混凝土结构抗震设计规范合集12篇
混凝土结构抗震设计规范篇1
Abstract: this paper is mainly discussed the prestressed concrete frame structure seismic design, the code for seismic design of building and the concrete structure design specification of unbonded prestressed and to have the selection of unbonded prestressed concrete for the corresponding paper, as well as to the bonded prestressing concrete structure of pressure zone height and convert the girder ends, prestressed reinforcement ratio than of compressive strength, reinforcement rate of a series of regulations, get some ensure prestressed concrete frame structure seismic performance and use the experience of performance, for academic exchanges.
Keywords: prestressed concrete structure; Seismic design; standard
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：
1 概述
预应力混凝土结构可以在满足规范要求的挠度、裂缝限值的前提下有效地减小构件的截面尺寸，采用预应力混凝土是改善结构使用性能、节约原材料、提高综合经济效益的重要措施，现代预应力结构通过高性能材料、现代设计理论和先进施工工艺广泛应用于超长、大跨度、大柱网、大空间结构以及高层、重载、特种结构。
预应力混凝土结构的构件尺寸相对较小，自振周期较长，位移反应偏大，耗能能力弱于钢筋混凝土结构，其抗震性能一直是人们关注的问题。近年来对抗震性能研究以及对震害的调查证明，预应力混凝土结构只要设计得当，仍可获得较好的抗震性能。2001年实施的《建筑抗震设计规范》(GB5001 1--2001)对预应力混凝土结构抗震设计提出了要求，2002年实施的《混凝土结构设计规范》(GB50010--2002，以下简称《混凝土规范》)也增加了预应力混凝土结构构件的抗震设计条款，从而使我国结束了参照普通钢筋混凝土结构对预应力混凝土结构进行抗震设计和构造的历史。GB 50011-2010 建筑抗震设计规范(以下简称《抗震规范》)对预应力混凝土结构抗震设计略微作了修改，混凝土结构设计规范GB50010-2010对预应力混凝土结构构件的抗震设计的内容作出相当的补充，我国预应力混凝土结构抗震设计将会有更加系统和全面的依据。
2无粘结预应力混凝土结构的抗震设计
各国对无粘结混凝土在地震中使用性能有较大分歧，在美国，以林同炎为代表的学派推崇使用无粘结预应力混凝土；新西兰、澳大利亚等国家认为，无粘结预应力混凝土结构阻尼小，耗能差，地震反应大，结构延性差，都限制、甚至禁止无粘结部分预应力混凝土结构在地震区使用；我国《抗震规范》指出，无粘结预应力混凝土结构的抗震设计应符合专门的规定，《混凝土规范》指出，框架梁宜采用后张有粘结预应力钢筋和非预应力钢筋的混合配置方式。
国内有专家对无粘结预应力混凝土结构抗震性能作了深入研究，杜拱辰等人对无粘结预应力梁进行的重复加载试验表明，当加载进入塑性阶段后，滞回曲线越来越宽，面积也越来越大，无粘结预应力梁在高荷载下的耗能能力是比较大的：苏小卒通过单层单跨预应力混凝土框架的静力加载试验和模拟地震振动台试验研究得出结论，无粘结框架的耗能量相对较小，但在卸载后的残余变形也相对较小，在承受地震作用损伤后的预应力损失可以略去不计。多数工程师认为，不排斥在地震区采用无粘结预应力混凝土结构，但应持谨慎态度，配置足够的非预应力筋以保证结构的耗能能力，采取有效措施保证锚具的强度和耐久性，并对无粘结预应力混凝土结构进行专门的分析。
3有粘结预应力混凝土结构的抗震设计
《抗震规范》和《混凝土规范》均提倡使用有粘结预应力混凝土结构，允许有粘结预应力混凝土结构应用于抗震设防烈度6度、7度、8度区，建议9度区采用预应力混凝土结构时进行专门研究，并采取可靠措施。规范对预应力混凝土框架结构作了一系列规定，以保证其抗震性能。
3．1梁端受压区高度和折算配筋率
《混凝土规范》规定，对后张有粘结预应力混凝土框架梁，其考虑受压钢筋的梁端受压区高度应符合下列要求：
一级抗震等级x≤0．25ho
二、三级抗震等级x≤0．35ho
且纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值折算的配筋率不应大于2.5％(HRB400级钢筋)或3．0％(HRB335级钢筋)。
(式3.1)
式中 ——折算配筋率：
、 —分别为受拉区预应力筋、非预应力筋截面面积；
--预应力筋的抗拉强度设计值；
--非预应力筋的抗拉强度设计值；
--截面宽度；
一截面有效高度。
《抗震规范》规定，预应力混凝土框架梁端纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率不应大于2．5％，且考虑受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0．25，二、三级不应大于0．35。
控制梁端受压区高度和折算配筋率，是为了保证预应力混凝土框架梁在抗震设计中的延性要求，保证预应力受弯构件在破坏时其中的高强钢筋和混凝土都能发挥其强度，同时在一定程度上也考虑了施工的要求。《混凝土规范》考虑了非预应力筋不同强度等级的因素，当采用HRB335级钢筋时的折算配筋率限值比采用HRB400级钢筋时大，相比《抗震规范》而言更为合理些。
3．2预应力强度比
《混凝土规范》规定，对后张有粘结预应力混凝土框架梁，其梁端的配筋强度比宜符合下列要求：
一级抗震等级 • /( • + • )≤0.55
二、三级抗震等级 • /( • + • )≤0.75
《抗震规范》规定，后张预应力混凝土框架梁中应采用预应力筋和非预应力筋混合配筋方式，按下式计算的预应力强度比，一级不宜大于0.60，二、三级不宜大于0.75。
混凝土结构抗震设计规范篇2
0引言
自进入21世纪以来，随着我国社会经济的不断发展和城市化建设的不断加快，我国城市建筑尤其是高层建筑的建设需求量在与日攀升，这同时也使得建筑设计的抗震性能和安全性能越来越受到人们的高度重视。混凝土结构因其本身具有整体性能好、可塑性高以及耐火性好等特点，成为了我国当代建筑行业基础建设当中应用最为广泛，使用频率最高的建筑结构材料，所以，它的安全性能和结构设计的好坏，对于整个建筑结构的抗震性能起到了直接性的影响。因此，相关建筑设计工作者一定要充分地认识到混凝土结构建筑抗震结构设计的重要性，并且积极采取科学有效地设计理念和方法，来合理的设计与提升混凝土结构建筑的抗震性能，从而科学地提升建筑设计的安全性和稳定性。
1混凝土结构建筑抗震设计中存在的问题
1．1前期准备工作不完善
不论是对于建筑设计而言，还是施工而言，前期的准备工作都是必不可少的，前期准备工作中所包含的相关设计资料收集、施工规范整理、施工材料购买与审核以及设计方案的审核等内容，都对整个混凝土结构建筑的抗震设计起到了非常关键的影响，因此，对于混凝土结构的建筑抗震性能设计来说，前期准备工作的完善与否至关重要。然而，据相关调查部门统计，在我国每年的混凝土结构建筑的抗震性能审核当中，很多混凝土结构建筑的抗震能力不符合国家相关法律法规规定的抗震能力标准，而这其中很大一部分原因就来自于一些建筑设计公司对于设计之初的前期准备工作做的不怎么完善所引起的。比如说，以混凝土结构建筑抗震性能设计前期的现场勘查测量工作为例，由于每一个地方的实际地理情况、地形地貌、自然环境、土壤条件以及水文条件等都是不相同的，但是一些建筑设计人员在对其进行实地考察、勘探测量的时候，没有及时的采用变通的测量方法，对于不同地形地貌的施工场地，采用同一套测量标准来进行实地测量，进而导致一些特殊的细节数据没有被测量勘察到，而后来的建筑设计师在进行混凝土结构建筑的抗震设计时，也没有能够及时得到所有的真实信息，不能够全面的、透彻的了解施工场地的实际条件与情况，最终导致设计出来的混凝土建筑结构抗震性能无法达到实际的标准要求，因此，施工前期的准备工作至关重要。
1．2防震结构设计不规范
防震结构设计是现代混凝土结构建筑的抗震性能设计当中，最为关键也是最为有效地设计实现方法，它其中包括了抗震层、防震缝以及抗震支座三大主要防震结构的设计，这三大抗震结构对于整个混凝土结构的建筑抗震性能起到了关键性的影响，所以至关重要。根据我国相关法律法规规范和标准条文规定，当出现以下三种情况时，抗震层、防震缝以及抗震支座这三大防震结构都必须满足设计规范:第一种，混凝土结构的建筑房屋中平面的所有尺寸大小，都远远超过了我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中的标准规范限度值，并且还没有设计相应的安全强化措施的情况下，混凝土建筑的抗震层、防震缝以及抗震支座的设计就必须都要有。第二种，对应的混凝土结构建筑的各部分不同的功能结构，其刚度和承载压力的负荷能力存在着很大的差距，并且还没有设计相应的安全强化措施的情况下，混凝土建筑的抗震层、防震缝以及抗震支座的设计就必须都要有。第三种，对于一些设计感比较强，上层建筑与下层建筑之间存在着巨大的错层，并且还没有设计相应的安全强化措施的情况下，混凝土建筑的抗震层、防震缝以及抗震支座的设计就必须都要有。然而根据实际的相关调查显示，我国很多混凝土结构建筑的相关防震结构设计都没有达到上述标准，建筑的抗震性能有待考验。
2提升混凝土结构建筑的抗震性能设计的有效措施
2．1完善前期准备工作
设计与施工前期的准备工作对于整个混凝土结构建筑的抗震设计起到了非常关键的影响，因此，对于混凝土结构的建筑抗震性能设计来说，前期准备工作的完善与否至关重要。相关建筑设计工作人员可以从以下几个方面来完善混凝土结构建筑抗震设计的前期准备工作:第一，做好实地的地震灾害数据分析。混凝土结构建筑的抗震性能设计的主要目的就是为了抗震，因此，要想保证设计出来的混凝土建筑结构的抗震性能能够满足实际的需求，相关建筑设计师就必须要了解工程所在地的实际地质灾害情况。地震灾害的数据分析工作包括当地的地质结构属于平原、丘陵还是山地结构，近百年内的地震灾害发生频率是多少，以及是否处于地下断层等情况，这些信息的采集都能够为建筑设计师提供有力的当地地质灾害产生几率和强度大小等信息，从而更好地开展混凝土结构建筑的抗震设计。第二，强化建筑结构的延性设计。延性设计即抗形变能力设计，一般情况下，在地震灾害来临时，强大的地震冲击波会造成地面土壤层波动和碎裂等情况的产生，这种情况下的混凝土建筑会因为地质的变化，而受到很大的形变压力，而要想在这种强大的形变压力下保证建筑的稳定性能，就需要建筑设计师加强对于建筑本身的结构延性设计，强化建筑本身的负载能力和抗压能力。
2．2强化防震结构设计
2．2．1抗震层设计
抗震层是现代混凝土结构建筑抗震设计当中的三大基本结构之一，从设计位置的角度上来说，抗震层设计所在的部位和发挥作用的部位，都在建筑基础的顶部，是整个建筑抗震结构当中，最为基础也是最为关键的抗震结构，它的存在能够起到隔离地震冲击波与建筑体的作用，不让混凝土建筑体直接与地震冲击波相接触，从而最大程度上的减少地震冲击波对于混凝土建筑体的影响，减少地震对于建筑体的损坏，提升混凝土建筑的稳定性和安全性。在实际的设计和施工操作当中，抗震层的设计如下所述:首先，为保证抗震层的设计不影响整个混凝土建筑体设计的功能性和合理性，建筑设计师可以将抗震层设计在地下室的柱顶或者层顶。然后，考虑到抗震层本身的特殊性，也为了为抗震层的施工和后期的维护与修理提供一定的方便性，一般情况下，相关建筑设计师可以在抗震层的顶部和基础面之间，预留80cm的小空间。
