朱　莉

中圖分類號(hào):TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0910081-01

一、前言

2008年5月12日,我國(guó)四川省汶川縣發(fā)生了8.0級(jí)特大地震,舉國(guó)震驚,給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。地震災(zāi)害的主要原因是由地震引起的建筑物和工程設(shè)施的破壞以及次生災(zāi)害。我們做好抗震設(shè)防地區(qū)建筑工程的抗震設(shè)計(jì)及施工處理,是減輕地震災(zāi)害損失最積極、最有效的措施。

二、建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的延性理念

根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定,我國(guó)的抗震設(shè)防目標(biāo)是以“小震不壞,中震可修,大震不倒”為原則。建筑物在地震作用下能否倒塌破壞,并不取決于其承載力的大小,而是取決于其延性是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。我們可以通過人為措施使結(jié)構(gòu)具有一定的延性,從而使結(jié)構(gòu)在發(fā)生足夠的非線性變形時(shí)維持承載力不會(huì)急劇下降。這樣結(jié)構(gòu)在非線性變形情況下才能消耗地震能,從而確保結(jié)構(gòu)在較大非線性變形情況時(shí)不會(huì)因?yàn)閺?qiáng)度的突然下降而破壞倒塌。當(dāng)我們運(yùn)用單質(zhì)點(diǎn)體系的無阻尼振動(dòng)理論來分析這個(gè)問題時(shí),我們知道體系在平衡位置時(shí)的動(dòng)能在最大位移處將轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能和塑性變形能,塑性變形能同時(shí)又被消耗掉,減少了體系的總能量。地震作用是個(gè)往復(fù)的作用,建筑結(jié)構(gòu)在地震力作用下振動(dòng)過程中,通過塑性變形能耗散地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量,從而減小了地震反應(yīng)。由于結(jié)構(gòu)在進(jìn)入非彈性狀態(tài)后側(cè)向剛度明顯小于彈性剛度,這就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時(shí)剛度的下降,同時(shí)自振周期加長(zhǎng),這也就減小了地震的作用。

三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震措施

我國(guó)在抗震設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是高延性要求,即要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持承載其豎向荷載和水平荷載的能力?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)要求使柱端抗彎能力大于梁端抗彎能力,使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成梁鉸結(jié)構(gòu)或梁柱鉸結(jié)構(gòu),提高構(gòu)件節(jié)點(diǎn)或端部的抗剪能力,以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的剪切破壞。鋼筋混凝土的抗剪能力由四部分組成:混凝土抗剪能力;裂縫界面骨料咬合力;縱筋銷栓力;箍筋拉力。通過分析框架梁的梁端抗剪能力可知,當(dāng)結(jié)構(gòu)形成塑性鉸后混凝土的梁端抗剪能力會(huì)有所下降,通過結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)的分析可知,這主要是因?yàn)榱憾思袅偸钦袅Υ笥谪?fù)剪力,當(dāng)發(fā)生剪切破壞時(shí),混凝土保護(hù)層剝落,剪壓區(qū)出現(xiàn)在梁的下面部分,且不是現(xiàn)澆板,所以導(dǎo)致混凝土剪壓區(qū)抗剪能力下降。實(shí)驗(yàn)顯示在非抗震情況下剪切破壞發(fā)生在縱筋屈服之前,而在抗震情況下剪切破壞卻發(fā)生在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),使混凝土的交叉裂縫寬度加大,從而導(dǎo)致斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)退化,混凝土結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重,混凝土的抗剪能力下降。同時(shí)縱筋的抗剪銷栓作用由于混凝土保護(hù)層的剝落和裂縫而減小。

當(dāng)我們?cè)谟?jì)算鋼筋混凝土的抗剪能力時(shí),往往只計(jì)算混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力,而以多余的強(qiáng)度儲(chǔ)備來處理斜裂縫界面中的骨料咬合能力及縱筋的銷栓作用。梁端在形成塑性鉸后,就使骨料咬合力和縱筋銷栓作用減弱,鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度的儲(chǔ)備也會(huì)減弱,此時(shí)由于混凝土的抗剪能力的下降的原因,鋼筋混凝土抗剪能力也會(huì)比非抗震時(shí)相應(yīng)減小,如果要使鋼筋混凝土抗剪能力不變,那么就只有使箍筋抗剪能力變大,這就需要增加箍筋的用量,由此我們知道,抗震情況下箍筋的使用量比非抗震情況下要多一些,這正是由于混凝土項(xiàng)的抗剪能力下降而必須相應(yīng)的加大箍筋的使用量,而不是因?yàn)榈卣鹱饔檬逛摻罨炷亮旱募袅ψ兇罅瞬旁黾庸拷畹氖褂昧俊?/p>

