楊 祿

（中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030023）

鋼筋混凝土房屋在設(shè)計時根據(jù)設(shè)防類別、烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級?？拐鸬燃壥求w現(xiàn)對結(jié)構(gòu)延性要求的重要設(shè)計參數(shù)，不同的抗震等級體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)延性要求的不同?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》通過抗震措施、抗震構(gòu)造措施兩種具體途徑來控制結(jié)構(gòu)的延性水平。本文就鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時所涉及到的抗震措施與抗震構(gòu)造措施的區(qū)別和應(yīng)用談一談個人的認(rèn)識。

一、抗震措施與抗震構(gòu)造措施

抗震措施是指除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施。抗震構(gòu)造措施是根據(jù)抗震概念設(shè)計原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分采取的各種細(xì)部要求。

“抗震措施”是除了地震作用計算和構(gòu)件抗力計算以外的抗震設(shè)計內(nèi)容，包括建筑總體布置、結(jié)構(gòu)選型、地基抗液化措施、考慮概念設(shè)計對地震作用效應(yīng)（內(nèi)力和變形等）的調(diào)整，以及各種抗震構(gòu)造措施。在這里，地震作用計算指地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計算，不包括地震作用效應(yīng)（內(nèi)力和變形）設(shè)計值的計算，不等同于抗震計算。“抗震構(gòu)造措施”是指根據(jù)抗震概念設(shè)計的原則，一般不需計算而對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部構(gòu)造，如構(gòu)件尺寸、高厚比、軸壓比、長細(xì)比、板件寬厚比，構(gòu)造柱和圈梁的布置和配筋，縱筋配筋率、箍筋配箍率、鋼筋直徑、間距等構(gòu)造和連接要求等等。

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》的要求，建筑工程根據(jù)重要性程度不同，劃分為四個抗震設(shè)防類別：甲類、乙類、丙類、丁類，各抗震設(shè)防類別建筑的抗震措施，應(yīng)符合相應(yīng)要求：甲類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，但抗震設(shè)防烈度為9度時應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；乙類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施，但抗震設(shè)防烈度為9度時應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；丙類，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施；丁類，允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低其抗震措施，但抗震設(shè)防烈度為6度時不應(yīng)降低。

不同抗震設(shè)防類別的建筑，其抗震措施的提高和降低，應(yīng)包括除地震作用計算和抗力計算外的所有規(guī)定，與場地條件無關(guān)；而抗震構(gòu)造措施只是抗震措施的一部分，其提高和降低的規(guī)定僅涉及到抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的部分調(diào)整問題，在Ⅰ類場地0.15g和0.30g的Ⅲ、Ⅳ類場地條件下，還需做局部調(diào)整。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求，建筑物所處場地不同，其抗震構(gòu)造措施的確定應(yīng)作出相應(yīng)調(diào)整。下附表1匯總了乙、丙類建筑與場地相關(guān)的抗震構(gòu)造措施的調(diào)整要求。

二、關(guān)于延性

延性是指非彈性變形能力，結(jié)構(gòu)總體延性是指整個結(jié)構(gòu)體系承受變形的能力，多用位移表示。延性結(jié)構(gòu)在達(dá)到最大承載力后，能夠經(jīng)受很大變形，有較長的平臺段，在承載力沒有顯著降低的情況下，還能經(jīng)歷很大的非線性變形后所發(fā)生的破壞，在破壞前能給人以警示。

現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的抗震設(shè)防目標(biāo)是“三水準(zhǔn)”，“小震不壞”可以通過結(jié)構(gòu)的抗震承載力驗算予以實現(xiàn)；而在遭遇到罕遇地震的影響時要達(dá)到“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)，則主要依靠結(jié)構(gòu)的延性。所以，在概念設(shè)計中特別強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)延性的重要意義。當(dāng)然，允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的彈塑性變形，將造成結(jié)構(gòu)一定程度的損害。因此，我們應(yīng)將發(fā)生概率較大的小震作用下的變形限制在彈性變形范圍內(nèi)，將發(fā)生概率較小的中震作用下的結(jié)構(gòu)變形限制在可修范圍內(nèi)，而將發(fā)生概率很小的大震作用下的結(jié)構(gòu)變形限制在不倒的范圍內(nèi)。也就是說，只允許在中震、大震作用下利用結(jié)構(gòu)延性。