2．2．2防震缝设计
防震缝同样也是混凝土建筑结构抗震设计当中的三大基本组成结构之一，它的设计是为了当地震灾害来临时，混凝土结构的建筑在地震冲击的情况下，产生一些变形时，为其形变预留一些适当的形变缝隙，进而将整个建筑体划分为多个不同的空间，减少相互的影响，也就是说，防震缝的存在事实上就是为了给地震作用下建筑体的各部分避免相互挤压冲撞，而预留的伸缩缝。从设计的位置角度上来说，防震缝的设计贯穿了整个混凝土建筑的结构体，整个建筑体的各单元功能区都有其存在的影子，所以，它承担的责任很大，功能性和安全性要求非常的高。在实际的设计和施工当中，防震缝的宽度设计需要依据实际的地质情况和防震设计规范来进行设计，宽度设计过小或者过宽都会影响到其整体的功能性发挥。
2．2．3抗震支座设计
抗震支座的功能是对地震能量的一个缓冲和滑动释放，与上述抗震层和防震缝相比，抗震支座的使用位置多在于混凝土结构建筑体容易受到地震影响比较大的部分，位置和数量根据实际的需求为准来设计。需要注意的一点是，抗震支座的设计与选择应当采取以下几个方面的标准为参考:第一，地震波测试。相关建筑设计工作者可以通过模拟地震波的方式，来测试抗震支座的性能，从而设计出合适的使用位置和使用数量，来满足实际的抗震性能需求。第二，混凝土结构的建筑体本身有一定的设计使用年限，因此，相关建筑设计工作人员在进行抗震支座的选择与设计时，同样也需要考虑到抗震支座的使用年限，一般情况下，根据相关的法律法规和设计标准，建筑体防震支座的使用寿命应当长于混凝土建筑体本身的使用寿命年限。
3结语
混凝土结构作为我国当代建筑行业基础建设当中应用最为广泛，使用频率最高的建筑结构材料，它的结构抗震性能设计的质量对于整个建筑结构的安全性能和稳定性能都有着非常重要的影响，因此，相关建筑设计师一定要充分地认识到混凝土结构建筑抗震结构设计的重要性，并且积极采取科学有效地设计理念和方法，来合理的设计与提升混凝土结构建筑的抗震性能，从而科学地提升建筑设计的安全性和稳定性。
参考文献:
［1］刘超，时超．混凝土结构建筑抗震结构设计分析［J］．城市建设理论研究(电子版)，2016(6):23．
［2］刘国勇．混凝土结构建筑抗震结构设计分析［J］．科技风，2016(9):102．
混凝土结构抗震设计规范篇3
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、前言
钢框架-混凝土抗侧力结构在我国应用较为广泛，因此，分析钢框架-混凝土抗侧力结构的抗震性能就尤为重要，这关乎钢框架-混凝土抗侧力结构的使用效果和使用质量。
二、钢板混凝土剪力墙的种类
钢板混凝土剪力墙在组成上主要分为:钢框架加内嵌钢板，再在钢板上贴混凝土墙板的偏向于钢结构的钢板混凝土剪力墙;钢框架加内嵌钢板，再整体现浇混凝土的偏向于混凝土结构的钢板混凝土剪力墙。
传统的组合钢板剪力墙，预制混凝土板与钢板叠合在一起，共同抵抗水平荷载。混凝土板与钢板之间通过栓钉连接，且混凝土板与周边框架之间没有缝隙。在水平荷载作用下，混凝土板角部与钢框架发生挤压变形，导致混凝土板角部提前开裂或者压碎，栓钉周围的混凝土在循环往复荷载作用下，也很快压碎剥落。因此在加载后期，失去混凝土板保护的内嵌钢板，表现出和非加劲钢板剪力墙墙板一样的力学性能。
三、钢框架-混凝土剪力墙设计存在的问题
1、混凝土剪力墙的刚度退化将加大钢框架的剪力。在水平地震力作用下，由于钢框架的抗侧移刚度远小于混凝土剪力墙，钢框架承担的水平剪力除顶部几层接近20%楼层总剪力外，中部及下部约为相应楼层剪力的15%左右。在反复地震的持续作用下，结构进入弹塑性阶段时，剪力墙产生裂缝后，抗推刚度大幅度降低，而钢框架由于弹性极限变形角大于混凝土剪力墙甚多，虽然此时的水平地震作用要小于弹性阶段，但钢框架仍有可能要承担比弹性阶段大得多的水平地震剪力和倾覆力矩。因此，需要调整钢框架部分所承担的水平剪力，以提高钢框架的承载力，并采取措施提高混凝土剪力墙的延性，如何定量地进行这种调整有关钢结构规范尚未明确，目前只能依据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3―2002）的8.1.4条进行调整。
2、混凝土剪力墙的施工先于钢框架，而混凝土的施工误差限值大于钢结构允许误差甚多。当钢梁与混凝土墙采用预埋钢板相连时，这些钢板预埋件在平面和竖向标高的位置，不仅受混凝土墙体偏移的影响，而且受预埋件移位的影响，其误差值远大于钢梁加工尺寸的允许误差。因此，应在设计上采用适应性较好的连接方法。
3、由于目前钢结构防火涂料价格不菲，而钢结构防火又至关重要，这将是影响钢结构推广的一大障碍。发展价格低廉、防火性能好、施工方便的钢结构防火材料是当务之急。
四、计算模型
本文采用SAP2000有限元分析程序进行水平地震作用下的钢框架一混凝土剪力墙结构弹性反应分析。
如图1所示，周边钢框架的梁柱采用三维空间杆单元，核心筒和楼板采用壳单元。假定楼板的刚度无限大，地震响应分析采用反应谱的振型叠加法，水平地震作用为Y方向。
本文考虑了2种混合结构体系，体系I为钢框架一混凝土核心筒结构，体系Ⅱ为钢框架一混凝土剪力墙结构，分析了框架柱柱距变化对各结构体系受力的影响。假定结构位于8度强震区，场地土为Ⅲ类，设计地震分组为第1组。该结构地上11层，层高为3m，无地下室。柱子和梁均采用Q235的H型钢，柱脚刚接，钢梁和混凝土剪力墙的连接视为铰接，周边钢框架的梁柱连接则用刚接。混凝土剪力墙和楼板的标号分别为c40和c25。
图1结构的标准层平面图
图1左为体系I的计算模型，横向第1、3跨的柱距为5m，横向剪力墙长度为5．5m。计算时仅改变第1跨和第3跨的柱距，剪力墙和体系纵向的跨度尺寸保持不变。图1右为体系Ⅱ的计算模型，剪力墙的横向长度为5m，横向第2跨的长度为5m，计算过程中只改变横向第2跨尺寸，而其它开间和进深都保持不变。表1为体系I和体系Ⅱ梁和柱的尺寸。
表1梁柱计算参数
五、计算结果与结论
由整体分析计算结果可以看出，当框架截面不变时，结构的最大层间位移随着柱距的增大而增大；当框架柱的柱距保持不变时，结构的最大层间位移随着截面的增大而减小。柱距变化的情况下，抗震校核所得到的轴压比普遍大于整体分析的结果。整体分析和美国抗震校核方法计算的轴压比随着柱距的变化接近线性变化。而中国抗震校核方法所得轴压比曲线斜率随柱距的增大而增大，轴压比的变化规律复杂。
柱距较小时，体系I的整体分析结果与我国抗震校核方法所得结果差值较大。随着柱距的增大，2个分析结果差值变小，逐渐接近。柱距为lOm时，截面3和截面4的轴压比相同。体系Ⅱ没有出现整体分析与抗震校核所得的轴压比接近的趋势。
对于钢框架一混凝土核心筒结构体系和钢框架一混凝土剪力墙结构体系，当框架柱截面为截面1时，按中国抗震规范进行校核所得轴压比皆大于按美国抗震规范进行校核所得者，中国校核方法偏于安全。当柱子截面增大后，对钢框架一混凝土核心筒结构体系，柱距较小时中国规范校核方法偏于安全，柱距较大情况下美国规范校核方法更为安全；而对于钢框架一混凝土剪力墙结构体系，按中国规范方法校核柱距较大的框架相对安全，按美国规范方法校核柱距较小的框架更为安全。
本文通过计算分析，得到以下结论：
1、多遇地震荷载作用下2种结构的最大层间位移变化规律为：框架截面不变时，结构的最大层间位移随着柱距的增大而增大；框架柱距不变时，结构的最大层间位移随着截面的增大而减小。
2、当结构体系的框架截面不变时，按整体分析，中国和美国抗震校核方法所得的最大轴压比都随柱距的增大而增大，且抗震校核方法所得轴压比普遍大于按整体分析得到的值。
3、在框架截面不变时，按整体分析和按美国抗震校核方法所得的最大轴压比与柱距的关系基本上是线性的。
4、本文所选取的框架截面形式和尺寸，按中国抗震校核方法所得轴压比随柱距变化的增幅是增大的。
5、对于柱距大于6m的钢框架一混凝土核心筒结构体系和柱距为6m一8m的钢框架一混凝土剪力墙结构体系，按美国抗震校核方法所得轴压比一般大于按中国抗震校核方法所得的值。建议在上述情形下的结构设计采用两国校核方法。
六、剪力墙结构设计注意事项
1、对剪力墙结构，《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》都有一些规定，高规的内容要多一些，且有关于短肢剪力墙的规定（7.1.2条共8款）。一般剪力墙为hw（墙肢截面高度，个人认为此应称为“墙肢长度”，与高规表7.2.16注1及抗震设计规范6.4.9条与表6.4.7注4、混凝土结构设计规范表11.7.15注4统一）/bw（墙肢截面厚度）＞8，墙肢截面高度不宜大于8m，较长的剪力墙宜开设洞口（即所谓结构洞）（高规7.1.5条）。短肢剪力墙hw/bw=5（认为按老习惯取4较合理）～8，抗震等级应提高一级。hw/bw＜5（认为按老习惯取4较合理），即为异形柱。L形、十字形剪力墙等，只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求，则不应认为是短肢剪力墙。
2、高规7.1.1条规定“剪力墙结构的侧向刚度不宜过大”，如果采用全剪力墙结构，即除门窗洞外均为剪力墙，无一片后砌的填充墙，第一周期只有1.02秒，侧向刚度过大，使地震作用过大，不经济，不合理。
3、关于底层剪力墙的厚度：高规7.1.2条规定“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构”，当短肢剪力墙较多时，其第2款规定“抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于总底部地震倾覆力矩的50％”。SATWE程序在计算时，是将各个墙肢的高厚比进行单独计算，凡hw/bw=5～8，即归入短肢剪力墙，这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就可能容易大于50％。而TAT程序在计算时，是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求，则不归入短肢剪力墙，在相同的结构中，这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50％，建议宜按TAT计算该项指标。
4、在短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，多数设计人员将较短的墙段都画为约束边缘构件或构造边缘构件，将计算需要的纵向钢筋均匀配置在整个墙段内，这是不妥的，因为配置在墙肢中和轴附近的钢筋并不能发挥作用，因此纵向钢筋应向墙肢端部集中，宜打印剪力墙边缘构件配筋计算结果复核。抗震设计规范6.4.9条规定：“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的要求进行设计，箍筋应沿全高加密”，SATWE等程序在计算时也是照此条规定办理。如墙厚为200mm，墙肢长度600～800mm，虽然墙肢长度达到墙厚的3～4倍，认为仍宜按柱配筋。
七、结束语
综上所述，钢框架-混凝土抗侧力结构的抗震性能研究必须要深入和科学，结合当前钢框架-混凝土抗侧力结构的特点以及使用的情况，综合分析钢框架-混凝土抗侧力结构的抗震效果。
【参考文献】
[1]钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范(JGJ3-12).
[2]王治平,等•钢筋混凝土框架―剪力墙抗震性能究[J].西安冶金建筑学院学报,2012(3):55-58.
