多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
摘要：随着我国建筑朝着多层及高层建筑不断发展，同时，人们的安全意识也在不断地提高，对于建筑材料的安全性要求越来越高。再加上近些年来地震灾害发生的频繁性，因此，我们必须加强多层钢筋混凝土房屋的抗震设计，从而最大限度地保证我国居民的住房安全。
关键词：多层及高层；钢筋混凝土；房屋抗震设计引言
伴随我国经济水平的不断提高，人们的生活水平也在不断地提升，城市化步伐不断加快，因而造成了城市用地的紧张，因此建筑师开始将目光投向空中，我国的多层及高层建筑不断发展。同时，人们的安全意识也在不断地提高，对于建筑材料的安全性要求越来越高。钢筋混凝土由于自身的特性，其耐久性和可靠性都较好，因此在我国的建筑行业中被广泛地采用，在近期内将成为我国房屋的主要结构形式。我们必须加强多层钢筋混凝土房屋的抗震设计，最大限度地保证我国居民的住房安全。
1. 加强多层钢筋混凝土房屋抗震设计的必要性以及震害的主要特点
今年来国内地震灾害发生频繁，给我国的人力、物力、财力等都带来了极大的损失，因此为了能够最大限度地避免这种伤亡和损失，我们必须加强钢筋混凝土结构的抗震研究，从而能够提高建筑的安全性能。
虽然钢筋混凝土的抗震性能算是比较好的，但是由于其设计或者施工的原因等也会遭受地震灾害的影响，目前国内为的震害主要呈现出以下特点：
1.1 场地的周期性给建筑物带来一定的震害影响。在 1970 年的土耳其地震中我们发现在一家工厂中的现代化钢筋混凝土结构建筑发生了倒塌，而经过我们大量的研究证明这幢房屋在当时是符合各项技术规定的，因此并不存在着建筑的质量问题。后来我们发现，房屋倒塌是由于其结构的周期与场地土德周期性明显一致而带来的，其它较短或者较长周期的场地土上都没有发生破坏。
1.2 建筑结构体型的不当而带来一定的震害。在地震中，建筑的结构对减少震害起着相当大的作用，在唐山大地震中，就存在着由于一些厂房的形状和刚度不对称而致使建筑结构发生扭曲，从而加快其断裂的过程，带来了更加严重的人员伤亡。
1.3 抗震墙的震害。一般抗震墙的震害必须在强震作用下才能表现出来，主要为墙肢之间连梁的剪切变形破坏，另外其建筑底部的水平施工缝处也容易产生水平错动。曾经在美国阿拉斯加的地震中就出现过类似的震害。
2. 建筑物因地震而出现因意外的原因
2.1 建筑物的某个层间出现明显的屈服强度薄弱建筑物的钢筋混凝土框架在设计当中不可能保证每个部分在结构上都非常的匀称，这就导致了有些层间的结构屈服强度较强，而有些层间的屈服强度较弱。对于那些屈服强度较弱的楼层，一旦发生地震，建筑物出现明显的晃动，那么结构屈服强度较弱的楼层首先出现屈服，然后弹塑性变形发展迅速，最后结构的屈服极限为能满足建筑物在地震当中的变形量，因此导致了建筑物的损坏，甚至倒塌。
2.2 建筑物的支撑柱端和其与楼层的节点的损坏非常明显对于一般的建筑物，它们的框架结构一般都是梁较轻而柱较重，并且柱的中间部分比柱的底部还要重，因此这就容易发生破坏。对于一般的短柱，经常的是柱中间出现剪切破坏，而对于其他相对较长的柱来说，一般柱端会出现弯曲损坏，质量较轻的柱会发生斜向或水平断裂，而质量较重的柱会出现钢筋外漏、混凝土脱落等现象。当柱与楼层的节点处没有箍筋来进行约束时，柱端和节点的破坏最为严重。
2.3 建筑物中使用砌体来填充墙的容易出现破坏使用砌体来填充墙的，它们的刚度比较大但是变形能力很差，当地震出现时，它们很容易被损坏，如当建筑物承受 8 级及以上级别的地震时，填充墙出现明显的裂纹，并且该裂纹会逐渐加重，这时多数的填充墙都出现了倒塌现象。
3. 多层及高层的混凝土结构抗震设计
