高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计
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摘要：我国是一个多自然灾害的国家，建筑物在设计、施工的过程中，抗震性能作为其设计、施工的前提，在我国发展中有着极其重要的作用。在此，本文针对高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计，做以下论述。
关键词：抗震设计；高强混凝土；极限位移角；延性
在21世纪工程建筑的过程中，抗震设计不仅掀起了整个建筑的抗震潮流，同时还凭借其位移设计，准确的将侧向力对建筑物内部结构所受内力进行确切的分析。通过相关分析结果，确定结构或构件的刚度取值。此外，在现有的条件下，技术人员在刚度取值的过程中，已由传统的截面弹性刚度或开裂刚度直接转变为与设计位移过程中所需的最大刚度相结合。由此可见，在钢筋混凝土的总体框架设计中，位移作为其真正的参数，在整个抗震设计中居于核心地位。除此之外，在整个位移抗震设计中，其抗震方法的设计，在确定整个设计的基本参数时，必须以位移为核心来设计。而钢筋混凝土的强度和刚度，也是凭借位移参数计算的结果进行确定。在施工建筑中，面对地震灾害，钢筋混凝土的脆性是整个工程抗震设计的核心所在，在使用的过程中，钢筋混凝土的强度与脆性往往成正比，即强度高，脆性大。在高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计的过程中，本文从柱实验数据及参数计算、分析结果以及整个位移设计等三个方面出发进行论述。
一．柱试验数据及参数计算
当今的建筑工程领域中，世界各国的专家学者在建筑设计时，针对钢筋混凝土柱的抗震性做了大量测试以及研究，并通过对相关资料的收集，整理成供各国专家学者研究、使用的数据库。而在这些资料中，普遍存在着一个特点，那就是其圆柱体的抗压强度f′c≥40，并在这些钢筋混凝土中，其λ的取值范围大于2，即在受到破坏时，其钢筋混凝土的破坏状态多呈现为弯曲状态。
在国外钢筋混凝土的抗震位移设计中，圆柱体的抗压强度f′c将成为整个抗震建筑的核心所在。而在其f′c所取得的强度中，一般将直径固定在150mm，高度则固定在300mm，而我国在采用的过程中，受国际公式的影响，必须先通过这个公式，然而与我国的棱柱抗压强度f′c150mm×150mm×450mm）进行换算。并由此得出f′c的最终取值。
除此之外，建筑专家通过框架柱的研究发现，轴压比一般由标准轴压比与设计轴压比组成，并在两者间存在1.68的比值。且实验柱的位移延性系数μ、任意荷载时的位移角R、屈服位移角Ry、最大位移角Rmax以及极限位移角Ry的计算公式分别为：
通过相关计算，就能得出最终f′c的取值范围。
二．试验柱的结果分析
经过对上述柱试验数据及参数计算方法的分析论述后，在确定建筑物抗震设计参数的过程中，相关人员可以通过上述计算方法，将参数控制在特定的范围内，并由此来确定钢筋混凝土的施工比例。而在上述实验的过程中，其主要包括以下几方面：
（一）Ry,Rmax和Ru与轴压比、配箍特征值的关系
经过上述实验分析可知，框架柱在面临地震时，其变形能力的根本原因在于轴压比较高或配箍特征值不合符框架柱的支撑要求。而通过上述分析可以看出，框架柱的屈服位移角Ry、最大位移角Rmax、极限位移角Ru和延性与轴压比n、配箍特征值 λv及剪跨比λ之间的关系为：n在增大的过程中，Ry以及Rmax在随之不断的减小；与此同时，当λv的值开始增大时，Ry和Rmax就会相对减小。在整个计算的过程中，Ry与n之间存在的关系并不是很大，即Ry≈0.78%。
（二）延性系数和极限位移角与纵筋配筋率的关系
在高强度混凝土框架柱的抗震设计中，其延性系数与纵筋配筋率之间也存在一定的关系，一般而言，延性系数通常会随着纵筋配筋率的增加而增加，而在其增加的过程中，主要是由于纵筋量的增加而导致相应的框架柱发生了变化。与此同时，随着框架的整体发生了变化，因而直接导致钢筋混凝土的刚度及横截面发生变化，使整体框架的设计遭到破坏。
三．高强混凝土框架柱基于位移的设计
在高强混凝土框架柱的位移抗震设计中，其设计的核心在于整个抗震设计的参数。一旦抗震参数确定了，其设计方案以及设计范围就能直接确定。然而在整个设计中，除了要考虑设计参数外，还应将箍筋的数量、间距、形式以及强度等各个方面考虑进去，只有这样，才能确保钢筋混凝土框架柱的整体抗震效果。而在其整体设计中，主要包括以下三个方面：
（一）Ru的表达式
通过上述分析可知：Ru与n之间成反比关系，但与λv则成正比关系，且在公式中，常数α和α1、β和β1之间的关系为：RmaxN为柱承受N时，达到的最大极限位移角值时的配箍特征值。且在变化的过程中，RmaxN和λmax则会同时随着n的变化而变化。当N＝0时，Ru则会成为整个柱中的最大值。
（二）通过对比，确定相关系数
在整个计算中，都是以混凝土框架柱位移的参数为最终标准，而相关系数不仅是参数确定的基本前提，同时还是参数确定的必要条件。整个计算的过程中，Rmax和λmax，N不能直接按照原来的线性方式进行回归分析，而应该按照n的大小，将框架柱的数据进行分组，找出Ru和λv的关系，并求出各组RmaxN及相应的λv。
（三）配箍特征值λv的建议计算公式
在我国建筑物得抗震设计中，Ru的设计范围一般取值在0.02，这一取值范围在我国的抗震等级中居于二等抗震框架。当Ru的取值范围定在0.025时，则属于我国抗震中的一等抗震框架，当Ru的取值范围为0.015时，则属于我国抗震中的三等抗震框架。
总结：
在我国社会发展的过程中，高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计，不仅能从根本上为我国建筑物的抗震性能提供保障，同时还能确保工程在施工的过程中，其安全性以及今后的使用性能得到有效保障。由此就需要工程设计人员在工程设计的过程中，能够结合着工程所在地的抗震设计、工程自身的使用性能以及当地的实际发展状况，选择相应的设计方案。只有这样，才能从根本上保障工程的顺利施工，才能为工程的今后的安全使用提供保障。
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