基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計方法

摘要：為滿足逐漸增長的居住需求，建筑數(shù)量也在逐漸增多。對于建筑來說，保證其結構穩(wěn)定性與牢固性十分重要，其不僅決定著人們的居住條件與質(zhì)量，同時由于建筑的特殊性使得其與人們的生命安全息息相關。因此，想要強化建筑抗震能力，應圍繞其工程結構設計進行深入分析與完善，以此作為提升其抗震能力的重要基礎。本文簡述了在保證性能的條件下鋼筋混凝土的抗震設計目標，并就其結構抗震設計進行了深入分析。

關鍵詞：性能;鋼筋混凝土;建筑結構;抗震;設計

保證建筑的安全性與居住質(zhì)量是對于建筑的基本要求，隨著建筑數(shù)量的不斷增多，人們對其結構穩(wěn)定性與抗震性能也有了更高的要求。對于建筑本身來說，想要提升其結構抗震性能只有針對其設計內(nèi)容進行深入分析，才能達成保證建筑工程結構質(zhì)量的最終目標。建筑結構設計人員應從當前多數(shù)建筑所應用的鋼筋混凝土的性質(zhì)角度出發(fā)，對其結構進行深入分析以提升其抗震性能，為其設計方案的持續(xù)優(yōu)化奠定堅實的基礎。

1 基于性能的鋼筋混凝土抗震設計目標

想要提升建筑結構的抗震性能，在對其進行結構優(yōu)化設計時應首先明確其設計目標，簡單來說就是結合建筑所在區(qū)域條件設定期望達到的預期抗震水平。鋼筋混凝土由于其結構的特殊性，使得其在應用時具有一定的彈性能力與延展性能，應確保其超限度數(shù)據(jù)的準確性[1]。因此，應從建筑的各個角度對其進行深入分析，包括其功能、重要性、性能以及抗震等級等，全方位分析后，以當前沿用的鋼筋混凝土建筑結構抗震的標準為依據(jù)，其內(nèi)容包括：

1.1彈性與屈服

對于建筑來說，其抗震標準應包含建筑結構層間位移、局部構件以及其他的細微之處，這就是小震彈性;而中震彈性對應的是應達到建筑結構構件的承載力目標。簡單來說就是地震來臨時，去除掉組合內(nèi)力狀態(tài)的考慮因素，對其進行系統(tǒng)調(diào)整依然能夠達到合格目標。但相較于這一點，材料分項等系數(shù)均可以自由調(diào)節(jié)。

在遭遇到中等地震時，建筑中的部分構件由于其本身材料、結構以及施工工藝的特殊性，使得其在處于此種狀態(tài)時較為敏感與脆弱，此時其整體呈現(xiàn)屈服趨勢。但其整體結構或是其他構件與延展性標準依舊吻合，局部脆裂受損現(xiàn)象不會發(fā)生，這就是中震不屈服[2];而大震不屈服指的是在遭遇到大地震時，其結構內(nèi)部依舊存在著一些具有脆弱以及局部敏感特性的構件，其承載力貼近屈服點，但其構造與標準的延性指標依舊相符，脆弱受損問題不會出現(xiàn)。

1.2層間位移性能目標

可以將建筑結構性能水平分為四個階段，分別是充分運行（OP）、基本運行（IO）、生命安全（LS）以及瀕臨倒塌（CP）。充分運行階段就是在遭遇到地震后，無論是其整體功能還是局部均與原本狀態(tài)相同，即使其內(nèi)部有部分非結構構件損壞其整體結構也不會出現(xiàn)任何變化[3];基本運行階段指的是在遭遇到地震后，其結構與功能仍然能夠基本維持正常，即使存在部分內(nèi)外部的受損結構依舊能夠通過簡單修復恢復原狀;生命安全階段就是在地震后，建筑的外形結構與基礎功能遭到破壞，且無法通過簡單修理恢復到最初的功能與外形狀態(tài);瀕臨倒塌就是指在地震的嚴重影響下，建筑物的整體結構受到了破壞，主結構受損甚至已經(jīng)存在大面積的坍塌，不能經(jīng)過修復恢復原狀且隨時有全部坍塌風險。在這樣的建筑中居住，無法保證居住安全。鋼筋混凝土結構層間位移性能目標如圖1所示。

