摘要：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國工業(yè)與民用建筑中最常見的結(jié)構(gòu)。正確掌握現(xiàn)在抗震設(shè)計(jì)方法還要理解抗震思路的由來，不僅要進(jìn)行抗震理論計(jì)算，更要重視抗震的構(gòu)造要求，采取適當(dāng)?shù)目拐鸺夹g(shù)措施確保結(jié)構(gòu)安全。
　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；核心抗震；抗震設(shè)計(jì)；抗震構(gòu)造
　　一、鋼筋混凝土抗震的理論及應(yīng)用
　　自1932年M·A·Biot提出反應(yīng)譜理論和1959年G·W·Housner給出世界上第一條設(shè)計(jì)譜以來，地震反應(yīng)譜理論得到了全世界地震工程界的廣泛認(rèn)同，也因此吸引了全世界包括我國地震工程科學(xué)家和工程師對(duì)此進(jìn)行了深入的研究，研究表明，對(duì)于長周期（指彈性周期且T＞1.0s）的結(jié)構(gòu)可以適用“等位移法則”，即彈性體系與彈塑性體系的最大位移反應(yīng)總是基本相同的；而對(duì)于中周期（指彈性周期且0.12s＜T＜0.5s）的結(jié)構(gòu)，則適用于“等能量法則”，即非彈性反應(yīng)下的彈塑性變形能等于同一地震地面運(yùn)動(dòng)輸入下的彈性變形能。這是因?yàn)椋菏紫?，通過人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性，即結(jié)構(gòu)在外部作用下，可以發(fā)生足夠的非線性變形，而又維持承載力不會(huì)下降的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進(jìn)入較大非線性變形時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)因強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致的嚴(yán)重破壞和倒塌，從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次，作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定的外力作用下，結(jié)構(gòu)將從彈性進(jìn)入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過程中，外力做功全部變?yōu)闊崮?，并傳入空氣中耗散掉。由此我們可以想到，在地震往?fù)作用下，結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中，如果進(jìn)入屈服后狀態(tài)，將通過塑性變性能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量，從而減小地震反應(yīng)。同時(shí)，實(shí)際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會(huì)進(jìn)一步耗散能量，減小地震反應(yīng)。此外，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)后，其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時(shí)剛度的下降，自振周期加長，從而減小地震作用。
　　二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震措施
　　我國抗震設(shè)計(jì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出的是“高延性要求”，也就是要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力，具體做法是通過合理設(shè)計(jì)使柱端抗彎能力大于梁端從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”，即塑性變形或塑性鉸出現(xiàn)在比較容易保證具有較大延性能力的梁端；通過相應(yīng)提高構(gòu)件端部和節(jié)點(diǎn)的抗剪能力以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的剪切破壞。其核心是：
　?。ㄒ唬皬?qiáng)柱弱梁”措施
　　主要是通過人為增大相對(duì)于梁的抗彎能力，使塑性鉸更多的出現(xiàn)在柱端而不是梁端，讓結(jié)構(gòu)在地震引起的動(dòng)力反應(yīng)中形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”，通過框架梁的塑性變形來耗散地震能量。
　　根據(jù)對(duì)構(gòu)件在強(qiáng)震下非線線動(dòng)力分析可知，強(qiáng)震下，由于構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形，因此可以耗散部分地震能量，同時(shí)根據(jù)桿系結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)的分析知道，在保證結(jié)構(gòu)不形成機(jī)構(gòu)的要求下，“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”相對(duì)與“柱鉸機(jī)構(gòu)”而言，能夠形成更多的塑性鉸，從而能耗散更多的地震能量，因此我們需要加強(qiáng)柱的抗彎能力，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”。
　　這一套抗震措施理念已被世界各國所接受，但是對(duì)于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。這兩種思路都承認(rèn)應(yīng)該優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸，但是雙方對(duì)柱端塑性鉸出現(xiàn)的位置和數(shù)量有分歧。
　　新西蘭追求理想的梁鉸機(jī)構(gòu)，規(guī)范中底層柱的彎距增大系數(shù)比其它柱的彎距增大系數(shù)要小一些，這么做的目的是希望在強(qiáng)震下，梁端塑性鉸形成較為普遍，底層柱塑性鉸的出現(xiàn)比梁端塑性鉸遲，而其余所有的柱截面在大震下不出現(xiàn)塑性鉸的“梁鉸機(jī)構(gòu)”。但是新西蘭人也不認(rèn)為他們的理想梁鉸方案是可用的方法，他們在規(guī)范中規(guī)定可以選用兩種方法，一種是上述的理想梁鉸機(jī)構(gòu)法，另一種就是類似于美國的方法。
　　美國規(guī)范的做法則希望在強(qiáng)震下塑性鉸出現(xiàn)較早，柱端塑性鉸形成較遲，梁端塑性鉸形成得較普遍，柱端塑性鉸可能要形成得要少一些的“梁－柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”（柱端塑性鉸可以在任何位置形成，這一點(diǎn)是與新西蘭規(guī)范的做法是不同的）。中國規(guī)范和歐洲EC8規(guī)范也是采用與美國類似的方法。
　　（二）“強(qiáng)剪弱彎”措施
　　用剪力增大系數(shù)增大梁端，柱端，剪力墻端，剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì)，以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性的剪切破壞。
　　鋼筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂縫界面的骨料咬合力、縱筋銷栓力和箍筋的拉力4部分構(gòu)成，而通過對(duì)框架梁在強(qiáng)震下的抗剪分析可知，混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性鉸后會(huì)比非抗震時(shí)有所下降，主要原因有以下幾個(gè)：　1．由結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)的分析可知，梁端總是正剪力大于負(fù)剪力，如果發(fā)生剪切破壞時(shí)，剪壓區(qū)一般都在梁的下部，而此時(shí)混凝土保護(hù)層已經(jīng)剝落，且梁下端又沒有現(xiàn)澆板，所以混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力會(huì)比非抗震時(shí)偏低。
　　2．由于在強(qiáng)震下剪切破壞要發(fā)生在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，而非抗震時(shí)的剪切破壞往往發(fā)生在縱筋屈服之前，因此在抗震條件下混凝土的交叉裂縫寬度會(huì)比非抗震情況偏大，從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)慢慢退化，加之斜裂縫反復(fù)開閉，混凝土體破壞更嚴(yán)重，這使得混凝土的抗剪能力進(jìn)一步被削弱。