下载文档原格式
钢筋混凝土框架结构抗震延性设计要求钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构系统，其地震性能是非常关键的，而抗震延性是钢筋混凝土框架结构的一个重要设计要求。
抗震延性是指结构在地震荷载作用下，能够发挥一定的变形能力，从而将地震能量以合理的方式耗散掉，降低破坏和损伤的程度。
以下是钢筋混凝土框架结构抗震延性设计的主要要求和原则。
1.设计强度要求：在进行抗震延性设计时，首先需要满足结构的强度要求，确保结构在地震荷载作用下能够承受足够的弯矩、剪力和轴向力。
强度的设计应符合国家规范的要求，保证结构在地震作用下不发生严重的破坏。
2.延性要求：延性是指结构在地震作用下能够有一定的变形能力，从而耗散地震能量。
钢筋混凝土框架结构的抗震延性设计要求结构具有足够的延性，能够承受地震时的大位移和变形，减少结构的刚性反应，降低地震作用所引起的内力和应力。
3.抗震设计刚度：在设计过程中，需要对结构的刚度进行合理的控制。
过刚的结构容易发生脆性破坏，而过软的结构则容易发生塑性破坏。
通过控制结构的刚度，能够在一定程度上提高结构的延性和抗震性能。
4.塑性铰的形成和能量耗散：由于钢筋混凝土框架结构材料的非线性特性，设计时通常会考虑结构发生塑性变形。
为了保证结构的抗震延性，需要合理设置塑性铰，通过其形成和变形来吸收地震能量。
塑性铰的设置需要考虑材料的延性和变形能力，以及结构的布局和构造形式。
5.剪力墙的合理设置：剪力墙是一种能够提供较高延性和抗震性能的结构构件。
在设计中合理设置剪力墙，能够提高结构的抗震延性和整体稳定性。
剪力墙的位置、厚度和布局应根据地震作用的大小和方向进行确定。
6.连接节点的设计：连接节点是结构中容易形成塑性变形的部位，也是结构抗震延性的重要组成部分。
连接节点应设计合理，并采用适当的构造措施，确保其在地震作用下能够承受较大的变形和能量耗散，避免发生脆性破坏。
7.构件的延性设计：钢筋混凝土框架结构中的构件延性也是影响结构整体延性的因素之一、梁、柱和楼板等构件在设计过程中需要考虑其延性和变形能力，确保其在地震荷载下具有较好的性能。
关于多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计摘要：作为房屋主要的结构型式，多层和高层钢筋混凝土房屋被广泛运用到办公楼、写字楼以及广大的住宅房屋中。
本文主要论述多层和高层钢筋混凝土房屋主要震害和抗震设计两方面，为中国高层房屋的抗震工作献计献策。
关键词：多层和高层钢筋混凝土震害抗震设计地震作为人类繁衍生息过程中遇到的一种十分可怕的自然灾害，一直引起众多学者专家的研究。
中国是个地震灾害频发的国家之一，如何应对地震对于多层和高层钢筋混凝土房屋的破坏是摆在人们面前的一大难题。
强烈的地震往往给社会经济发展和人类的生存安全带来巨大破坏，它的特点是猝不及防的突发性和十分严重的破坏力。
随着我国的经济建设一步步深入发展，人们的生活水平不断提高，安全意识也逐渐增强，钢筋混凝土房屋仍然作为主要房屋结构型式而存在。
为了降低或避免地震带来的人身伤亡和巨大的经济损失，我们就需要对钢筋混凝土房屋的抗震设计进行充分而持久的研究，提高应对地震灾害的能力。
一、多层和高层钢筋混凝土房屋的震害1、场地土卓越周期导致的震害。
场地的周期特性往往对建筑震害的程度起着不可估量的作用。
比如1970年3月28日土耳其发生的其格迪兹地震，当时有一个工厂的一栋现代化钢筋混凝土结构的建筑偏偏发生了奇怪的崩塌现象。
而建立在同一工厂内的相近房屋，无论是具有较短周期（t=0．25s)的房屋还是具有较长周期(t=0．25s)的房屋都没有发生倒塌事故。
后来人们经过分析场地记录，余震加速度，最终发现在周期t=1．2s处会出现明显的反应。
那栋倒塌的房屋的基本周期就是t=1．25s，这和研究所得的数字十分接近。
后来经过了后续的理论分析和研究，证明那栋房子符合安全规定，同时属于合格建筑。
倒塌的原因就是场地土和结果周期出现了明显一致，从而产生了剧烈的共振现象。
2、抗震墙产生的震害。
在地震的强烈影响下，抗震墙的震害主要分两部分。
第一是墙肢之间连梁的剪切往往出现变形破坏的现象，第二是在底部楼层的水平施工缝处，水平错动现象容易发生。
钢筋混凝土结构房屋抗震设计6.1 震害现象及分析钢筋混凝土房屋的震害情况十分复杂，但从总体上可分为结构破坏和构件破坏两个层次：结构层次破坏指震害现象中明显表现为有规律的结构整体或特定局部的破坏情况，而构件层次破坏是指构件特定部位出现的震害现象。
▶6.1.1 结构层次破坏（1）平面不规则导致的震害结构平面不规则导致的震害通常发生在平面布置不对称，刚度分布不均匀，结构质量中心与刚度中心存在较大偏差的情况。
在水平地震作用下结构的惯性力作用于其质量中心，而抗力以结构刚度中心为作用点，当两者间距离较大时，结构整体扭转效应明显，容易产生扭转破坏（图6.1）。
图6.1 扭转破坏当结构平面布置存在较大的凸出、凹进，或平面布置不合理可能导致强烈的局部振动时，在平面上的薄弱部位存在局部应力集中的现象，相应部位的结构震害严重（图6.2）。
图6.2 结构凸出部位破坏严重（2）竖向不规则导致的震害结构沿竖向刚度存在突然变化时，可能在刚度较小的楼层产生过大的侧向变形，甚至整层垮塌的现象。
2008 年汶川地震中，某框架结构底层无填充墙，二层以上为住宅，布置有较多填充墙，震后测量显示，底层层间位移达30 mm（图6.3）。
