浅析我国钢筋混凝土结构抗震设计
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摘要：钢筋混凝土结构抗震设计是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展，特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。本文就钢筋混凝土结构抗震设计进行分析，介绍地震产生的原因及影响、抗震设计概况，分析了钢筋混凝土结构抗震概念设计、不同结构体系的抗震性能以及抗震设计的基本要求，为抗震设计提供了一定的理论基础。
关键词：钢筋混凝土结构抗震设计 概念设计
引 言
我国是一个地震多发国家，地震区分布广大，很多城市位于地震区，70%以上的城市都应进行抗震设防。在建筑结构设计中，搞好抗震设计，提高其抗震能力，是预防和减轻地震灾害的有效途径。
一、地震产生的原因及影响
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计，历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市，其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害，如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市25座。因此，地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明，在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们，抗震设计是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
根据科学研究造成地震的原因主要有几下几种：因为地下深处的大块岩石破裂、错动造成的构造地震；水库泄洪或者是油田注水等行为引发的诱发地震；还有地下的核爆炸或是炸药爆破等人为导致的人为地震。在这些原因中构造地震发生最频繁，对于地面的破坏也大，大约占了全球地震总数的百分之九十以上。
二、抗震设计概况
随着时代的发展需要，建筑物对抗震设计要求越来越高，所以国内外的一些学者开始了新的抗震设计研究，提出可以采用不同的措施来满足不同性能的建筑物。在我国，抗震规范采用三水准两阶段的设计方法。所谓的三水准就是指当建筑物结构受到地震作用时“小震不坏，中震可修，大震不倒”。两阶段中的第一阶段指的是通过对多遇地震烈度弹性地震作用下的结构截面强度验算，隐含着设防烈度地震作用下的变形验算，保证小震不坏和中震可修；第二阶段指的是通过对罕遇地震烈度地震作用下结构薄弱部位弹塑性变形验算，并采取相应的构造措施保证大震不倒。
基于强烈的地震作用，建筑物的构件出现弹性变形、开裂、屈服等被破坏的阶段，其中主要受力构件的破坏很大程度上会使整个建筑物整体倒塌。由于经济方面的考虑，除了极少数的构件发生开裂可能导致很严重的后果外，大多数的建筑结构在地震力作用下允许有开裂或者是非主要的受力构件的破坏，但是需要注意的是必须要使受力构件仍能发挥其一定的作用，确保建筑物稳定。
三、钢筋混凝土结构设计
在我国，抗震概念设计是钢筋混凝土结构抗震设计的基础，抗震概念设计是根据地震灾难和工程经验等因素形成的基本设计经验和设计理念。建筑物结构的抗震设计要有正确的抗震概念设计思想，再加上必要而且合理的抗震计算和构造措施。要做到抗震概念设计需要具备以下几点：
（1）建筑的外形要求简单、规则、对称，其质量和刚度的变化也要均匀。
（2）抗震结构体系, 应符合以下要求: ①具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径; ②结构布置应尽量避免部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力; ③结构应具备必要的抗震承载力(如抗剪、弯、压、扭能力) 、良好的变形能力(如延性)和消耗地震能量的能力(具有好的延性及阻尼) ； ④对于结构的薄弱部位应采取有效的措施予以加强; ⑤具有多道抗震防线； ⑥结构平面上两个主轴方向的动力特性宜相近;⑦具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位, 产生过大的应力集中或塑形变形集中。
（3）抗震结构的各类构件之间应具有可靠的连接。
（4）抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定。
（5）非结构构件(维护墙、隔墙、填充墙) 要合理设置。
四、钢筋混凝土结构抗震体系
框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构是常用的基本抗震结构体系。其性能分述如下:
（1）框架结构体系
通过准确计算和合理的设计，把框架结构做成某种延性框架。延性框架在强烈地震的作用下，可以通过先出现梁铰、后出现柱铰，这样的一种耗能机构耗散大量的地震能量，使结构的地震力减小，保证结构的安全。由于框架结构抗震刚度较小，造成的侧移值比较大，因此建造高度不宜太高。
（2）剪力墙结构体系
剪力墙结构侧向刚度较大，侧移变形小，抗震性能比纯框架结构好。但是需要注意的是，剪力墙中不论是墙肢还是连梁，它的截面特点是短而且高，所以这类构件对剪切变形相当敏感，容易出现裂缝，容易出现脆性的剪切破坏，因此需进行精心合理的设计，才能够使剪力墙具有良好的抗震性能和良好的延性能力。
（3）框架剪力墙结构体系
框架剪力墙结构体系是把框架和剪力墙结合在一起共同抵抗竖向荷载和水平荷载的一种体系，利用剪力墙的高抗侧力刚度和承载力，弥补框架结构抗侧刚度差，变形较大的弱点。层间变形上下趋于均匀，框架各层柱的受力也比较均匀。
在地震作用下，剪力墙承担了大部分剪力，框架只承担很小的一部分剪力，通常都是剪力墙先屈服，剪力墙屈服后将产生内力重分配，框架分配的剪力将会增大，如果地震作用继续增大，框架结构也会屈服，使之形成曲线分布吻合最好。
五、钢筋混凝土结构抗震设计的基本要求
（1）注意场地选择
建筑场地的地质条件与地形地貌对建筑震害有显著影响，从建筑抗震概念设计角度考虑，地震区的建筑宜选择有利地段，应遵循建筑抗震设计的有关要求，进行详细的场地评价并采取必要的抗震措施。
（2）选择合理的建筑体型
建筑物的平立面布置应尽量对称、规则、质量与刚度变化均匀，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
（3）充分利用结构延性
设计时利用结构弹塑性阶段的性能抗御强震，通过结构一定限度内的塑性变形来消耗地震时输入结构的能量。如采用强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的设计策略促使梁以受弯曲形式产生较大变形。
（4）处理好非结构构件
非结构构件的存在，会影响主体结构的阻尼和周期等因素，在地震中往往会先期破坏。因此，在结构抗震概念设计中，应特别考虑非结构构件设置对结构抗震的不利影响，应特别注意其与主体结构之间要有可靠的连接或锚固。
六、结束语
钢筋混凝土结构抗震设计重在概念设计，在加强概念设计的基础上，辅之以必要的抗震计算与构造措施，是搞好抗震设计的必要手段。通过建筑上的合理布局，结构上的构造措施等多种方法来满足抗震要求，使建筑结构具有稳定的抗震能力。
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