探讨钢筋混凝土结构抗震设计
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【摘 要】钢筋混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这过程中任何的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得复杂或使设计结果存在不安全因素。对每一项工程设计，应根据其建筑特点，使结构各个构件受力均衡，同时要求技术应用合理、结构整体安全可靠，充分发挥每个构件的最大作用。只有这样才能实现建筑结构抗震设计的最终目的。
【关键词】钢筋混凝土；结构抗震；设计要求；抗震措施
0.引言
在建筑工程中，钢筋混凝土作为一种强度大、稳定性高的框架结构被广泛应用在我国地震设防地区。因此，在对建筑结构进行设计的过程中，设计师应该将当地的地质条件、地形等多方面的因素进行综合分析，然后采取合理的建设方案，科学合理的建筑结构方式，从而设计出符合质量标准的建筑物。
1.钢筋混凝土结构抗震设计的要求
在建筑工程建设过程中，由于不同的设计师对相关规定的看法不同，以及个人的经验也有所差异，所以在面对同一问题时，各个设计师就会采取不同的设计方案。但是不管是怎样的设计方案，其中都需要设计师对建筑工程的稳定性全面的设计。在我国的建筑物中，必须要求其具有较高的抗震能力，这也是设计师注意的稳定性原则，在对建筑物设计的过程中，其高度与宽度的比值一定要多加注意，一定要符合建筑物的抗压以及抗拉能力。
2.钢筋混凝土结构抗震设计的影响因素
2.1建筑物的结构
建筑物的结构设计是非常关键的一个因素，建筑物首先必须要有一个合适的结构作为基础才能够提高建筑结构的抗震性能。在建筑结构的设计中，如果屋面建筑部分过高会受到较严重的鞭梢影响，所以应该将其设计得较低。建筑物平面的布置要简单，尽量保持质心与刚心一致，降低地震对建筑物的破坏性。
2.2建筑结构的施工以及建筑材料很关键
地震对建筑物作用力的大小与建筑物的质量成正比，建筑结构的材料是影响抗震效果非常重要的因素。在相同的地震地方，建筑材料越好的建筑受到地震的影响越小，建议采用质轻的建筑材料提高建筑物抗震性能。如果建筑材料的质量不能够保证，建筑物就会受到较强的地震作用力。在建筑施工过程中钢筋混凝土的施工技术也会影响到高层建筑的抗震性，所以要严格按照施工技术标准施工，确保施工人员技术的专业性，保证建筑物的抗震效果。
2.3建筑物所处地理环境
一些位于不稳定地质的建筑物的抗震性相对较差。例如岩石断层、山体崩塌、地表滑坡等地段较容易发生地表运动从而造成建筑物的破坏，或者在海啸、水灾等次生灾害多发生的地段建筑物的牢固性也受到严重的威胁。所以，在选择建筑工地的位置之前，要进行详尽的勘探考察，分析地形和地质条件，避开不利地段，挑选对建筑物抗震有利的地点。
3.结构抗震措施
3.1强柱弱梁
其主要措施是通过人为来增大梁的抗弯能力，使得塑性铰更多的出现在柱端而不是梁端，使结构可以在地震引起的动力反应之中形成“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。以框架梁的塑性变形使得地震能量来消散。依据对于构件在强震之下非线性动力分析可知，在强震之下，构件会产生塑性变形。如此就将使得部分地震能量消散开去，并且可以依据杆系结构塑性力学分析就可以得知，在保证结构不形成机构的前提之下，“梁铰机构”或者“梁柱铰机构”对于“铰机构”来说可以有效的形成更多的塑性铰。这样可以耗散较多的地震能量。所以，我们应该使柱的抗弯能力不断加强，使结构在强震之下可以形成更加优秀、更合理的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。
3.2抗震构造措施