在抗震设计中合理的抗震结构设计是保证其大震不倒的重要基础，尤其是多层和高层建筑更应当保证节点的稳定，梁的屈服要早于柱的屈服，同时同一个层面上柱的两端的屈服时间越长越好，地层柱底的塑性铰应出现最晚。本着这样的原则可以利用以下思路进行抗震设计3.1 设计中计算保证延性
在设计中首先应了解房屋受到地震影响的情况，即地震的应力对多层房屋的位移影响，并以此模拟破坏的过程，在抗震设防的标准下，框架结构件在二三标准时就进入了弹性塑性阶段，构件保持承载力主要依靠的弹性变形来消散地震的能量，因此框架结构需要具备足够的“弹性”
才能保证不倒。试验表明，适度的提高，节点强度，柱强梁弱比例，可以使得框架结构具有较强的内力重新分布的能量，即可以有效的消耗地震能量，达到抗震目的。设计规范在结构件调整的办法上体现了以上的某些思路，同时为了方便设计而采用了地震组合内力的抗震承载公式，主要对地震组合内力的设计值符合相关的调整方式就会获得较好的效果。综合研究和时间成果，影响不同受力特征的延性特征主要有：作用剪力分析、配筋率、贯穿点的粘结情况等。设计中应对这些参数进行合理的选择和应用。
3.2 设计保证延性效果
房屋结构的设计必需要保证对局部薄弱区域的承载能力和刚度，此时为了保证房屋的整体性，延性的增加无疑可以提高房屋混凝土结构的变形能力，这样就可以减低地震对建筑的破坏，可见通过一些提高延性的措施可以提高多层、高层建筑的抗震能力。可采用的措施如下：
1）控制轴压比纵筋最大配筋率的平衡，可以在受力 过程中提高混凝土构件的延性，为了保证拉钢筋的屈服早于受压区域的混凝土破碎形态，以此提高塑性铰区域出现转动的能力，规范设计限制了轴压与纵筋的最大配筋率，同时对混凝土受压区域的高度进行了相应的规定。
2）对配筋形式、约束配筋等进行控制。加密塑性铰区内的箍筋间的距离控制对抗震性能的影响较大，为了保证前面提及的相应设计原则的实现，如强节点，以及塑性铰去与的延性提高，就必须通过加密塑性铰区域内的箍筋间距，以此实现提高抗震能力的目的，此种方式可以提高柱端的抗剪能力也可以对混凝土核心区域进行约束，对纵向的钢筋提供侧向承载能力，防止变形中纵筋的弯曲，这就实现对具备塑性提高的目的，也就提高了延性。设计规范对纵筋的直径、间距、塑性铰区的参数都进行了规范，并对箍筋的形式进行了规定。随着工程实践中箍筋强度和混凝土强度的不断提高，对塑性铰区内的箍筋分布形式也成为了抗震措施的一个重要方面。通常可以采用配筋特征值代替原体积配筋率，同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰去的良好约束效果，即适当增加配筋数量。
为了满足房屋设计中框架结构的轴压比例和避免框架结构界面尺寸过大的情况，在抗震结构设计中尤其是对高层建筑，通常采用的是框架的混凝土强度高于梁板混凝土强度的方式，有时甚至高出几个等级。
高层建筑结构抗震设计是一个十分复杂的系统工程，其中混凝土强度则是较为重要的材料选择内容，实践中的通常做法是：针对强节点设计理念，节点的区域的混凝土强度应适当提高；确定合理的配合比，严格的控制施工配料操作同时在现场对坍落度进行测量控制，提高配合比的适应性。
4. 结束语
在进行抗震结构设计时，我们需要考虑的因素还有很多，由于人们的安全意识越来越高，加上近年来地震灾害发生的越加频繁，因此，我们必须充分借助已有的抗震经验、理论，并对一些现场进行有效地勘察，从而最大地提高多层及高层钢筋混凝土房屋的抗震有效性。
参考文献：
[1] 王伯钧 , 王政 , 李卫 , 仲维华 ; 超长现浇钢筋混凝土框架结构的设计实践 [J]; 建筑结构 ;2004 年 12 期
[2] 张功新 , 莫海鸿 , 曾庆军 ; 关于钢筋混凝土框架结构施工中的若干问题 [J]; 建筑技术 ;2005 年 01 期
