混凝土結構抗震設計分析

地震是一種極為常見的自然災害，往往伴隨著經(jīng)濟損失和人員傷亡。作為一個地震多發(fā)國家，強化建筑抗震設計對我國具有十分重要的現(xiàn)實意義?；炷两ㄖ侨缃窠ㄖ袌龅闹饕ㄖ问?，不僅緩解了城市用地緊張，推動了城市化建設，其抗震設計更是深受歡迎。為此，結合抗震設計規(guī)范及混凝土結構實際情況，提高混凝土結構抗震性能和效果已經(jīng)成為了建筑行業(yè)的一個重點。

1 結構抗震設計

（1）概況。在強烈地震的作用下，建筑物的構件會經(jīng)歷彈性變形、開裂、屈服等被破壞的過程，當建筑物的主要受力構件被破壞，整個建筑物可能會出現(xiàn)整體倒塌。出于經(jīng)濟方面的考量，只有極少數(shù)的構件開裂會造成嚴重后果，因此大多數(shù)的建筑結構在地震作用下允許出現(xiàn)開裂或非主要受力構件的破壞，但應保證主要受力構件能發(fā)揮一定的作用，保證建筑物穩(wěn)定性。我國采取的抗震設計方法是三水準兩階段，三水準指的是建筑物經(jīng)歷低于本地區(qū)設防烈度地震后能做到“小震不壞”、“中震可修”、“大震不倒”，而兩個階段中第一階段指的是截面設計及地震作用下結構彈性變形情況的驗算應根據(jù)多遇地震的作用效應及其他形式的荷載效應組合進行，以確保建筑物能滿足第一水準的要求，第二階段則包括抗震概念設計和抗震構造措施，確保建筑物能滿足第二、三水準的設計要求。時代和社會的發(fā)展對建筑物的抗震要求越來越高，一些學者對建筑抗震設計進行研究后提出可對不同性能的建筑物采取不同措施，以滿足其具體要求。

（2）混凝土結構抗震設計意義。在建筑工程中，混凝土不斷發(fā)展，被推廣應用，作為一種重要的建筑材料，混凝土在整體性、可模性、耐久性、經(jīng)濟性方面都具有優(yōu)勢，推動了建筑事業(yè)的快速發(fā)展。但是，由于混凝土的自重較大，在地震作用下其容易出現(xiàn)一定的位移，導致建筑結構的穩(wěn)定性受影響，大大增加了安全隱患，一些采用了混凝土結構的高層建筑遭遇地震后其地基甚至會出現(xiàn)不均勻的沉降。當建筑結構的主體結構使不對稱的片面形狀時，在地震作用下會容易出現(xiàn)扭轉，進而加大破壞程度。

2 混凝土結構抗震設計要點把握

（1）抗震設計特點?？拐鹪O計的基本目標通常是“小震不壞”、“中震可修”、“大震不倒”，以便能將地震造成的影響和損失降低到最低程度?；炷两Y構抗震設計的特點如下：強調概念，綜合考慮，以靜力為基礎，以承載力為依據(jù)。地震的作用具有十分顯著的不確定性，為此，難以實現(xiàn)對其的精確計算，在抗震設計中就只能強調概念，并綜合考慮各種因素，如結構類型、地震烈度、設防類別、抗震等級等。同時，抗震設計應建立在靜力的基礎上，保證設計中的要求滿足靜力，并充分考慮延性破壞，以規(guī)避或減小脆性破壞。此外，抗震構件的設計和落實應建立在承載力的基礎上，以此為依據(jù)進行計算、截面控制、抗震配筋等具體工作。

（2）抗震設計要素。在進行混凝土結構設計時應首先考慮抗側力結構體系，對于高層建筑結構，抗側力結構體系更是重中之重，抗側力結構體系即梁、柱、墻、與支撐等構件的組合。通常情況下，建筑物的結構體系由建筑高度、抗震等級、釋放烈度等多種因素共同決定，在滿足這些因素的基礎上還應考慮經(jīng)濟性、實用性和可靠性。至于框架結構和剪力墻結構之間的選擇，最好做到取長補短，二者協(xié)同作用，采用框架剪力墻結構，這種結構已經(jīng)被廣泛應用到目前的建筑中?？拐鹪O計要素之二是充分考慮建筑結構的受力特點，保證建筑結構不僅具有足夠的抵抗剪力、彎矩等側向力作用的強度，還具備控制側向變形范圍的剛度。此外，在設計建筑體型及結構布置時應盡量保證平面均勻、對稱、扭轉剛度良好，并保證豎直方向上建筑結構質量、剛度、承載力分布均勻性滿足要求。

