钢筋混凝土框架结构的抗震能力分析

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摘要：近年来我国建筑企业发展十分迅速，但是在高速发展的背后却始终存在着一些问题，钢筋混凝土抗震问题便是其中之一。因为地震发生具有一定的随机性，并且地震动具有一定的随机过程性，因此，钢筋混凝土结构自身的抗震能力从本质上来说也是随机的。笔者通过总结自身工作经验，结合我国当前实际情况，对钢筋混凝土框架结构抗震能力进行简要分析。

关键词：钢筋混凝土框架结构结构抗震分析

中图分类号：TV331文献标识码： A

我国属于大陆地震比较多的国家，唐山大地震、汶川地震等情况历历在目，地震所在地区人员伤亡十分严重，同时也给我国的社会治安带来较大的挑战[1]。本文将主要从钢筋混凝土建筑的框架结构抗震能力方面进行分析，旨在明确钢筋混凝土框架抗震性能。

一、抗震能力

钢筋混凝土建筑在抵抗地震的过程中，主要依靠结构自身的强度与延性。在发生地震时，结构会首先使用自身强度来抵抗，如果地面运动速度变快，导致强度不能满足抗震的需求，就需要使用结构延性来抵抗更为强烈的运动加速。在延性使用完毕后，建筑结构便会遭到彻底的破坏。钢筋混凝土结构需要根据构件尺寸及配筋来计算结构自身的强度和延性，并且综合框架弹性的地震分析计算出杆件内力。

二、强度与延伸角度的钢筋混凝土结构抗震能力分析

钢筋混凝土结构属于建筑中主要的承重结构，使用钢筋混凝土对薄壳结构、现浇结构以及升板等建筑进行建造，框架为梁、柱构件节点连接在一起在一种结构[2]。目前钢筋混凝土框架结构在我国建筑中使用比较广泛，所以本文主要从该点为出发点进行论述。

延性指的是材料、构建以及结构处于载荷作用状态下发生明显非线性形变的时候，结构依旧可以维持建造之初的强度的一种能力，属于结构弹性阶段时自身的变形能力，延性的强弱将直接影响到结构的抗震能力，囊括承受大变形能力以及靠滞回特性来吸收能量的一种能力[3]。从延性自身本质上看，延性反应出一种非弹性变形能力，这种能力可以保证结构强度不会因受到非弹性的形变而下降的情况发生。在材料方面，只有在发生比较大的非弹性变形情况下材料强度没有发生明显下降的材料[4]，才可以称之为延性材料，而有延性材料就会有脆性材料，脆性材料指在受到弹性形变或者是在受到比较小的非弹性形变的时候就会被破坏掉的材料。在结构方面与材料判定方式相同。

从上图中我们可以发现，梁A的荷载量达到最大数值的时候，突然降低，即表明时呈脆性的破坏状态。而梁B在受到拉钢筋屈服之后，因为截面的中性轴上升并且钢筋强化，承载力还会具有一定的增加，在经历了长时间变形之后，最后因为受压区域混凝土被压碎而导致破坏[5]，整体表现出较好的延性。通过非线性计算可以发现，构建结构发生破坏的主要原因如果是因为钢筋屈服，那么通常情况下会表现出较好的延性。如果破坏原因是因为混凝土拉断或者是压碎的，通常表现成脆性。钢筋混凝土框架结构延性可以视为整体上的延性，但是结构的构建延性为局部延性。并且结构整体延性和延性构建当中局部延性强度有着较为密切的联系。但是结构整体的延性不仅会受到构件延性的影响，与设计合理性之间也存在着较为明显的关系[6]。

钢筋混凝土中延性构建非弹性的变形能力，一般来源于塑性中截面塑性转动。塑性铰去的截面塑性转动能力，通常由截面曲率延性的系数反应。曲率延性系数可以定为截面屈服之后曲率及屈服曲率之间的比值记为。