混凝土结构抗震设计规范篇4
中图分类号：TU398 文献标志码：A 文章编号：16744764（2012）05000105
随着竖向压应力σy的增加，混凝土空心砌块砌体的剪切破坏依次表现为剪摩、剪压和斜压3类破坏形态[15]，如图1所示，而与之对应的分别是库仑、主拉应力和主压应力理论[1， 612]，如图2所示。但是，中国现行《砌体结构设计规范》[13]（简称砌体规范）和《建筑抗震设计规范》[14]（简称抗震规范）对混凝土空心砌块砌体的静力和抗震抗剪强度采用了各自不同形式的库仑理论公式，两者不仅在计算方法上不统一，而且在可靠度的取值上也与相对成熟的烧结普通砖砌体相差较大。具体表现在以下几个方面：
〖=D（〗 吕伟荣，等：混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度〖=〗 1）正如图1、2所示，单一的库伦理论公式仅适用于其对应的剪摩破坏，而对于另两类破坏形态，特别是具有明显下降段的斜压破坏，则拟合较差，甚至偏于不安全[1]。
2）如图3所示，尽管现行抗震规范较2001版规范在混凝土空心砌块砌体的抗震抗剪强度计算上进行了调整，但当σ0/fv大于16时，按水平段取值仍不具备下降段，与实际明显不符，不能满足日益增长的高层配筋砌体结构设计[1516]的要求。
3）以MU10、M75的烧结普通砖砌体和MU10、Mb7.5的混凝土砌块砌体为例（取永久荷载分项系数γG=1.2），如图3所示，对于国内试验数据相对较多，运用也较为成熟的烧结普通砖砌体，其静力抗剪强度曲线①普遍高于抗震抗剪强度曲线③；而对实验数据相对较少的混凝土空心砌块砌体，其静力抗剪强度曲线②普遍低于抗震抗剪强度曲线④。两本规范对于这两类砌体结构在抗剪强度计算上表现出来的不同规律，值得商榷。
综上所述，现行抗震规范采用库伦理论公式计算混凝土空心砌块砌体的抗震抗剪强度不仅不全面，而且其可靠度也值得质疑。针对以上问题，李晓文[17]、骆万康[18]、蔡勇[8， 12]、梁建国[19]等中国学者均对此进行了系统地研究，并提出了各自的计算公式，但均无法实现对剪摩、剪压和斜压三类破坏形态的全面模拟。
为此，本文作者于2008年提出了砌体剪压破坏区理。该理论认为，既然在多数的砌体剪压试验中剪摩与剪压破坏或剪压与斜压破坏共同出现，不妨将砌体的三类剪压复合破坏分为剪摩剪压破坏区和剪压斜压破坏区，通过引入权函数，推导出相应的砌体静力与动力抗剪强度简化公式[11]：
其中A、B及a需根据试验结果确定。在文[11]中，尽管也曾提出了混凝土空心砌块砌体的抗震抗剪强度公式，但该公式中A、B及a等参数的确定仅仅是在其静力抗剪强度公式的基础上，简单的对其曲线峰值折减15%得到，缺乏试验支持。
因此，本文将基于砌体剪压破坏区理论，引入近年来收集到的中国58片混凝土砌块砌体墙的剪压试验结果[19]，在保证可靠度的基础上，运用曲线拟合方法，确定式（1）的3个参数，提出了剪压复合作用下混凝土砌块砌体抗震抗剪强度设计值全曲线公式，解决了现行砌体和抗震规范中存在不合理和不安全的问题。1 剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体的抗剪强度全曲线 砌体剪压破坏区理论简化公式（1）具有下降段，能较全面的模拟砌体剪压破坏全曲线。为此，本文根据图1曲线中相关数学特征，可对公式（1）中的参数A、B及a确定如下：
根据中国现有的58片不同高宽比、不同试件尺寸、不同加载方式的混凝土空心砌块砌体结构试验结果[19]，如图4所示，同时参考相关文献研究成果，对剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体抗剪强度曲线的关键参数取值如下：
1）曲线峰值点坐标（b， ymax）的取值
如图5所示，对于坐标系统为x=σy/fm、y= fvm/fm的混凝土空心砌块砌体的剪压相关曲线而言，相关文献中横坐标b的取值各不相同：重庆建筑大学骆万康教授（1999年）对于普通粘土砖动力剪切试验回归曲线峰值点取为0502；湖南大学刘桂秋教授（2000年）对于砌体结构统一取为067[10]；而对于混凝土而言，其剪压相关曲线峰值坐标为060。综合以上取值，并考虑到动力试验的取值相对偏低，本文建议取为055。
如图4所示，文[19]的试验值与式（6）计算值比值的平均值为1.27，变异系数为0245，两者吻合较好，且式（6）的计算值偏于安全。
同时，与文[19]的公式相比，式（6）的改进在于：1）具有下降段，能全面的反映剪压复合作用下混凝土空心砌块砌体的剪摩、剪压及斜压3个破坏阶段；2）解决了文[19]的计算取值偏于保守的取值，即当σy，m/fv0， m>5，文[19]取值为水平直线。同时，当σy，m/fv0， m>13.1，文[19]的计算取值由于缺乏下降段而导致不安全，无法适用于高层配筋砌块砌体结构。
2 混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计值公式2.1 γ的取值
与试验平均值公式取值不同，现行砌体规范中已明确给出了fv0和f的取值，根据砌体规范表322所列的混凝土砌块砌体类型，可计算出γ的范围在（0.015～0.050）之间，平均值为0.026，
2.2 抗震抗剪强度设计公式的确定
根据可靠度理论，砌体的强度设计设计值f与强度平均值fm的关系为：
（8）
如图5所示，本文提出的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计公式（8）与试验平均值公式（5）相比，不仅具有可靠度保障，而且具有与试验曲线及理论分析相同的特征。为方便工程应用，本文对表1中的各种混凝土砌块砌体组合按式（8）的计算结果与现行规范中所采取的公式计算结果进行了对比，部分结果如下图6所示。
图6的计算结果表明：1）本文提出的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度公式（8）普遍低于现行规范规定的混凝土砌块砌体静力抗剪强度计算值，不仅提高了其抗震可靠度，而且较好的统一、协调了烧结普通砖砌体和混凝土砌块砌体的抗震与静力抗剪强度设计值之间的变化关系。2）不同类型的混凝土砌块砌体按式（8）计算的抗震抗剪强度均在σy=f时趋于0，较好地实现了对砌体剪压相关曲线中3个破坏形态的模拟，避免了现行规范中抗剪强度单调递增的不合理和不安全。3 结论
1）在砌体剪压复合破坏区理论基础上，根据中国已有的58片灌芯砌块砌体墙片试验结果，推导出混凝土砌块砌体的剪压相关性试验值曲线公式（5）。与传统砌块砌体剪压相关曲线相比，该曲线不仅光滑连续，而且具有下降段。
2）通过对式（5）曲线顶点按f=0.42 fm进行折减以及起点、终点的相关处理后，本文推导出具有一定可靠度保证的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计值公式（8）。如图5所示，经式（8）的计算得到的凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计值不仅低于现行抗震规定的抗震抗剪强度，而且也普遍低于现行规范砌体规定的静力抗剪强度，这表明式（8）不仅满足设计可靠度要求，而且较好的统一、协调了烧结普通砖砌体和混凝土砌块砌体的抗震与静力抗剪强度设计值之间的变化关系。
3）如图6所示，本文提出的混凝土空心砌块砌体抗震抗剪强度设计公式（8）不仅具有下降段，且对于不同类型的砌块砌体组合基本上均在主压应力σy=f时趋于0，较好地实现了对砌体剪压相关曲线中各种破坏形态的模拟，能直接运用于高层砌体结构设计，避免了现行规范中抗剪强度单调递增的不合理和不安全。
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混凝土结构抗震设计规范篇5
结构抗震的本质就是结构在地震作用下通过塑性变形耗散和吸收能量的能力，提高结构的变形能力和结构抗震性能。本文结合现行《混凝土结构设计规范》和《建筑抗震设计规范》相关规定，分析了钢筋混凝土框架结构延性设计的基本思想和基本公式要求，以及保证结构抗震延性的基本构造措施。
一、框架结构的延性设计
框架结构主要由框架梁、框架柱和梁柱节点组成。框架结构的延性很大程度上取决于框架梁和框架柱构件本身的延性和屈服弯矩。在地震作用下，框架经历加载和卸载的过程，即吸收和释放能量的循环，循环能量的差值即为结构或构件在地震作用下耗能的过程。结构吸收的地震能量可以由力―位移曲线所包围的面积来表示，如图1。
（a）力-位移曲线的前期（b）力-位移曲线的后期
图1力―位移曲线
1.1框架梁的延性设计
框架梁的延性设计可以从正截面抗弯和斜截面抗剪两个方面进行设计。
1.1.1框架梁正截面延性设计
框架梁正截面破坏形式有三种：少筋破坏、适筋破坏和超筋破坏。
少筋破坏即梁受拉区配置纵向钢筋数量较少，因此在弯矩作用下，受拉区混凝土一开裂，受拉钢筋即屈服，甚至进入强化阶段，构件破坏。为此，《规范》9.5.1条表9.5.1对最小配筋进行控制，防止出现少筋梁脆性破坏，即
ρmin≥max0.2%，45ftfy% （1）
式中ft――混凝土抗拉强度设计值；
fy――纵筋抗拉强度设计值。
超筋破坏即纵向受拉钢筋配置量较多，在弯矩作用下钢筋未屈服而受压区混凝土破碎，属破坏较突然的脆性破坏。为此，《规范》第7.2.1条在计算构件受压区高度时规定了式（2）的限制条件，同时《抗规》6.3.3条第1款对不同抗震等级的框架梁的最大配筋率进行了限制，以防止出现超筋梁破坏。
x≤ξbh0 （2）
式中x――截面受压区高度；
ξb――界限受压区高度；
h0――截面有效高度。
为保证梁处于适筋状态，设计结果除满足式（1）、（2）外还需满足：
ρmax≤ξbα1fcfy （3）
x≥2a' （4）
式中α1――受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，取值参见《规范》第7.1.3条；
fc――混凝土抗压强度设计值；
a'――受压区全部纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离。
1.1.2框架梁的斜截面延性设计
框架梁斜截面破坏形式有三种：斜拉破坏、斜压破坏和剪压破坏。
由于没有足够而有效的钢筋穿过斜截面而发生一裂即坏的斜拉破坏。为了避免工程设计中出现斜拉破坏，《规范》第10.2.10条对梁的最小配箍率给予了限制，即
ρsv，min=0.24ftfy （5）
同时为满足不同抗震需求，《抗规》6.3.3条第3款、6.3.5对不同抗震等级的框架梁的箍筋直径、肢距等作出了相应规定。
斜压破坏是由于在穿过斜裂缝的腹筋屈服前，剪压区混凝土的受压承载力不足，混凝土先被压坏。设计中往往通过截面控制防止斜压破坏的出现，《规范》第7.5.1条对此项进行了规定，
当hw/b≤4时，V≤0.25βcfcbh0 （6）
当hw/b≤6时，V≤0.25βcfcbh0 （7）
当4
式中V――构件斜截面上的最大剪力设计值；
hw――截面的腹板高度：对矩形截面，取有效高度；对“T”形截面，取有效高度减去翼缘高度；对“工”字形截面取腹板净高；
b――矩形截面的宽度，“T”形截面或“工”字形截面的腹板宽度；
βc――混凝土强度影响系数，取值参见7.1.3条。
1.2框架柱的延性设计
框架柱是结构的主要承重构件，在抗震设计中对框架柱提出了很多要求。影响框架柱延性的主要因素有：
（1）轴压比。国内外的试验研究表明，受压构件的位移延性随轴压比的增加而减小。《规范》第11.4.16条表11.4.16列出了不同结构体系和抗震等级的轴压比限值，由此表可以发现随着抗震等级的提高，轴压比要求趋于严格。实际工程中，往往通过增加柱的配箍率、采用复合箍、螺旋箍筋等形式加强箍筋对混凝土的约束作用，提高混凝土的抗压强度，增大其极限应变，从而改善柱的延性和耗能能力。
（2）剪跨比λ（λ=Hn/（2h0），Hn为框架柱的净高；h0为梁截面的有效高度）。研究结果表明，剪跨比能大体反映出截面上弯曲正应力和剪应力的比例关系，是决定框架柱延性破坏还是脆性破坏的主导因素。在地震反复循环荷载作用下，随着剪跨比的增大，构件所能承受的最大水平荷载逐渐减小，构件的破坏形态不断转化（依次为λ2的长柱的弯曲压溃破坏），变形能力不断提高。
1.3节点的延性设计
钢筋混凝土框架的延性和能量耗散能力，主要源之于梁和柱子上经过专门构造处理的塑性铰的变形。由于节点的动力性能受剪切和锚固机制控制，节点的滞回特性较差，是能量耗损较差的部位，一般不宜作为能量耗散部位，节点的变形限制在弹性范围内。为了加强在地震作用下节点对整体结构的贡献，提高结构的延性和刚度，节点设计应满足以下要求：
（1）强节点。节点的设计荷载应具有与其相连接的构件设计荷载具有相同的特性。要求节点具有足够的强度以抵抗与其相连接的构件的不利组合，必要时可以抵抗相对较大的荷载。
节点核心区是保证框架承载力和延性的关键部位。为使钢筋混凝土框架梁柱节点具有较高的强度，《抗规》要求对于一、二级的节点核心区应进行内力分析，并采取附加的构造措施，对于三、四级框架只要求采取抗震构造措施。
（2）强锚固，防止钢筋滑移或被拔出。为使框架的梁柱纵向钢筋有可靠的锚固条件，保证节点核心区混凝土的抗剪承载力，框架梁柱节点核心区的混凝土应具有良好的约束，因此，规范对节点核心区内的配箍特征值进行了限制，一、二、三级框架节点核心区的配箍特征值分别不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。
二、结束语
框架结构的抗震延性设计允许结构部分构件在预期的地震作用下发生反复的弹塑性变形，在保证结构不发生坍塌的情况下，允许部分构件通过变形损伤进行滞回耗能。从某种意义上来说，结构抗震的本质就是延性，延性结构是以变形为抗震能力。
参考文献
混凝土结构抗震设计规范篇6
the earthquake-resistance of concrete block walls by the use of core column system
LI Gen-hu 1，ZHAO Kao-zhong1，ZHANG Hong-lei 1
(1. Department of Civil Engineering, Shan dong jian zhu University , Jinan 250101，China)
Abstract In this paper, through an example in the engineering presented practice, we put forward and analysis the hollow concrete block walls with core column system.the aseismic behavior of these structures have heen studied by contrast testing.The analysis of the results show that the earthquake-resistance of concrete block walls were improved obviously by the use of core column system.
