混凝土结构抗震设计分析

地震是一种极为常见的自然灾害，往往伴随着经济损失和人员伤亡。作为一个地震多发国家，强化建筑抗震设计对我国具有十分重要的现实意义。混凝土建筑是如今建筑市场的主要建筑形式，不仅缓解了城市用地紧张，推动了城市化建设，其抗震设计更是深受欢迎。为此，结合抗震设计规范及混凝土结构实际情况，提高混凝土结构抗震性能和效果已经成为了建筑行业的一个重点。

1 结构抗震设计

（1）概况。在强烈地震的作用下，建筑物的构件会经历弹性变形、开裂、屈服等被破坏的过程，当建筑物的主要受力构件被破坏，整个建筑物可能会出现整体倒塌。出于经济方面的考量，只有极少数的构件开裂会造成严重后果，因此大多数的建筑结构在地震作用下允许出现开裂或非主要受力构件的破坏，但应保证主要受力构件能发挥一定的作用，保证建筑物稳定性。我国采取的抗震设计方法是三水准两阶段，三水准指的是建筑物经历低于本地区设防烈度地震后能做到“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”，而两个阶段中第一阶段指的是截面设计及地震作用下结构弹性变形情况的验算应根据多遇地震的作用效应及其他形式的荷载效应组合进行，以确保建筑物能满足第一水准的要求，第二阶段则包括抗震概念设计和抗震构造措施，确保建筑物能满足第二、三水准的设计要求。时代和社会的发展对建筑物的抗震要求越来越高，一些学者对建筑抗震设计进行研究后提出可对不同性能的建筑物采取不同措施，以满足其具体要求。

（2）混凝土结构抗震设计意义。在建筑工程中，混凝土不断发展，被推广应用，作为一种重要的建筑材料，混凝土在整体性、可模性、耐久性、经济性方面都具有优势，推动了建筑事业的快速发展。但是，由于混凝土的自重较大，在地震作用下其容易出现一定的位移，导致建筑结构的稳定性受影响，大大增加了安全隐患，一些采用了混凝土结构的高层建筑遭遇地震后其地基甚至会出现不均匀的沉降。当建筑结构的主体结构使不对称的片面形状时，在地震作用下会容易出现扭转，进而加大破坏程度。

2 混凝土结构抗震设计要点把握

（1）抗震设计特点。抗震设计的基本目标通常是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”，以便能将地震造成的影响和损失降低到最低程度。混凝土结构抗震设计的特点如下：强调概念，综合考虑，以静力为基础，以承载力为依据。地震的作用具有十分显著的不确定性，为此，难以实现对其的精确计算，在抗震设计中就只能强调概念，并综合考虑各种因素，如结构类型、地震烈度、设防类别、抗震等级等。同时，抗震设计应建立在静力的基础上，保证设计中的要求满足静力，并充分考虑延性破坏，以规避或减小脆性破坏。此外，抗震构件的设计和落实应建立在承载力的基础上，以此为依据进行计算、截面控制、抗震配筋等具体工作。

（2）抗震设计要素。在进行混凝土结构设计时应首先考虑抗侧力结构体系，对于高层建筑结构，抗侧力结构体系更是重中之重，抗侧力结构体系即梁、柱、墙、与支撑等构件的组合。通常情况下，建筑物的结构体系由建筑高度、抗震等级、释放烈度等多种因素共同决定，在满足这些因素的基础上还应考虑经济性、实用性和可靠性。至于框架结构和剪力墙结构之间的选择，最好做到取长补短，二者协同作用，采用框架剪力墙结构，这种结构已经被广泛应用到目前的建筑中。抗震设计要素之二是充分考虑建筑结构的受力特点，保证建筑结构不仅具有足够的抵抗剪力、弯矩等侧向力作用的强度，还具备控制侧向变形范围的刚度。此外，在设计建筑体型及结构布置时应尽量保证平面均匀、对称、扭转刚度良好，并保证竖直方向上建筑结构质量、刚度、承载力分布均匀性满足要求。

