毕业论文：我国钢筋混凝土抗震设计的基本思路和方法

规范同时还规定，对特别不规则的建筑，甲类建筑，规范表所列高度范围的高层建筑，应用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

另外般弹性时程法分析的结果有利于判断薄弱层部位。

对于度地区高层建筑考虑竖向地震力，采取与底部剪力法类似的方法，只是竖向地震力的取值约为水平地震力取值的倍左右。

对于长周期结构，地震作用中的地面运动加速度和位移可能对结构具有更大的影响，而振型分解反应谱法无法对此作出估计，新规范同时还增加了楼层水平地震剪力最小值的要求，见抗震规范条。

结构抗震变形验算抗震设防三水准的要求是通过两阶段设计来保证的多遇地震下的承载力验算，建筑主体结构不受损，非结构构件没有过重破坏保证建筑正常使用功能罕遇地震作用下建筑主体结构遭遇破坏，但不倒塌。

结构抗震变形验算是两阶段设计很重要的内容。

第阶段设计，变形验算以弹性层间位移角表示。

以保证结构及非结构构件不开裂或开裂不明显，保证结构整体抗震性能。

新规范增加了变形验算的范围，对以弯曲变形为主的高层建筑可以扣除结构的整体弯曲变形，因为这部分位移对结构而言是无害位移，只是人的舒适度感觉不同而已，第二阶段的变形验算为罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算，以弹塑性层间位移表示。

根据震害经验实验研究和计算结果分析提出了构件和节点达到极限变形时的层间极限位移角，防止结构薄弱层弹塑性变形过大引起结构倒塌。

规范对验算的范围有明确规定，但考虑到弹塑性变形计算的复杂性和缺乏实用软件，对不同建筑有不同要求。

在以后发展中可以把验算范围推广到更大，甚至可以基于位移控制法来设计结构，满足些类型的建筑对结构位移的特殊要求，来保证结构的位移在可接受范围。

需要说明的是，现阶段的位移控制和抗震设计还限于单地震下结构的反应。

如何有效考虑在地震高发区及多次地震下累积损伤对结构变形和抗震性能的影响，保证结构整个寿命期内的安全，需要进步的研究。

以框架结构为例谈抗震概念设计由于建筑抗震设计的复杂性，在实际工程中抗震概念设计就显得尤为重要。

它主要包括以下内容建筑设计应注意结构的规则性选择合理的建筑结构体系抗侧力结构和构件的延性设计。

本文以框架为例重点介绍抗震概念设计中的能力设计法。

能力设计法是结构延性设计的主要内容，包括我国规范的内力调整和构造两个方面。

它是二十世纪年代后期，新西兰知名学者和提出的钢筋混凝土结构在设计地震力取值偏低的情况下具有足够延性的方法。

其核心思想为通过强柱弱梁引导结构形成梁铰机构或者梁柱铰机构通过强剪弱弯避免结构在达到预计延性能力前发生剪切破坏通过必要构造措施使可能形成塑性铰的部位具有必要的塑性转动能力和耗能能力。

从以上三个方面保证使结构具有必要的延性。

框架结构作为常见的结构形式，当然其延性设计也主要是从这三个方面来体现的。

强柱弱梁结构动力反应分析表明，结构的变形能力和破坏机制有关。

常见有三种典型的耗能机构，梁铰机构柱铰机构梁柱铰机构。

梁铰机构和梁柱铰机构的梁先屈服，可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移大，塑性铰数量多，不因个别塑性铰失效而结构整体失效。

