鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)思路和理解

　　一.抗震設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單回顧

　　建筑結(jié)構(gòu)抗震的發(fā)展是隨著人們都地震動(dòng)和結(jié)構(gòu)特性的認(rèn)識(shí)不斷深入而逐漸發(fā)展起來(lái)的，從誕生至今不過(guò)百年的歷史，大致有以下幾個(gè)發(fā)展階段：

　　(1) 靜力階段，它最先由日本大森房吉教授通過(guò)對(duì)當(dāng)時(shí)有限的震害觀測(cè)和理論認(rèn)識(shí)提出的抗震設(shè)計(jì)理論,僅僅適用于剛體結(jié)構(gòu)。它沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和場(chǎng)地差別對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響,不加區(qū)分的對(duì)所有結(jié)構(gòu)都采用一個(gè)統(tǒng)一水平地震力V=kW(k≈0.1;W為結(jié)構(gòu)的重量)來(lái)考慮地震作用效應(yīng)的影響。

　　(2)反應(yīng)譜階段，隨著真實(shí)地震動(dòng)記錄的獲取和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展，1940年美國(guó)的Biot教授提出了彈性反應(yīng)譜的概念，反應(yīng)譜是單自由彈性體系在獲取的眾多地震記錄的激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)周期與響應(yīng)之間的關(guān)系，包括加速度反應(yīng)譜，速度反應(yīng)譜，位移反應(yīng)譜。它綜合考慮了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，至今仍然是各國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)地震力取值的基礎(chǔ)。

　　地震作用力的計(jì)算常常用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法，振型分解反應(yīng)譜法的基本概念是：假定建筑結(jié)構(gòu)是線彈性的多自由度體系，利用振型分解和振型正交性的原理，將求解n個(gè)自由度彈性體系的地震反應(yīng)分解為求解n個(gè)獨(dú)立的等效單自由度彈性體系的最大地震反應(yīng)，進(jìn)而求得對(duì)應(yīng)于每一個(gè)振型的作用效應(yīng)。此時(shí)，就可以根據(jù)考慮地震作用的方式不同，采用不同的組合方式，對(duì)于平面振動(dòng)的多質(zhì)點(diǎn)彈性體系，可以用SRSS法，它是基于假定輸入地震為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，各振型反應(yīng)之間相互獨(dú)立而推導(dǎo)得到的;對(duì)于考慮平―扭耦連的多質(zhì)點(diǎn)彈性體系，采用CQC法，它與SRSS法的主要區(qū)別在于：平面振動(dòng)時(shí)假定各振型相互獨(dú)立，并且各振型的貢獻(xiàn)隨著頻率的增高而降低;而平―扭耦連時(shí)各振型頻率間距很小，相鄰較高振型的頻率可能非常接近這就要考慮不同振型間的相關(guān)性，還有扭轉(zhuǎn)分量的影響并不一定隨著頻率增高而降低，有時(shí)較高振型的影響可能大于較低振型的影響，相比SRSS時(shí)就要考慮更多振型的影響。底部剪力法考慮到結(jié)構(gòu)體系的特殊性對(duì)振型分解反應(yīng)譜法的簡(jiǎn)化，當(dāng)建筑物高度不大，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移反應(yīng)往往以第一振型為主，而且第一振型接近于直線時(shí)，就可以把振型分解法簡(jiǎn)化為基本的底部剪力法計(jì)算公式。這個(gè)基本公式計(jì)算得到的各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用可以較好的反映剛度較大的結(jié)構(gòu)，但當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期較長(zhǎng)，場(chǎng)地特征周期較小時(shí)，計(jì)算所得頂部地震作用偏小，為此，《抗震規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期大于1.4倍的場(chǎng)地特征周期時(shí)，在頂部附加水平地震作用。