3 混凝土结构抗震设计策略

（1）了解混凝土结构薄弱环节。混凝土结构并不是完美的，也具有薄弱环节，在经历地震时，这些薄弱环节更易被破坏，因此，进行混凝土结构抗震设计时应先了解混凝土结构的薄弱环节。通常情况下，混凝土的薄弱环节有：整体设计中结构不够牢固会弱化层间强度，其弹塑性在地震作用下容易急变，导致应力过度集中，甚至造成建筑倒塌；若建筑梁比柱子更轻，柱底会比柱顶轻，地震发生时柱顶先弯曲变形，甚至会导致混凝土被压坏，最终使建筑内主筋外露或脱节；填充墙抗震能力较差，在地震发生时容易加剧墙面开裂甚至倒塌。混凝土结构薄弱环节对其抗震能力具有十分重要的影响，为此，在进行混凝土结构抗震设计时应充分考虑其薄弱环节，并对其进行合理的改进和优化。

（2）合理设置抗震防线数据。由多年的经验教训可知，大型地震发生后常常会出现一系列的余震，余震的强度较强震小，但也会造成恶劣影响。面对伴随着余震的地震，仅仅设立一道防震线是十分冒险的，容易导致建筑主体结构被余震破坏，甚至造成建筑塌陷。为此，设立合理数量的防线数量具有其必要性。在进行混凝土结构抗震设计中可以采用框架剪力墙结构，这种结构集合了框架墙和剪力墙的优点，剪力墙能承受第一波地震带来的水平荷载，而框架墙能承担余震的竖向荷载。框架墙和剪力墙的协调作用能有效的抵抗地震作用，保证建筑物不被严重破坏。

（3）强化混凝土结构延性设计。进行混凝土结构抗震设计的基本目标是保证建筑物能承载地震环境带来的影响，但在地震的作用下，混凝土结构进入塑像阶段易发生变形。为此，设计人员必须着力于加强混凝土结构的抗变形和强度性，并将延性设计作为切入点。为了防止混凝土因受压破坏等原因发生延性破坏，通常采取严格控制梁端位置混凝土实际受压高度的措施，以便保证混凝土具备一定的变转动能力，避免发生脆性破坏。在设计建筑强剪弱弯过程，可在保持内力状态一致的条件下提高梁端的剪力值，防止脆性剪切破坏作用。

（4）提高抗震构件设计水平。对抗震构件进行设计和优化可以进一步提升混凝土结构的抗震水平，如改善柱与梁的承载力，以便其能更好的适应房梁压力。提高抗震构件设计水平可从两方面着手，一是分体柱的选用，二是螺旋符合箍筋的选用。分体柱这一设计思想是建立在对短柱抗弯、抗剪性能不对等影响的思考上的，即在柱中设置合理的竖向缝，划分后使其成为各分体柱，在利用配筋及其他连接件适当减小柱子的抗弯能力，将短柱变为长柱，提升其抗震能力。螺旋复合箍筋能将混凝土结构中框架柱端抗弯能力控制在限值标准内，有效规避剪切破坏。

（5）注意把握抗震细节问题。在进行混凝土结构抗震设计中还应注意的一点是把握抗震细节问题，如在满足抗震要求的前提条件下尽量减少地震能力的输入。混凝土结构抗震设计是一项复杂的工作，具有许多需要留意的细节问题，只有处理好了这些细节，抗震设计才能更好的发挥作用。

4 小结

做好抗震设计工作对于充分发挥混凝土结构优越性，使混凝土结构更好的服务于建筑业具有关键性及必要性的影响。因此，应重视混凝土结构抗震设计工作，不断提高我国建筑的抗震水平，把握混凝土结构薄弱环节，合理设置抗震防线，把握细节。

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