因而抗震性能好，是钢筋混凝土理想的耗能机构。

我国规范采用的是允许柱子剪力墙出铰的梁柱铰方案，采取相对的强柱弱梁措施，推迟柱子的出铰时间。

但不能完全排除出现薄弱层的柱铰机构的可能性，因而需要限制柱子的轴压比，必要时通过时程分析法判断结构的薄弱层，防止出现柱铰机构。

我们常见的强柱弱梁的调整措施就是要人为增大柱子的抗弯能力，诱导在梁端先出现塑性铰。

这是考虑到柱中实际弯矩在地震中的可能增大。

在结构出现塑性铰之前，结构构件因拉区混凝土开裂和压区混凝土的非弹性性质，钢筋与混凝土之间的粘结退化，使得各构件刚度降低。

梁刚度降低较受压的柱子相对严重，结构由最初的剪切型变形向剪弯形变形过渡，柱内的弯矩较梁端的弯矩比例增大同时结构的周期加长，影响到结构各振型的参与系数的大小地震力系数发生变化，导致部分柱子弯矩增大，由于构造原因及设计中钢筋的人为增大，使得梁的实际屈服强度提高，从而使得梁出现塑性铰时柱内弯矩增大。

结构出现塑性铰之后，同样有上述原因的存在，而且结构屈服后的非弹性过程就是地震力进步增大的过程，柱弯矩随地震力的增大而增大。

地震力引起的倾覆力矩改变了柱内的实际轴力。

我们规范中的轴压比限值般能保证柱子在大偏压的范围内，轴力的减小也能导致柱子屈服能力的降低。

抗震规范规定除框架顶层和柱轴压比小于者及框支梁与框支柱以外，柱端弯矩设计值应符合分别为级取，二级取，三级取。

度及级框架结构尚应符合，根据实配钢筋面积及对严重，结构由最初的剪切型变形向剪弯形变形过渡，柱内的弯矩较梁端的弯矩比例增大同时结构的周期加长，影响到结构各振型的参与系数的大小地震力系数发生变化，导致部分柱子弯矩增大，由于构造原因及设计中钢筋的人为增大，使得梁的实际屈服强度提高，从而使得梁出现塑性铰时柱内弯矩增大。

结构出现塑性铰之后，同样有上述原因的存在，而且结构屈服后的非弹性过程就是地震力进步增大的过程，柱弯矩随地震力的增大而增大。

地震力引起的倾覆力矩改变了柱内的实际轴力。

我们规范中的轴压比限值般能保证柱子在大偏压的范围内，轴力的减小也能导致柱子屈服能力的降低。

抗震规范规定除框架顶层和柱轴压比小于者及框支梁与框支柱以外，柱端弯矩设计值应符合分别为级取，二级取，三级取。

度及级框架结构尚应符合，根据实配钢筋面积及材料强度标准值确定。

底层柱轴力大，塑性转的能力差，为避免柱脚出铰后压溃，二三级框架结构底层，柱端截面组合弯矩设计值分别乘以增大系数，和。

角柱的调整后的组合弯矩尚应乘以不小于的系数。

对级抗震等级的剪力墙肢截面组合弯矩设计值进行调整，迫使塑性铰出现在墙肢底部加强部位，底部加强部位及以上层弯矩设计值取墙肢底部截面组合弯矩设计值，其它部位乘以的增大系数。

对部分框支抗震墙结构，二级框支柱的柱上端和底层柱下端，其组合弯矩设计值应分别乘以增大系数和。

以上强柱弱梁的调整措施，经过非线性动力反应分析表明，基本满足大震不倒地要求。

在度区，梁的钢筋由重力荷载控制，柱的钢筋基本由最小配筋率控制。

全面增大了柱梁相对抗弯能力。

同时，度区很难出现正弯矩塑性铰，对抵抗大震起到有利作用。

在度区，采用实配钢筋面积和材料强度标准值计算柱内弯矩，构造上梁钢筋的增大同样导致柱内弯矩设计值的增大，在多波输入下，梁端塑性铰转动大，发展较充分，柱端塑性铰发展不充分，转动较小。

塑性变形更多集中与梁端，满足抗震能力设计要求。

对度区，其大震位移反应同度差不多，但柱端塑性铰较度多，转动大，梁端塑性铰出现充分但转动小，因而强柱弱梁效果不明显，有关专家建议度二级抗震等级时，弯矩增大系数宜取，这有待进步的完善。