框架填充墙的刚度贡献应在结构分析中予以足够重视，以免造成严重破坏。
图6.3 刚度突变导致的震害▶6.1.2 构件层次破坏（1）梁端破坏梁端受弯矩、剪力的影响，在水平地震作用下可能形成梁端弯曲破坏和剪切破坏。
在实际震害现象中，因现浇楼板参与梁端工作等诸多因素的影响，规范期望引导实现的梁铰机制在汶川地震震害中却很少见到，该现象已引起众多学者关注。
图6.4 给出汶川地震中某无现浇板相连的框架梁损伤照片，梁端弯曲破坏特征突出，但破坏程度并不严重，震害统计结果表明，梁端出现充分塑性铰的情况并不多见。
与之对比，图6.5为在低周往复荷载作用下梁端破坏的试验照片。
对比可见，实际震害中梁端破坏较试验破坏现象明显轻微，在结构的抗震设计及抗震性能分析中应关注这一现象。
6多层和高层钢筋混凝土房屋6.1一般规定6.1.1本章适用的现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大高度应符合表6.1.1的要求。
平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。
注：本章的“抗震墙”即国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中的剪力墙。
注： 1 房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3 部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；4 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度；5 超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。
6.1.2钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。
丙类建筑抗震等级应按表6.1.2确定。
6.1.3 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：1框架-抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。
2裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强抗震构造措施。
裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。
3当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
地下室中无上部结构的部分，可根据具体情况采用三级或更低等级。
4 抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按本规范3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级；其中，8度乙类建筑高度超过表6.1.2规定的范围时，应经专门研究采取比一级更有效的抗震措施。
注：本章“一、二、三、四级”即“抗震等级为一、二、三、四级”的简称。
注：1建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；2接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级；3 部分框支抗震墙结构中，抗震墙加强部位以上的一般部位，应允许按抗震墙结构确定其抗震等级。
钢筋混凝土框架结构抗震设计原则
钢筋混凝土框架结构抗震设计的原则主要包括以下几点：
1.合理布置结构：在设计过程中，要合理布置结构的位置、形状和选取适当的间距，以保证结构的整体稳定性和均匀性。
2.增强结构刚度：通过增加结构的刚度，可以减小结构在地震作用下的变形，提高结构的抗震能力。
可以采用适当的加强措施，如增加梁柱截面尺寸、设置剪力墙等。
3.提高结构的耗能能力：结构在地震作用下会发生能量耗散，减小地震作用对结构的影响。
可以采用适当的抗震构造形式，如柔性铰接和弹性支承等，以提高结构的耗能能力。
4.加强连接节点的设计：连接节点是结构的薄弱环节，容易发生破坏。
因此，在设计中要特别关注连接节点的强度和刚度，采用合适的节点形式和连接方式，提高节点的抗震性能。
5.考虑结构的地震荷载：在抗震设计中，要合理考虑结构的地震荷载，包括重力荷载、地震作用荷载和风荷载等。
通过合理的荷载计算和结构布置，保证结构在地震作用下的安全性。
6.进行抗震分析：在设计过程中，要进行抗震各种工况的强度验算和位移限值验算等抗震分析。
在分析中要考虑结构的整体受力性能，通过合理的分析和验算，找出结构的薄弱环节，采取相应的措施进行加固。
7.施工质量控制：在钢筋混凝土框架结构抗震设计中，施工质量直接影响结构的抗震性能。
因此，在施工过程中要严格控制质量，确保钢筋布置、混凝土浇注质量和施工工艺的合理性，提高结构的抗震能力。
多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计钢筋混凝土结构在抗震设计中具有很好的性能，尤其是多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震设计更为重要。
