延性设计在房屋结构抗震设计中的应用研究

摘要：我国近几年出现了较为频繁的地震灾害，而在对大量地震灾害后的建筑损坏程度进行详细的分析之后，所得出的结果认为，建筑抗震设计所需要达到目标是小震无碍、中震不倒、大震不倒、特大震缓倒这几个方面的标准。而要使得建筑结构能够达到以上的抗震标准，就必须要对建筑自身的延性进行强化，而并非是建筑自身的强度，延性的优良与否直接影响到了建筑自身的抗震性能。本篇文章主要针对房屋结构在抗震设计中的应用研究进行了全面详细的探讨，以期为其他建筑在进行设计的过程中提供参考。

关键词：地震；设计规范；房屋结构；延性设计；抗震设计

在当前经济水平不断提升的过程中，人们对于居住建筑的质量要求越来越高，并且在当前地震灾害频发的导致严重损失和人身伤亡的情况下，就促使建筑行业必须要针对建筑自身的抗震性能进行加强，使得建筑能够在地震灾害下表现出更为优秀的抗震性能，从而达到减少财产损失以及人身伤亡的目的。下文主要针对延性设计在房屋结构中的抗震设计应用进行了全面详细的探讨。

1 抗震设防的目标

根据我国目前的相关抗震规范来看，我国的建筑工程抗震目标主要是以“小震无碍、中震不倒、震不倒、特大震缓倒”来作为一个基本的修建原则，这类原则不仅是现代建筑修建的需要，同时也是我国国情发展的需要，在这一标准之下，我国的建筑抗震性能的到了持续不断的提升。建筑在面临强大地震灾害的情况下，出现倾倒之后所造成的重大伤亡和财产损失是任何国家都无法承受的，而如果建筑能够最大限度的抵抗地震所带来的危害，那么拯救的将是成千上万的人们，挽回大量的经济损失。这就是建筑抗震所必须要达到的一个基本功能，所以现代建筑在进行抗震设计的过程中，务必要以人身安全、财产安全来作为主导，以此为中心来进行设计。而要达到这一目标，仅仅只通过材料提升的方式来加强建筑的强度是无法做到的，必须要通过对延性设计进行强化才能够使得这一目标能够达成。

2 抗震的延性设计

2.1延性的定义

延性主要是形容构件、材料、结构等各个方面的强度在没有发生较大降幅的情况下，所拥有的变形、弹性能力。总体来说，延性自身主要包含了两个方面的性能：首先一个是要能够承受极大的变形力量，并且在承受这一变形力量的过程中，其自身的强度不会在期间出现显著的下滑；其次是利用自身所具有的作用力滞回吸收来逐渐消耗能量。通常情况下，结构自身所具有的延性都是利用延性比的方式来呈现，而延性比就是形容结构自身的最大程序变形以及屈服变形这两者的比例，这方面的数据能够明显地反映出构件所拥有的变形能力；而结构所拥有的延性消耗能力强弱则一般是利用位移滞回曲线的方式来体现，当滞回曲线越发饱满的情况下，其自身所具有的耗能能力才能够更加强大。

3 延性在抗震设计中的应用

我国现行抗震规范提出的抗震设防目标，是以两阶段设计来实现的，第一阶段设计保证结构强度要求及隐含的第二水准变形要求，故又称为强度设计；第二阶段设计主要以检验结构防倒塌的变形能力，故通常称为变形验算。延性设计均在第二阶段中加以实现，具体体现如下：

3.1延性设计在砌体结构中的实现

在抗震方面，砌体墙承重结构是最危险的结构形式之一。因为砌体是脆性材料，用砌体砌筑的建筑物整体性差，延性差，并且随着时间的推移，砌体的强度会严重退化，故而在经济条件许可的情况下应避免采用此种结构形式。但事实上在我国砌体结构占了相当大的比重，这是我国的基本国情决定的；而每次大地震中，造成伤亡最惨重的又是这些砌体结构，故研究延性设计在砌体结构中的实现就显得非常的重要。根据汶川地震灾害的分析，强度和平面布置是砌体结构抵抗地震的最首要的两个因素。

在砌体结构中加构造柱和圈梁以在砌体周围形成一个弱型框架体系，用以增加结构的整体延性，能够提高砌体结构的大震下的弹塑性变形性能。这次的汶川大地震也再次证明这一条的合理性，凡是加了构造柱及圈梁的砌体房屋损害就明显的比周围没有加的要轻很多。另外还可以增加增长墙体中的拉筋，利用一些延性好的材料如钢丝网、钢薄板、纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）与砌体形成一种混和结构以改善原用结构的延性或者直接对砌体施加预应力以改善其延性。

另一个虽非设计措施但对砌体结构抗震更为重要的是要加大对农民自建房房屋的抗震设防的宣传，引导农民自觉的在砌体结构中增加改善砌体结构延性的措施。

3.2延性设计在混凝土结构中的实现

在混凝土框架、框架-剪力墙及剪力墙结构中抗震的延性设计主要是通过概念设计及抗震构造措施来实现的。比如概念设计里的强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固弱杆件、强压弱拉等以及抗震构造措施里的限制轴压比、纵筋最大配筋率、约束箍筋及配箍形式、限制混凝土受压区的相对高度等，这些在我国的抗震规范、混凝土规范及高规中以及不少书、论文中都有详细的阐述，这里就不再一一重复。应该引起注意的是汶川地震中大量出现的“强梁弱柱”、“柱铰”破坏机制，极少出现“梁铰”，说明由于楼面作用大，框架结构的强柱弱梁机制很难做到，应对框架结构的强柱弱梁机制保证措施进一步研究。

3.3基于性能的位移抗震设计

在对延性设计进行设计应用的过程中，务必要从两个主要的方面来进行考虑，首先一个就是要确定延性自身所具有的确定性设计，而另外一个就是延性所具有的非确定性设计。确定性设计的研究工作主要就是形容实如何将建筑自身的延性进行数字量化，从而使得延性能够进行极为精确的计算。而在这一方面，我国有大量建筑行业的学者都进行了深入的研究，但是其总体结果并不能让人满意。所以，我国目前主要的建筑延性设计还是以非确定性延性设计作为主导。但正如地基基础的设计已经从强度设计即以力为主的设计转变为以变形设计为主一样，基于位移的抗震延性设计是未来必然的抗震设计方向。近十年来不少人在这方面做了不少有益的探索与研究，现在比较统一的主要有三个方法：按延性系数设计的方法、能力谱方法和直接基于位移的方法。

4 结语

综上所述，在对大量理论进行全面详细的分析以及对地震实际损害进行考察之后，我们必须要清晰的认识到：决定建筑物体是否能够在地震灾害下拥有更好的抗震性能，其关键因素就在于建筑的延性。而目前我国在进行建筑抗震延性设计的过程中，还是应当把不确定性的延性设计作为主流的设计方式。而延性设计在现代建筑工程的建树为我国的建筑抗震体系提供了良好发展方向。■

参考文献

[1]陈小川，李嘉林，周俐俐.结构工程抗震中的概念设计[J].西南科技大学学报.2005（04）

[2]赖志华.砌体结构的抗震设计理念[J].内江科技.2007（01）

[3]王玉香，赵玉新.提高新疆伽师县砌体房屋抗震性能的有效方法[J].山西建筑.2008（02）