Key words: concrete block；core column；aseismicity；shear;
研究的背景和目的：
2000年6月，160多个大中城市都以政府令或通告形式，明令在住宅建设中禁止使用实心粘土砖。“禁实”带动了建筑墙体材料材质、规格的多样化发展。砌块墙体具有自重轻，施工方便，保温节能性能好，节省土地等经济效益和社会效益，应用天然或人工骨料做成小型混凝土空心砌块取代粘土砖是墙体改革的方向之一[1]。
在小型混凝土空心砌块的发展历程中，我们大部分都是将其作为自承重墙使用，但是很多时候要将其向承重结构转化。现在发展比较成熟的有无筋砌体结构、配筋砌体结构等。在无筋砌体结构中，为了充分利用小型混凝土砌块的“空心”，提高砌体结构的抗震承载力，我们在空心中灌注混凝土，形成“芯柱”。 国家对此出台了一系列的规范来指导我们进行设计。但是，在现行的规范下，芯柱配制的数量对于无筋砌体的抗震承载力影响有多大呢？我们可以结合实例以《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）为主要指导从理论上进行分析。
实例原型：
该建筑位于山东省济南市东部一片住宅小区内，属于附属的公共建筑。其采用小型混凝土砌块作为承重墙。我们选择了一面长度最大的横墙作为研究对象。此墙长度为6.8m，截面上共有空洞34个，即最多可以设置34根芯柱。每个孔洞形成芯柱截面为120mm×120mm，插筋为一级钢，直径为，灌孔的混凝土强度等级为C20。混凝土砌块尺寸为390mm×190mm×190mm，砌块强度等级为MU15，砌块砂浆强度等级为Mb5。该建筑中空心混凝土砌块样式如下图1所示：
图1：混凝土砌块分析图及实图
理论分析：
为了从理论上分析芯柱对于混凝土砌块墙体抗震性能的影响，我们分别应用下列五种情况进行分析：第一：当墙体两端各填实2孔。第二：墙体两端各填实3孔。第三：两端各填实3孔条件下中间再填实10孔。第四：全部孔洞都填实。第五：墙体不进行填实。根据现行的砌体结构设计规范进行计算分析比较，理论上得出芯柱对抗震性能的影响。
该建筑施工质量控制等级为B级，龄期为28d的以毛截面计算的各类砌体的抗剪强度设计值根据砌体规范相关条文及表格可以得到，当采用Mb5砌块砂浆时混凝土砌块抗剪强度设计值=0.06Mpa。由《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）给出的计算公式
（公式1）[2]
将数据带入公式1，易得Mpa。其中根据建筑上部传递的荷载和自身重力产生的平均压应力与砌体水平抗剪强度设计值的比例，统一采用墙体正应力影响系数取为1.25。
该横墙截面面积为1.292，其中每一根芯柱截面面积为0.0144，由现行的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）可以得到C20的混凝土抗拉强度设计值为[3]
每根钢筋截面面积为113，设计的墙体两端都有芯柱，我们根据砌体规范中抗震设计的要求，承载力抗震调整系数都取用0.9[4].
通过我们假定的四种情况，分别进行分析，主要应用规范为《砌体结构设计规范》中无筋砌体构件中混凝土砌块墙体的截面抗震承载力验算公式，抗震剪力设计值具体为：
（公式2）[2]
其中：―灌孔混凝土的轴心抗拉强度设计值，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）采用：
―灌孔混凝土或芯柱截面总面积；
―芯柱钢筋的抗拉强度设计值；
―芯柱钢筋截面总面积；
―芯柱参与工作系数，根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）提供的资料采用，表格一如下：
表一：芯柱参与工作系数
注：灌孔率指芯柱根数（含构造柱和填实孔洞数量）与孔洞总数之比
当两端各填实2孔时：
灌孔率=4/34=0.12
当两端各填实3孔时：
灌孔率=6/34=0.18，此时，由表一可以得出=1，但是通过简单计算可以知道两端芯柱之间最大净距约为5.6m，不符合《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）中抗震要求的最大净距不大于2.0m的规定，所以在计算式我们不能考虑芯柱抗剪作用[5]。因此其抗震承载力计算式为
当两端各填实3孔条件下再在中间填实10孔时：
灌孔率=16/34=0.47，此时，由上表可以得出=1.1，芯柱之间净距的要求符合规定，考虑芯柱的抗剪作用，其抗震承载力计算式为
当全部孔洞填满时：
灌孔率=1，此时，由表一可以得出=1.15，其抗震承载力为
作为一个参照，当不进行灌孔填实时：
此时其抗震承载力全部由小型空心砌块承担。其大小同工况一相同。
综上分析，绘制成表格二如下：
表二：灌孔率对砌块墙体抗震承载力的影响
根据上述理论计算表明，每增加一根普通芯柱，大约增加6～7kN左右的抗剪承载力。当两端填实孔洞很少时，芯柱在计算中不起作用，但芯柱填实量加大后，对砂浆等级较低且正应力影响系数不大的小型混凝土砌块墙体，芯柱可以起到重要作用，甚至可以达到纯砌体抗剪承载力的两倍还要多。
结论：
在现行规范下，对灌孔砌块的研究深度还不够，因为构件的抗震承载力与很多无法量化的因素有关，数量存在“越级”现象，我们只能偏于保守的确定基本承载力。本文通过工程中的实例提炼进行理论分析，可以得出在工程实践中采用小型混凝土砌块墙体承重时，短墙将芯柱数量比例增加到25%以上，长墙芯柱数量比例增加到50%以上时，可以有效的提高混凝土砌块的抗震性能。
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混凝土结构抗震设计规范篇7
一、 混凝土建筑结构设缝
建筑物由于温度、沉降和防震需要设缝时，有以下设计方案供选择。
1.1防震缝
体型基本规则的隔震房屋可不设防震缝，若隔震房屋的结构体型非常不规则，而建筑场地没有限制，可以设置防震缝将建筑物分为多个体型规则部分，但防震缝的宽度要满足隔震支座罕遇地震的作用下的位移要求，且应考虑与周围固定物或建筑物之间可能发生的相对运动。
缝宽不小于 （ 且不小 200mm，其中 a 为 1. 2 倍的隔震支座罕遇地震下位移值，b 为传统抗震建筑的防震缝宽不小于 （ a1 + a2） ，且不小于 400mm。其中 a1，a2 分别为两个隔震建筑的 1. 2 倍隔震支座在罕遇地震下的位移。
隔震房屋的沉降缝设置与传统的抗震房屋要求相同，但由于沉降缝的设置是从基础底直至顶层，为防止沉降两侧的隔震建筑在地震作用下发生相互碰撞，在设置沉降缝时，缝宽应同时满足隔震房屋防震缝的要求。
1.2温度缝
隔震房屋的温度缝一般仅在上部结构首层以上设置。这时，首层以上相当于两个独立的抗震建筑，因此，温度缝宽取传统抗震房屋的防震缝宽即可。也可从基础顶至结构顶设置，但此时的温度缝宽还要满足隔震房屋的防震缝缝宽的要求。
二、 混装土建筑结构抗震的重要性
一般而言，隔震装置应具备如下的性能才能有效达到隔离地震作用的目的： 第一，隔震装置不仅要能承担上部建筑物的重量，而且在竖向荷载作用下变形较小，这是对其竖向承载力和竖向刚度的基本要求； 第二，水平向须具有充分的柔度即较小的水平刚度，以延长结构的自振周期，减少上部结构的加速度反应和下部结构的层间剪力； 第三，为了限制结构位移，使振动衰减，还必须有适当的阻尼。第四，建筑物的设计使用年限一般为 50 年，支座的耐久年限应不少于此。在偶然事件下（ 例如： 火灾） ，支座应仍有一段时间在发挥作用。所以，作为工程设计人员，对隔震装置的性能掌握的充分性与否，直接影响到隔震建筑设计的优劣程度。混凝土结构加固方法可分为： 加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、受弯构件外部粘钢加固法以及其他加固法等，每种加固方法各有特点和适应范围，应根据具体条件加以选择。
2.1加大截面加固法
采用增大混凝土结构或构筑物的截面面积。以提高其承载力和满足正常使用要求的一种加固方法，可广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件和一般构筑物的加固。但加大截面尺寸，有时受使用上限制。
2.2外包钢加固法
即在混凝土构件四周包以型钢的加固方法，适用于使用上不允许增大混凝土截面尺寸，而又需要大幅度提高承载力的混凝土结构的加固。当采用化学灌浆外包钢加固时，型钢表面温度不应高于 60℃，当环境具有腐蚀性介质时，应有可靠的防护措施。
2.3 预应力加固法
即采用外加预应力的钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法，适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后占空间小的混凝土承重结构。此法不宜用于处在高温环境下的混凝土结构，也不适用于混凝土收缩徐变大的混凝土结构。
2.4 增设构件加固法
在原有结构构件以外增设新的构件以便提高结构抗震能力、变形能力和整体性。在进行增设构件的加固设计时，应该考虑增设构件对结构计算简图和动力特性的影响，具体方法有： a. 增设墙体加固法，当抗震横墙间距超过规定值时或者墙体的承载能力不足时，宜采用增设墙体的方法加固。增设的墙体可为钢筋混凝土墙和砌体墙。b. 增设柱子加固法，设置外加柱可以增加其抗倾覆能力，当抗震承载力差别较小时，可采用钢筋混凝土柱与圈梁、拉杆等构件连接进行加固，c. 增设拉杆加固法，此法多用于受弯构件的加固和纵横墙连接部位的加固，也可用来代替内墙圈梁。d. 增设支撑加固法，增设屋盖支撑、天窗架支撑和柱间支撑，可以提高结构的抗震能力和整体性，还可起到二道防线的作用。e. 增设圈梁加固法，当抗震圈梁设置不符合现行规范规定时，可采用钢筋混凝土外加圈梁或者板底钢筋混凝土夹内墙圈梁进行加固，外墙圈梁沿房屋四周应形成封闭，并与内墙圈梁共同约束房屋墙体及楼屋盖构件。f. 增设支托加固法，当构件支承长度不足时宜加设支托，以防地震时塌落。g. 增设刚架加固法，当因为使用要求需要不能采用增设墙体加固时可采用增设刚度较大的刚架来提高抗震能力。h. 增设门框加固法，当承重窗间墙宽度过小或者承压能力不满足要求时，可增设钢筋混凝土门框和钢制窗框来加固。
2.5 受弯构件外部粘钢加固法
此法是用建筑结构胶将钢板粘贴在钢筋混凝土受弯构件表面，具有良好的共同工作性能，粘钢所占空间小，加固施工周期短、消耗材料少，粘钢加固部位、范围与强度可视设计构造需要而定，是近几年来新发展的加固技术，本加固法适用于承受静力作用的一般受弯构件，且环境温度不应超过 60℃，相对湿度不大于 70% 及无化学腐蚀的使用环境中。
三、混凝土结构房屋的抗震加固
我国混凝土结构房屋主要是中高层房屋，多用于公共、办公建筑。主要有三种结构类型： 混凝土框架结构、抗震墙结构和框架 - 抗震墙结构。这种结构在 1979 年前建造的较少，约占当时房屋 20%，大部分为框架结构，并存在一些抗震性能较差的预制装配式框架房屋。这些房屋在唐山地震后，大多按 1977 年颁布的抗震加固标准进行过鉴定加固。1979 年后建造的混凝土房屋基本按当时规范加强了抗震措施，其抗震能力总体是好的。然而，混凝土结构的抗震技术不断发展，规范几经改进，既有混凝土房屋与现行抗震技术要求相比，往往会存在一些差距和问题，有的还会存在施工质量问题，从而其抗震能力可能存在缺陷。混凝土建筑的抗震加固技术和方法，同样应根据加固原因和目的确定。
① 于抗震承载力不足的框架、抗震墙，或开裂受损的构件，可采用普通或预应力钢构套、现浇钢筋混凝土套、粘贴钢板、粘贴高强纤维片材等方法加固框架梁柱； 采用细石混凝土或环氧树脂砂浆等进行损伤修复、裂缝灌浆补强； 增设抗震墙或支撑并加强楼板的整体性，以分担地震作用，并增大刚度或减小扭转效应。②对于局部薄弱部位，如填充墙与框架梁、柱无拉结时，可增设柱与墙之间的拉筋、梁与墙之间的钢夹套； 出屋面的小房间和 “女儿墙”、采取有关拉结、增强承载力等措施。
四、总结
随着城市的不断建设，混凝土结构的不断增多，混凝土在施工和使用过程中的问题也不断增多，在施工过程中，不仅需要考虑施工的方便程度，还要考虑混凝土结构的牢固程度和使用寿命的问题，因此，混凝土结构的加固技术在混凝土建筑使用和施工过程中越来越重要。在辅助技术的不断发展中，加固技术也将趋于完善。
参考文献：
混凝土结构抗震设计规范篇8
1 引言
近年来，随着抗震理论的深入发展，在钢筋混凝土框架结构的延性设计上，“强剪弱弯，弱梁强柱，强节点弱构件”已经成为工程界的共识。框架节点受力复杂，施工困难，是建筑结构的关键部位。震害和研究表明，框架节点是结构抗震的薄弱环节。在地震作用下，节点承受很大的水平剪力，会产生剪切脆性破坏，另外，在反复荷载作用下，钢筋粘结力退化，易发生钢筋锚固破坏，从而大大降低节点的强度、刚度和耗能能力。因此梁柱节点的抗震设计是混凝土框架结构抗震设计的主要内容。然而，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011―2001）中用于抗震框架节点设计的主要计算公式是用来确定节点水平箍筋用量，并未全面考虑到影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的各种因素，所以，在节点研究的很多方面值得进一步探讨研究。
2 框架节点受力特点及分类
节点主要是指框架梁和框架柱相交的节点核心区域及临近核心区的梁端和柱端。节点在框架中起着传递和分配内力、保证结构整体性的作用，是框架结构的一个重要部件。框架受力后，节点主要承受柱子传来的轴向力、剪力和弯矩，梁传来的剪力和弯矩。若梁柱轴线存在偏心，则会使节点承受扭矩。此外，混凝土收缩、徐变、温度变化以及工程中地基沉陷等作用，都会在节点中产生内力和变形。
