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摘要：在进行建筑结构抗震能力设计时，应该尽可能充分发挥构件的延性，实现结构整体足够的延性和变形能力，从而有效地提高结构的抗震性能，提高结构的抗震承载能力。
关键词：建筑结构；结构变形；抗震
引言
我国的“5.12”汶川和“4.14”玉树大地震，给我们建筑工作者提出了更多的警示和思考。如何使建筑结构在地震中保持较好的质量和安全，甚至能够延迟倒塌时间，实现对建筑结构内人员生命起到保护。传统的防震观点是要求建筑结构具有一定的抗震性能，在这方面有两种思维方式，一是提高结构的刚度来抵抗地震作用，另一种是采用允许结构有一定的柔性变形，从而使其在变形过程中吸收、释放一定的能量。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和刚度是两个有效的抗震途径。适宜的刚度有助于控制变形，强度与延性则是结构抗震承载能力的两个重要参数。大量的震害调查表明，在高烈度罕遇地震作用下，延性好的结构布置防倒塌能力强。在高烈度地区建设高层建筑往往是不可避免的，这样就迫使设计人员要从另一个方面来考虑增加结构的冗余度，增加结构延性以及减震消能措施。
一、变形能力与地震作用的关系
从能量反应的观点进行分析时，建筑结构在地震作用下将吸收一定的能量，如果结构构件能够抵抗和耗散的能量大于吸收的能量，则结构不会发生破坏或倒塌。反过来，如果结构构件能够抵抗和耗散的能量小于其吸收的能量，结构则可能发生破环或倒塌。因此，进行结构抗震设计时，应该尽可能地使结构构件具有较大的耗能能力。结构构件的变形能力越大，其耗能能力越大，地震效应越小。
二、构件延性及其影响因素
若以建筑结构不倒塌的变形值作为变形能力的基本要求，当要求结构处于轻微损坏或不损坏时，其变形控制值应缩小到不倒塌变形值的某一比例值。但是，根据结构所吸收地震能量相等的原则，其综合抗震能力应基本保持恒定值。据此，可获得缩小结构变形控制值所对应的结构抗力提高的比例，即结构地震作用效应（内力）的提高系数。这是意味着，在建筑结构抗震设计时，可利用地震作用效应调整系数来实现不同的变形性能要求。
构件破坏时的变形与屈服时的变形的比值称为构件的延性系数μ=△μ/△y，延性系数μ 越大，则结构在强震作用下可以承受大的塑性变形而不破坏倒塌，使地震效应减小。因此，建筑结构设计和配筋构造都要保证它具有足够的延性。通常为保证结构有良好的抗震能力，一般要求μ>3。构件的延性主要表现在构件的P—△曲线（或M—θ曲线）方面。此外，延性概念还涉及到节点延性和结构整体延性的层次，这两者的延性性能与构件的延性既有一定的关联，又有一定的区别。影响构件延性因素有多种，如控制适宜的纵向钢筋配筋率；控制竖向构件的轴压比；及提高构件的配箍率、提高结构关键部位的抗震等级等都是设计中常用的措施。
三、结构提高变形能力的构造措施
3.1 砌体结构影响变形能力的构造
砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱或采用配筋砌体等以改善变形能力。可将圈梁和构造柱设置数量、位置、截面尺寸和配筋的分级作为重点，而局部墙体尺寸等只考虑其局部影响。
3.2 钢筋混凝土结构影响变形能力的构造
钢筋混凝土构件，应合理选择截面尺寸，配置适宜的纵向受力钢筋和箍筋，避免剪切破坏先于弯曲破坏，混凝土的压匮先于钢筋的屈服，钢筋的锚固粘结破坏先于构件破坏。可将内力调整、柱纵向钢筋和箍筋体积配箍率、抗震墙墙体边缘构件的布置和构造作为分级的重点，而短柱、框支层、连梁的构造作为局部的影响。在同样设防烈度和同样的性能要求下，对层数不同的钢筋混凝土结构，其基本延性构造要求也需不同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在此内力调整、纵筋总配筋率和箍筋体积配箍率等均已有现成的分级和定量取值，只需研究如何转为相应的影响系数。