　　(3)動(dòng)力理論階段，隨著對(duì)地震動(dòng)認(rèn)識(shí)和理解的不斷加深，認(rèn)識(shí)到反應(yīng)譜的一些不足，如對(duì)地震動(dòng)持時(shí)的影響考慮不周，再加上計(jì)算機(jī)性能的提高，使得動(dòng)力法逐漸發(fā)展起來(lái)了，它的本質(zhì)直接求解動(dòng)力方程，但是由于地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)加速度極不規(guī)則，對(duì)于微分方程無(wú)法求出它的閉合解，因此多采用數(shù)值積分法。通常的做法是對(duì)已記錄的地震波進(jìn)行連續(xù)分段處理，每段的數(shù)據(jù)都看做不變的，然后作用到結(jié)構(gòu)上，通過(guò)動(dòng)力平衡方程來(lái)求得此刻的加速度、速度、位移反應(yīng)，接著與前一段的加速度、速度、位移進(jìn)行疊加，把疊加的結(jié)果作為下一時(shí)段的初始數(shù)據(jù)，依此類(lèi)推，最終求得結(jié)構(gòu)在所給出低周反復(fù)地震波下的加速度、速度和位移動(dòng)力反應(yīng)變化過(guò)程。

　　(4)在1994年美國(guó)Northridge地震和1995年日本Kobe地震后，美日學(xué)者又提出了基于性態(tài)的抗震設(shè)計(jì)方法，基于性態(tài)的基本思想，就是使建筑結(jié)構(gòu)在使用期間滿(mǎn)足各種使用功能的要求。它與傳統(tǒng)基于力的設(shè)計(jì)方法不同，對(duì)結(jié)構(gòu)性能的評(píng)判主要是基于位移準(zhǔn)則，用不同的位移指標(biāo)來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行不同的控制。但是由于大震下結(jié)構(gòu)的非彈性變形難以準(zhǔn)確的估計(jì)，使得基于性態(tài)的設(shè)計(jì)方法只能停留在理論上。但提出它的積極意義至少有兩點(diǎn)：1. 強(qiáng)調(diào)地震工程的系統(tǒng)性和社會(huì)性;2. 認(rèn)識(shí)到原有抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的部分不合理性。

　　作為基于性能抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，應(yīng)該對(duì)某一具統(tǒng)計(jì)意義的特定水平地震作用下的結(jié)構(gòu)位移，速度和加速度進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，還應(yīng)該有一個(gè)合理的評(píng)估方法和可用的評(píng)估工具。正是因?yàn)檫@個(gè)目的，提出和發(fā)展了Pushover方法和能力譜方法。Pushover方法的基本思路是采用靜力加載，假定某一分布形式的側(cè)向荷載作用在結(jié)構(gòu)上，逐漸加載直到達(dá)到結(jié)構(gòu)控制點(diǎn)目標(biāo)位移或結(jié)構(gòu)破壞，從而得到控制點(diǎn)的水平側(cè)移與基底剪力關(guān)系曲線，用以評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗震性能。Pushover方法依賴(lài)于側(cè)向力的分布形式和彈塑性反應(yīng)譜目標(biāo)位移的確定。

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　　二. 鋼筋混凝土抗震設(shè)計(jì)的基本思路――設(shè)計(jì)力延性準(zhǔn)則

　　在彈性反應(yīng)譜提出之后，人們發(fā)現(xiàn)由此計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)反應(yīng)與實(shí)際地震時(shí)結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象有一定的矛盾，主要是按彈性反應(yīng)譜算得的結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度為當(dāng)時(shí)習(xí)慣性設(shè)計(jì)地震力的取值大好幾倍，而且按照習(xí)慣性取定的設(shè)計(jì)地震力的作用下設(shè)計(jì)的房屋結(jié)構(gòu)，在地震中結(jié)構(gòu)體系的損傷并不嚴(yán)重。上世紀(jì)60年代，Newmark通過(guò)對(duì)不同周期的初始剛度相同的單自由度體系在多波輸入的條件下進(jìn)行了分析，提出了等位移原理和等能量原理，并提出了結(jié)構(gòu)延性的概念。其后，又深入地研究了單自由體系的屈服水準(zhǔn)與彈性自振周期以及結(jié)構(gòu)最大非彈性動(dòng)力反應(yīng)之間的關(guān)系，這就是習(xí)慣上所說(shuō)的R-μ-T效應(yīng)的理論。通過(guò)這些研究，揭示了延性能力和塑性耗能是結(jié)構(gòu)在取用屈服水準(zhǔn)不高的情況下，在大震下結(jié)構(gòu)不發(fā)生嚴(yán)重破壞和不倒塌的保證。到這里，關(guān)于設(shè)計(jì)地震力取值大小的基本問(wèn)題就得到了解決，就是抗震時(shí)地震力取值的大小不是一個(gè)確定的數(shù)值，而是和結(jié)構(gòu)延性性能和耗能機(jī)制相關(guān)的量值。這里需要說(shuō)明的是，設(shè)計(jì)地震力取值僅僅解決了一個(gè)方面的問(wèn)題，而對(duì)結(jié)構(gòu)延性性能保障方面的措施還必須得以保證，這將在下面一節(jié)討論。