表1 鋼筋混凝土結構層間位移性能目標

若是發(fā)現(xiàn)針對研究的建筑物其結構期望達到的層間位移性能不相符，但經(jīng)過仔細核驗后發(fā)現(xiàn)，無論是其內(nèi)部結構構件還是外部主要結構，均以達到自身的應用性能目標或是限度，在滿足安全質(zhì)量要求的前提下則不需要額外對其進行加固抗震處理[4]。而判斷一棟建筑物是否達到了對建筑物的預期抗震目標，需要判斷其梁體、抗震墻抗彎度以及梁柱節(jié)點等是否滿足抗震要求，在樓房建筑的單層需要9成左右的梁體、抗震墻剪性以及多數(shù)的梁柱節(jié)點都應與規(guī)定目標要求相符。在此種狀態(tài)下則說明該棟建筑物具有一定的抗震能力。

2 基于結構性能的混凝土建筑結構抗震設計

2.1高安全系數(shù)的多道抗震防線的設置

當前受技術條件所限制，人們對于地震的發(fā)生機理與認知仍然停留在表面，這一特殊的地質(zhì)災害由于其高強的破壞力是諸多建筑結構的安全威脅。而在強烈地震發(fā)生時，在技術水平有限的條件下，多數(shù)的數(shù)據(jù)或是信息無法保證其準確性，也無法通過建立常規(guī)模型提前計算準確的地震強度與其破壞力，想要明確建筑與地震強度、頻譜特征等因素之間的關系較為困難。相較于計算設計，概念設計的應用效果要更好[5]。概念設計簡單來說就是以建筑整體布局、結構設計以及抗震設計等為依據(jù)，遵循趨利避害的原則對安全場地以及危險區(qū)域進行定位，并在完善的基礎上進行地基設計，以此作為提高抗震結構穩(wěn)定性與安全等級的重要基礎。無論是建筑形狀、結構對稱還是抗震縫設計，都應緊密聯(lián)系以形成多級抗震防線，同時保持各結構構建的牢固性。需要注意的是同時要防范來自其余非結構部件的侵害。在設計多道防線后，即使第一層防線失去作用，也會有后續(xù)防線對抗地震災害，常見的結構表現(xiàn)為框架與剪力墻結構聯(lián)合應用。在第一道防線失去作用時，此時結構中的框架應承受來自地震災害的剪力。

2.2基于性能的抗震設計

目標與步驟是進行結構設計的關鍵因素。首先應明確地震來臨時結構的預期性能，一些有超限問題存在的建筑物則應以其具體的結構形態(tài)為基礎，才能最終確定其安全對策，為保證其結構承載力以及延性變形能力做鋪墊。在設置抗震目標時，可以將其分為幾個等級，并通過結合分析模型與軟件獲得準確的骨架曲線;在擇取五條或五條以上的地震波線以及兩條的場地人工波線后，需要以現(xiàn)場安全記錄為基礎，確定時程曲線，調(diào)節(jié)地震波以使其成為目標譜。

2.3承載能力設計

以反應譜作為參照依據(jù)而計算出底端剪力，并在特定規(guī)則下將地震力平均分攤到各個結構中，這種方式是提高整體結構強度與其穩(wěn)定性的常用方式。應在保證各個環(huán)節(jié)均能夠保證承受載荷的情況下，才能進行變形驗算。

結語

綜上所述，對混凝土性能進行深入分析以實現(xiàn)提高結構抗震性能的方式時未來建筑設計的整體趨勢。其在傳統(tǒng)的抗震技術的基礎上進行完善，并以建筑材料以及結構為分析角度，在掌握其材料性質(zhì)以及結構特性的基礎上保證了設計的科學性，為提高建筑工程整體抗震水平奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1] 賈文沛.基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2018，（23）：185-186.

[2] 李秀芬，汪志綱.基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計探究[J].百科論壇電子雜志，2019，（1）：76-77.

[3] 曾志輝.基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計方法初探[J].低碳世界，2017，（33）：268-269.

[4] 胡紹定，宋娟.基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計的幾點探討[J].建筑與裝飾，2018，（9）：19，22.

[5] 黃清源.基于性能的鋼筋混凝土建筑結構抗震設計[J].建材與裝飾，2018，（11）：93-94.

作者簡介：張家順（1992.02-）， 男， 漢族，碩士研究生，單位：濰坊職業(yè)技術學院，職稱：助教，研究方向：土木工程。