钢筋混凝土建筑结构抗震设计

摘要：本文通过对我国钢筋混凝土建筑结构中的抗震设计进行分析，并提出一些措施，期望能更好的促进我国钢筋混凝土建筑结构的广泛应用。

　　关键词：钢筋混凝土结构；结构设计；抗震设计
　　
　　引言
　　随着建筑结构抗震方面的研究不断发展，建筑结构的抗震设计方案也经历了一系列的变化发展。在人类社会发展的过程中，地震是一种相当严重的自然灾害，严重危害到人类的生命财产安全，据不完全统计，遭受自然灾害侵袭的城市中，半数以上都是受到地震灾害的影响。我国人口基数大，建筑结构的抗震能力十分薄弱，近年来，我国川藏地区频发地震，严重威胁了人民生命财产安全，阻碍了经济的发展。因此，我国必须重视地震带来的灾害，为了有效解决这个问题，最直接的办法就是为建筑物做好抗震设计，只有这样，才能够有效降低地震带来的灾害。
　　一、抗震概念设计的概述
　　抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。结构抗震设计首先必须遵循正确的抗震概念设计的思路,满足抗震概念设计的要求,以此为基础,再辅以必要的抗震计算。“概念设计”是“抗震计算”的前提和基础,“概念设计”与“抗震计算”相比,起着更为决定性的作用。抗震概念设计主要有以下几点:建筑的体型力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀。
　　二、钢筋混凝土结构抗震设计
　　（一）钢筋混凝土抗震结构形式
　　当前我国地震内的多层和高层建筑多采用了钢筋混凝土结构作为主体受力结构,根据建筑的高度和抗震设防烈度的不同分别采用了以下几种形式:(1)框架结构,框架结构建筑拥有建筑平面空间布置灵活、可任意分隔房间等优点,容易满足使用者生产生活要求,从而被广泛应用于单层和多层民用建筑中。但是当建筑超过一定高度时,由于地震和风荷载作用,容易造成侧向位移过大影响建筑的安全使用。(2)框架-抗震墙结构,由于在框架中的适当位置设置了多道侧向刚度很大的钢筋混凝土墙,地震发生所产生的水平荷载大部分被抗震墙承担,而侧向刚度较小的框架只分摊了一小部分水平剪力从而保证了整个主体结构的稳定。框架-剪力墙结构汇集了两种结构各自的优点,在高层建筑的设计中采用该结构较为经济合理。(3)抗震墙结构,这种结构整体性好,应对水平荷载的侧向刚度大,在强度和变形方面都易满足抗震要求。因此在分隔比较固定的高层建筑中多采用抗震墙结构。(4)框架-筒体结构,筒体结构,在超高层建筑设计中多采用这些结构。
　　（二）地震作用下结构和构件的破坏形式中高层钢筋混凝土结构
　　建筑经地震作用后的构件破坏形式主要有:(1)框架梁、柱的震害,框架的震害主要集中分布于各梁柱节点处,包括梁、柱各端点处的水平裂缝和斜裂缝,柱顶和柱底保护层脱落甚至箍筋被拉断纵筋压曲。总的来说就是柱的震害比梁严重,而其中角柱震害重于内柱,短柱震害重于一般柱。(2)填充墙的震害,框架结构中的填充墙一般抗侧刚度大而抗剪强度较低,地震作用下容易产生斜裂缝进而发展为交叉裂缝最后造成填充墙倒塌。(3)抗震墙的震害,其主要表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。(4)其他震害,包括地震时的类共振现象以及由于地基液化和不均匀沉降、结构竖向刚度不均、结构之间防震缝过窄等等原因引起的地震附加破坏。
　　（三）钢筋混凝土结构抗震设计原则
　　1.结构体系的选择注意:(1)设计时应使结构自振周期避开场地特征周期,以避免发生共振现象加深震害。(2)选择合理的基础形式并保证基础有足够的埋深,尽量设置地下室,这样能大大减轻震害。2.结构布置:建筑结构布置应该尽量规则、对称。包括建筑物的外形尺寸、抗侧力构件的分布、质量和刚度分布以及承载力分布等都应该满足规则、对称、均匀分布的要求。3.防震缝的布置多高层的钢筋混凝土结构建筑应合理设计,尽量避免防震缝的设计。但当建筑突出部分较大,刚度、荷载相差悬殊以及房屋有较大错层时,应该严格按照规范合理布置防震缝。
　　三、钢筋混凝土建筑结构抗震设计
　　（一）建筑杭震构造的一些具体措施
