摘要：地震烈度是指遭受地震后房屋建筑被破坏的严重程度，总共分为十二个等级。地震对人民生命及财产安全造成的损失是不可估量的，尤其是高烈度区。因此，加强抗震设计对保障国家及人民的安全至关重要。延性设计在抗震设计中起着重要作用。本文将对延性设计在高烈度区抗震设计中的重要性作出简单介绍。
关键词：延性设计；高烈度区；抗震设计；重要性
延性设计通过塑性铰区域的变形有效地吸收、耗散地震能量。同时，这种变形降低了结构的刚度，致使结构在地震作用下的反应减小，即减小了地震对结构的作用力，延性设计在高烈度区抗震设计中具有重要意义。
1.抗震设防目标
我国地处世界两大地震带环太平洋地震带与地中海地震带的交汇处，受到太平洋板块与印度板块的挤压，地震断裂带十分活跃，加上我国大陆多山脉，山脉附近有很多断裂带，地壳活动频繁，地震频发。地震活动不是人力可避免的，因此抗震工作尤为重要。
我国《抗震规范》中指出：抗震设防的目标是：第一目标：小震不坏；第二目标：中震可修；第三目标：大震不倒。在高烈度区，希冀房屋不倒的愿望渺小且困难。优秀的抗震设计能够增加我们希冀实现的概率，拯救人民脆弱的生命。虽然房屋结构的强度设计是我们实现抗震目标的基础，但是却不能为我们实现目标提供助力，延性设计才是我们最应该关注的部分。
2.延性设计的定义
延性是指构件、结构在受到挤压后，承载力降低不明显或基本不降低，并且有足够塑性变形能力的一种性能。延性具有两种能力：承受较大的非弹性变形时强度不明显下降；利用滞回特性吸收、耗散地震能量。延性设计的塑性变形能力强弱通常用延性比来表示，即允许的最大变形与屈服变形的比例。
在抗震设计中，对房屋结构中重要构件的延性设计的重视程度要高于整个结构体系的延性设计，对构件中关键杆件或者部位的延性设计的重视程度又要高于对构件的重视程度。另外，优秀的延性材料能够建造出优秀的延性杆件，优秀的延性杆件又能建造出优秀的延性结构体系。
3.延性设计的必要性与重要意义
3.1延性设计的必要性
首先，我国的抗震设计一般以国家规定的抗震规范为依据，尤其是其中的地震烈区划分图。此图是根据某地区历史遭受地震的频繁性为依据来绘制的。实际上，这种方法是不科学的。因为地震是地质学问题，是地壳积累足够的能量然后释放的过程，与板块的活跃度有关。因此按照传统方法绘制烈区划分图是片面的。地壳运动的时间十分漫长，人类开始有历史记载的年限与之相比简直不值一提，违背了统计学中统计必须基于大样本容量的原则。例如，震惊中外的汶川地震何其惨烈，震中烈度11度举国痛心，而当地抗震设防烈度只有7度。甚至有些发生强烈地震的地区根本不在地震烈度区划图之列。因此，一味要求加强强度设计，但是根本无法确定某地的地震烈度需要的强度。其次，需要抵抗的地震力越强，则需要的强度越高，刚度也越大，但是结构的自振周期随着刚度的增大反而减小。地震时这种自振小周期会与地震周期相近，形成共振，增加了破坏力。因此，只增加房屋强度是不可取的。最后，从经济性角度开看，加强强度设计来抗震是不具有经济性的。地震可分为大、中、小三种类型。其中的小震50年间出现的概率高达63％，重现期约为50年；中震约为10％，重现期约为475年；大震为2％至3％，重现期约为1641至2475年。而房屋的使用年限仅为50年至100年。若盲目追求强度来抵抗中震或者大震，将使大量材料在大部分时间里甚至整个全生命周期内都不能发挥应有的作用，造成很大的浪费。综合以上三点考虑，不难得出结论：延性而不是强度，才能决定建筑物的抗震能力的强弱。
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3.2延性设计的重要意义
延性设计是概念设计的一部分，能够保证结构在超过防备地震烈度的强作用下仍然具有良好的变形能力。它通过消耗地壳释放的能量、减小地震作用力的破坏程度，最大程度地保护人民生命以及财产的安全。
延性设计包括两个层面：构件延性设计、结构整体延性设计。构件延性是结构延性的前提，但仅仅满足构件延性是远远不够的，还应满足结构延性的需要。延性设计的本质是通过构造措施提高结构整体变形能力，通过变形耗能，延长抵抗地震的时间，实现大震不倒的目的。强震是不能依靠房屋强度硬抗的，因为强震的地震力可能是设防烈度的几十倍甚至上百倍。若在强震下没有安全储备，一切构件都是可能被破坏的。但我们仍然可以通过控制构件破坏的顺序和结构整体破坏形态达到降低地震破坏力的目的，实现延性设计的精髓——以柔克刚。另外，延性结构的构件某些临界截面能够形成塑性铰区域，配筋合理，有效节省材料。
4.延性设计原则
应遵循以下原则：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件。
具体控制参数：梁纵筋配筋率：在合适筋梁的范围内，延性随受拉钢筋的配筋率提高而降低；剪压比：一般不大于0.15；跨高比：不小于4；剪跨比：相当于柱的细长比，尽量避免为短柱；轴压比：其值越大延性越小；箍筋配筋率：在柱的塑性铰区适当加密箍筋；纵筋配筋率：不宜过小。
5.延性设计在抗震设计中的应用
5.1在砌体中的应用
抗震设计中，砌体墙承重结构十分危险。因为砌体材料大都为不具有承重能力的灰砂砖或者小型砌块，这两种建筑材料比较脆弱，整体延性差，并且强度会逐渐退化，一般情况下应避免使用，但实际中仍然被大规模地应用。在大地震中，这些结构造成的伤亡十分惨重。因此，加强延性设计在砌体结构中的应用迫在眉睫。在该结构中增建构造柱以及圈梁，在砌体周边形成弱型框架，能够增加整体的延性，提高在强震下的变形能力，有效吸收地震能量。
5.2在混凝土结构中的应用
抗震设计中混凝土结构中的延性设计一般情况下是利用概念设计以及抗震构造措施来进行的。例如强柱弱梁、限制轴压比、纵筋最大配筋率、限制混凝土受压区高度等。但是，在汶川大地震中，出现大量强梁弱柱以及柱铰破坏，几乎未出现梁铰，这种现象说明楼面作用大，强柱弱梁机制很难实现，应进一步加强这方面的研究。
6.结语
延性设计结构由于塑性变形可以耗散地震能量，虽然会加大结构变形，但结构承受的地震作用不会很快上升，内力也不会加大，可降低对结构的承载力要求。相反，若结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震，会消耗更多的材料，因此延性结构是一种具有经济性的设计。综合以上几点考虑，延性设计在高烈度区抗震设计中的重要地位是无可取代的。
参考文献
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论文作者:王广辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年31期
论文发表时间:2017/1/18
标签：延性论文; 烈度论文; 结构论文; 构件论文; 塑性论文; 强度论文; 地震烈度论文; 《基层建设》2016年31期论文;