首先,對(duì)于鋼筋混凝土梁來說,鋼筋混凝土梁端是形成塑性鉸的主要部位,所以要控制梁端的塑性變形使其具有良好的延性,即通過相應(yīng)的構(gòu)造措施確保形成塑性鉸的部位具有足夠的延性和塑性耗能能力?；炷翗O限壓應(yīng)變及構(gòu)件破壞時(shí)的受壓區(qū)高度是影響鋼筋混凝土梁延性的兩大基本因素。所以在建筑施工過程中,需要更多的抗震構(gòu)造措施來滿足鋼筋混凝土梁的延性。如:建筑施工中需要嚴(yán)格控制受拉鋼筋的配筋率。目的是為了使受拉鋼筋屈服時(shí)的混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)變與梁最終破壞時(shí)的極限壓應(yīng)變留有一定的差距,確保鋼筋混凝土梁在混凝土受拉區(qū)開裂時(shí)鋼筋不會(huì)屈服或被拉斷。鋼筋混凝土梁的受壓鋼筋在抗震時(shí)可以分擔(dān)一部分剪力,從而減小受壓區(qū)高度。正確使用箍筋用法及用量是充分利用箍筋抗剪作用的前提,合理規(guī)定箍筋的最小直徑,保證縱筋在受壓過程中不會(huì)過早的導(dǎo)致局部失穩(wěn),同時(shí)也通過箍筋來約束受壓混凝土梁,進(jìn)而提高其極限壓應(yīng)變和抗壓強(qiáng)度。

其次,對(duì)于鋼筋混凝土柱而言,不僅受彎矩和剪力作用外,還要承受軸力作用,所以對(duì)于鋼筋混凝土柱來說對(duì)軸壓比還要有限制,對(duì)于不同烈度且有不同延性要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有不同的軸壓比限值。此外,鋼筋混凝土柱端部箍筋用量的控制,是采用配箍特征值,而不只是簡(jiǎn)單的用體積配箍率,是因?yàn)榭紤]箍筋強(qiáng)度等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)配箍量的影響。由于高強(qiáng)度混凝土的極限壓應(yīng)變比一般混凝土小,且強(qiáng)度越高,小的越多;所以,混凝土強(qiáng)度越高,混凝土發(fā)生破壞時(shí)的脆性特征就越明顯,對(duì)于抗震來說這是非常不利的。

再者,在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼筋混凝土剪力墻在受力方面有剛度大、變形小的優(yōu)點(diǎn),所以在地震作用下,可以設(shè)計(jì)成延性抗震剪力墻。再通過連梁及墻肢底部形成的塑性鉸的塑性變形來耗散地震能量。鋼筋混凝土剪力墻的主要作用是抗側(cè)力,所以合理的布置鋼筋混凝土剪力墻是構(gòu)建良好抗震性能的建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在新規(guī)范里規(guī)定的處理方法是將長(zhǎng)墻分成墻段,使墻的高寬比大于2。對(duì)于抗震鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),如果使內(nèi)縱墻很長(zhǎng),并且連梁的跨高比相對(duì)較小、但剛度大,墻的整體性好,在水平的地震力作用下,鋼筋混凝土剪力墻的剪切變形就會(huì)較大,墻體的破壞高度就會(huì)超過底部加強(qiáng)部位的高度。在這里墻段由墻肢和連梁組成。目的是在于設(shè)置剛度和承載力較小的連梁,使其在地震作用下先破壞,從而使墻段成為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。抵抗水平地震力。

四、結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于多層、高層建筑中,是建筑物的主要結(jié)構(gòu)形式,加強(qiáng)其抗震設(shè)計(jì)及施工的研究,對(duì)于防震減災(zāi)是不無裨益的。