三、钢筋混凝土结构抗震能力评估简化能力谱的方式

常规钢筋混凝土的抗震能力评估方式十分繁琐，所以就需要相关工作人员提供出一种比较简单而且有效的评估方法，能力谱方式应运而生。能力谱方法属于一种简化弹塑性的评估方式，通常情况下我们可以将其视为静力弹塑性分析中的一部分。能力谱方法的本质是使用力设计法加位移、变形的校核，比力的设计方法更为合理。本文主要从ETABS软件对结构模型静力弹塑性进行分析。该软件具有比较直观并且强大的图形界面设计，可以广泛的应用到非线性效应、巨大并且比较复杂的建筑模型中，并且进行非线性的精力Pushover也比较简单。在能力谱的方法当中，我们可以假设结构反应和等价单自身体系具有一定的联系，该特性代表结构反应只会受到单一振型控制，并且振型在整体反应的过程当中会保持不变。经试验表明，在结构反应受到单一振型控制的时候，将多自由度体系成功转化成等价单的自由体系方法较多，可以根据实际情况从中选择适合自身的方式。弹塑性的反应谱会受到延性系数以及折减弹性的影响。当地震情况比较强烈的时候，延性结构自身最大加速度和反应对应的完全弹性结构加速度反应之间必然会存在某种关系。假定S为能力曲线上方对屈服强度上的谱加速度，并且S1是结构保持弹性的时候所对应弹性反应谱的加速度，那么可以将屈服强度折减系数定义为S=S1/R。我们就可以把弹性谱加速度的需求强度除以折减的系数，从而得到非线性谱的加速需求。从而得出抗震设计中所需要的数据。

四、抗震评估程序

首先需要使用ETABS软件对被测试建筑的结构进行弹性的地震分析，计算出中用地面运动的加速度0.05g并对其进行加载，最终求出梁柱杆三方面的内力。之后可以根据实际情况，结合单根的梁柱弯矩强度，建筑自身剪力强度以及延性，综合弹性地震分析，对梁柱内力进行判断，确定属于弯矩破坏还是剪力破坏，并且对延性进行及时的对比。因为每个柱所承担的剪力和延性是不同的，所以需要求出整体半层剪力的强度和延性比值。根据每隔半层剪力的强度和0.05g的弹性地震对层剪力的影响，可以计算出半层屈服地面的加速度。之后综合半层延性比，求出建筑结构系统中的地震力折减系数，将该系数乘以服务地面的运动加速度，即可明确该半层抗震能力。最后一步就是对每个半层的抗震能力进行对比，最小值即为整体建筑结构抗震能力解。

结束语：近些年来，我国频繁发生各种大小地震，并且从不同程度上对人们的人身安全及财产安全造成了巨大的影响。笔者通过总结自身工作经验，结合相关试验数据，主要从剪力墙与结构两方面对钢筋混凝土框架结构抗震能力的计算方式及能力进行了简要分析，主要阐述了结构及剪力墙双方面的抗震能力分析方式。

参考文献：

[1]季志政. 高层钢筋混凝土框架结构抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所,2011.

[2] 鄢宇. 底部薄弱层钢筋混凝土框架结构抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所 2012.

[3]龙炳煌，范华冰．一个具有轴压比和配筋率参数的开裂弯矩计算公式［J］． 建筑与结构设计，2012，30 (5).

[4]于晓辉.钢筋混凝土框架结构的概率地震易损性与风险分析[D].哈尔滨工业大学,2012.

[5]欧阳煜，张文杰 . 防屈曲耗能支撑加固钢筋混凝土框架抗震效果分析 [J]. 工业建筑，2010（11）.

[6] Wen Y.K., and Ellingwood B.R. The role of fragility assessment inconsequence-based engineering. 9th International Conference on Applica-tions of Stochastic and Probability in Civil Engineering (ICASP9), DerKiureghian, Madanat & Pestana (eds), Millpress, Rotterdam, 2013.