二、钢筋混凝土建筑的抗震结构设计

 

　　

 

　　在城市建筑中较合理的框架地震破坏机制，应该是节点基本不破坏，梁比柱屈服可能
早发生或多发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。
简单地说应该是

:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散，充分发挥整个结

构的抗震能力。

 

　　

1.影响不同受力特征节点延性性质的主要因素 

　　楼层破坏的全过程可以通过楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述，在抗震设防过
程中，框架结构构件进入弹塑性阶段时，构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形
的方式来消耗和分解地震的能量，所以框架结构需有足够的变形能力，这样才能才起到抗
震的效果。试验研究表明，强节点、强底层柱底、强柱弱梁和强剪弱弯的框架结构有较大的能
量消耗能力，极限层间位移大，抗震性能也比较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程
度上可以体现上述的强弱要求，且考虑了设计者的使用方便，采用地震组合内力的抗震承
载力验算表达式，只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。大量实验研
究表明，影响不同受力特征节点延性性质的主要因素有相对配筋率、相对作用剪力以及贯穿
节点的梁柱纵筋的粘结情况。

 

　　

2. 延性框架结构的设计原则 

　　

“5.12”汶川大地震实践证明，建筑结构在大地震中要求保持足够的承载力来吸收进入

塑性阶段而因地震产生的巨大能量，因为此时的结构在震中已经进入到了一个塑性阶段，
很容易发生变形。所以，根据这种特点和抗震的要求，城市建设的钢筋混凝土结构建筑抗震
设计均要求按延性框架结构进行设计，所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承
载力与钢度，保证了建筑构造的整体性，延性的增加也就提高了建筑的变形能力，这样可
以减少地震的破坏性从而提高了建筑的抗震能力。

 

　　在结构布置上，要保证强柱弱梁的设计原则，按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计，
理论上可将柱屈服的可能性减少。但受到各种因素，如梁的实际抗弯承载力可能增大，高振
型使柱中反弯点的转移等综合因素影响，要使柱中完全避免塑性铰是比较困难的，同时为
了实现强剪弱弯的要求，保证塑性铰区域的局部延性，也必须通过一定的构造措施来保证
结构的延性，具体做法如下：

 

　　

2.1 把握好材料质量拒绝豆腐渣工程，材料延性对确保结构延性极为重要，为此规范对

材料也提出了相应的限制，如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等，同时对施工过
程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。

 

　　

2.2 限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性，为实现受拉钢

筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态，以提高塑性铰区域的转动能力，规范限制轴
压比与纵筋最大配筋率，同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。

 

　　

2.3 加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点，为保证强节点、强柱弱梁、强底层柱底

和强剪弱弯的设计原则及塑性铰区域的局部延性，有必要加密塑性铰区内的箍筋间距，这
不但可提高柱端抗剪能力，还可约束核心区内混凝土，对纵向钢筋提供侧向支承，防止大
变形下纵筋压曲，从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间
距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定，并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。
 
　　随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高，对塑性铰区域内箍筋布置的要求是
抗震构造措施的一个重要方面，这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而
降低结构的设计可靠度，建议以配筋特征值代替原体积配筋率，同时鉴于约束配筋对柱端
塑性铰区的良好约束作用，建议适当增大配筋量。