对于常规节点，一榀平面框架按框架节点所在位置，节点主要有四种基本型式：顶层边柱节点（型）、顶层中柱节点（型）、中间层边柱节点（┣型）和中间层中柱节点（╋型）。对于非规则节点也称异型节点，其类型众多，从构成梁柱组合体格构件的截面变化及组合方式上可分为以下几种典型节点：梁柱偏心节点、宽扁梁柱节点、梁柱截面变化节点和错层节点等。
3 钢筋混凝土框架节点抗震性能研究现状
为了获得对节点区和接头区抗震性能的合理认识，近五、六十年来，不少地震多发国家，特别是新西兰、日本、美国和中国先后投入大量人力物力，对节点和接头区做了多方面的试验研究及理论分析。世界各国对节点受力性能开展的第一批试验研究大多是在二十世纪七十年代到八十年代进行的，试验研究对象多为不带现浇板的中间层中节点试件。这一时期重要学者有新西兰Paulay和Park教授、美国Hanson和Jirsa、日本的青山博之等，通过这个时期的研究，几个主要多地震国家分别在本国设计规范根据各自理解和设计传统制定了抗震框架设计条文。
进入新世纪后随着世界范围内大地震的不断频发，地震少发国家(主要为非抗震设防区)梁柱节点的抗震性能优劣也成为研究者关注的热点。与此同时，对于地震多发国家，除了开展少量改善节点区受力性能的试验研究外，国际学术界趋向于对已有试验结果进行统计分析，进一步对受力机理进行细化，提出以一定力学或数学理论为基础的分析模型，重点研究节点核心区的受剪分析模型问题。
在1986年以后，我国混凝土结构设计规范有关节点研究重点转向对规范中空缺的顶层节点性能的研究。2001年同济大学吕西林等完成了梁柱组合体滞回性能试验，主要研究节点性能对梁柱组合体滞回特性的影响，在国内率先分析了核心区剪切变形对梁柱组合体层间位移的贡献。常规钢筋混凝土框架节点从理论到设计计算的分析体系基本成型，近期钢筋混凝土节点的研究重点转向新结构体系或新材料节点的性能研究。
可见，在过去半个世纪的研究历程中，各国学者开展了大量节点试验和理论分析以研究框架节点的受力性能，虽然以这些研究为基础建立了设计规范，但终因节点受力的复杂性和材料非线性特征，使得迄今为止仍未能量化明确节点的受力机理，因此，亟待开展强震作用下钢筋混凝土框架节点受力性能研究。
4 框架节点破坏机理
4.1 节点破坏类型
根据震害和试验结果节点破坏类型可归纳以下四种：梁端受弯破坏、柱端压弯破坏、梁筋锚固破坏和核心区剪切破坏。第一种梁端破坏属于延性破坏，其余三种皆属脆性破坏，应设法避免。节点破坏的主要原因是混凝土缺少足够的约束、节点配筋不足、梁端锚固不当以及施工质量不良等引起的，要从强度计算和延性构造两个方面采取措施，以提高节点的抗震性能。
4.2 普通钢筋混凝土框架节点抗剪模型
钢筋混凝土构件合理、精确的抗剪分析一直是困扰各国学者的一个难题，作为基本构件之一的框架节点在压、弯、剪复合作用下，受力情况十分复杂，至今仍未能就节点核心区的传力机理形成有说服力的、公认的模型。对于普通混凝土结构，常用的节点破坏机理有以下几种：
(1)斜压杆机构。当核心区没有箍筋或者箍筋很少时，节点的承载力主要由核心区混凝土所控制。当通过节点核心区的梁柱纵筋屈服时，核心区的混凝土可能产生交叉裂缝但不至于使核心区的混凝土破坏。这时，节点核心区抗剪强度基本上由混凝土斜压杆控制。这种模式适用于梁或柱承载力较低而节点核心区未受到严重破坏的情况。
(2)桁架机构。由于节点核心区混凝土在剪力的作用下被分割成许多近似平行于对角线的窄条，只能借助于纵筋的粘结力和箍筋的约束分散压力，从而使受力前期的混凝土斜压杆作用逐渐转化为水平箍筋平衡斜压杆的水平分量，竖向钢筋平衡斜压杆的竖直分量；
(3)约束机构。约束机理也称“柱模型”或梁剪机理，认为可以把节点区看成是一段作用剪力较大的特殊的柱段，因此可以参照柱段的做法，只要使节点中的箍筋达到一定的用量，即约束作用达到一定的水准，就可以保障节点区的抗震性能。
(4)其它机理。组合块体模型也是常被建议的一种机理，该模型认为随着节点变形加大和荷载的增加，混凝土梁的主筋相继屈服。屈服后由于梁筋的伸长，斜裂缝沿对角缝向两边发展，在反复荷载的作用下，形成多条交叉裂缝，将核心区分割成若干混凝土块。另一种常被推荐的机理是剪摩机理。当核心区混凝土受剪发生破坏，箍筋屈服和通过核心区的纵筋尚未屈服且未发生粘结破坏时，沿节点核心区对角线的斜裂缝将核心区混凝土分割成两部分，与斜裂缝相交的箍筋受拉而屈服，两大块发生摩擦而抵抗各自所受的力。
到目前为止，就节点受力机理而言，斜压杆机理、桁架机理和约束机理已被各国学者专家广泛认同，其它机理大多是用于特定试验条件下特定试验结果的分析。
4.3 影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素
从20世纪60年代Hanson首次开展节点性能研究以来，国内外开展了大量的试验研究和理论分析以探究节点的抗震性能。研究表明，影响梁柱节点抗震因素众多，概况起来可以分为以下五类：混凝土强度等级、节点几何尺寸、轴压力、配筋率和粘结性能。
4.3.1 混凝土强度等级
混凝土强度直接影响框架节点抗剪承载力，对于承受一定荷载的框架节点，混凝土强度越高，则梁、柱的截面尺寸越小，框架节点核芯区混凝土的承剪截面也相应减小，在一定配箍率下，对其抗震性能反而不利。在梁柱截面尺寸相近的情况下，随着混凝土抗压强度的提高，节点的抗震性能明显改善。因此，在影响节点抗震性能的众多因素中，混凝土强度等级是最重要的影响因素。
4.3.2 节点几何尺寸
节点几何尺寸这一影响因素具体可分为以下三种情况：节点类型；梁柱截面宽度比；梁柱截面高度比。一般情况下，若核心区混凝土强度等级和破坏模式相同，节点的抗剪强度按内节点、外节点、角节点次序依次降低，节点类型是影响节点抗震性能的重要因素。此外，节点的抗剪强度随着梁柱截面宽度比的增加而增大，大约在1.2处存在一上限值，梁柱截面高度比对节点抗震性能的影响趋势则恰好相反。
4.3.3 配筋率
梁柱节点配筋率这一影响因素具体可分为以下三个方面：核心区配筋率；框架梁配筋率；框架柱配筋率。众所周知，核心区采用封闭箍筋是提高梁柱节点抗剪强度较为有效的方法。但已有研究表明，核心区箍筋配箍率超过一定限值后，随着配箍率增加，核心区抗剪强度并未明显改善。
4.3.4 轴压力
试验研究表明，在一定范围内轴向压力可提高框架节点核芯区混凝土的抗剪承载力。由于柱轴向压力的作用，在框架节点核芯区混凝土开裂以前，柱截面受压区面积加大，斜压杆作用加强。当混凝土出现裂缝时，混凝土块体间产生咬合力。随着轴压比的增大，抗剪承载力相应增大，但当轴压比超过某一临界值时，框架节点受压区混凝土产生微裂缝，使混凝土压碎，抗剪承载力反而下降。
4.3.5 粘结性能
Morita等通过5个内节点试件的试验研究发现：在节点区柱筋粘结性能良好的情况下，梁筋平均粘结应力的降低将引发核心区剪切破坏；类似的，若节点区梁筋粘结性能足够良好，柱筋平均粘结应力的降低将引发核心区剪切破坏。因此，节点的受力性能与梁柱筋在核心区的粘结性能息息相关。
5 现行规范关于框架节点的抗震设计控制体系
目前世界上一些国家根据各自的试验研究成果提出了相应的抗震节点设计控制条件，但由于在节点传力机理上的差异，设计控制条件也存在一定的差异。根据各国抗震设计的设计思想和具体控制条件，可将其分为两大类。
第一类强调节点中所需的箍筋用量与节点作用剪力的大小有关，即需要根据节点的作用剪力通过抗剪公式计算节点的箍筋用量。它的控制体系主要由四个控制条件组成，即：(1)节点抗剪承载力计算公式；(2)节点最大作用剪力控制条件；(3)节点最小配箍量控制条件；(4)贯穿节点梁柱纵筋的直径限值条件。第二类控制体系则强调只需对节点中的最大剪压比进行控制，并按最小配箍量控制条件确定箍筋用量。
6 结论
(1)目前，对抗震框架梁柱节点的受力性能和其因素的影响规律有了更加深入广泛的认识，形成了许多设计方法，明确了可能进一步的研究内容及方向。
(2)根据现有设计规范，虽然在梁柱框架节点的研究上取得了一定的研究成果，但是至今仍未能就节点核心区的传力机理形成统一的模型。且对钢筋混凝土异型节点的研究处于起步阶段，还存在很多问题需要解决。
参考文献
[1]GB50011-2001．建筑抗震设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001
[2]唐九如，钢筋混凝土框架节点抗震[M]．南京：东南大学出版社，1989
[3]GB50010-2002．混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2002
混凝土结构抗震设计规范篇9
1工程概况与设计条件分析
1.1工程概况
某工程为地下三层，地上21层的商业、办公综合楼，主要屋面高度为 91.53m。其中裙房五层，为商业用房等，六层及以上为公寓式写字楼。在结构第5层顶面设置转换梁。主楼及裙房下部合设三层地下室。负三层局部设有一个核六、常六级人防单元。
1.2结构体系、抗震等级分析
1.2.1工程特点
本工程建筑高层为现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构体系，在结构第5层顶面设置转换梁，属A级高度复杂高层建筑结构。
地下室部分采用现浇钢筋混凝土结构，地下室底板厚度为1200mm；根据地下室的约束情况，上部结构的嵌固端按设在首层楼面计算，板厚取180mm，并采用双层双向配筋。楼层设多道后浇带，并采取适当提高底板、楼板、顶板配筋率与在混凝土内掺适量微膨胀剂、减少水灰比、增加混凝土养护等措施，以减少混凝土裂缝。
为增强结构体系的整体抗震能力，转换层楼板厚度取200mm，采用双层双向配筋，转换层上下层结构楼板适当加厚，并加强配筋构造措施。
1.2.2抗震设防类别
本工程裙房为商业建筑，建筑面积未超过《建筑工程抗震设防分类标准》GB500223-2008第6.0.5条规定，故抗震设防类别均为标准设防类（以下简称丙类）。
根据《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2008)第6.0.11条，“高层建筑中，当结构单元内经常使用人数超过8000人时，抗震设防类别重划为重点设防类（简称乙类）”。本工程预估正常使用人数不会超过8000人，故抗震设防类别可划为丙类。
1.2.3抗震等级
根据《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2004)和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本工程位于7度抗震设防区，抗震设防类别为丙类，地震作用及抗震措施均按7度(设计地震分组为第一组)。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）和《高层建筑结构混凝土技术规程》（JGJ3―2002）规定。
1.3场地地质条件分析
1.3.1根据广东省地质工程勘察公司提供的《岩土工程勘察报告》，本次钻探期间测得各孔地下水位埋深1.70～2.80m，本项目抗浮设计水位绝对标高为基坑顶部地坪面的绝对标高9.650m。
场地地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。
1.3.2在钻孔揭露深度内，总体评价场地稳定性较好，适宜建设。
1.3.3根据《建筑抗震设计规范》BG50011―2001第4.1.6条规定及《岩土工程勘察报告》提供，本工程场地土类型为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类。
1.3.4本工程地基基础设计等级为甲级，基础构件承载力计算重要性系数γo=1.0。
1.3.5本工程基础类型为人工挖孔灌注桩基础，桩有效长度约6~12米，以中风化与微风化岩为持力层。
2结构计算分析及主要计算结果
2.1结构计算信息
2.1.1本工程采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SATWE程序计算。并用ETABS程序进行分析比较，以SATWE计算结果作为设计的主要依据。
2.1.2混凝土容重GC＝26kN/m3。结构重要性系数γo＝1.0。连梁刚度折减系数bec＝0.7，梁端负弯矩调幅系数bek＝0.85，梁内力增大系数beo＝1.0，梁刚度增大系数bez＝2.0（中梁），1.5（边梁），梁扭矩折减系数bet＝0.4，
2.1.3抗震计算信息：地震分组Ltg＝1，场地类别Lea＝2，振型数kt＝30，周期折减系数tz＝0.90，特征周期值tg＝0.35s。
2.2计算结果
2.2.1计算结果小结（与规范要求对比）
1)在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
2)本工程计算的墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》的要求。
3)按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δu/h满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求。
4)满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比不大于0.85（复杂高层）的规定。