一個結(jié)構(gòu)抵抗強(qiáng)烈地震的能力強(qiáng)弱，主要取決于這個結(jié)構(gòu)對地震能量“吸收與耗散”能力的大小。要使結(jié)構(gòu)在遭遇強(qiáng)烈地震時具有很強(qiáng)的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件均具有很高的延性。然而，在實際工程中很難完全做到這一點。有效的辦法是，有選擇地重點提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及某些構(gòu)件中關(guān)鍵部位的延性。設(shè)計時有意識地設(shè)置一系列有利的屈服區(qū)，使這些并不危險的部位首先形成塑性鉸，把能量耗散在整個結(jié)構(gòu)的平面和高度方面上，這樣結(jié)構(gòu)既可承受反復(fù)的塑形變形而又不倒塌，仍具有一定的承載能力。這種能力主要依靠結(jié)構(gòu)在有利部位產(chǎn)生塑性鉸，即將塑性鉸控制在一些預(yù)定部位從而保護(hù)主要承重體系，否則塑性鉸的出現(xiàn)可能使結(jié)構(gòu)成為可變的機(jī)構(gòu)而失去承載能力，引起過早倒塌。

三、控制結(jié)構(gòu)延性的具體途徑

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》將延性要求分成四個層次：最好、好、較好、一般。將鋼筋砼結(jié)構(gòu)分成四個抗震等級：一級、二級、三級、四級，不同的抗震等級體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)延性要求的不同?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》采用兩種具體途徑來控制結(jié)構(gòu)的延性，保證結(jié)構(gòu)的抗震性能：通過“內(nèi)力調(diào)整”（抗震措施）來控制構(gòu)件的破壞形態(tài)；通過規(guī)定具體的“構(gòu)造措施”來實現(xiàn)其他延性要求。

“調(diào)整內(nèi)力”材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的破壞可分為脆性破壞和延性破壞兩類。通過研究發(fā)現(xiàn)，砼構(gòu)件如框架梁、柱在地震作用下的破壞有兩種形式：彎曲破壞和剪切破壞。彎曲破壞是縱向主筋屈服引起的，延性好，屬于延性破壞；剪切破壞是混凝土破壞，延性差，屬于脆性破壞，所以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》通過“強(qiáng)剪弱彎”來避免剪切破壞。具體實施是：通過調(diào)整剪力設(shè)計值，即取V＝ηvb（MLb+Mrb）/ln+VGb，并且通過對調(diào)整系數(shù)ηv的取值大小來體現(xiàn)對不同層次延性要求的差別。由于“柱鉸機(jī)制”的延性不如“梁鉸機(jī)制”，所以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》通過“強(qiáng)柱弱梁”來實現(xiàn)“梁鉸機(jī)制”。具體實施是：通過調(diào)整彎矩設(shè)計值，即取ΣMc=ηcΣMb，并且通過調(diào)整系數(shù)ηc的取值大小來體現(xiàn)對不同層次延性要求的差別。（見附表2）

從表中橫向看，自左向右調(diào)整系數(shù)η的值依次在減小，這表明對延性的要求在降低。

從表中豎向看，相同的延性要求，其調(diào)整系數(shù)η的值不同，這是反映控制屈服順序的考慮，即允許先屈服的調(diào)整系數(shù)低。

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》通過大量的“構(gòu)造措施”來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的延性，這些規(guī)定亦是分成四個層次來滿足不同的延性要求，現(xiàn)列出框架柱的兩個具體規(guī)定，見表附3。

從表中可以看出，這兩項構(gòu)造措施的變化規(guī)律是不同的，軸壓比小則延性好，而最小配筋率高則延性好。

附表1 乙、丙類建筑的抗震措施和抗震構(gòu)造措施

附表2 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中的系數(shù)η的取值

附表3 框架柱部分構(gòu)造措施的具體規(guī)定