强剪弱弯强剪弱弯是为了保证塑性铰截面在达到预期非弹性变形之前不发生剪切破坏。

就常见的结构而言，主要表现在梁端柱端剪力墙底部加强区剪力墙洞口连梁端部梁柱节点核心区。

与非抗震相比，增强措施主要表现在提高作用剪力调整抗剪承载力两个方面。

作用剪力二三级框架梁和抗震墙中跨高比大于的连梁，剪力设计值其中，级取，二级取，三级取，级框架结构及度尚应符合。

二三级框架柱和框支柱，剪力设计值其中，级取，二级取，三级取，级框架结构及度尚应符合。

二三级抗震墙底部加强部位，剪力设计值其中，级取，二级取，三级取，度尚应符合。

梁柱节点，二级抗震等级进行节点核心区抗震受剪承载力验算，三四级应符合抗震构造措施，对度设防及级抗震等级的框架结构，考虑到梁端已出现塑性铰，节点的剪力完全由梁端实际屈服弯矩决定，按梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算，同时乘以的增大系数。

其它级按梁端弯矩设计值计算，剪力增大系数为，二级为。

抗剪公式国内外低周反复荷载作用下钢筋混凝土连续梁及悬臂梁受剪承载力实验表明，混凝土剪压区剪切强度的降低斜裂缝间骨料咬合力及纵筋暗销力的降低是梁受剪承载力降低的主要原因。

规范对混凝土的受剪承载力降为非抗震的，钢筋项没有降低。

同样，对偏压柱受剪承载力实验表明，反复加载使柱受剪承载力降低，主要由混凝土项引起，采取与梁相同的作法。

对剪力墙的实验表明，其反复加载比单调加载受剪承载力降低，采用非抗震受剪承载力乘以的折减系数。

梁柱节点的抗震受剪承载力由混凝土斜压杆和水平箍筋两部分受剪承载力组成，有关专家给出了相关公式。

为了防止梁柱连梁剪力墙节点发生斜压破坏，我们对受剪截面规定了受剪承载力上限，即规定了配箍率的上限值。

通过非弹性动力反应分析表明，以上措施基本满足强剪弱弯的要求。

由于二级抗震等级梁柱在大震下塑性转动仍很大，有关专家建议剪力增大系数不宜比级相差过大，对梁取较好，对柱宜取。

其取值的合理性有待于进步完善。

需要说明的是，梁柱节点受力非常复杂，要保证梁柱钢筋在节点中的可靠锚固，同时在梁柱端发生抗弯破坏前，节点不发生剪切破坏，其实质应属于强剪弱弯的范畴。

而且，节点仅对二级抗震等级的剪力进行调整，其增大系数比柱的要小，构造措施也比柱端弱些。

因而，更强节点的说法，不值得提倡。

构造措施构造措施是梁柱剪力墙塑性铰区要达到实际需要的塑性转动能力和耗能能力的保证。

它与强剪弱弯强柱弱梁相互关联，起保证结构的延性。

强剪弱弯是保证塑性铰转动能力和耗能能力的前提强柱弱梁的严格程度，影响相应的构造措施，若实行严格的强柱弱梁，保证柱子除底部外不出现塑性铰，相应的轴压比等构造措施就要松些。

我国采取相对的强柱弱梁，延缓柱子出铰的时间，所以需要采取较严的构造措施。

梁的构造措施梁塑性铰截面的延性与很多因素有关，截面延性随受拉钢筋配筋率及屈服强度的提高而降低随受压钢筋配筋率和混凝土强度提高而提高，随截面宽度增大而增大塑性铰区的箍筋可以防止纵筋的压屈提高混凝土极限压应变阻止斜裂缝的开展抵抗剪力，充分发挥塑性铰的变形和耗能能力梁高跨比越小，剪切变形比例越大，易发生斜裂缝破坏，使延性降低。

梁纵筋配箍率过低，梁开裂后钢筋可能屈服