5)满足《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第3.4.3条关于平面规则竖向不规则建筑，楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%的规定。
6)根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定本工程X、Y向第5层与相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的比值分别为1.14、1.34，满足要求；根据《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%，本工程X、Y向均满足要求；根据广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）补充规定，各层位移角与相邻上部楼层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的1.2倍的比值均小于1.0，满足要求，可以判定为侧向刚度规则。
7)满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%的规定。
2.2.2多遇地震下的弹性动力时程分析
根据《高规》第3.3.4条，本工程综合楼应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
根据《高规》第3.3.5条，按建筑场地类别和设计地震分组选用二组实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线进行弹性动力时程分析。本工程场地类型Ⅱ类，设计地震分组第一组，地震加速度最大值35cm/s2，因此，选用多遇地震的天然波TH1TG035和TH4TG035及人工波USER4。地震力方向取0度。
3超限情况分析
根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》（建质[2010]109号）及《广东省超限高层建筑工程抗震设防审查细则》规定。
3.1本工程为部分框支剪力墙结构，抗震设防烈度为7度，结构高度96.590m，高度小于最大适用高度（100m），不超限。
3.2工程为部分框支剪力墙结构，属于现行规范适用结构类型，不超限。
3.3本工程没有采用三种及以上复杂结构类型，不超限。
3.4体型规则性情况说明：
不规则
类型 情况说明 判定
1a．扭转不规则 本工程X向与Y向地震作用下各层楼层的扭转位移比最大值分别为1.05与1.26，Y向扭转位移比大于1.2但小于1.35。 不规则，
扭转不规则为I类
1b．偏心布置 本工程偏心率小于0.15以及相邻层质心相差小于相应边长15% 规则
2a．狭长、凹凸不规则 本工程平面尺寸：① L/B=2.6＜6.0
规则
2b．组合平面 本工程不存在细腰形角部重叠形平面 规则
3．楼板局部
不连续 本工程楼梯间楼板局部开洞后，有效楼板宽度小于50%；且开洞面积小于该层楼面面积的30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度均大于5m；不存在错层。 规则
4a．侧向刚度不规则 本工程各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%以及不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%；而且在任一方向地震作用下，各层间位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的1.2倍的比值均小于规范要求的1.0。 规则
4b．尺寸突变 本工程竖向构件位置缩进8.1/32.6m=24.8%小于25%，外挑1.2m，小于4m，小于10%。 规则
5．竖向抗侧力构件不连续 本工程剪力墙不连续，为竖向抗侧力构件不连续II类 不规则
6．楼层承载力突变 本工程抗侧力结构的各层层间受剪承载力均大于相邻上一楼层的80%。 规则
7．其他不规则 本工程不存在局部的穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换。 规则
对照《技术要点》及《细则》指标，本工程竖向抗侧力构件不连续II类，同时仅存在另外1项不规则（扭转不规则为I类），按照《技术要点》技术要点附录一与《细则》第四条第五条，本工程不属体型特别不规则或严重不规则，不属于超限高层建筑，可以不进行超限审查。
4基础及地下室结构设计
4.1基础设计
本工程地基基础设计等级为甲级。考虑本工程墙柱底轴力较大，设计采用人工挖孔灌注桩基础，以中风化与微风化岩为桩端持力层。中风化与微风化岩天然湿度的单轴抗压强度分别为fr=4.0与10.0Mpa,桩有效长度约6～12米，要求桩端全截面进入持力岩0.6米。桩径分别为φ1200～φ2400。桩位布置详桩基础平面图。
4.2地下室结构设计
4.2.1地下室的防水等级为二级，采用防水混凝土和外表面设置防水卷材或防水涂料防水，设计抗渗等级为1.0MPa。裂缝宽度控制在0.2mm以内，迎水面钢筋保护层厚度不小于50mm。
4.2.2地下室侧壁水压力及地下室底板水浮力，水浮力计算从外地坪起计。地下室侧壁所受的水土压力采用水土分算。
4.2.3本工程抗浮稳定验算按最不利情况进行抗浮验算，不考虑侧壁摩阻力，其抗浮安全系数不得小于1.05。抗浮设防水位取室外地面。对局部抗浮不满足要求的部位，需采取抗浮措施。结合本工程采用桩基础，将基础桩兼按抗拔桩设计，是一种较为经济的抗浮方案。
4.3地下室超长混凝土结构处理
由于本工程地下室结构较长（约100mx65m），考虑地下室防水问题底板等不设变形缝，拟采取以下措施以抵抗混凝土的收缩和温度应力：
4.3.1地下室底板及侧墙采用微膨胀混凝土，以消除混凝土部分收缩应力。各层楼板和侧墙均设置双向通长双层钢筋网，适当提高配筋率。
4.3.2地下室底板~首层楼板和侧墙在同一平面位置X、Y方向各设一道后浇带将楼板分成多个区域分别浇筑，带宽1000mm，后浇带用微膨胀混凝土浇筑。后浇带在两侧混凝土浇筑完成60天后方可浇筑混凝土。后浇带布置详结构布置图。
5新技术的推广和应用
为执行国家建筑技术经济政策，积极推广建设部推广的建筑十大新技术，根据本工程的实际情况，在保证工程总造价不超出投资限额的情况下积极推广使用建筑新技术和新材料，本工程采用以下新技术新材料：
5.1使用高强度钢筋。楼层梁采用HRB400级钢筋，强度设计值fy=360N/mm2。采用高强度钢筋，充分利用钢筋的抗拉性能，减少钢筋用量，减小构件配筋率，节约工程造价，总体经济效益明显。
5.2竖向钢筋接驳采用埋弧对焊或机械连接，可保证钢筋的连接接头的质量。
5.3采用高强和高性能混凝土。下部楼层柱及剪力墙混凝土强度等级采用C60；地下室底板、外侧墙及后浇带采用微膨胀抗渗混凝土，以增加混凝土的抗裂性能，取得较好的防水效果。
5.4砌体采用新型轻质墙砌体材料，减轻结构自重，减少地震作用，降低基础造价。
5.5本工程墙砌体拟采用容重≤12kN/m3的混凝土空心砌块作为非承重的外墙和内隔墙，控制及减轻建筑物总自重，并由此减少各层楼板和构件的配筋量，其综合指标是经济的。
混凝土结构抗震设计规范篇10
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
本建筑“综合楼”位于内蒙古自治区鄂尔多斯市某拟建煤化工工厂厂区西部，是一座建筑面积约13400平米的钢筋混凝土综合性建筑。该建筑本着精简、节约、集中的原则，将中央控制、分析化验、安全环保及办公部分等功能合并、组合于一个建筑内，形成中央控制、分析化验及安全环保、公共活动、内庭院、办公等五大功能分区。平面设计上，建筑整体采用回字型布局（见图0-1建筑平面图），中部内庭院设置园林景观，顶部开放，与天际通透，美化办公环境，达到人与自然的和谐统一。建筑一层为生产控制功能和分析化验功能区，二层为分析化验，三、四层为办公区域。剖面设计上，建筑室内外高差做到1.2米，除主控室层高10.2米外，各层层高皆为5.1米，建筑总高度为23.1米（见图0-2建筑剖面图）。一层中控室大空间使用功能要求内部不设立柱，故其上第三、四楼层及屋面层无框架柱支承，形成贯穿一、二两层、长36米宽18.6米（即最大梁跨）的大空间区域（见图0-2建筑平面图阴影区域）。为安全可靠、经济美观地实现建筑设计理念，结构设计过程中对出现的诸多问题进行了认真的分析和有益的探索，并采取了实用的处理方法。
图0-1建筑平面图（一层）
图0-2建筑剖面图
1. 整体结构问题处理和分析
1.1 通过布置抗震墙调整结构扭转位移性能
本结构抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，抗震设防分类为乙类。设计过程中曾尝试不布置抗震墙，仅通过增大结构周圈框架梁的截面来增大框架结构的刚度，以期满足层间位移角限值要求、改善结构整体扭转效应，但效果不理想，遂最终采用在结构四角布置少量抗震墙的处理方法（见图1-1结构抗震墙布置），效果良好。图1-2和图1-3分别为布置抗震墙前后结构平动和扭转系数及振动周期。
图1-1结构抗震墙布置
图1-2 未布置抗震墙结构平动和扭转系数及振动周期（SATWE）
图1-3 布置抗震墙后结构平动和扭转系数及振动周期（SATWE）
分析以上计算数据：未布置抗震墙结构第一振型扭转系数为0.60，即结构第一振型以扭转为主，同时第一扭转自振周期与第一平动自振周期之比Tt/T1=0.9984/0.9808=1.02＞0.9，不符合现行《建筑抗震设计规范》（GB 20011-2010）[1]的要求（虽然周期比为高层建筑设计控制参数，但对本结构设计仍不失指导意义），结构扭转效应明显；布置抗震墙结构第一振型扭转系数仅为0.03，即结构以良好的平动为主，同时第一扭转自振周期与第一平动自振周期之比Tt/T1=0.3735/0.7251=0.52＜0.9，符合规范要求。以上分析结果显示，结构在合理位置布置少量抗震墙即可大大改善结构整体扭转效应，增强了结构的抗震性能，同时对建筑造价影响甚小。
另外，对于框架与抗震墙组成的结构的抗震等级的确定，现行《建筑抗震设计规范》给予了较为明确的规定：第一，个别或少量框架，抗震墙的抗震等级按抗震墙结构确定，框架的抗震等级参照框架-抗震墙结构的框架部分确定；第二，框架与抗震墙的数量较为均衡时，框架和抗震墙的抗震等级分别按照框架-抗震墙结构的框架部分和抗震墙部分确定；第三，墙体很少，框架的抗震等级按框架结构确定，抗震墙的抗震等级与框架的抗震等级相同。本结构，底层框架部分所承担的的地震倾覆力矩占结构总倾覆力矩的90％，远远超过50％，按上述第三种情况的规定确定框架部分和抗震墙部分的抗震等级。
1.2 结构平面不规则问题处理
本建筑伸缩缝南北两侧模型均为平面不规则（扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续）。根据现行《建筑设计抗震规范》规定，扭转不规则，应计及扭转影响，目前中国建筑科学研究院PKPM之SATWE分析程序自动考虑扭转耦联，计及扭转影响后本结构满足扭转位移比1.5限值要求；对于凹凸不规则和楼板不连续问题，本结构部分区域楼板采用弹性膜计算模型分析（对于位移比、周期比、楼层侧向刚度比控制时仍然采用强制刚性楼板假定）（见图1-4楼板弹性膜指定区域），考虑楼板平面内实际刚度，平面外刚度为0，符合楼板平面内实际刚度变化。
图1-4楼板弹性膜指定区域
1.3预应力结构整体分析实用处理方法
大跨区域主框架梁（跨度18.6米）采用后张法现浇混凝土预应力梁，在未拥有预应力结构专用分析软件的条件下，如何利用普通混凝土结构分析软件对预应力混凝土结构作合理准确的整体分析成为结构设计的难点。结构整体分析时模型中预应力梁必然只能以非预应力构件代替，由于结构整体分析结果仅与构件材料和截面有关，故确定受预应力影响的相关构件（预应力梁所在一榀框架的梁柱）截面为关键，设计过程中采取的处理思路如下：
（1）.初步确定各构件截面，用普通混凝土分析软件进行结构整体分析，得出外荷载（恒荷载、活荷载）作用下的大跨梁内力；
（2）.根据已得出的外荷载（恒荷载、活荷载）作用下的大跨梁内力，与张拉预应力钢筋引起的次内力（次弯矩和次剪力）进行组合，分析计算预应力梁，确定预应力梁截面；
（3）.同时分析评估预应力次内力（次弯矩和次剪力）对同一榀框架其余非预应力梁柱的影响（即次内力分配），确定其截面；
（4）.按以上分析确定的构件截面，用普通混凝土结构分析软件进行最终结构整体分析，评估结构方案的合理性。
需要指出的是，在利用普通混凝土结构分析软件计算梁内力时忽略了实配预应力钢筋对构件刚度的影响，从而间接影响了内力计算的精度，但从满足工程要求的角度考量，这样处理亦是可行的。
2. 局部结构问题处理和分析
2.1 大跨区域的实现方法
井字梁体系是实现大跨区域结构布置的常用方案。井字梁体系的核心在于合理处理井字梁与周边支座构件的连接，尤其是与柱的连接。井字梁与柱的连接处理一般可采取“避”或“抗”的方式[2]，经分析，本结构无论采取何种方式均不可行。避（井字梁与框架柱不相交）：本结构大跨区域双向长度差异过大，双向井字梁受力极不均衡，不利于整个井字梁体系形成有利的拱作用，同时井字梁要求双向梁等截面还会造成不经济；框架柱顶无支承对本结构极为不利，柱计算长度过大，除非靠近柱位的区格板加强处理，如此将使整个体系复杂化。“抗”（井字梁与框架柱相交）：柱截面较大，与较小截面的井字梁刚度差异悬殊，将使梁柱节点区域成为受力薄弱点，在地震作用下破坏快；由于本结构跨度达18.6米，必然造成井字梁支座，即梁柱节点配筋较大，不便施工。因此，最终本结构在大跨区域的结构布置方案选择中采用了主次梁现浇梁板体系，横向采用后张法现浇预应力框架梁，纵向采用现浇非预应力框架梁及次梁，楼板采用现浇楼板。
