高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计的浅析

高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计的浅析

韦科

广西宏基工程监理有限公司广西柳州545001

摘要：近几年来我国遭遇了大大小小的地震，给人们生命、财产和精神上带来巨大的伤害，因此越来越多的人开始逐渐关注建筑的抗震性。在我国，很多的高层建筑都采用钢筋混凝土建筑结构，这主要是由于钢筋混凝土建筑结构具有很强的强度和延性，在抗震方面的能力较强。本文主要分析了当前钢筋混凝土建筑结构的抗震延性设计，以期望能够有效的提高建筑设计人员对于钢筋混凝土建筑结构的抗震延性设计水平。

关键词：抗震延性设计；建筑结构；钢筋混凝土

引言

在建筑行业中，钢筋混凝土结构作为一种常见的建筑结构，其抗震强度和延性优势极为突出，因此广泛的运用在高层建筑中和地震设防地区，对于钢筋混凝土建筑结构，在设计上需要遵循一定的设计原则和方法，下文就主要从这两个角度来讨论钢筋混凝土建筑结构的抗震延性设计。

1.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性的设计原则

1.1强剪弱弯的设计原则

抗震设计中要严格遵循强剪弱弯的基本原则，其目的是让剪切破坏出现的几率尽可能小。设计中，设计人员要把握好剪力的具体计算。在抗剪承载力的具体计算中，设计人员要选择合理的算法公式，并给出切实可行的构造措施。在实际的抗弯载力和剪力计算中，需要根据抗震的等级来具体调整系统的参数。为了能够有效的降低在非弹性区域出现极限剪力导致框架出现变形或破坏，在梁柱端部剪力设计时应该和梁柱端部形成了塑性饺后，塑性饺所具备的极限抗弯强度就是梁柱端部剪力设计相互对应，在抗剪力计算时，公式在选择上主要考虑的因素主要有地震反复性和剪切问题离散型性，根据地震等级之间的差异，建筑结构延性要求有所不同，在抗剪承载力计算上也具有一定的差异。

1.2强柱弱梁的设计原则

首先在柱的抗弯能力设计上相对于梁的设计要更大，从而能够让塑性更少的出现的梁端，更多的在柱端，这种设计方案能够让地震作用时使建筑钢筋混凝土结构能够出现梁柱饺机构或梁饺机构，从而最大限度的缓解地震的作用力；其次是分析梁柱饺结构或梁饺结构时，可以明显的发现梁柱饺结构或梁饺结构比柱饺机构产生了更对塑性饺，因此在地震能量的耗散上作用更为明显，所以在设计上遵循了加强柱的抗弯能力原则，加强柱抗弯能力能够形成更加科学的梁柱饺结构或梁饺结构，因此在抗震上作用更为明显；最后由于建筑的钢筋混凝土结构延性和塑性饺分布有很大的关系，如果实际情况中梁中优先的产生了塑性饺，再形成了梁饺结构，那么建筑争议的塑性饺在理论上分布就较为合理，那么框架结构的延性也就较为良好，如果实际情况是柱中出现塑性饺，并且形成了柱饺结构，那么在建筑结构上的非弹性变形就主要分布在某一柱中，这使得柱需要极高的延性要求，往往实际情况难以实现，这使框架结构的稳定性极大的下降，因此在设计上就必须使非弹性变量不能出现在柱中，而是在梁中。

1.3强节点锚固的设计原则

根据以往的建筑经验来看，为了能够最大限度的保证钢筋混凝土结构的延性，当梁饺结构还尚未发挥其应用的作用时，应该对框架的节点以及纵筋锚固进行保护，不应该过早的将其损毁或者破坏，而导致框架节点破坏的主要原因是由于节点处的箍筋量不足，一旦当剪力与压力同时作用于框架节点，那么箍筋在承受极限应力作用下屈服发生变形，甚至出现断裂，使柱纵筋也跟随着共同作用应力产生屈服变形或拉断，从而导致框架节点被破坏。因此在设计时需要加强节点建设，具体的设计处理措施是在核心混凝土区配置足够数量的箍筋，从而增强核心区混凝土的强度，从而保证核心区节点不过早的出现剪切变形或拉断的现象，而强锚固在设计上则通过静力设计基础长度上再叠加一定的附加锚固长度，从而实现锚固的强度。

2.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计的具体方式

2.1设计的材料要求

对于建筑来说，材料是影响建筑质量和抗震延性的主要因素，因此为了能够确保钢筋混凝土结构具有很好的抗震延性，那么在材料上也相应的要求了具备良好的延性，所以在设计上也对材料设置一定的规范限制条件，如在设计规范中明确的指出钢筋的强屈比、钢筋材料的延伸率、混凝土的强度等，除此之外，由于在施工过程中钢筋代换是一个很常见的施工操作，因此为了确保整个钢筋混凝土结构的延伸性，也需要对施工中可能会出现的钢筋代换问题进行规范和限制。

2.2最大配筋率的具体设计

对于高层建筑来说，整个建筑的合理受力不仅仅能够提高构建的延性，对整个建筑的质量也有积极的影响，所以为了最大限度的将受拉钢筋屈服限制为受压混凝土压碎破坏形式，从而来让塑性饺区的转动能力有效的提高，那么在设计中可以通过限制轴压比和纵筋的最大配筋率，此外，还需要对混凝土受压屈高度进行相应的规范，这对提高钢筋混凝土建筑结构抗震延性有很好的作用。

2.3配筋及箍筋的具体设计

上述就提到了在高层钢筋混凝土设计原则中需要满足强剪弱弯和强柱弱梁的设计原则，因此为了能够保证塑性区域具有一个较好的延性特点，需要对塑性区域中的局部延性进行细致的加密处理，将塑性区域中的箍筋间距进行加密，这样设计的好处在于能够有效的对核心区域的混凝土结构进行约束，能够给予纵向钢筋提供侧向支撑，这能够有效的提高柱端的抗剪能力，能够有效的减少纵筋屈压的变形量，从而在区域内能够整体改善钢筋混凝土的局部延性，因此在设计时需要对约束箍筋的直径、间距进行限制，限制塑性饺区最小长度，并要求在箍筋时采用规范的形式。

2.4梁柱构件的具体设计

对于钢筋混凝土结构来说，梁柱构件的延性对于整个钢筋混凝土延性有较大的影响。主要是因为当混凝土受到极限高压时出现变形或者出现破坏时，无论对于是允许柱出现塑性饺还是不允许出现塑性饺，而引导出现塑性饺最关键的主要部位就是梁端，因此每个建筑设计人员都希望梁端在产生变形时能够具备有一个良好的延性，同时也要求梁端还具有一个较好的塑性耗能能力，所以在梁柱构件的设计上需要科学的计算，通过完善的促使来满足这两个基本的需求。

结束语

综上所述，目前在我国的建筑行业中高层建筑主要采用的钢筋混凝土框架结构进行设计，这种混凝土钢筋结构主要具备了强度强、延性好、施工方便等特点，因此目前绝大部分的高层建筑和地震设防区都基本采用了这种混凝土结构。从地震的角度来看，出现地震时，地震对建筑的破坏主要考验的是建筑的整个结构的延性，因此提高房屋建筑的整体延性能够增强建筑的抗震能力。

参考文献：

[1]杨宗辉.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计[J].中国新技术新产品，2014（27）：25-26.

[2]季志正.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计[D].中国地震局工程力学研究所，2014.

[3]王宏伟.高层钢筋混凝土建筑结构抗震延性设计[J].建材世界，2015（26）：46-48.