符栎辉 舒平

摘要：1556年关中大地震、1920年海原大地震、1976年唐山大地震、2008年汶川大地震都使人民生命财产蒙受了惊人的损失，造成惨痛的灾难。究其原因，主要是由于建筑物不够坚固，地震时大量倒塌所致。在我国人口密集的城镇地区，钢筋混凝土结构占主导地位，所以加强其抗震性能的研究就显得愈发重要。抗震设计包括确定结构方案、地震作用以及构件的抗震设计，本规范反映后一部分内容。抗震设计强调概念设计，在静力设计的基础上，按抗震等级提出要求，并考虑构件抗震破坏的特点进行承载力设计，避免剪切、压溃等引起的非延性破坏； 并通过截面控制条件、承载力计算系数调整及配筋构造等措施得以落实。本文介绍了材料、梁、柱、墙、预应力构件等的抗震设计。

关键词： 混凝土结构； 抗震； 设计

Abstract: the 1556 earthquake, 1920 year the haiyuan fault earthquake, 1976 tangshan earthquake, 2008 wenchuan earthquake made the people's life and property of the losses suffered amazing, cause bloody disaster. Investigate its reason, is mainly because the building is not strong enough, earthquake caused a collapse. In our population is concentrated urban areas and reinforced concrete structure are dominant, so strengthening the study of seismic performance is ever more important. Seismic design including sure structure scheme, earthquakes and the seismic design of components, this code reflect part after. Seismic design emphasizes concept design, in static design, and on the basis of the seismic grade according to the request, and consider the seismic damage component on the characteristics of the capacity design, avoid shear, crushing caused the ductility destruction; And through the cross section control condition, bearing capacity calculation adjustment coefficient and reinforcement measures such as structure be implemented. This paper introduces the materials, beams and columns, walls, pre-stressed beam of the seismic design, etc.

Keywords: concrete structure; Seismic; design

中图分类号：TU973+.31文献标识码：A 文章编号：

1 一般规定

1．1 抗震等级

抗震等级是抗震设计的基础，根据规范分工，由《建筑工程抗震设防分类标准》( GB 50223-2008)及《建筑抗震设计规范》( GB 50011-2010) 确定。考虑的因素为： 设防类别、地震烈度、结构类型和房屋高度。本规范此次修订将建筑的抗震等级改为强制性条文，并新增了板柱-剪力墙结构及单厂铰接排架的有关规定。抗震等级按程度依次排列为一、二、三、四级并与非抗震的静力相衔接。对某些情况还增加了“一级框架结构和 9 度一级框架”的等级，要求按实际配筋和强度计算。为适应各种特殊情况的抗震设计要求，规范还给出了抗震等级的补充规定；并明确剪力墙底部加强部位，比原规范更为具体。

1．2 承载力调整

考虑地震组合验算构件的承载力时，应对抗力项除以承载力抗震调整系数 γRE，其相当于本规范基本设计表达式中的抗力模型不定性系数 γRd。修订规范列出了承载力抗震调整系数表，细化了轴心受压柱的要求，并增加了受冲切承载力的系数。

1．3 钢筋锚固及连接

由于地震反复作用造成的粘结退化，受力钢筋的锚固和搭接长度须乘以修正系数 ζaE予以加长。此次修订还特别强调钢筋连接位置宜避开关键受力部位并对连接形式及接头面积百分率进行了限定。

1．4 箍筋和埋件

地震反复作用往往造成混凝土的破碎而导致构件压溃乃至结构倒塌，因此加强关键部位混凝土的围箍约束尤为重要。本次修订强调箍筋宜采用焊接封闭箍筋、连续螺旋箍筋或连续复合螺旋箍筋，以加强约束并提高抗力。对于一般非封闭箍筋也提出了末端 135°弯钩，弯后余长 10d 的要求。此外为保证在地震作用下搭接钢筋的传力，还提出了搭接长度范围内箍筋间距的要求。考虑地震作用的预埋件在静力设计的基础上有所提高的程度仍同原规范，但提出了预埋件不宜设置在塑性铰区的规定，否则应采取有效措施。

1．5 混凝土材料

抗震结构的混凝土强度不能太低，但高强混凝土的脆性也不利于抗震。规范修订对此作出的限制与原规范相同。

1．6 抗震钢筋

此次修订强调梁、柱、支撑和剪力墙边缘构件宜采用热轧带肋钢筋； 一、二、三级框架和斜撑构件的纵向受力普通钢筋应采用“抗震钢筋”，其中后两种情形是新增加的。抗震结构的其余部分可不作“抗震钢筋”要求，因此不应任意扩大“抗震钢筋”的应用范围。

2 水平构件的抗震设计

2．1 基本概念

楼盖在水平地震作用下可视为刚性平面，在地震中很少破坏，故一般可采用包括空心楼盖在内的各类楼盖，以减轻结构自重及水平地震力； 同时对装配式楼板提出整体性要求，通常可不作抗震设计。框架梁是框架结构中重要的传力構件，故须进行抗震设计。框架梁抗震设计的内容包括截面控制条件、延性要求、受剪承载力计算、纵筋及箍筋的配筋构造要求。

2．2 截面控制

框架梁截面的基本尺寸要求： 最小宽度、最大高宽比、跨高比以及取决于受剪承载力的截面控制条件，仍保持原规范规定。

2．3 延性要求

为避免混凝土受压破碎及受剪的非延性破坏，规范提出了构件设计的延性要求： 1) 限制梁端混凝土受压区高度以保证构件有必要的变形转动能力，避免脆性破坏； 2) 强剪弱弯的设计原则： 主动提高同一内力状态的梁端剪力设计值，使梁先发生受弯破坏，从而避免脆性的剪切破坏。具体是在考虑地震组合的框架梁端弯矩值计算剪力设计值 Vb时，乘上大于 1 的系数。此次修订新增规定，在按实配钢筋截面面积计算框架梁左、右端的 Mlbua，Mrbua时，需计入受压钢筋及有效楼板范围内的钢筋。