2.2 预应力对相关构件的影响
预应力钢筋张拉作用的端部预加力Np将引起框架梁支座反力（即次反力），由次反力引起的结构内力即为次内力（次弯矩和次剪力）。次内力将根据框架结构各杆件刚度比进行内力分配。根据现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）[3]规定，后张法预应力混凝土超静定结构，在进行承载力计算时，应考虑次内力参与组合：当次内力对结构不利时，预应力次内力分项系数取1.2，有利时取1.0。本结构设计按上述原则分别对支承框架柱、远端边框架柱及相邻非预应力梁进行次内力参与组合的分析计算，即用次内力与由外荷载（恒荷载、活荷载、地震作用、风荷载）引起的内力（在SATWE中提取控制组合内力）进行组合，复核截面和配筋。
（1）.预应力次内力对支承框架柱的影响处理
根据预应力梁分析计算结果，支承框架柱次内力数值较大，其影响不可忽略。表2-1和表2-2分别为本结构支承框架柱预应力次弯矩和次剪力组合表。
从上表可以看出，本结构次内力对支承框架柱的影响绝大多数是有利的，不利影响相对较小。
（2）.预应力次内力对远端边框架柱的影响处理
依据预应力梁分析计算结果，本结构远端边框架柱次弯矩和次剪力值明显小于外荷载引起的内力，故可忽略预应力次内力影响，不影响工程计算结果。
（3）.预应力次内力对远端边框架梁的影响处理
依据预应力梁分析计算结果，本结构相邻非预应力框架梁次弯矩和次剪力值明显小于外荷载引起的内力，故可忽略预应力次内力对相邻非预应力框架梁的影响，不影响工程计算结果。
从以上分析可以看出，根据内力分配原理，预应力对同榀结构的相关构件（主要是支承柱、相邻梁、远端梁柱）的内力影响是客观存在的，虽然本结构次内力对工程设计结果的实际影响较小，但在特定情况下（如预应力梁与相邻梁的刚度差异较小时）其影响不可忽略，设计过程中应予以充分重视。
2.3 预应力钢筋布筋方式选择
预应力结构的布筋方式处理是预应力结构设计的基础性问题。本结构预应力梁支座弯矩与跨中弯矩相差不大，适于采取正反抛物线预应力布筋方式，两端钢筋曲率相反，并在反弯点处相接并相切，有利于减少预应力钢筋的摩擦损失[4]。图2-1为本结构预应力钢筋布筋方式简图。
图2-1预应力钢筋布筋方式简图
3. 裂缝控制要求对预应力混凝土结构构件设计的影响
长期以来，预应力混凝土结构构件的截面和配筋超大的情况非常严重，究其根本原因在于我国混凝土结构设计规范对占多数的二级裂缝控制等级的结构构件要求过于严格。2002版《混凝土结构设计规范》（GB 20010-2002）[5]规定：二级为一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力。预应力混凝土梁的配筋，多数情况下是由重力荷载组合控制的，同时又是由最大弯矩截面（通常是内支座截面）的抗裂度控制而不是由承载力控制，对于大多数按老规范二级裂缝控制等级要求设计的梁仅预应力筋本身就己超出受弯承载力要求；而现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》（JGJ 140-2004）[6]又有严格的预应力度限值规定，会相应的大幅加大非预应力筋截面，使得总的配筋量较承载力需求富余更大；同时为了满足较严的受压区高度限值，原来预估的梁的尺寸也必然要求加大，最终结果是梁的实际承载力已经超强过多；为了保证强柱弱梁的抗震原则，框架柱截面和配筋又不得不相应增大，从而造成整个结构体系的扩张和建筑造价的增大。
以本结构屋面预应力梁支座截面设计为例，若按老混凝土设计规范计算：
（1）.本结构屋面梁应按二级裂缝控制等级进行验算，由于作用在屋面梁上的活荷载相对较小，故根据荷载准永久组合效应下满足混凝土拉应力限值要求，估算屋面梁中的预应力钢筋，即满足下式：
（3-1）
即 （3-2）
假定预应力损失为0.2σcon，考虑次弯矩对梁支座截面的有利影响，支座处弯矩设计值乘以1.0的系数：
（3-3）
即裂缝控制条件下预估预应力钢筋面积为2155mm2，实配2919 mm2 （钢绞线）。
（2）.考虑构件抗震延性，按预应力度λ=0.75控制非预应力钢筋量：
（3-4）
实配非预应力钢筋3927 mm2（热轧钢筋825）
（3）.承载力计算方面，考虑次弯矩影响并满足混凝土受压区高度要求的支座处设计弯矩（次弯矩计算过程此处从略）：
（3-5）
确定极限弯矩：
（3-6）
可见从承载力方面看，实配钢筋的承载力余量极大（约超出300％）。
（4）.实配钢筋截面抗裂验算
准永久组合（标准组合此处从略）：
（3-7）
计算结果显示，仅勉强满足老规范对二级裂缝控制等级构件的应力限值要求。可见，若将此设计结果进行工程应用，是极端不合理、不经济的。
综合近年混凝土耐久性试验结果并参考国外相关规范，放松二级裂缝控制等级结构构件要求的理由是充分的：
（1）.施加预应力后，结构构件具有较强的恢复力，已裂结构上的荷载卸去一部分之后，裂缝即可闭合，不影响耐久性；
（2）.横向裂缝对耐久性影响不大，水化水泥可起愈合作用；
（3）.预应力钢筋一般置于非预应力钢筋内侧，其保护层厚度较大，难以锈蚀；
（4）.我国规范规定的裂缝控制标准总体上高于国外规范。
2010版《混凝土结构设计规范》从根本上解决了这一问题，新规范规定：二级为一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度标准值。新规范删除了老规范中按荷载准永久组合计算构件边缘混凝土不宜产生拉应力的要求，从而使此类预应力结构构件的工程分析方法回归合理的轨道 。国家设计规范的这一改进，必将为完善预应力混凝土结构的设计理论、优化预应力结构设计结果、拓展预应力结构的应用、节约工程造价乃至促进预应力结构的推广起到积极的推动作用。
4. 结论及建议
通过对真实工程实践中遇到的整体和局部问题处理方法的认真分析和有益探索，可以得出以下结论和建议：
（1）.对于建筑结构设计中整理设计方案的选择还是局部设计问题的处理，都应注重结构设计概念的把握，在概念清晰、方向明确的前提下，采用经济合理的设计方案；
（2）.在条件受限的情况下，应积极探索合理实用的方法处理工程中遇到的疑难问题，达到工程精度的要求即可；
（3）.通过本结构的分析可见，预应力对结构的影响不可忽略，特别是对同榀框架近端构件的内力影响应予缜密计算和评估，在结构分析时正确考虑其影响；
（4）.新版《混凝土结构设计规范》对裂缝控制要求的放宽使预应力结构构件的工程分析回归合理的轨道，对于预应力工程应用的推广将产生积极的促进作用。
[参考文献]
[1] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范 [S].
[2] 刘军.井字梁屋盖在大跨度框架结构体系中的应用 [J].甘肃科技， 2001，（5）.
[3] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范 [S].
混凝土结构抗震设计规范篇11
0.前言
在现代建筑物结构设计中，延性设计越来越重要，钢筋混凝土结构延性的研究是塑性设计和抗震设计理论发展的基础。在地震作用下，混凝土结构或构件的破坏可分为脆性破坏和延性破坏两种，其中脆性破坏的危害很大，而延性破坏是指构件承载力没有显著降低的情况下，经历很大的非线性变形后所发生的破坏，在破坏前能给人以警示。结构构件延性设计的目标是使其在一定条件下只耗能，不崩溃。结构延性的提升能够使整体结构抗倒塌、抗震潜力都得到大幅度提升，借助塑性铰区域变形将地震能量有效耗散与吸收[1]。
对于混凝土构件，除了要满足强度、刚度、稳定性等方面的要求还应具有良好的延性，主要以下原因引起：（1）延性破坏过程；（2）调整和适应动力荷载产生的附加内力和变形；（3）混凝土连续梁板和框架超静定结构塑性设计，要求某些截面能够形成塑性铰，实现内力重分布；（4）抗震设防要求的结构，具有良好的延性，能够吸收和消化地震能量，降低动力反应，减轻地震破坏，防止结构倒塌。
延性设计在实际工程中有重大的意义：第一，采用偏小的计算安全可靠度，破坏前有明显预兆，确保生命安全，减少财产损失；第二，出现偶然超载，荷载反向，温度升高或基础沉降引起附加内力等情况下，有较强的承受和抗衡能力；第三，有利于实现超静定结构的内力重分布。第四，在承受动力作用下，能减小惯性力，吸收动能，降低动力反应，减轻破坏程度，防止结构倒塌。因此，延性结构的后期变形能力，可以作为各种意外情况时的安全储备[2]。
1.影响构件延性的因素
1.1梁截面尺寸
一般框架梁宽度不宜小于200mm，在地震作用下，梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落，梁截面宽度过小则截面损失比较大，不利于对框架节点的约束。为了提高节点剪力、避免梁侧向失稳破坏以及梁塑性变形的能力，要求梁宽不宜小于柱宽的1/2、梁的高宽比不宜大于4、梁的跨高比不宜小于4[3]。
1.2纵向钢筋配筋率
试验表明，当梁纵向受拉钢筋配筋率很高时，在弯矩达到最大值时，弯矩-曲率曲线出现下降；当配筋率较低时，弯矩达到最大值后能保持很长的水平段，提高了梁的延性和耗散能量的能力。当梁的纵向配筋率取为平衡配筋率时纵向受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生，截面延性系数为零。因此，应限制纵向受拉钢筋配筋率，保证构件具有足够的延性。混凝土受压区配置受压钢筋，可以减少相对受压区高度，改善构件延性。
1.3材料的强度
提高混凝土的强度，则降低构件的轴压比，可以提高构件的位移延性。在纵向配筋率相同的条件下，提高混凝土标号等于减少钢筋在换算截面中所占的比重，也就意味着纵向钢筋配筋率的减少，反而会使位移延性降低。
1.4轴压比
试验表明，轴压比是影响压弯构件位移延性的最重要因素。当轴压比过大时，使压弯构件中钢筋的压应变增大，因此，截面必须转动更大的角度才能使受拉区钢筋屈服，这使屈服位移大大增加，从而导致构件延性的大幅降低。
1.5约束构件延性
在受压构件或压弯构件中配置封闭式箍筋、螺旋筋等密排横向钢筋，能约束混凝土的横向变形，提高构件的承载力和极限变形能力，使混凝土构件在极限荷载下具有良好延性性能。不同形式的箍筋对核心区混凝土的约束作用是不同的，螺旋箍筋对核心区混凝土产生均匀分布的侧向压力，使混凝土处于三向受压状态，因此配有螺旋箍筋的构件，其延性好于配有矩形箍筋的构件。另外箍筋间距较小的构件有着较高的延性。
2.钢筋混凝土结构的延性保证
钢筋混凝土结构中钢筋的塑性变形性能、混凝土的韧性及钢筋与混凝土的粘结锚固性能对结构的延性影响较大。构件的纵筋易选用延伸率较大、与混凝土粘结性能好的Ⅱ、Ⅲ级钢筋。采用冷拉钢筋、高强钢筋（丝）和钢绞线等延伸率较低的钢筋配制预应力混凝土结构，只要适当配置热轧非预应力钢筋、保证配筋指数不超过一定限制和适当提高箍筋构造要求，结构的延性也可满足抗震要求。
2.1框架柱对延性的构造要求
梁端区域能通过采取抗震构造措施而具有相对较高的延性，常通过“强柱弱梁”措施引导框架中的塑性铰首先在梁端形成。设计框架梁时，控制梁端截面混凝土受压区高度的目的是控制梁端塑性铰区具有较大的塑性转动能力，以保证框架梁端截面具有足够的曲率延性。梁的延性随截面受压区高度减小而增大，根据国内的试验研究结果和参考国外经验，当相对受压区高度控制在0.25～0.35时，梁的位移延性可达到4.0～3.0左右。所以规范规定，一级抗震等级时，χ≤0.25ho，二、三级抗震等级时，χ≤0.35ho，并且要求受压钢筋与受拉钢筋之比控制在一定范围内。为防止过多的纵向受拉钢筋在地震中使梁产生粘结劈裂破坏，规范还规定ρs≤2.5%[4]。
2.2框架柱对延性的构造要求
柱的轴压比是影响框架结构延性的重要因素。柱的延性随轴压比增大而减小，轴压比超过界限值将发生小偏压脆性破坏。在抗震设计中应控制柱的轴压比不超过限值，使其发生大偏压破坏并具有一定延性。抗震规范规定，对于框架柱相应于一、二、三级抗震时，轴压比限值分别为0.65、0.75、0.85。这里规定的轴压比限值系指柱轴压力设计值与柱轴压承载力设计值得比值。为防止地震作用下柱子少筋脆性破坏和超筋粘结劈裂破坏，柱的纵向配筋率不得少于0.8%、0.7%、0.6%、0.5%（相应于一、二、三、四级抗震等级），角柱的上述限值相应提高0.1%；柱的纵向配筋率最大间距不宜超过200mm[5]。
2.3箍筋的构造要求
箍筋提供构件和节点的抗剪能力，确保实现“强柱弱梁”和“强节点、强锚固” 设计目的，还对梁、柱塑性铰区混凝土和受压钢筋提供约束作用，延缓塑性铰的破坏过程，从而改善结构的延性和耗能能力。梁和柱的剪切破坏区和弯压塑性铰区均发生在构件的两端，因此应加密构件两端的箍筋。加密区的构造要求包括加密区的长度、箍筋最小直径、最大间距和最小体积率。其中柱加密区和节点的箍筋最小体积率与抗震等级、柱的轴压比和箍筋的类型有关。抗震等级高要求的最小体积率高、轴压比高要求的最小体积率高，采用普通箍筋比采用螺旋箍筋要求的体积率高。可见，箍筋的构造规定是保证“大震不倒”设计目标实现的最重要的措施。
3.结语
综上所述，建筑物越高，对地震反应也越大，对延性的要求也越高。延性设计的正确实现是当今地震设防地区急需解决的问题之一，我们需要进一步加深研究结构在动力荷载作用下的反应机理，探索提高结构延性的有效方法，使建筑物既能达到国家抗震设计标准，又能够符合经济合理的原则。 [科]
【参考文献】
[1]付海斌.结构延性与抗震设计的相关研究[J].建材发展导向，2012，（03）.
