鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

袁曉清

摘 要：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是應(yīng)用較為普遍的一種形式，其結(jié)構(gòu)抗震的本質(zhì)在于延性的提高，進(jìn)而抵抗和預(yù)防抗倒塌能力。近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，多高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力備受重視?；诖耍狙芯吭诟攀鲣摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，分析了其抗震延性設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震延性進(jìn)行設(shè)計(jì)，以對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)；抗震延性設(shè)計(jì)；未來(lái)趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.093

0 前言

目前，我國(guó)的建筑抗震設(shè)計(jì)主要采用的是三水準(zhǔn)抗震防設(shè)（大震不倒，中震可修，小震不壞），為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性提出了更高的要求[1]?，F(xiàn)階段我國(guó)多高層建筑中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由于其具有較好的延性和整體性而備受歡迎。然而，對(duì)于地震烈度超過(guò)抗震防設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)還是存在一定的問(wèn)題的。因此，本研究主要從其本質(zhì)出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行了研究。

1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震相關(guān)理論概述

框架結(jié)構(gòu)由兩部分組成，即壓彎構(gòu)件和彎剪構(gòu)建，也就是豎向框架柱和水平框架梁組成[2]。其中，梁是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的主要耗能件，因而鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性在很大程度上是取決于梁的延性的。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震的關(guān)鍵就在于框架結(jié)構(gòu)的延性，即在保證承載力的前提下，具備的塑性變形能力，也就是延性比[3]。延性比的提高，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)抗震能力的提升具有重要的意義。

2 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

（1）強(qiáng)柱弱梁。強(qiáng)柱弱梁要求結(jié)構(gòu)柱子的承載力要大于梁的承載力。也就是說(shuō)發(fā)生地震時(shí)柱子的破壞一定要晚于梁。為進(jìn)一步提升鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震延性，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)，為做到這一點(diǎn)，應(yīng)主要從以下三方面進(jìn)行：第一，注重改變塑性的部位，促使其出現(xiàn)在梁端，進(jìn)而促使其能夠最大限度耗散地震能量。第二，注重加強(qiáng)柱的抗彎能力，進(jìn)而促使其形成梁鉸機(jī)構(gòu)，從而產(chǎn)生更多的塑性鉸，以起到耗散地震能量的作用。最后，注重塑性鉸分布的均勻性。這主要是由于延性與其分布密切相關(guān)，分布越均勻，延性實(shí)現(xiàn)程度就越容易?？傊谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)保證框架柱具有抗彎承載能力。

（2）強(qiáng)減弱彎。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)注重強(qiáng)減弱彎，為做到這一點(diǎn)，應(yīng)注意以下幾方面：第一，注重減少非彈性變形因素的影響，以避免發(fā)生剪切破壞的可能。這主要是由于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的延性與相關(guān)構(gòu)件的破壞形態(tài)有密切的關(guān)系。梁柱端部設(shè)計(jì)要與其形成的塑性鉸后的極限抗彎強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。第二，注重加強(qiáng)箍筋的作用，主要是由于其在初期的作用不明顯，但隨著構(gòu)件裂縫的不斷加深，其作用日益明顯。最后，利用剪力增大系數(shù)的方式，增加梁端、柱端以及剪庫(kù)墻端的組合剪力值，然后進(jìn)行受剪承載力設(shè)計(jì)，進(jìn)而避免出現(xiàn)剪切破壞。

（3）強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和錨固、弱構(gòu)件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還應(yīng)注重強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和錨固的設(shè)計(jì)。這主要是由于框架結(jié)構(gòu)的延性與框架節(jié)點(diǎn)等有密切的關(guān)系。為此，應(yīng)主要注重以下兩幾點(diǎn)：第一，應(yīng)保證框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的箍筋數(shù)量。第二，應(yīng)采用適宜的方式，以加強(qiáng)錨固，如通過(guò)靜力設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度，然后以此為基礎(chǔ)，疊加具有抗震獨(dú)家錨固長(zhǎng)度的方式，或者采用機(jī)械錨固段的方式實(shí)現(xiàn)。

3 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計(jì)

（1）軸壓比與縱筋最大配筋率。在框架結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計(jì)過(guò)程中，只有合理的受力特征，方能促使構(gòu)件延性的提升。為此，應(yīng)規(guī)范軸壓比以及縱筋的最大配筋率。這主要是由于鋼筋的屈服與混凝土壓碎的破壞形式有關(guān)。因此，還應(yīng)對(duì)混凝土受壓區(qū)給予高度的關(guān)注和重視。

（2）加強(qiáng)約束箍筋及配筋形式。在延性設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)遵循一定的原則，如強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)減弱彎等等。為確保延性設(shè)計(jì)符合這些原則，應(yīng)對(duì)箍筋的間距采取加密的處理方式進(jìn)行，進(jìn)而保障數(shù)量。通過(guò)這種方式，其不僅能夠提高柱端的抗剪能力，還能夠?qū)诵膮^(qū)的混凝土進(jìn)行約束。與此同時(shí)，還能夠支持縱向鋼筋。總之，通過(guò)這種方式，其能夠有效改善延性。另外，還可進(jìn)一步規(guī)范箍筋的最大間距、最小直徑等等，以提高延性，增強(qiáng)抗震能力。

（3）進(jìn)一步明確對(duì)材料的要求。為進(jìn)一步確保延性，還應(yīng)進(jìn)一步明確材料的延性。這主要是由于材料的延性有效保障鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性的重要因素，因而對(duì)材料的延性應(yīng)進(jìn)行明確。例如，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度的兩個(gè)實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，保證其比值、強(qiáng)度等級(jí)以及伸長(zhǎng)率等，進(jìn)而保證其延性。另外，還應(yīng)注重鋼筋代換進(jìn)行限制。除此之外，還可采用高強(qiáng)且輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，通過(guò)這種方式，減輕框架結(jié)構(gòu)的自重，以減低軸壓比，從而提升抗震能力。

（4）注重梁柱等構(gòu)件延性因素。在框架結(jié)構(gòu)中，柱子的造價(jià)時(shí)比較低的，然而其在抗震過(guò)程中，卻能夠起到?jīng)Q定性的作用。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)延性的重要構(gòu)件是梁柱，而影響梁柱等重要構(gòu)件延性的因素則主要有極限壓應(yīng)變以及破壞過(guò)程中的受壓區(qū)高度。對(duì)于梁來(lái)說(shuō)，梁端是塑性鉸出現(xiàn)的重要部位，其對(duì)于延性的提高具有重要的影響。因而，在計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)注重滿足計(jì)算方面的要求，除此之外，還應(yīng)注重構(gòu)造措施的應(yīng)用，以提升梁的延性。

4 結(jié)論

綜上所述，在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的過(guò)程中，隨著高層建筑的增多，對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震延性設(shè)計(jì)更是提出了更好的要求。為滿足這一要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其要點(diǎn)應(yīng)遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)減弱彎、以及強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和錨固三個(gè)原則，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)。在延性設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)軸壓比與縱筋最大配筋率，應(yīng)加強(qiáng)約束箍筋及配筋形式，還應(yīng)進(jìn)一步明確對(duì)材料的要求，更應(yīng)注重梁柱等構(gòu)件延性因素。唯有如此，方能提升其延性比，以增加抗震能力。然而，由于諸多因素的影響，為保證其抗震延性的提升，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注重提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可信度以及可靠度，還應(yīng)注重增加作用效應(yīng)等以增強(qiáng)建筑物的抗震性能。唯有如此，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)才會(huì)更廣。

參考文獻(xiàn)：

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