⑴通过相应构造措施保证可能出现塑性铰的部位具有所需足够的延性。一般来说就是塑性转动能力和塑性耗能的能力。对于梁柱这些构件、其延性的影响因素归纳是根本的两点：混凝土极限压应变；破坏时的受压区高度。影响到延性的其他因素在根本上都是这两个根本因素的延伸。对于梁来说，梁端自始至终都是引导出现塑性铰的主要部位。因此都希望梁端的塑性变形具有良好的延性以及良好的塑性的耗能能力。除计算上应该满足一定的要求之外，还应该通过一系列比较严格的构造措施来使得梁的这种延性得到满足。控制好受拉钢筋的配筋率，配筋率主要包括有最大配筋率以及最小配筋率。其前者是为了使得受拉钢筋屈服之时的混凝土受压区压应变同梁最终破坏之时的极限压应变之间有一定的差距。其后者则是确保梁不会在混凝土上受拉区刚开裂之时钢筋就会屈服有时还会被拉断。保证梁具有一定的受压钢筋，受压钢筋可以分担一部分剪力。减小受压区的高度，在大震之下，梁端有可能出现正弯距，下部的钢筋则有会可能受拉。要使箍筋用量、用法得到保证，箍筋的作用主要有三个方面：其一是抗剪，其二是规定箍筋的最小直径，确保纵筋在受压之下不会过早的出现局部失稳的现象，其三是通过箍筋约束受压混凝土，而提高它极限压应变以及抗压的强度。
⑵对截面尺寸的要求。规范之中明文提出框架梁截面尺寸应该符合以下要求。第一、截面宽度不应该小于200mm，其二，截面高度同宽度之间的比值不应该大于4。第三、净跨同截面高度的比值不应该大于4。通常我们应该把跨高比小于5 的梁称之为深梁，深梁的抗弯以及抗剪机理同一般的梁即就是跨高比大于5 的梁，有所不同。因此我们在设计之时应该避免设计为深梁。
⑶柱除受弯距以及剪力之外，还应该承受轴力，尤其是在高层建筑之中，轴力则就更大了。因此，柱还有对轴压比的限制。其中对于不同烈度之下具有不同延性要求的结构则有着不一样的轴压比限值。此外，柱端箍筋用量的控制条件不只是简单的使用体积配箍率，而是使用配箍特征值，应该考虑到箍筋强度等级以及混凝土强度等级对于配箍量的影响。
3.3“强剪弱弯”的措施
使用剪力增大系数来增大梁端、柱端、剪力墙端、剪力墙洞口连梁端和梁柱节点之中的组合剪力值。并且使用用增大之后的剪力设计值来进行受剪截面控制条件验算以及受剪承载力设计。这样可以有效避免在结构之中出现脆性的剪切破坏。钢筋混凝土的抗剪能力是由混凝土自身的抗剪能力、裂缝界面的骨料咬合力、纵筋销栓力以及箍筋的拉力等部分来构成的。而通过对框架梁在强震之下抗剪的分析可得知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性铰之后会比非抗震之时有所降低，主要原因有：梁端是正剪力大于负剪力，一旦发生剪切破坏时，剪压区通常都在梁的下部，而此时混凝土保护层则已经剥落，同时梁下端又没有现浇板，因此混凝土剪压区的抗剪能力则会比非抗震之时偏低。因为在强震之下剪切破坏发生在塑性铰充分转动的情况之下，而非抗震之时的剪切破坏通常都会发生在纵筋屈服之前，所以在抗震的条件之下混凝土的交叉裂缝宽度则会比非抗震情况之下偏大，这样就会使得混凝土的抗剪能力逐渐被削弱。混凝土保护层的剥落以及裂缝的加宽则会使得纵筋的抗剪销栓作用逐渐退化，我们通常在计算钢筋混凝土的抗剪能力之时，只计算了混凝土自己的抗剪能力以及箍筋的抗剪能力而将斜裂缝界面之中的骨料咬合能力以及纵筋的销栓作用当成它多余的强度储备，在抗震之下梁端的塑性铰的形成。降低骨料咬合力及纵筋的销栓的作用。钢筋混凝土的抗剪强度储备也会随之而降低。
4.结束语
钢筋混凝土由于其抗压性和抗拉性能都较为突出，所以在我国抗震设计中 被广泛的使用，抗震设计就是在结构相对应的地震设防烈度下，合理地确定结构的选型、布置，进行抗震计算，并通过进一步的抗震措施，满足抗震等级的要求，使结构具有足够的强度、刚度和延性，从而使得抗震性能设计目标一步步得到实现，在地震发生之时有效的保证人民的生命财产安全。 [科]