建筑混凝土結構抗震設計之我見

王帥

摘 要：隨著地震災害發生的不可預見性和破壞性，人們普遍關注各類建筑抗震設計實踐的應用效果。雖然頒布和實施了新的建筑抗震設計規范，但新的建筑抗震設計規范在執行中，仍發現新的建筑抗震設計規范存在一些問題。本文結合研究我國建筑混凝土結構抗震規范體系的特點及國外廣泛應用的抗震設計規范，對我國存在的部分建筑混凝土結構抗震設計不規范問題提出了一些建議。

關鍵詞：建筑混凝土結構；抗震設計；研究

一、我國現行建筑抗震設計規范的方法

現行建筑抗震設計調整了建筑的抗震設防分類，更新了建筑結構的設計概念、近震改為設計地震分組，增添了結構抗震分析規范，仍沿用了“三水準”的設防目標和“兩階段”的設計步驟。為了實現“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防目標，現行建筑混凝土結構抗震設計采用小震彈性承載力計算和抗震延性構造相結合的方法。根據全國超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點和超限高層建筑工程抗震設防管理規定的要求，超限工程即指設計的建筑結構不滿足規范的適用條件，處理方法是設計者對工程具體超限情況進行針對的分析、采取措施和論證使建筑防震結構符合相應要求。

二、我國目前建筑混凝土結構抗震設計方面存在的問題

新的建筑抗震設計規范相比舊的建筑抗震設計規范，有了很大的改進，像新設計規范對國內外工程抗震的最新研究成果的大量引進、設計方法的改進、不規范概念的更新、抗震措施的增加等，這對我國抗震設計規范的技術水平的提高有很大的影響。然而在頒布新規范實施后的近幾年實踐中，發現新規范仍然存在需改進的問題。下面根據建筑防震實踐的情況研結合研究我國建筑混凝土結構抗震規范體系的特點和國外廣泛應用的抗震設計規范，對我國存在的一些建筑混凝土結構抗震設計規范提出了一些改進方法。

三、基于性能的抗震設計方法

（一）選用和設定抗震性能目標

抗震性能目標是指在假設的等級地震作用下建筑結構的預期性能水準。選用抗震性能目標應根據建筑物的抗震設防度、建筑物的重要程度、震后的損失程度和修復難易度等多方面進行考慮。抗震性能目標的設定應將重點放在結構的安全和建筑方案的設計上。

（二）對防預不同地震等級程度的設計計算

我國領土寬闊，各個地區的地震環境風險差異較大，對于三水準抗震設防標準不能體現環境的差異程度，因此結合我國當前的抗震規范和基于性能的抗震設計特點，可以將結構構建的性能水準分為小震彈性、中震彈性、中震不屈服、大震不屈服和大震可屈服五類。

以下為基于性能的抗震設計方法對不同水準地震作用進行了相應分析計算：

1.小震彈性構件的層間位移、抗震承載力和細部抗震構造均滿足規范要求。小震階段的結構應采用彈性反應譜分析方法。結構構件的承載力都應符合現行規范要求，考慮結構、構件內力增大、調整系數和設計荷載分項系數求出最不利的荷載組合進行設計。小震彈性階段計表達式：S≤R，或SE≤R/γ，僅豎向地震作用時，γ=1.0

2.中震彈性作用計算時忽略地震組合內力的影響，故不考慮內力調整系數。但材料分項系數和抗震承載力調整系數和荷載組合的荷載分項系數要考慮。靜力分析設計表達式：SE≤R/γ。

3.中震不屈服的結構部位對荷載分項系數均取為1.0，不考慮地震組合內力調整系數、抗震承載力調整系數和材料分項系數。其靜力分析設計表達式為SEK≤RK，RK為承載力標準值。

4.大震不屈服的部位已進入彈塑形階段，應對其使用非線性計算方法。靜力分析設計表達式為SEK

5.大震可屈服構件變形控制設計中，考慮到剪切變形控制抗彎變形已很嚴重，故不再引入強剪弱彎調整系數。

（三）地震波的選取和調整

地震加速度時程曲線在對動力彈塑性時程的分析中，對場地人工波的采用應不少于兩條，地震波的選取應考慮在卓越周期、震中距、震級、震源機理上與建筑結構的場地條件相近的情況下和雙向地震波作用，對實測地震波的采用應不少于五條。為獲取時程分析的設計地震加速度記錄將地震波的場地設計譜作為目標譜，將所選的地震加速度記錄的峰值調整為目標加速度峰值。

（四）分析軟件和分析模型

單元線性剛度、屈服強度和屈服后的剛度特征都應包括在構件骨架曲線內。豎向構件還應考慮軸向荷載的影響。構件恢復力應考慮剛度和強度是否退化、滯回捏攏效應是否發生。分析模型應真實反映結構構件的實際構造情況和分析模型的影響因素有樓板及樓板鋼筋。恢復力與構件骨架曲線關系可以通過實驗和FEMA356的模型參數得到。

（五）抗震設計與抗震設計中的誤區

抗震設計與抗震設計中的誤區有很多，例如概念設計指對材料使用、細部構造和總體方案用恰當的方式解決。在人們對地震災害經驗進行總結時發現良好的概念設計是保證結構抗震性能的關鍵性因素。但抗震設計觀念上的誤區并沒有消除，目前仍有部分人對計算設計更為重視。還有在我國頒布第一本抗震設計規范時，考慮到當時的經濟水平不高，決定設防從7度開始，但這并不表示6度區就不是地震區。但這種情況給人們造成一種誤解，有些工程建設甚至施工中根本沒有考慮到6度區的抗震。

四、總結

隨著我國經濟水平的快速發展，地震對人員和財產的破壞越來越大，這要求施工人員對建筑物的抗震設防措施進一步加強。本文結合我國現行抗震設計規范的特點和借鑒國外抗震設計優秀的實踐成果，針對我國存在的一些建筑混凝土結構抗震設計規范問題提出了基于性能的抗震設計方法，并對地震波的選取和調整、分析軟件和分析模型、抗震設計與抗震設計中的誤區作了幾點說明。

參考文獻：

[1]張耀庭，盧怡思，杜曉菊等.柱端彎矩增大系數對PC框架結構抗震性能影響的研究[J].湖南大學學報（自然科學版），2014，41 （11）：37-47.

[2]田赫.結構抗震設計思路及細節問題分析[J].建筑工程技術與設計，2015，（19）：397-397.

[3]李本悅，樊啟廣，徐成等.鋼筋混凝土結構的建筑工業化及其抗震設計[J].山西建筑，2014，40（11）：64-65.