3 混凝土結構抗震設計策略

（1）了解混凝土結構薄弱環(huán)節(jié)?；炷两Y構并不是完美的，也具有薄弱環(huán)節(jié)，在經(jīng)歷地震時，這些薄弱環(huán)節(jié)更易被破壞，因此，進行混凝土結構抗震設計時應先了解混凝土結構的薄弱環(huán)節(jié)。通常情況下，混凝土的薄弱環(huán)節(jié)有：整體設計中結構不夠牢固會弱化層間強度，其彈塑性在地震作用下容易急變，導致應力過度集中，甚至造成建筑倒塌；若建筑梁比柱子更輕，柱底會比柱頂輕，地震發(fā)生時柱頂先彎曲變形，甚至會導致混凝土被壓壞，最終使建筑內主筋外露或脫節(jié)；填充墻抗震能力較差，在地震發(fā)生時容易加劇墻面開裂甚至倒塌。混凝土結構薄弱環(huán)節(jié)對其抗震能力具有十分重要的影響，為此，在進行混凝土結構抗震設計時應充分考慮其薄弱環(huán)節(jié)，并對其進行合理的改進和優(yōu)化。

（2）合理設置抗震防線數(shù)據(jù)。由多年的經(jīng)驗教訓可知，大型地震發(fā)生后常常會出現(xiàn)一系列的余震，余震的強度較強震小，但也會造成惡劣影響。面對伴隨著余震的地震，僅僅設立一道防震線是十分冒險的，容易導致建筑主體結構被余震破壞，甚至造成建筑塌陷。為此，設立合理數(shù)量的防線數(shù)量具有其必要性。在進行混凝土結構抗震設計中可以采用框架剪力墻結構，這種結構集合了框架墻和剪力墻的優(yōu)點，剪力墻能承受第一波地震帶來的水平荷載，而框架墻能承擔余震的豎向荷載?？蚣軌图袅Φ膮f(xié)調作用能有效的抵抗地震作用，保證建筑物不被嚴重破壞。

（3）強化混凝土結構延性設計。進行混凝土結構抗震設計的基本目標是保證建筑物能承載地震環(huán)境帶來的影響，但在地震的作用下，混凝土結構進入塑像階段易發(fā)生變形。為此，設計人員必須著力于加強混凝土結構的抗變形和強度性，并將延性設計作為切入點。為了防止混凝土因受壓破壞等原因發(fā)生延性破壞，通常采取嚴格控制梁端位置混凝土實際受壓高度的措施，以便保證混凝土具備一定的變轉動能力，避免發(fā)生脆性破壞。在設計建筑強剪弱彎過程，可在保持內力狀態(tài)一致的條件下提高梁端的剪力值，防止脆性剪切破壞作用。

（4）提高抗震構件設計水平。對抗震構件進行設計和優(yōu)化可以進一步提升混凝土結構的抗震水平，如改善柱與梁的承載力，以便其能更好的適應房梁壓力。提高抗震構件設計水平可從兩方面著手，一是分體柱的選用，二是螺旋符合箍筋的選用。分體柱這一設計思想是建立在對短柱抗彎、抗剪性能不對等影響的思考上的，即在柱中設置合理的豎向縫，劃分后使其成為各分體柱，在利用配筋及其他連接件適當減小柱子的抗彎能力，將短柱變?yōu)殚L柱，提升其抗震能力。螺旋復合箍筋能將混凝土結構中框架柱端抗彎能力控制在限值標準內，有效規(guī)避剪切破壞。

（5）注意把握抗震細節(jié)問題。在進行混凝土結構抗震設計中還應注意的一點是把握抗震細節(jié)問題，如在滿足抗震要求的前提條件下盡量減少地震能力的輸入?；炷两Y構抗震設計是一項復雜的工作，具有許多需要留意的細節(jié)問題，只有處理好了這些細節(jié)，抗震設計才能更好的發(fā)揮作用。

4 小結

做好抗震設計工作對于充分發(fā)揮混凝土結構優(yōu)越性，使混凝土結構更好的服務于建筑業(yè)具有關鍵性及必要性的影響。因此，應重視混凝土結構抗震設計工作，不斷提高我國建筑的抗震水平，把握混凝土結構薄弱環(huán)節(jié)，合理設置抗震防線，把握細節(jié)。

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