赵玉霞，周美川

（甘肃建筑职业技术学院，兰州730050）

高烈度区钢筋混凝土结构延性设计探讨

赵玉霞，周美川

（甘肃建筑职业技术学院，兰州730050）

目前在我国的建筑结构中，钢筋混凝土结构相对于其他材料的建筑结构而言最为普遍，建筑结构的功能要求是安全性和适用性以及耐久性。对于建筑结构的最基本的功能要求安全性，在高烈度地区，遭遇大震的可能较大，所以抗震设计尤为重要，在建筑结构的抗震设计中，加强建筑结构延性设计是确保抗震设防目标“大震不倒”实现的本质措施。

延性设计；建筑结构；抗震设计

0 引言

由于人们对地震的认识还很有限，目前，还不能准确的预报地震，同时在强震作用下结构整体和结构构件的受力状态非常复杂，而且存在很大的不确定性；另外目前我们认可的抗震设计时采用的各种计算模型和计算假定，与实际建筑结构存在者一定的差异，超出一定的工程范围，就无法按目前的设计规范和规程设计。所以目前结构的抗震设计在很大程度上可以看成是“近似估算”，追求高精度的数值计算没有实际意义，而通过概念设计和抗震措施（含抗震构造措施）加强结构和构件的延性是实现结构抗震目标要求非常重要的措施。

延性的大小通常用延性系数μ来衡量，延性系数的数值越大，延性性能越好，延性系数的数学表达式为：μ=δu/δs，式中：δu为结构或构件的最大允许变形（如：位移、转角等）；δs为屈服变形。一般可从三个方面进行延性设计：首先，建筑结构整体延性，一般用结构的顶点极限侧移与结构的顶点的屈服侧移比来控制；其次，结构局部延性，结构设计时通常采用层间侧移比来设计；最后，构件延性，这里的构件指某一柱、某一梁、某一连梁、某一墙肢等。构件的延性及强震作用下结构发生破坏的破坏机制决定了整个结构整体的延性性能，延性越好则耗能能力也就越强。

1 钢筋混凝土结构的延性设计

抗震设防烈度越高，相应的抗震设防烈度所对应的设计基本地震加速度就越大，建筑结构在地震作用下的反应也越大，所以高烈度区应对建筑结构的延性要求更严格。考虑延性要求，现行相关结构设计规范规程对于钢筋混凝土结构依据建筑的设防类别、设防烈度、建筑结构类型以及房屋高度采用不同的抗震等级。抗震等级有：特一级（延性要求特严格）、一级（延性要求很严格）、二级（延性要求严格）、三级（延性要求较严格）、四级（延性要求一般），共5个档次，对建筑结构延性的要求从严逐渐过渡到宽。

1.1 钢筋混凝土结构构件延性要求

1.1.1 强剪弱弯

在建筑结构构件的抗震设计中，墙、柱、梁都应符合“强剪弱弯”，因为构件的延性与构件的破坏形态有着直接的联系，当构件由于受弯破坏时，破坏过程主要是受拉区的受拉钢筋先达到屈服强度，然后受压区的混凝土被压碎而破坏，从受拉区的纵向受力钢筋达到屈服强度到受压区的混凝土被压碎，构件能够产生较大的变形和位移，可以看成是达到延性破坏；而构件由于剪切破坏时，破坏过程中变形能力较弯曲破坏明显偏小，耗能能力也较小，接近脆性破坏。在结构设计规范中，“强剪弱弯”是通过内力计算时剪力放大来实现的，配筋过程中设计值不应随意增大纵筋的配筋量，以防出现“强弯弱剪”的脆性破坏现象。

1.1.2 限制轴压比

轴压比对框架柱、剪力墙等竖向受压构件的延性有着较大的影响，试验研究表明，竖向受压构

件的轴压比较大时，构件的延性较差，特别是高轴压比时，构件破坏接近脆性破坏，不能满足延性要求。现行结构设计规范通过限制轴压比的最大值来保证竖向构件在强震作用下破坏时发生延性较好的大偏心受压破坏，而不是发生脆性小偏心受压破坏。结构设计时，当竖向受力构件的轴压比超限时，应采取适当的措施提高延性，如：调整结构布置降低轴压比、加强箍筋配置、设置芯柱等措施改善构件的延性。

1.2 钢筋混凝土结构整体或局部延性要求

1.2.1 多道防线

多道防线是指：一个建筑结构的体系由若干个延性较好的分体系组成，当其中一个体系在地震作用下破坏后，另一个体系能立刻接替，抵抗后续的地震作用，防止结构倒塌；另外，结构体系中应有尽可能多的赘余度，合理的设置屈服机制，使结构中的塑性铰数量最大化，让结构能充分地吸收、消耗地震能量确保建筑结构的安全可靠。对于框架结构，它仅有单一的结构体系，可通过控制框架结构柱与框架结构梁的刚度比及梁端调幅实现“强柱弱梁”，使框架结构在强震作用首先在框架梁端相继出现大量塑性铰，充分地吸收和消耗巨大的地震能量，而柱端具有足够的承载力防止结构倒塌；结构设计时：应注意梁柱结构的布置，合理的提高柱的截面尺寸，合理的进行梁端调幅和配筋，防止柱铰先于梁铰出现。对于剪力墙结构，连梁为结构的第一道防线，在强震作用下连梁两端首先相继屈服，充分吸收和大量耗散巨大的地震能量；然后，墙肢为结构的第二道防线，连梁屈服后，连梁对结构的刚度贡献降低，可不计其刚度贡献，从而剪力墙独立承担后续的地震作用。框架—剪力墙结构具有双重抗侧力体系。框架—剪力墙结构中，剪力墙的抗侧刚度大，使之成为第一道抗震防线，第一道防线破坏后，框架则成为第二道抗震防线。

1.2.2 合理的刚度和承载力分布

震害表明：均匀对称的结构可以预估在强震作用下结构的地震反应，便于采取相应的抗震措施。结构的刚度和承载力局部突变及结构扭转效应是形成建筑结构薄弱层的主要原因，这就要求在结构设计时：应采用合理的结构布置、荷载及承载应尽量分布均匀，防止出现薄弱层。

2 结语

我国抗震设防的目标之一是“大震不倒”，通过结构的延性设计，能够有效的实现这个目标。结构的延性设计主要是通过结构抗震概念设计在结构布置、荷载布置、抗震措施、抗震构造措施、计算设计的补充等几个方面保证结构的延性性能。

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［2］赵真，谢礼立.浅析传统结构抗震概念设计思想形成的一般规律［J］.地震工程与工程振动，2014，34（02）：19-26.

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TU375

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1673-1093（2015）09-0083-02

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.09.021

赵玉霞（1981），女，工学硕士，讲师，就职于甘肃建筑职业技术学院，从事教学工作。

2015-04-26；

2015-05-05