3.3 钢结构影响变形能力的构造
由于钢材比钢筋混凝土质量轻、柔韧性大、连接可靠、结构整体延性好，所以在建筑中特别是大跨度厂房和超高层建筑中采用钢结构或钢混结构对于提高建筑的抗震性能有很好的效果。可将内力调整、节点域构造、构件长细比和支撑设置等作为分级的重点，而构件宽厚比作为局部影响。在同样设防烈度和同样的性能要求下，对层数不同的钢构，其基本延性构造要求也需不同。现行高层民用钢结构规程也有一些现成的定量取值，同样需研究将其转化为影响系数的方法。
四、整体结构延性与局部构件延性的联系
按照建筑结构抗震概念设计的要求，结构各部位性能的优劣对整个结构抗震能力的影响程度是不同的。首先要根据具体项目的结构体系，分析结构的整体变形类型，如判断结构属于剪弯变形还是剪切变形体系，然后把影响结构整体变形的重要构件指定为关键构件，其余比较重要的构件指定为一般构件，一些允许出现塑性铰的构件还可指定为耗能构件，在整体分析时给予适度的刚度折减，需要寻找一套方法，用以建立整个结构变形能力与各部位变形能力之间的联系。
对于高层和超高层建筑，各层的基本要求应予以区别。通常可分为上、中、下三大部分；对于竖向不规则的建筑结构，其明显的抗震薄弱层，如框支层、刚性层、出屋面建筑要有专门的基本要求；对于平面不规则的建筑结构，其地震扭转效应明显的部位，也要有专门的要求。把结构中不同部位的基本要求转化为该部位各个构件延性构造的基本要求。最后落实到单个构件的延性构造要求并予以分类归并。为了使各结构构件的变形能力得以充分发挥，结构构件之间连接的基本要求是确保连接性能的可靠保证。
按照结构综合抗震能力的要求采取抗震措施时，对同一结构的不同楼层和不同部位的构件，其构造措施的基本要求不同，对于采用减震耗能体系的建筑结构，由于结构阻尼增大使整个结构的地震反应减小，容易实现提高抗震性能（减小损坏程度）的设计要求。此时，除了提高相应关键部位的构造外，其余部位的构造要求与非减震耗能结构相比可相对降低，只需达到与结构地震反应减小后相应的构造要求。
五、建筑施工质量的把控
建筑物的建设质量在某种程度上直接影响建筑结构的抗倒塌能力，是影响建筑物抗倒塌能力重要的直接影响因素。但是有的施工企业为了缩短工期，提高经济效益，往往存在偷工减料，忽略对施工质量控制，这就对建筑结构抗震防倒塌能力造成了严重威胁。所以在建筑施工过程中，我们应以建筑结构的质量合格为前提，确保建筑物的抗震能力。
在建筑施工方面，应加强对其建筑施工水平和技术能力的控制，在实际的施工过程中，把好人、财、物质量关。建筑施工单位应严格按照相应的技术标准和法律法规进行施工，严格执行具体的建筑结构设计标准，确保建筑结构的抗震可靠度。此外还要加强施工技术人员对结构受力体系的认知和读图看图能力，通过科学合理的施工方案、施工技术措施控制，确保施工质量，把好最后一道关。
结束语
通过提高建筑结构延性的探讨，分别对构件延性及影响因素，结构想象变形能力的构造，整体结构延性与局部构件延性的联系进行了定性的分析，希望对以后的建筑结构抗震设计有一些参考和借鉴作用。建筑结构的抗震等级与变形能力有所联系，但仍无明显的定量关系，尤其是没有直接与构件的变形能力相联系。为了实现结构变形能力与提高抗震性能的定量化并在设计中付诸实施，还有许多基础性工作需要完成。
参考文献
[1]赵西安.高层建筑结构实用设计方法.上海：同济大学出版社，2014.
[2]龚思礼.结构抗震设计手册，北京：中国建筑工业出版社.2014.
[3]高小旺.建筑抗震设计规范理解与应用，2015.
论文作者:曹国锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/10
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