钢筋混凝土结构的抗震措施是什么？  ,混凝土,能力

我国抗震设计对钢筋混凝土结构提出的是“高延性要求”，也就是要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保存其竖向荷载和抗水平力的能力，具体做法是通过合理设计使柱端抗弯能力大于梁端从而使结构在地行动用下形成“梁铰机构”，即塑性变形或塑性铰出现在比较容易包管具有较大延性能力的梁端；通过相应提高构件端部和节点的抗剪能力以制止构件产生非延性的剪切破坏。其核心是：  
　　（一）“强柱弱梁”办法  
　　主要是通过人为增大相对付梁的抗弯能力，使塑性铰更多的出现在柱端而不是梁端，让结构在地动引起的动力反响中形成“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，通过框架梁的塑性变形来耗散地动能量。  
　　凭据对构件在强震下非线线动力剖析可知，强震下，由于构件孕育产生塑性变形，因此可以耗散局部地动能量，同时凭据杆系结构塑性力学的剖析知道，在包管结构不形成机构的要求下，“梁铰机构”或“梁柱铰机构”相对与“柱铰机构”而言，能够形成更多的塑性铰，从而能耗散更多的地动能量，因此我们需要加强柱的抗弯能力，引导结构在强震下形成更优、更合理的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”。  
　　这一套抗震办法理念已被世界列国所接受，但是对付耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。这两种思路都认可应该优先引导梁端出塑性铰，但是双方对柱端塑性铰出现的位置和数量有一致。  
　　新西兰追求理想的梁铰机构，规范中底层柱的弯距增大系数比其它柱的弯距增大系数要小一些，这么做的目的是希望在强震下，梁端塑性铰形成较为普遍，底层柱塑性铰的出现比梁端塑性铰迟，而其余所有的柱截面在大震下不出现塑性铰的“梁铰机构”。但是新西兰人也不认为他们的理想梁铰方案是唯一可用的要领，他们在规范中规定可以选用两种要领，一种是上述的理想梁铰机构法，另一种就是类似于美国的要领。  
　　美国规范的做准则希望在强震下塑性铰出现较早，柱端塑性铰形成较迟，梁端塑性铰形成得较普遍，柱端塑性铰可能要形成得要少一些的“梁－柱塑性铰机构”（柱端塑性铰可以在任何位置形成，这一点是与新西兰规范的做法是差别的）。中国规范和欧洲EC8规范也是接纳与美国类似的要领。  
　　（二）“强剪弱弯”办法  
　　用剪力增大系数增大梁端，柱端，剪力墙端，剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点中的组合剪力值，并用增大后的剪力设计值进行受剪截面控制条件验算和受剪承载力设计，以制止在结构出现脆性的剪切破坏。  
　　钢筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂缝界面的骨料咬合力、纵筋销栓力和箍筋的拉力4局部组成，而通过对框架梁在强震下的抗剪剖析可知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性铰后会比非抗震时有所下降，主要原因有以下几个：  
　　1．由结构力学和质料力学的剖析可知，梁端总是正剪力大于负剪力，如果产生剪切破坏时，剪压区一般都在梁的下部，而此时混凝土守卫层已经剥落，且梁下端又没有现浇板，所以混凝土剪压区的抗剪能力会比非抗震时偏低。
　　2．由于在强震下剪切破坏要产生在塑性铰富裕转动的情况下，而非抗震时的剪切破坏往往产生在纵筋屈服之前，因此在抗震条件下混凝土的交叉裂缝宽度会比非抗震情况偏大，从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应慢慢退化，加之斜裂缝重复开闭，混凝土体破坏更严重，这使得混凝土的抗剪能力进一步被削弱。  
　　3．混凝土守卫层的剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的抗剪销栓作用有所退化。  
　　我们一般在计算钢筋混凝土的抗剪能力时，只计算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力（V＝Vc+Vsv），而把斜裂缝界面中的骨料咬合能力及纵筋的销栓作用作为它多余的强度储备。在抗震下梁真个塑性铰的形成，使得骨料咬合力及纵筋的销栓作用有所下降，钢筋混凝土的抗剪强度储备也会下降，同时由于混凝土的抗剪能力（Vc）的下降，V也会比非抗震时小，如果咬使V稳定，那么就只有使Vsv变大，即增加箍筋用量，所以我们可以得出这样的结论，在抗震情况下箍筋用量比非抗震时要大一些，这不是因为地动使梁的剪力变大了而增加箍筋用量，而是由于混凝土项的抗剪能力下降，相应的务必加大箍筋用量。其他构件的原理也相似。  
　　（三）抗震结构办法  
　　通过相应结构办法包管可能出现塑性铰的部位具有所需足够的延性，具体来说就是塑性转动能力和塑性耗能能力。  
　　对付梁柱等构件，延性的影响因素最终可归纳为最基础的两点：混凝土极限压应变，破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个基础因素的延伸。  
　　对付梁而言，无论是对不允许柱出现塑性铰（底层柱除外）的新西兰方案，还是允许柱出现塑性铰但控制其出现时间和水平的方案，梁端始终都是引导出现塑性铰的主要部位，所以都希望梁真个塑性变形有良好的延性（即不丧失基本抗弯能力前提下的塑性变形转动能力）和良好的塑性耗能能力。因此除计算上满足一定的要求外，还要通过的一系列严格的结构办法来满足梁的这种延性。 
　　1．控制受拉钢筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率，前者是为了使受拉钢筋屈服时的混凝土受压区压应变与梁最终破坏时的极限压应变还有一定的差距（梁的最终破坏一般都以受压区混凝土到达极限压应变，混凝土被压碎为标记的）；后者是包管梁不会在混凝土受拉区刚开裂时钢筋就屈服甚至被拉断。  
　　2．包管梁有一定的受压钢筋。受压钢筋可以分担局部剪力，减小受压区高度，另外在大震下，梁端可能出现正弯距，下部钢筋有可能受拉。  
　　3．包管箍筋用量，用法。箍筋的作用有三个，一是抗剪；二是规定箍筋的最小直径，包管纵筋在受压下不会过早的局部失稳；三是通过箍筋约束受压混凝土，提高其极限压应变和抗压强度。  
　　4．对截面尺寸的要求。规范规定框架梁截面尺寸宜相符下列要求： 
　　（1）截面宽度不宜小于200mm； 
　　（2）截面高度与宽度的比值不宜大于4； 
　　（3）净跨与截面高度的比值不宜大于4。一般我们把跨高比小于5的梁称为深梁，深梁的抗弯和抗剪机理与一般的梁（跨高比大于5的梁）有所差别，所以我们在设计中最好能制止设计成深梁。  
　　柱除了受弯距和剪力以外，还要蒙受轴力（梁的轴力一般都很小，在设计中都不予以考虑），尤其是高层建筑，轴力就更大了，所以柱还有对轴压比的限制，其中对差别烈度下有着差别延性要求的结构有着差别的轴压比限值；另外，柱端箍筋用量的控制条件不是简单的用体积配箍率，而是用配箍特征值，它同时考虑了箍筋强度品级和混凝土强度品级对配箍量的影响。