3 柱类构件的抗震设计

3．1 基本概念

承受地震作用的框架柱，承受全部垂直荷载和水平作用的竖向构件，是关键的承力构件，其壓溃可能引发大范围的破坏，是结构整体稳固性中的关键因素。震害调查表明： 地震作用下部分框架柱往往先于框架梁而破坏，原抗震设计中“强柱弱梁”的原则并未实现。柱端( 柱头、柱脚) 由于弯矩和剪力的反复作用，是最易发生压溃破坏的关键部位。此外，底柱、角柱破坏的可能性更大，且往往引发结构垮塌。柱的轴压力过大时，混凝土的抗力相对较大。

3．2 截面控制条件及轴压比控制

本次修订保持了原规范对框架柱截面的最小尺寸、长短边比例以及剪跨比的要求。同样根据地震组合的剪力设计值提出了受剪截面控制条件。此次修订新增加了双向受剪框架柱的相应要求。应该强调的是： 柱截面尺寸及混凝土强度还决定了柱的轴压比。轴压比过大时混凝土应力相对很大，容易发生脆性的压溃破坏，故必须加以限制。柱的轴压比对其配筋构造会造成重大影响； 规范列表表达了不同类型结构、不同抗震等级的柱的轴压比限值，以及各种情况下轴压比限值的调整。

4 墙类构件的抗震设计

4．1 基本概念

墙同时承受轴压力以及在地震横向力作用下承受弯矩、剪力等内力。墙类构件多作住宅结构，也常与框架、筒体结构等混合应用。墙的震害是在反复水平力作用下平面内 X 状剪坏，洞口连梁为容易破坏的薄弱环节。剪力墙的抗震设计包括： 计算地震作用的内力设计值、强剪弱弯的内力调整、抗震受剪承载力计算、剪力墙截面配筋设计、洞口连梁设计、边缘构件设计。

4．2 截面条件及轴压比控制

规范规定了各种结构类型中剪力墙肢截面的最小厚度。同样根据地震组合的剪力设计值也提出了受剪截面控制条件。墙柱的轴压比对其配筋构造会造成重大影响，规范提出了底部加强部位的墙肢轴压比限值； 并以轴压比区分边缘构件的性质，进行不同的设计。

4．3 地震内力及受剪承载力计算

此次修订提出了一级剪力墙底部加强部位各墙肢底部截面按地震组合计算弯矩设计值考虑； 底部加强部位以上墙肢弯矩设计值乘以增大系数 1． 2，剪力设计值作相应调整。根据“强剪弱弯”的原则按照不同的抗震等级主动增大剪力设计值； 墙的抗震受剪承载力计算包括正截面偏心受压、偏心受拉和斜截面受剪以及沿水平施工缝受剪三种情况。以上计算均与原规范相同。

5 预应力构件的抗震设计

5．1 基本概念

预应力构件的变形性能稍差，但经国内外的深入研究后确认： 在采取有效的构造措施后，预应力构件仍可用于抗震结构。并且连续预应力配筋贯穿各跨有利于形成结构防倒塌的拉结模型，有利于整体稳固性。

此次修订扩充和丰富了预应力构件抗震设计的原则性内容。预应力构件抗震设计主要包括： 适用范围； 预应力类型选择； 抗震计算； 非预应力筋比例以及构造要求。

5．2 适用范围及类型选择

预应力构件原则上用于 8 度及以下地区，在 9度区则应有充分依据并采取可靠措施。本次规范修订新增了允许采用无粘结预应力构件抗震设计的内容。但对某些较重要的结构构件仍须采用有粘结的预应力筋。

5．3 抗震计算

修订规范给出了采用预应力混凝土梁或板的各类结构的阻尼比； 还给出了地震组合中预应力分项系数的取值： 有利时取 1．0，不利时取 1．2。当预应力筋穿过节点核心区时，在验算中还可考虑预应力对其受剪承载力的有利影响。

6 板柱结构的抗震设计

6．1 基本概念

板柱结构层高小、空间开阔、布置灵活、施工简便，是市场需求的适用结构体系。但板柱结构抗侧力能力较差，板柱结构从结构形式上应与剪力墙或周边框架结合，增强结构整体稳固性及抗侧力能力； 同时，板柱节点应进行受冲切承载力验算并采取抗震构造措施予以加强。

6．2 构造要求

8 度抗震设防的板柱节点宜采用托板或柱帽，其边长及厚度应符合有关的规定。宜在柱上板带中设置暗梁，并对暗梁宽度、上部纵筋、下部纵筋、箍筋直径、间距、肢距及支座处加密区的范围和配箍作出了规定。

7 总结：

为保证结构的整体稳固性和防倒塌的拉结作用，对沿两个主轴方向贯通节点柱截面的连续预应力筋及板底纵向普通钢筋提出了贯通配筋的要求，包括： 配筋总截面面积，连续预应力筋布筋位置，板底纵筋的连接位置及连接构造要求。本文就混凝土结构的抗震设计提出以上一些看法。

参考文献：

[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

[2]《工程抗震术语标准》JGJ/T 97/95

[3]《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008

[4]《混凝土结构设计规范》

[5]《高层混凝土结构技术规程》JGJ3-2002