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摘 要在我国现在的多高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。结构抗震的本质就是延性，提高延性可以增加结构抗震潜力，增强结构抗倒塌能力。为了利用结构的弹塑性变形能力耗散地震能量，减轻地震作用下结构的反应，应将钢筋混凝土框架结构设计成延性框架结构。文章主要阐述了钢筋混凝土框架结构的耗能机理和抗震延性设计的方法。
关键词高层建筑；钢筋砼结构；抗震性；设计
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0213-01
0前言
随着改革开放和经济建设的发展，我国高层建筑的规模越来越大，层数越来越多，高度越来越高，体型越来越复杂，建筑标准越来越高。
我国的地震区面积广、地震强度大，震源浅、震害重，绝大多数大中城市位于地震区，多数的大城市位于7度或8度区，因此，建筑结构的设计重点是抗震设计。但由于地震作用和结构地震抗力的不确定性，建筑结构的抗震设计有许多区别于静力设计的复杂的特点。在目前地震工程研究的基础上，强制性的国家标准《建筑抗震设计规定》GBJ11-89规定“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防标准。规范要求，抗震结构应保证结构的整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。如何实现这些规定和要求，限于研究水平，规范规定除少数RC框架结构外，大多数结构未要求进行大震不倒的验算，而主要采取调整构件截面内力的间接的近似的实用方法，达到结构一定延性要求的目的。因此如何理解规范的这些规定，并在高层RC建筑结构的抗震设计中如何实现这些规定，具有很大的随意性。
弹性结构的承载力和变形，规范规定比较明确，设计时容易掌握。抗震结构的延性性状是结构在地面震动影响下进入弹塑性阶段的性状，由于地面震动和结构地震破坏机理的复杂性和不确定性，弹塑性结构变形要求，规范规定得不尽完善和全面，在设计中难以掌握。因此，高层RC建筑结构抗震设计的重点应该是延性设计。
1钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点
1）结构的抗震能力和安全性，不仅取决于构件的（静）承载力，还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。地震时结构上作用的“荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力，它不像静荷载那样具有确定的数值。变形较大，延性好的结构，能够耗散更多的地震能量，地震的反应就减小，“荷载”小，可能损伤轻而更为安全。相反，静承载力大的结构，可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。
2）屈服后的工作阶段——当发生的地震达到或超出设防烈度时，按照我国现行规范的设计原则和方法，钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。构件和节点受力较大处普遍出现裂缝，有些宽度较大；部分受拉钢筋屈服，有残余变形；构件表面局部破损剥落等。但结构不致倒塌。
3）“荷载”低周的反复作用——地震时结构在水平方向的往复振动，使结构的内力（主要是弯矩和剪力，有时也有轴力）发生正负交变。由于地震的时间不长且结构具有阻尼，荷载交变的反复次数不多（即低周）。所以，必须研究钢筋混凝土构件在低周交变荷载作用下的滞回特征。
2保证结构延性能力的抗震措施
合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：
1）“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
2）“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
3）延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大，混凝土受压区高度就越大，延性越差；受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小，延性越好；混凝土强度越高，受压区高度越低，延性越好（但如果混凝土强度过高可能会减小混凝土极限压应变从而降低延性）；对柱子这类偏压构件，轴压力的存在会增大混凝土受压区高度，减小延性；箍筋可以提高混凝土极限压应变，从而提高延性，但对于高强度混凝土，受压时，其横向变形系数较一般混凝土明显偏小，箍筋的约束作用不能充分发挥，所以对于高强度混凝土，不适于用加箍筋的方法来改善其延性。此外，箍筋还有约束纵向钢筋，避免其发生局部压屈失稳，提高构件抗剪能力的作用，因此箍筋对提高结构抗震性能具有相当重要的作用。
4）延性在抗震设计中的重要性及其作用。在我国现在的多高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最为普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，目前广泛用于地震设防地区。钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能，然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。结构抗震的本质就是延性，延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。对于受弯构件来说，随着荷载增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，表现出非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压区高度减小，受压区混凝土压碎，构件最终破坏。从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎，是构件的破坏过程。在这过程中，构件的承载能力没有多大变化，但其变形的大小却决定了破坏的性质。反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震。后者会多用材料，对于地震发生概率极少的抗震结构，延性结构是一种经济的设计对策。此外，延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布，采用塑性内力重分布方法设计时，同样也可以节约钢筋用量，取得较好的经济效果。因此可以说结构的延性和结构的强度是同等重要的。延性好的结构的破坏我们称之为塑性破坏，延性差的结构的破坏我们称之为脆性破坏，塑性破坏能提前给人以预兆，是符合结构设计理论的。
参考文献
[1]张敏.钢筋混凝土框架结构的延性抗震设计[J].桂林工学院学报,2004,01.