　　目前，世界各國(guó)的抗震規(guī)范幾乎都采用這樣一種思路：采用按可能遭遇的地震強(qiáng)弱劃分地震分區(qū);根據(jù)各地區(qū)的歷史發(fā)生地震的統(tǒng)計(jì)結(jié)果或?qū)Φ刭|(zhì)構(gòu)造的歷史考察給出具有明確統(tǒng)計(jì)含義的設(shè)防水準(zhǔn)地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度;再利用加速度反應(yīng)譜給出不同周期下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)加速度;通過(guò)地震力調(diào)整系數(shù)R得到設(shè)計(jì)用加速度水準(zhǔn)。同時(shí)，多數(shù)國(guó)家都認(rèn)同這樣的觀點(diǎn)，設(shè)防烈度水準(zhǔn)可以取用不同的值，選用越高的設(shè)防烈度水準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)的延性要求也就越低，選用越低的設(shè)防烈度水準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)的延性要求就越高。結(jié)構(gòu)延性保障的先決條件是構(gòu)件的延性，在采用一系列措施保障構(gòu)件延性的基礎(chǔ)上，再通過(guò)有效合理的連接，同時(shí)結(jié)構(gòu)體系選擇合理，剛度分布合理的條件下就能基本保證結(jié)構(gòu)的延性。

　　下面這種談?wù)勎覈?guó)抗震規(guī)范的大致思路，現(xiàn)行的中國(guó)規(guī)范沒(méi)有采用多種設(shè)防烈度水準(zhǔn)的取用，而不加區(qū)分的統(tǒng)一采用的地震力調(diào)整系數(shù)R=1/0.35;同時(shí)，大致根據(jù)設(shè)防烈度的不同，劃分不同的抗震等級(jí)，著眼于不同的設(shè)防烈度，采用不同的保證延性的抗震措施。這里很明顯就存在一個(gè)概念的誤解，也就是按照R-μ-T效應(yīng)的理論，同樣是地震力調(diào)整系數(shù)R=1/0.35，對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)該給予同樣的延性保障措施，而中國(guó)規(guī)范卻采用了不同延性保障措施，隨著抗震等級(jí)的提高，延性保障能力相應(yīng)加強(qiáng)。這種做法的有效性正在進(jìn)行非線性動(dòng)力反應(yīng)的驗(yàn)證，大致結(jié)果可以這樣描述：對(duì)于8度0.3g和9度0.4g的區(qū)域，由于相應(yīng)的抗震等級(jí)比較高，保障延性的措施也比較強(qiáng)，所以一般比較安全;而對(duì)于6度0.05g和7度0.1g 的區(qū)域，由此所得到的水平地震效應(yīng)偏小，一般荷載組合是由重力荷載起控制作用，雖然對(duì)應(yīng)的保障延性的措施不是很強(qiáng)，一般也能夠保障結(jié)構(gòu)在大震下的非彈性變形的性能;但對(duì)7度0.15g和8度0.2g的區(qū)域，情況就另人擔(dān)憂(yōu)了，因?yàn)樵诤奢d組合時(shí)，地震作用一般能起到控制作用，而相應(yīng)保障延性的措施又偏弱，這樣就難免存在一定的安全隱患。