下面将从建筑结构系统、地震力分析、抗震构造措施和抗震设计要点等方面进行详细讨论。
多层及高层钢筋混凝土房屋通常采用框架结构或剪力墙结构。
框架结构由柱、梁和楼板组成，主要承受垂直荷载和水平地震力。
剪力墙结构通过加固和布置剪力墙来提高抗震性能。
需要根据具体的设计要求和地震烈度等级选择适当的结构类型。
地震力分析是抗震设计的基础。
常见的地震力分析方法有静力分析和动力分析。
静力分析方法简单直观，适用于低烈度地震区或抗震性能要求较低的建筑。
动力分析方法包括模态分析、响应谱分析等，适用于高烈度地震区或抗震性能要求较高的建筑。
地震力分析需要合理确定地震荷载、结构刚度和各种参数，确保分析结果准确可靠。
抗震构造措施是提高多层及高层钢筋混凝土房屋抗震能力的重要手段。
常见的抗震构造措施有增加构造刚度、提高节点抗震性能、增大剪力墙面积等。
通过合理布局构造件、采用适当的材料和施工工艺，可以有效提高房屋的耐震能力。
抗震设计要点主要包括抗震安全等级、结构设计哲学、设计参数、构造措施和施工质量要求等。
抗震安全等级根据建筑用途和地震烈度等级确定，对于多层及高层钢筋混凝土房屋通常采用1、2、3级抗震安全等级。
结构设计哲学需要遵循“强强耦合、抗震差传、抗震能分配”的原则。
设计参数需要根据地震活动特征和构筑物本身的特性合理选择。
构造措施包括加固节点、增加剪力墙抗震设防面积等。
施工质量要求需要严格控制，确保钢筋混凝土构件的质量满足设计要求。
综上所述，多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计需要综合考虑建筑结构系统、地震力分析、抗震构造措施和抗震设计要点等因素。
通过科学的设计和合理的施工，可以提高房屋的抗震能力，确保人员和财产的安全。
探讨高层钢筋混凝土框架结构住宅的抗震结构设计摘要：我国是世界上地震灾害最严重的国家之一，因此对新建和既有建筑是否具有足够的抗震能力十分重视。
钢筋混凝土结构是目前我国建筑结构的主要型式，其抗震能力是保障人民生命财产安全的重要指标。
文章根据实践经验和对有关资料的总结,对高层钢筋混凝土房屋的抗震设计问题进行了研究和探讨。
关键词：钢筋混凝土、框架结构、防震设计
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、旱灾等毁灭的城市为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”。
我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。
因此,我国的地震灾害可谓全球之最。
因此,建筑物的抗震设防问题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。
一、高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点
1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素在低层
住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。
2 轴向变形不容忽视对于采用框架体系或框架一剪力墙体系
的高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就
使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。
3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标与低层住宅不同，结构侧移己成为高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。
随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度h的四次方成正比。
①过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。
②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。
③过大的侧移会因p一△效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。
4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标相对于低层住宅而言，小高层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。
为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
二、抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。
即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。
(一)抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹
塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。
试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。
规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求,且考虑了设计者的使用方便,采用地震
组合内力的抗震承载力验算表达式,只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。
(二)构造措施上的延性保证
1.限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
2.限制约束配筋和配筋形式。
加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内
混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。
3.限制材料。
拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要,为此规范对材料也提出了相应的限制,如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等,同时
对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。
三、能力设计法
能力设计法是结构延性设计的主要内容，包括我国规范的内力调整和构造两个方面。
它是二十世纪70年代后期，新西兰知名学者t.paulay和park提出的钢筋混凝土结构在设计地震力取值偏低的情况下具有足够延性的方法。
其核心思想为：通过“强柱弱梁”引导结构形成“梁铰机构”或者“梁柱铰机构”；通过“强剪弱弯”避免结构在达到预计延性能力前发生剪切破坏；通过必要构造措施使可能形成塑性铰的部位具有必要的塑性转动能力和耗能能力。
从以上三个方面保证使结构具有必要的延性。
框架结构作为常见的结构形式，当然其延性设计也主要是从这三个方面来体现的。
1 强柱弱梁
结构动力反应分析表明，结构的变形能力和破坏机制有关。
常见有三种典型的耗能机构，“梁铰机构”、“柱铰机构”、“梁柱铰机构”。
“梁铰机构”和“梁柱铰机构”的梁先屈服，可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移大，塑性铰数量多，不因个别塑性铰失效而结构整体失效。
因而抗震性能好，是钢筋混凝土理想的耗能机构。
2 强剪弱弯
“强剪弱弯”是为了保证塑性铰截面在达到预期非弹性变形之前不发生剪切破坏。
就常见的结构而言，主要表现在梁端、柱端、剪力墙底部加强区、剪力墙洞口连梁端部、梁柱节点核心区。
与非
抗震相比，增强措施主要表现在提高作用剪力；调整抗剪承载力两个方面。
2.1 作用剪力
一、二、三级框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，剪力设计值其中，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1，一级框架结构及9度尚应符合。
梁柱节点一、二级抗震等级进行节点核心区抗震受剪承载力验算，三四级应符合抗震构造措施，对9度设防及一级抗震等级的框架结构，考虑到梁端已出现塑性铰，节点的剪力完全由梁端实际屈服弯矩决定，按梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算，同时乘以1.15的增大系数。
其它一级按梁端弯矩设计值计算，剪力增大系数为1.35，二级为1.2。
2.2 抗剪公式
国内外低周反复荷载作用下钢筋混凝土连续梁及悬臂梁受剪承载力实验表明，混凝土剪压区剪切强度的降低、斜裂缝间骨料咬合力及纵筋暗销力的降低是梁受剪承载力降低的主要原因。
为了防止梁、柱、连梁、剪力墙、节点发生斜压破坏，我们对受剪截面规定了受剪承载力上限，即规定了配箍率的上限值。
3 构造措施
构造措施是梁、柱、剪力墙塑性铰区要达到实际需要的塑性转动能力和耗能能力的保证。
它与“强剪弱弯”、“强柱弱梁”相互关联，一起保证结构的延性。
1.梁的构造措施
2.柱的构造措施
3.节点构造措施
4.剪力墙构造措施
结束语：我国在50年代建成了一批钢筋混凝土框架结构,至今已有近60年的历史,接近设计的基准期,并且原结构设计中多数未考虑抗震设防,需进行结构的鉴定和加固。
通过迅速发展的计算机技术编制了准确性更好的非线性动力反应程序；在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法，开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。
在这样的环境中，我国的抗震设计思路也应该在完善自身不足的同时，不断向前发展。
参考文献：
[1]张敬书.建筑抗震鉴定与加固．北京：知识产权出版社，2006．
[2]刘大海.房屋抗震设计.西安：陕西科学技术出版社，2002．
[3]李宏南.多层及高层建筑结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2002．
[4]苏三庆.地震工程．西安：陕西科学技术出版社，2001．转贴于。