[2]李宏.建筑结构延性抗震设计分析[J].科技创新导报，2010，（03）.
混凝土结构抗震设计规范篇12
中图分类号：TV331文献标识码： A
1.引言
在当前的建筑工程中，混凝土已经成为了现代建筑的标志，而随着混凝土在现代建筑工程中的发展应用。现代的高层建筑混凝土结构设计中，怎样才能够提高混凝土结构设计的水平和提高建筑的质量和性能，就成为了当前结构设计师所亟待解决的问题。
2.高层建筑结构设计要点
2.1高层建筑结构设计中的概念设计
进行高层建筑结构设计时应特别注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，加强构造措施，在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性，注重结构平面、立面的规则性问题，注意竖向荷载传力途径的明确合理、抗侧力体系满足要求（如非震区建筑的抗风，地震区建筑的风、地震作用等）。
2.2重视水平侧向力对结构产生的影响
水平侧向力是影响结构内力、结构变形及建筑物建造价的主要因素之一。高层建筑所承受的水平力主要为风荷载、地震作用等产生。在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移较小，但高层建筑在承受水平荷载时会产生较大的水平位移,影响到建筑结构的整体安全度和舒适性。
2.3高层建筑结构应具有适宜刚度
建筑物水平的荷载比较均布时，侧向位移和高度的关系是四次方的变化，随着建筑高度的增加，结构侧向位移也在急剧增加。过大的侧向位移会引起填充墙及一些建筑装修出现裂缝或损坏，也会使主体结构出现裂缝甚至破损，导致结构产生附加内力，严重时会加速结构的倒塌，影响建筑物的安全使用和舒适度。因此在高层建筑结构设计时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要求结构具有足够的、能够抵抗侧向力的刚度，以保持合理的结构自振频率等动力特性，将水平力作用下的层位移控制在规范允许的范围内。
2.4高层建筑结构应具有良好的延性
与低层建筑不同，高层建筑结构更柔一些，在地震作用下的变形更大。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，提高整个结构，特别是薄弱部位的变形能力，使结构具有足够的延性，在遭遇地震侵袭时，保证承载力不降低或基本不降低，且有足够塑性变形能力。
3.高层建筑的混凝土结构的设计原则
3.1适用性
高层建筑中结构设计的适用性原则，是以该建筑设计时所设定的具体使用年限为参照，保证建筑的结构设计能够在此年限中，使自身的裂缝、变形、振动等各项性能的变动，始终控制在相关规范允许的限度内，使建筑在各项结构性能的支撑下，得以为建筑用户正常顺利地提供各方面的使用功能。
3.2安全性
高层建筑中结构设计的安全性原则，亦是以设计使用年限为依据，使该建筑的结构设计在预定年限范围内，始终可以达到对内部与外部各项荷载的有效承受，即使遭遇某些偶然的破坏性事故，也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中，避免出现大范围的结构性损害。
3.3耐久性
高层建筑的耐久性设计原则，是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内，维持足够的结构耐久性，比如，混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围，且钢筋保护层的厚度应满足规范规定的不同使用环境下的最小限值，不能够变得过于单薄，以免钢筋在遭受外部不利环境影响，出现锈蚀问题。
3.4可靠性
可靠性的设计原则，是指高层建筑的结构设计，必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内，充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求，即使超出年限的基准期范围，也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上，维持正常的使用。
4.高层建筑混凝土结构设计
4.1结构选型及布置
4.1.1结构选型
（1）结构的规则性问题。
合理的建筑形体和布置在抗震设计中是头等重要的。规则的建筑方案体现在体型（平面和里面的形状）简单，抗测力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀，平面布置基本对称。即在平立面、竖向剖面或抗测力体系上，没有明显的实质的不连续。基于以上的原则，结构工程师在遵循规范的限制条件上必须严格注意，要区分不规则、特别不规则和严重不规则等不规则程度，避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。
（2）结构的超高问题。在《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）[1]与《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）[2]中，对结构的总高度都有严格的限制。当钢筋混凝土结构的房屋高度超过最大适用高度时，应通过专门研究，采取有效加强措施，如采用型钢混凝土构件，钢管混凝土构件等，并按照相关规定进行专项审查。
（3）嵌固端的设置问题。
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题，如：嵌固端楼板的构造要求、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
4.1.2结构布置
（1）结构平面布置
一般来说对于高层建筑内，除了极特殊的设计需求外，在高层建筑内每一个独立结构单元都不宜采用严重不规划的平置布置设计，也就是说，应该追求形状简单、规则，尽可能做到刚度和承载力分布均匀，高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状，例如抗震设计的A级高度钢筋混凝土高层建筑，其平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大，不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。
1）结构平面布置应减少扭转的影响。
首先考虑地震作用下的偶然偏心因素，其中最重要的是评估楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移。具体规定是：A级高度的高层建筑，其位移值不应大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度的高层建筑、超过A级高度的混合结构高层建筑以及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍。
2）正确设置防震缝
抗震设计时的高层结构，宜调整平面形状和结构布置，避免结构不规则。然而当建筑物平面形状复杂，我们又无法通过简单的办法将其平面形状和结构布置调整，从而形成较规则的结构时，这时我们就应该设置防震缝，以便将其划分为几个较简单的结构单元。设置防震缝时，对于框架结构房屋来说，高度不超过15米的部分，一般取100毫米。超过15米的部分，缝宽还要按规范要求加宽。另外，剪力墙结构的房屋可按上述规定数值的一半采用。而对于框架―剪力墙结构房屋可按原规定的70%采用，但无论如论，防震缝的设计不应少于100毫米。同时，防震缝的宽度的确定应按最不利的结构类型确定。具体规定是：如果防震缝两侧的房屋高度不同，那么说防震缝的宽度应房按照较低的房屋确定。如果出现相邻结构有较大的沉降差时，还要增大防震缝的高度。
（2）结构竖向布置
高层建筑的竖向结构更加重要，直接影响到整体建筑的质量。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，如无特殊的设计需要，则应力求避免有过大的外挑和内收。出于重心和稳定的考虑，整体建筑的竖向结构应该下大上小，侧向应该是逐渐均匀变化。如果是竖向结构不是直的，或者不是下大上小，出现严重不规则的结构，那就需要特殊的结构设计，否则会为整体建筑结构的稳定性带来隐患。如果建筑结构竖向内收时，从抗震需要的角度，高层建筑结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%，或者说不应小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。另外一个方面，当高层建筑结构位于上部的楼层，其缩进部位到室外地面的高度与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后其长度不宜小于下部楼层长度的75%。
4.1.3抗震等级的确定
（1）钢筋混凝土房屋的抗震等级是重要的设计参数，应根据设防类别、结构类型、烈度和房屋高度四个因素确定。抗震等级的划分，体现了对不同抗震设防类别、不同结构类型、不同烈度、同一烈度但不同高度的钢筋混凝土房屋结构延性要求的不同，以及同一种构件在不同结构类型中的延性要求的不同。钢筋混凝土房屋结构应根据抗震等级采取相应的抗震措施，包括抗震计算时的内力调整措施和各种抗震构造措施。
（2）裙房抗震等级的确定
当建筑设有裙房时，当裙房与主楼相连，主楼结构在裙房顶板对应的上下各一层受刚度突变影响较大，抗震构造措施需要适当加强。当裙房与主楼之间设防震缝，在大震作用下可能发生碰撞，该部位也需要采取加强措施。
裙房与主楼相连的相关范围，一般可从主楼周边外延3跨且不少以20m，相关范围以外的区域可按裙房自身的结构类型确定其抗震等级。裙房偏置时，其端部有较大扭转效应，也需要加强。
（3）地下室抗震等级
当地下室结构的刚度和受剪承载力之比较上部楼层相对较大时，地下室顶板可视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响到地下一层。地面以下地震响应逐渐减小，规范规定地下一层的抗震等级不能降低；而地下一层以下不要求计算地震作用，其抗震构造措施的抗震等级可逐层降低。
4.1.4地基与基础设计
在基础设计阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)[3]无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定。因此，作为建立在国家标准之下的地方标准，地方性的《地基基础设计规范》能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。
4.1.5楼盖结构设计
高层建筑的楼盖结构，对于整体结构的质量也有着重要影响。出于成本等因素的考虑，很多建筑商倾向于选用楼板预制件，这在地震时产生很大的风险。所以，国家规定，当高层建筑高度超过50米时，框架―剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用现浇楼盖结构。现浇楼盖的混凝土强度等级不宜低于C20、不宜高于C40。高层建筑的楼盖每层宜设置钢筋混凝土现浇层，现浇混凝土层厚度不应小于50mm，且对于混凝土的强度来说其等级不应低于C20，但也不宜高于C40。同时在混凝土层内应分纵横两个方向配置直径6―8mm、间距150―200mm的钢筋网，钢筋应锚固在剪力墙内；同时，楼盖的预制板板缝宽度过大，当预制板缝大于40mm时应在板缝内配置钢筋，钢筋的长充应该足够长能够贯穿整个结构单元。对于预制板板缝、板缝梁的混凝土强度来说，其混凝土强度等级应高于预制板的混凝土强度等级，且不应低于C20。
4.1.6施工技术措施
对于高层建筑物来说，混凝土的质量也要有较高的要求，在施工中要适当增加一定量的混凝土添加剂，用来改善混凝土的相关性质。同时还要合理的养护，以保障混凝土部件强度的快速增长。总而言之，只有科学的结构设计、严格的操作规范和高质量的标准要求，才能有合格的高层建筑。
5.结束语
高层建筑混凝土结构的质量关系到建筑的安全性能，在设计时必须要引起足够的重视。因此，应重视高层建筑结构的设计的每个环节，如出现问题，需及时更正，保证结构设计的耐久性与安全性。设计单位要加强监管，确保设计方案严格按照规范进行，以确保工程质量。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）.
[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）.
[3]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011).
[4]苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用[J].中国新技术新产品，2010（2）.