　　再來(lái)看看其他國(guó)家地震力調(diào)整系數(shù)R的選用，以便有一個(gè)直觀具體的認(rèn)識(shí)：

　　各國(guó)規(guī)范規(guī)定的地震力調(diào)整系數(shù)

　　歐洲共同體EC8新西蘭NZS3101美國(guó)UBC1997中國(guó)GB50011-2001

　　DC“L”低延性2.5彈性反應(yīng)結(jié)構(gòu)1.25一般框架3.51/0.35≈2.86

　　DC“M”中延性3.75有限延性結(jié)構(gòu)3.0中等框架5.5

　　DC“H”高延性5.0延性結(jié)構(gòu)6.0特殊框架8.5

　　同時(shí)需要說(shuō)明的是：1. 中國(guó)、美國(guó)、新西蘭和歐洲在設(shè)防烈度地震上的取值具有相同的統(tǒng)計(jì)意義，即以接近或以50年超越概率為10%的地震作為基準(zhǔn)地震;2. 新西蘭規(guī)范引導(dǎo)設(shè)計(jì)者優(yōu)先采用“延性結(jié)構(gòu)”，美國(guó)規(guī)范對(duì)高烈度區(qū)要求使用“特殊框架”;對(duì)中等烈度區(qū)，推薦使用“中等框架”，也允許使用“特殊框架”;對(duì)較低烈度區(qū)，推薦使用“一般框架”，也允許使用“中等框架”和“特殊框架”;3. 各國(guó)在根據(jù)反應(yīng)譜對(duì)設(shè)計(jì)地震力的絕對(duì)取值的大小上，有一定的差異。大致說(shuō)來(lái)就是按照我國(guó)抗震規(guī)范R=2.86的前提下進(jìn)行比較，對(duì)短周期和較長(zhǎng)周期和其他國(guó)家的地震影響系數(shù)的取值大致相同，但對(duì)中等周期的結(jié)構(gòu)按我國(guó)規(guī)范取值所得的地震作用偏小。這就直接導(dǎo)致中等周期的結(jié)構(gòu)同國(guó)外同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)相比(這個(gè)周期范圍內(nèi)，我國(guó)R=2.86的地震力取值和國(guó)外R=5的地震力取值大致相當(dāng)，而延性的保障是在設(shè)定的地震力的基礎(chǔ)上進(jìn)行)，延性較差。

　　三. 能力設(shè)計(jì)法

　　上面一個(gè)部分著重討論了設(shè)計(jì)地震力取值的問(wèn)題，但要保證結(jié)構(gòu)在大震下的性能，還需要制訂有效的抗震措施，使結(jié)構(gòu)確實(shí)具備所需要的保持豎向承載力條件下非彈性變形能力，這就是所謂的能力設(shè)計(jì)法。

　　能力設(shè)計(jì)法由新西蘭鋼筋混凝土抗震老師T. Paulay和R. Park等學(xué)者發(fā)展和倡導(dǎo)，主要思路是對(duì)構(gòu)件間或構(gòu)件內(nèi)不同受力形式間的承載能力差的控制，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成梁鉸機(jī)構(gòu)和延性較大的正截面受力破壞形態(tài)，使結(jié)構(gòu)具有足夠的彈塑性變形性能，保證大震時(shí)具有足夠的能力耗散性能，避免產(chǎn)生脆性破壞和出現(xiàn)不利的機(jī)構(gòu)形式。能力設(shè)計(jì)法的關(guān)鍵是將控制概念引入結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，有目的的引導(dǎo)形成對(duì)結(jié)構(gòu)有利的破壞機(jī)制和破壞模式，避免不合理的結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)，并設(shè)法保證預(yù)計(jì)破壞部位的彈塑性變形能力。