　　为了能够更好的保证钢筋混凝土建筑物的抗震能力，在进行建筑物的抗震设计时，必须掌握受拉钢筋自身的恰当配筋率，并且配筋率必须要包含最小配筋率与最大配筋率。最小配筋率能够有效保证房梁不会因为拉力的作用而出现裂缝或是钢筋断裂，最大配筋率能够有效保障受拉钢筋在屈服状态时，混凝土受到压力的区域能够与房梁在最终受到损坏时产生的极限压应力保持差距，因为房梁的最终破坏情况都是以受压区域混凝土所能承受的极限压力以及混凝土的碎裂程度为标准的。另外，在进行抗震设计的时候，可以规定箍筋的使用办法。对建筑物进行箍筋有三个好处:首先，可以有效抗剪；其次可以对箍筋的最小直径进行规范，保证在箍筋状态下，纵向的筋就不会因为受力过早出现不稳的情况发生；最后，可以使用箍筋的办法对受到压力的混凝土进行束缚，提高混凝土的抗压能力。同时，在进行建造的时候，必须要保障房梁使用的钢筋是符合标准的合格钢筋。受压钢筋能够有效分担产生的剪力作用，有效降低受压区域的高度值，并且在地震来临时，下梁区域会出现整箱弯曲，下部钢筋就会受到压力。
　　（二）设计方面
　　第一，在施工设计环节，应该尽可能避免较大应力集中的现象出现，比如:开洞、截面突变、刻槽等，如果因个别因素必须按照这样的操作进行，就需要采取相应的控制措施；第二，做好钢筋的配置，尤其是对于受力不同的钢筋，应该高度的重视受力钢筋和构造钢筋的确定，构造配筋能够对裂缝的出现与发展进行有效的控制；第三，对于容易开裂以及结构薄弱之处，应该做好相应的处理。比如:深基础与浅基础之间的相互结合之处、高层和底层之间的相互结合之处、高低跨处等区域；第四，在设计中应该做好刚性与柔性关系的处理。在结构当中所有的构件都处于约束和被约束之间。所受到的约束力越强，可能产生的变形余地就越小，也最容易出现开裂的现象。所以，结构中相连构件的约束关系需要重视。在设计中，要懂得刚柔并济，不能够一味地追求柔性或者是追求刚度；第五，作为施工设计人员，对于结构施工程序、材料特性以及施工方案都应该有一个全面的认识，在选择方案和使用材料的时候，需要做到有的放矢。
　　四、加强钢筋混凝土结构抗震性能
　　（一）提高结构和构件的强度和延性
　　结构物的振动破坏来自地震引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构物具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下,提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。
　　（二）多道抗震防线
　　使结构具有多道支撑和抗水平力的体系,则在强地震的作用下,建设工程的一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构,避免倒塌。
　　五、钢筋混凝土结构加固方法
　　（一）截面加固
　　钢筋混凝土建筑结构受到弯构件的压力过大，造成混凝土建筑结构使用性能下降。因此，加固设计可以根据图纸要求扩大界面面积，提高受弯构件的抗弯强度和抗拉强度，从而增强了混凝土结构的性能。截面加固法的设计方案简单，成本适宜，在混凝土梁柱、板面、墙体的加固应用中取得了良好的效果，但是截面加固法加固后，空间变小，同时施工时间较长。
　　（二）型钢外包加固法
　　型钢外包处理是在钢筋混凝土建筑结构构件的周围包裹型钢，通过型钢支撑来提高建筑结构的性能，这种方法的优点是不增加构件的截面面积，同时提高了构件的强度、承载力等，在梁体、建筑屋架、烟囱等高度较高的建筑结构中应用较多。但是型钢外包加固法在施工过程中需要专业的施工队伍进行操作，并在施工结束后，进行防腐处理，提高加固效果，同时其钢材用量较大，加固成本高。
　　（三）纤维粘帖加固法
　　随着材料合成行业的发展，涌现出了大量的高强度、高性能的合成纤维材料，并在钢筋混凝土建筑结构的加固中应用效果良好。通常要把纤维加固材料黏贴在固定的位置，提高建筑结构构件的受拉性能，例如在房屋建筑结构加固中，可以把纤维复合材料粘贴在构件的受拉位置，从而增强了局部结构的承载能力，实现了加固的效果。纤维加固法在施工中，受周围环境的影响较大，尤其是温度和湿度会极大影响加固效果，同时对于加固表面要进行找平处理，提高加固建筑的美观性。
　　结束语
　　为了进一步提升钢筋混凝土的施工质量，解决在施工中出现的常见问题，使用钢筋混凝土加固技术无疑是一个好方法。日常建筑施工中，混凝土施工最常出现的施工问题是建筑墙体和内部结构的开裂问题，而钢筋施工问题主要表现在施工结构的承重性不强，钢筋主体结构易受到腐蚀断裂等情况，这些施工问题不仅会影响建筑物的美观，更为重要的是还会严重影响建筑物的施工质量，降低了结构安全性，缩短了建筑物的使用寿命。在施工中对结构进行加固可以有效改善这些施工问题，目前，水泥混凝土加固技术包含多种方法，每种方法都有其相应的适用范围和施工特点，因此，建筑施工单位要根据具体施工要求来选择最合适的施工加固方法，以达到最佳施工效果。
　　参考文献：
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