[2]程天博.钢筋砼框架结构的抗震延性设计及修正建议[J].郑州工业大学学报(自然科学版),1999,04.
关键词高层建筑；钢筋砼结构；抗震性；设计
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0213-01
0前言
随着改革开放和经济建设的发展，我国高层建筑的规模越来越大，层数越来越多，高度越来越高，体型越来越复杂，建筑标准越来越高。
我国的地震区面积广、地震强度大，震源浅、震害重，绝大多数大中城市位于地震区，多数的大城市位于7度或8度区，因此，建筑结构的设计重点是抗震设计。但由于地震作用和结构地震抗力的不确定性，建筑结构的抗震设计有许多区别于静力设计的复杂的特点。在目前地震工程研究的基础上，强制性的国家标准《建筑抗震设计规定》GBJ11-89规定“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防标准。规范要求，抗震结构应保证结构的整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。如何实现这些规定和要求，限于研究水平，规范规定除少数RC框架结构外，大多数结构未要求进行大震不倒的验算，而主要采取调整构件截面内力的间接的近似的实用方法，达到结构一定延性要求的目的。因此如何理解规范的这些规定，并在高层RC建筑结构的抗震设计中如何实现这些规定，具有很大的随意性。
弹性结构的承载力和变形，规范规定比较明确，设计时容易掌握。抗震结构的延性性状是结构在地面震动影响下进入弹塑性阶段的性状，由于地面震动和结构地震破坏机理的复杂性和不确定性，弹塑性结构变形要求，规范规定得不尽完善和全面，在设计中难以掌握。因此，高层RC建筑结构抗震设计的重点应该是延性设计。
1钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点
1）结构的抗震能力和安全性，不仅取决于构件的（静）承载力，还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。地震时结构上作用的“荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力，它不像静荷载那样具有确定的数值。变形较大，延性好的结构，能够耗散更多的地震能量，地震的反应就减小，“荷载”小，可能损伤轻而更为安全。相反，静承载力大的结构，可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。
2）屈服后的工作阶段——当发生的地震达到或超出设防烈度时，按照我国现行规范的设计原则和方法，钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。构件和节点受力较大处普遍出现裂缝，有些宽度较大；部分受拉钢筋屈服，有残余变形；构件表面局部破损剥落等。但结构不致倒塌。
3）“荷载”低周的反复作用——地震时结构在水平方向的往复振动，使结构的内力（主要是弯矩和剪力，有时也有轴力）发生正负交变。由于地震的时间不长且结构具有阻尼，荷载交变的反复次数不多（即低周）。所以，必须研究钢筋混凝土构件在低周交变荷载作用下的滞回特征。
2保证结构延性能力的抗震措施
合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：
1）“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
2）“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
3）延性对抗震来说是极其重要的一个性质，我们要想通过抗震措施来保证结构的延性，那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大，混凝土受压区高度就越大，延性越差；受压钢筋越多，混凝土受压区高度越小，延性越好；混凝土强度越高，受压区高度越低，延性越好（但如果混凝土强度过高可能会减小混凝土极限压应变从而降低延性）；对柱子这类偏压构件，轴压力的存在会增大混凝土受压区高度，减小延性；箍筋可以提高混凝土极限压应变，从而提高延性，但对于高强度混凝土，受压时，其横向变形系数较一般混凝土明显偏小，箍筋的约束作用不能充分发挥，所以对于高强度混凝土，不适于用加箍筋的方法来改善其延性。此外，箍筋还有约束纵向钢筋，避免其发生局部压屈失稳，提高构件抗剪能力的作用，因此箍筋对提高结构抗震性能具有相当重要的作用。
4）延性在抗震设计中的重要性及其作用。在我国现在的多高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最为普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，目前广泛用于地震设防地区。钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能，然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。结构抗震的本质就是延性，延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。对于受弯构件来说，随着荷载增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，表现出非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压区高度减小，受压区混凝土压碎，构件最终破坏。从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎，是构件的破坏过程。在这过程中，构件的承载能力没有多大变化，但其变形的大小却决定了破坏的性质。反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震。后者会多用材料，对于地震发生概率极少的抗震结构，延性结构是一种经济的设计对策。此外，延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布，采用塑性内力重分布方法设计时，同样也可以节约钢筋用量，取得较好的经济效果。因此可以说结构的延性和结构的强度是同等重要的。延性好的结构的破坏我们称之为塑性破坏，延性差的结构的破坏我们称之为脆性破坏，塑性破坏能提前给人以预兆，是符合结构设计理论的。
参考文献
[1]张敏.钢筋混凝土框架结构的延性抗震设计[J].桂林工学院学报,2004,01.
[2]程天博.钢筋砼框架结构的抗震延性设计及修正建议[J].郑州工业大学学报(自然科学版),1999,04.