　　能力設(shè)計(jì)法主要通過(guò)以下三種措施給予保證：1. 增大柱相對(duì)于梁的抗彎能力，人為的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的出鉸部位。2. 提高相對(duì)于正截面承載力的抗剪能力，避免出現(xiàn)非延性的剪切破壞。3. 對(duì)有可能出現(xiàn)塑性鉸的部位，采用相應(yīng)的構(gòu)造措施，保證必要的非彈性變形性能。

　　首先對(duì)出鉸的合理部位進(jìn)行討論，各國(guó)大致的思路差不多，都偏向于使梁端先于柱端出現(xiàn)的方案。這種出鉸方案有以下優(yōu)點(diǎn)：梁的延性易于控制，且一般情況下比柱的延性大;梁鉸比柱鉸形成的整體塑性變形小;梁鉸機(jī)構(gòu)形成的塑性變形比較穩(wěn)定。在承認(rèn)優(yōu)先形成梁鉸的前提下，還有兩種不同的設(shè)計(jì)方法，一種是由新西蘭為代表的，傾向于形成理想的梁鉸機(jī)構(gòu)，就是保證梁端出現(xiàn)塑性鉸，而柱子除底層外，均不出現(xiàn)塑性鉸，此時(shí)對(duì)除底層柱外給柱子相對(duì)于梁比較大的超強(qiáng)系數(shù)(大概2.0)，好處是這時(shí)柱子(除底層外)不需要進(jìn)行復(fù)雜的配箍，因?yàn)椴捎眠@樣的系數(shù)能保證出鉸很明確。但正是由于這種設(shè)計(jì)方法追求理想的梁餃機(jī)構(gòu)導(dǎo)致底層柱子相比較弱，就有出鉸的可能，相應(yīng)就必須采用構(gòu)造措施保證這個(gè)部位的塑性變形性能。同時(shí)，如若底層出鉸對(duì)結(jié)構(gòu)的影響就會(huì)較大，一旦壓潰可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體倒塌，這就必須從構(gòu)造上給予保障，增加了構(gòu)造的難度。另一種方案包括美國(guó)、歐共體、中國(guó)等，這種方案引導(dǎo)結(jié)構(gòu)柱鉸晚于梁鉸出現(xiàn)，同時(shí)可不限制鉸的出現(xiàn)，但要求結(jié)構(gòu)不形成層側(cè)移結(jié)構(gòu)，這時(shí)對(duì)柱子的超配系數(shù)比起新西蘭要求的要小(大概1.4)，同時(shí)對(duì)柱子采用配箍筋加以約束的方案。其實(shí)對(duì)柱子采用超配系數(shù)的確定問(wèn)題比較復(fù)雜：梁端構(gòu)造的超配的影響;梁柱端塑性鉸出現(xiàn)內(nèi)力重分布的影響;屈服前的非彈性特征可能使柱子的實(shí)際彎矩大于彈性分析得到的彎矩;材料差異所帶來(lái)的不確定因素;結(jié)構(gòu)非彈性特征的發(fā)育導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性變化所帶來(lái)的影響等等。按照能力設(shè)計(jì)的要求，剪力墻的塑性鉸一般出現(xiàn)在墻肢的底部。聯(lián)肢剪力墻的承載力和延性與洞口連梁的承載力和延性有很大的關(guān)系，一般盡可能的設(shè)計(jì)成弱連梁，有意識(shí)的引導(dǎo)連梁在地震時(shí)首先屈服，然后是底部墻的屈服，也就是預(yù)計(jì)塑性鉸區(qū)的屈服。

　　避免出現(xiàn)過(guò)早剪切破壞的原因很簡(jiǎn)單，就是因?yàn)榧羟衅茐膶儆诖嘈云茐?，不利于保證結(jié)構(gòu)的延性，保證的辦法就是按照抗震等級(jí)的不同對(duì)所有的梁、柱、墻等構(gòu)件采用相對(duì)于抗彎的不同的超配系數(shù)。 

