（1.重庆水利电力职业技术学院 重庆 404100）
（2.中铁隧道集团三处有限公司 广东 深圳 518000）
【摘 要】目前房屋建筑在抗震这方面一直是国外学者和国内学者都在深入研究的课题。钢筋混凝土框架结构的结构体系即简单又规则，而且结构的受力又明确，是市面上经常看到的建筑结构体系，最常用在多层工业厂房、办公楼、住宅、商场、以及宾馆。提高钢筋混凝土框架结构在地震作用下的抗震性能成为目前探讨的重点，本文从增设多重抗震防线，保护主体结构构件、减小建筑震害、增加结构的安全储备和防倒塌能力出发，分别用加强框架底层柱，使用轻骨料混凝土和防震缝位置的改进这三种方法来探讨这三种方法能否提高RC框架结构的抗震性能，经过本文从不同层面分析，这三种方法均能有效提高框架结构抗震能力，本文为RC框架结构抗震设计提供参考和理论依据。
【关键词】RC框架结构；框架底层柱；轻骨料混凝土；防震缝；抗震能力
【中图分类号】TU312 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）08-0073-03
1.引言
地震是一种对建筑影响最重大，破坏最迅速的自然灾害，因为地震达到一定的地震烈度之后只要一发生就会严重的威胁到人身安全和对人类社会造成非常重大的财产损失。我国因为地形地貌原因很多省份都是属于地震多发的地区，根据我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组情况来看6度及6度以上的地震区几乎遍及全国各个省和自治区[1]。而在有的地区地震抗震设防烈度甚至超过了9度，比如四川省的康定和西昌，云南省的寻甸和昆明。依据我国的建筑抗震设计规范的要求可以看出在我国抗震设计对我国的房屋建筑来说是必不可少的一部分。在最近五十年内，我国已经发生了大大小小上百次地震其中有十几次为地震等级超过8级的特大地震，其中给人们造成最惨痛记忆有1976年的河北唐山地震和影响范围最广泛和最深远的2008年四川汶川地震，地震这种自然灾害和其他灾害不同，我们不能从源头上杜绝地震的发生来挽回地震给人类社会带来的灾害，最好且唯一的办法就是预防。预防地震的最有效的方法，就是找到地震对目前人类社会最常用的结构（比如：RC框架结构）的破坏规律，有针对性的在结构设计中采用有效的抗震方法，提高房屋的抗震能力，这样即使发生特大地震也能减少人员的伤亡，防止结构的倒塌，避免房屋受到严重破坏。目前，钢筋混凝土框架结构在工程领域得到了广泛的应用。但在历次地震中，框架结构破坏很严重。RC框架结构节点应力集中显著，框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架。地震破坏如图1。
图1 框架结构水平荷载与结构侧移的关系
震害表明，纯框架结构抗震防线单一、缺乏足够冗余度。本文通过多重抗震防线，保护主体结构构件、减小建筑震害、增加结构的安全储备和防倒塌能力。
2.框架结构在地震作用下的破坏规律
研究框架结构在地震作用下的破坏规律有很多方法，接下来本文从能量的角度来研究框架结构在地震作用下的破坏规律，也就是先破解框架结构本身具有怎样的耗能能力[2]，综合考虑地震能量对结构的多种影响因素后，再对RC框架结构在地震作用过程中的破坏规律进行总结。
在对框架结构耗能能力的研究中发现，滞回耗能的大小和在结构中所分布的区域对结构的安全影响很大。在地震的总输入能都不变的情况下，滞回耗能在地震总输入能中所占的比重越大结构的破损程度就会越高[3]；而滞回耗能分布在不同的结构构件中或者结构的不同区域中，同样比重的滞回耗能对结构的破损程度和安全性也是不同的，由此可以推断出要提高结构的抗震设防能力可以从能量角度入手从以下三个方面考虑：
（1）使结构尽可能的在地震期间吸收的地震能量即地震总输入能最少；
（2）使结构的尽可能滞回能量在地震总输入能量中所占的比例减少；
（3）尽可能的让滞回能量合理的分布在结构构件中。这样可以避免产生对结构的不利破坏形式。
3.框架结构抗震性能改进办法
根据提高结构的抗震能力的主要措施再结合框架结构的抗震性能可提出以下三点提高框架结构抗震性能的改进办法：
3.1 加强框架底层柱，将底层柱转换为钢结构
（1）钢结构的框架结构，当钢结构的框架底层柱被加强后，钢框架柱的总输入能基本没有改变[4]。
（2）将钢结构的框架底层柱加强，还可以降低框架结构的滞回耗能在地震总输入能中的比例。
（3）将钢结构的框架底层柱加强，还可以降低框架结构的底部滞回耗能在总滞回耗能中所占的比例。
3.2 使用轻骨料混凝土
（1）由于轻骨料混凝土的弹性模量低于同等强度的一般混凝土， 因此在地震烈度高的地区，采用配筋的方法，使用轻骨料混凝土后的框架结构构件的强度和刚度都有所降低。
