浅谈多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计

建筑物的钢筋混凝土框架在设计当中不可能保证每个部分在结构上都非常的匀称，这就导致了有些层间的结构屈服强度较强，而有些层间的屈服强度较弱。对于那些屈服强度较弱的楼层，一旦发生地震，建筑物出现明显的晃动，那么结构屈服强度较弱的楼层首先出现屈服，然后弹塑性变形发展迅速，最后结构的屈服极限为能满足建筑物在地震当中的变形量，因此导致了建筑物的损坏，甚至倒塌。

1.2建筑物的支撑柱端和其与楼层的节点的损坏非常明显

对于一般的建筑物，它们的框架结构一般都是梁较轻而柱较重，并且柱的中间部分比柱的底部还要重，因此这就容易发生破坏。对于一般的短柱，经常的是柱中间出现剪切破坏，而对于其他相对较长的柱来说，一般柱端会出现弯曲损坏，质量较轻的柱会发生斜向或水平断裂，而质量较重的柱会出现钢筋外漏、混凝土脱落等现象。当柱与楼层的节点处没有箍筋来进行约束时，柱端和节点的破坏最为严重。

1.3建筑物中使用砌体来填充墙的容易出现破坏

使用砌体来填充墙的，它们的刚度比较大但是变形能力很差，当地震出现时，它们很容易被损坏，如当建筑物承受8级及以上级别的地震时，填充墙出现明显的裂纹，并且该裂纹会逐渐加重，这时多数的填充墙都出现了倒塌现象。

2建筑物抗震结构的设计

对于建筑物的抗震结构设计，我们应当达到的理想状况是，当地震出现时，建筑物当中的节点应当多数不破损坏，并且建筑物的梁出现屈服的时间要早与柱出现的时间，还需要达到的就是在同一楼层当中，每个柱的两端所出现的屈服变形时间越长越好，而柱底与楼层的节点的塑性变形越晚出现越好。

2.1在建筑物抗震设计当中应当保证结构的延性

在地震发生时，从楼层因地震所出现的水平剪力和建筑物各楼层间的位移关系来阐述楼层破坏的整个过程可以得出，在对建筑物进行的抗震设防达到第二或第三水平时，建筑物的框架结构此时已经开始出现弹塑性变形，这些结构一般是通过弹塑性变形来吸收地震所产生的部分能量，最终达到承载力不出现明显减少的情况。因此，对于这些结构，它们的变形范围很重要，它们需要有较大范围的变形空间，这样才不至于在地震发生时出现破坏。为了达到上述的要求，我们应当对建筑物构件的设计制定一个规范，这样可以方便建筑物抗震设计人员的工作，并且需要采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式，但是因建筑物结构的不同，对于不同的建筑物只需要对该组合力的设计值通过相关的公式做适当的调整即可。

通过大量实验的研究表明，对于特征节点的延性能产生巨大影响的因素有：各构件之间作用的剪力、各构件之间的配筋率、梁柱与楼层连接处节点的粘结情况。

2.2在对建筑物的构造措施上应当保证结构的延性

在对建筑物进行结构设计时，应当保证建筑物结构当中薄弱区的刚度和承载力，这样可以进一步保证建筑构造的整体性。建筑物结构延性的增加可以提高整个建筑物的抗变形能力，这样在地震发生时，这些具有很好延性的结构就可以吸收一部分地震所产生的能量，从而减少地震所引发的破坏，最终提高建筑物的抗震能力。在对建筑物的结构布置上，应当按照扩大的柱端抗弯承载力的方法进行设计，从理论的角度上来讲，这可以将柱屈服的可能性进一步减少，从而保证“强柱弱梁”的设计原则。但是由于各种原因的存在，为了使柱中完全不出现塑性铰是非常困难的，于此同时为了达到“强剪弱弯”的这个要求，为了保证塑性铰区域的局部结构延性，也应当对建筑物采取一定的构造措施从而实现建筑物的结构延性，这一具体做法如下：

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”的设计原则及塑性饺区域的局部延性，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。

目前，建筑工程当中所使用的箍筋与混凝土的强度得到了不断的加强，因此，现在应当更为关注的是箍筋所布置的位置，这也是抗震机构设计当中最为重要的一个环节。如果箍筋的布置不好，这将导致那些使用高强度混凝土来对箍筋进行约束的配筋率出现明显减少，这在某种程度上就降低了建筑物结构的可靠性。因此，我们建议用配筋特征值取代原体积配筋率，并且因为约束配筋能对柱端塑性铰区的起到良好的约束作用，所以建议应当适当加强配筋量。

③加强对建筑材料的要求。为了避免出现豆腐渣工程，整个建筑物的质量很重要，而在对建筑物的质量进行把关时，建筑材料更为关键。要严格把控好建筑材料的质量，这些材料应当具有很好的延性，这样才可能在地震发生时，建筑物不会出现明显的变形或损坏，而对建筑材料也应当提出相应的规范和要求，并给出相应的限制条件，比如钢筋的强屈比的最小值应当是多少、延伸率应当达到多少以及混凝土强度等级应当低于或高于多少等等。于此同时，还应当对整个工程施工过程所可能发生的钢筋代换提出适当的限制。

3 小结

在我国对建筑物的设计与施工当中，最常使用的一种结构就是钢筋混凝土框架结构，通过对多年来我国地震灾害资料的研究，发现：那些使用钢筋混凝土框架作为主要结构的建筑物，各层的柱端和节点出现损坏的机率很大，并且多数都会出现非常严重的破坏，因此在整个的抗震设计当中，建筑物必须要满足“强剪弱弯”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”、“强节点”等结构延性的设计原则与相关的规定。在对那些采用钢筋混凝土作为主要结构的多层及高层建筑物的抗震设计当中，因工程设计人员在对设计原则和规范的理解方面的程度不同，因此各个建筑物的抗震设计会出现因地理位置不同、因设计人员不同而整个设计也不同，因此对于多层及高层建筑物的抗震设计非常值得做深入的研究。

[1]、黄革：多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计[J]，城市建设理论研究 2011年第9期

[2]、王青：钢筋混凝土抗震墙设计的几个问题[J]，黑龙江科技信息，2008年9月。

[3]、莫庸：建筑抗震不利地段高层钢筋混凝土房屋抗震措施[J]，工程抗震与加固改造，2005年第1期