　　抗震抗剪的基本要求是在梁端塑性鉸大震中所需塑性轉(zhuǎn)動(dòng)之前不發(fā)生剪切破壞，這與非抗震抗剪有概念性的差異。對(duì)于各種不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗剪機(jī)理和我國(guó)規(guī)范的處理方式，這里有必要說(shuō)明一下。梁：抗震時(shí)由于低周的反復(fù)作用使得梁出現(xiàn)交叉斜裂縫，斜裂縫的分布決定了抗震的抗剪能力比非抗震有所下降，原因：抗震時(shí)的剪切破壞發(fā)生在縱筋屈服之后，這時(shí)裂縫較大;交叉裂縫的出現(xiàn)對(duì)混凝土的損傷更加嚴(yán)重;抗震時(shí)加大梁端負(fù)彎矩的數(shù)值，導(dǎo)致較大的剪力值出現(xiàn)在梁的下端，由于下端沒(méi)有現(xiàn)澆板，更容易破壞。但此時(shí)箍筋的作用與非抗震時(shí)的作用相差無(wú)幾，規(guī)范上對(duì)此不利作用的考慮是采取對(duì)抗剪公式中對(duì)混凝土項(xiàng)0.6的折減，同時(shí)，為了避免非延性的斜壓破壞，采用了比非抗震時(shí)更嚴(yán)厲的限制措施，把截面的剪力設(shè)計(jì)值比非抗震時(shí)乘以0.8的折減系數(shù)。柱：規(guī)范中對(duì)抗震時(shí)柱的抗剪公式的處理原則一樣，也是對(duì)混凝土項(xiàng)采用0.6的折減系數(shù)，同樣采用更嚴(yán)厲的措施防止斜壓破壞，把截面的剪力設(shè)計(jì)值比非抗震時(shí)乘以0.8的折減系數(shù)。但由于一般情況下，柱的軸壓力比較大，這種壓力對(duì)于柱出現(xiàn)塑性鉸后對(duì)構(gòu)件的抗剪性能偏有力，按照這種思路，柱采用和梁一樣的折減似乎不大合理。墻：抗震時(shí)，國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有相關(guān)的試驗(yàn)資料，僅僅是采用對(duì)非抗震的抗剪公式對(duì)混凝土項(xiàng)和鋼筋項(xiàng)都采用了0.8的折減系數(shù)，同時(shí)，為防止斜壓破壞，采用限制剪壓比的辦法，把截面的剪力設(shè)計(jì)值比非抗震時(shí)乘以0.8的折減系數(shù)。需要說(shuō)明的是，一般情況下，剪力墻抗剪存在問(wèn)題的部位大概是下部幾個(gè)樓層。節(jié)點(diǎn)：主要的承受剪力構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)剪力主要是依靠桁架機(jī)構(gòu)、斜壓桿機(jī)構(gòu)、箍筋的約束效應(yīng)三個(gè)機(jī)構(gòu)或途徑來(lái)承受。桁架機(jī)構(gòu)主要是抵抗鋼筋主拉應(yīng)力，斜壓桿機(jī)構(gòu)主要是抵抗混凝土及鋼筋產(chǎn)生的主壓應(yīng)力，箍筋的約束效應(yīng)則是增強(qiáng)混凝土的抗剪能力。隨著節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)混凝土非線性的發(fā)展，桁架結(jié)構(gòu)的作用不斷減小，而后兩者的作用卻在不斷增強(qiáng)。因此，節(jié)點(diǎn)抗震的主要目標(biāo)是在反復(fù)受力的情況下，通過(guò)加強(qiáng)斜壓桿機(jī)構(gòu)和箍筋約束效應(yīng)來(lái)避免核心區(qū)混凝土斜向壓潰從而使節(jié)點(diǎn)在達(dá)到預(yù)計(jì)的大震反應(yīng)之前不發(fā)生剪切破壞。