（2）轻骨料混凝土的使用后，结构受到的地震力降低到不同程度。
（3）研究发现普通混凝土框架结构的抗震性能不比轻骨料混凝土框架结构的抗震性能高。而且由于轻骨料混凝土构件自重轻、混凝土抗压强度高所以受到的地震力比普通混凝土构件低。上部主体结构的用钢量也减少，同时下部基础的造也相应降低。
3.3 防震缝位置的改进
（1）在一些地区地震的发生概率比较高，在这些地区的房屋建筑中设置防震缝会使房屋建筑的最大层间位移角增大；抗震缝又会使房屋建筑的最大位移角增大；在地震的发生概率比较低的地区，在这些地区的房屋建筑中设置防震缝后，最大层间位移角也会增大，但罕遇地震比多遇地震的地震波对结构的破坏的作用与显著不同。
（2）不管是多遇地震还是罕遇地震作用下，设置防震缝后如果结构的刚度如果刚好对称，扭转效应将能显著降低。如果不对称，层间刚度不对称的扭转角将大于原来的结构，并随着楼层数量的增加，最大扭转角层的地震联合结构刚度之间的不对称将接近原来的状态。
（3）虽然置防震缝后如果结构的刚度如果刚好对称，扭转效应将能显著降低，但是设置防震缝也会增加结构的钢筋的数量，主要原因是梁和柱数量的增加[5]。
4.结论
目前房屋建筑在抗震这方面一直是国外学者和国内学者都在深入研究的课题。钢筋混凝土框架结构的结构体系即简单又规则，而且结构的受力又明确，是市面上经常看到的建筑结构体系，所以提高钢筋混凝土框架结构在地震作用下的抗震性能成为目前探讨的重点。
本文主要是从提高结构的抗震设防能力从能量角度入手从以下三个方面考虑：
（1）使结构尽可能的在地震期间吸收的地震能量即地震总输入能最少；
（2）使结构的尽可能滞回能量在地震总输入能量中所占的比例减少；
（3）尽可能的让滞回能量合理的分布在结构构件中。这样可以避免产生对结构的不利破坏形式。
从第一点可知要使使结构在地震期间地震能量的输入尽可能减少。可加强框架结构底层柱，将底层柱转换为钢结构。因为加强钢框架底层柱时，钢框架柱的总输入能基本没有改变。
从第二点可知要降低滞回能量在总输入能量中的比例，可使用轻骨料混凝土，这样可以使结构在地震过程中尽可能减少地震能量的输入。因为用轻骨料混凝土来代替一般的混凝土作为框架结构的主体结构材料，结构的抗震性能不能低于一般的混凝土框架结构。而且结构自重的减轻、混凝土抗压强度的提高也能使地震影响减小。
从第三点为了避免不利的破坏形式，让滞回能量合理分布在结构构件中可通过对结构防震缝位置的改进，这样可避免形成不利的破坏形式，使滞回耗能在结构构件中合理分布。因为置防震缝会使结构最大层间位移角增大；抗震缝将使结构的最大位移角增大。结构的最大位移增大可更好的吸收地震能量。
本文预期的研究成果有以下重要的三点：
（1）将钢结构的框架底层柱加强，还可以降低框架结构的滞回耗能在地震总输入能中的比例。
（2）使用轻骨料混凝土，可以使结构在地震过程中尽可能减少地震能量的输入。
（3）防震缝位置的改进，可以避免形成不利的破坏形式，使滞回耗能在结构构件中合理分布。
通过以上三个措施可有效的通过设置多重抗震防线，保护主体结构构件、减小建筑震害、增加结构的安全储备和防倒塌能力从而提高框架结构的抗震能力。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范[M].中华人民共和国住房与城乡建设部.
[2] Bird JF.Earthquake losses due to gr ound failure[J].Engineering Geology,2004,75(2):147-179.
[3]刘哲锋，苏志力，杨伟军.轻骨料混凝土与普通混凝土框架结构的抗震性能分析[J].建筑结构,2010,40(2):22-32.
[4]刘哲锋,张杰,胡适，何婉路.防震缝设置对L形平面不规则RC框架抗震性能的影响[J].建筑结构,2015,45(22):29-33.
[5]朱伯龙.钢筋混凝土非线性分析[M].上海:同济大学出版社,1985.
作者简介：1.王飞娅，性别:女，出生年月:1986.11，籍贯:重庆，学历:硕士研究生，毕业院校:长沙理工大学，职称:讲师，研究方向:混凝土结构。2.龙道选，性别：男，出生年月：1985.11，籍贯：湖南，学历：本科，毕业院校：长沙理工大学，职称：工程师。
支撑项目：2016年重庆水利电力职业技术学院资助项目“地震对RC框架结构刚度的影响研究”项目编号：K201628
论文作者:王飞娅,龙道选
论文发表刊物:《建筑知识》2017年8期
论文发表时间:2017/6/20
标签：结构论文; 框架结构论文; 混凝土论文; 骨料论文; 能量论文; 构件论文; 底层论文; 《建筑知识》2017年8期论文;