　　對(duì)于以上抗剪機(jī)理的討論后，就可以梁柱箍筋的作用做如下總結(jié)：第一個(gè)顯而易見(jiàn)的作用是用于抗剪;第二個(gè)作用是約束混凝土，這對(duì)保障結(jié)構(gòu)延性起非常重要的作用，這里還可以隨便說(shuō)一下高強(qiáng)混凝土用于抗震時(shí)所遇到的障礙，這首先和高強(qiáng)混凝土的材性相關(guān)，強(qiáng)度越高的混凝土就越脆，它的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系中達(dá)到最大壓應(yīng)力的應(yīng)變比較小，這就使得設(shè)計(jì)成延性構(gòu)件形成很大的困難，同時(shí)由于混凝土的強(qiáng)度越高，箍筋起約束的效能就越差，也就不能夠有效的提高混凝土的極限壓應(yīng)變，這樣就導(dǎo)致了采用高強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性難以得到保障;第三個(gè)作用是對(duì)梁端縱向鋼筋的約束作用，防止縱向鋼筋的失穩(wěn)，這與鋼筋的特殊材性有關(guān)(鋼筋的包興格效應(yīng))。

　　最后，討論一下在預(yù)計(jì)出現(xiàn)塑性鉸的部位如何保障構(gòu)件的非彈性變形性能。1. 在以塑性鉸的長(zhǎng)度為基礎(chǔ)，配加密箍筋目的是從構(gòu)造上對(duì)框架梁、柱塑性鉸區(qū)的受壓區(qū)混凝土提供約束，并約束縱向受力鋼筋，防止它在保護(hù)層混凝土脫落后過(guò)早壓屈，以保證梁、柱端塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力;并要求柱子的鋼筋搭接應(yīng)該位于塑性鉸區(qū)以外的部位;抗震結(jié)構(gòu)的最小配筋率比非抗震結(jié)構(gòu)的要大。2. 采用對(duì)框架梁的混凝土受壓區(qū)高度和柱的軸壓比進(jìn)行了相關(guān)的要求;還有對(duì)梁的跨高比進(jìn)行了限定。3. 節(jié)點(diǎn)：為了避免當(dāng)彈性變形較大時(shí)，梁端的鋼筋屈服區(qū)向節(jié)點(diǎn)內(nèi)滲透，貫穿節(jié)點(diǎn)的梁筋粘結(jié)退化與滑移加劇，從而使框架剛度和耗能性能進(jìn)一步退化，規(guī)范中要求貫穿節(jié)點(diǎn)的每根梁筋直徑不宜大于柱截面高度的1/20。4. 剪力墻在周期反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力與墻肢的軸壓比的大小有著密切的關(guān)系。規(guī)范相應(yīng)規(guī)定了對(duì)一、二級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻，在塑性鉸可能出現(xiàn)的底部加強(qiáng)部位，規(guī)定了重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比限值。而且要求一、二級(jí)抗震等級(jí)下，當(dāng)剪力墻底部可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域內(nèi)軸壓比較大時(shí)，應(yīng)通過(guò)約束邊緣構(gòu)件為墻肢兩端的混凝土提供足夠的約束;對(duì)三、四級(jí)抗震等級(jí)的剪力墻肢，用構(gòu)造邊緣構(gòu)件為墻肢兩端的混凝土提供約束。

　　四. 一些補(bǔ)充說(shuō)明

　　上面的所有討論的基礎(chǔ)都是基于設(shè)計(jì)使用年限為50年的丙類(lèi)建筑，對(duì)于甲級(jí)和乙級(jí)的房屋建筑應(yīng)該按照抗震規(guī)范3.1.3條，采用相應(yīng)的對(duì)地震力的取值和抗震措施。對(duì)于設(shè)計(jì)使用年限為100年及其以上的丙類(lèi)建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)另行確定在其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的活荷載、雪載、風(fēng)載和地震作用的取值，確定結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)以及確定鋼筋保護(hù)層厚度等構(gòu)件的有關(guān)參數(shù)的取值。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)所采用的基本地震加速度、抗震措施，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)使用年限、原設(shè)計(jì)基本地震加速度等條件專(zhuān)門(mén)研究后確定。

　　此外，由于抗震的受力特性，對(duì)鋼筋和混凝土的材性和相應(yīng)的構(gòu)造做法應(yīng)有一些基本的要求，如箍筋的135度彎鉤;鋼筋和混凝土材料的選用等，設(shè)計(jì)應(yīng)給予充分的考慮。