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钢筋的抗震性能问题 盛光敏 (重庆大学材料科学与工程学院重庆400044) 摘要分析了钢筋对提高建筑物抗震能力的重要性。根据钢筋在地震载荷下的失效模式，提出了钢筋的抗震性 能应该以高应变低周疲劳抗力为主的性能体系，包括应变时效敏感性、低温脆性、可焊性与强度和塑性的配合。从 钢筋的抗震性能指标体系出发，对常用建筑结构钢的抗震性能进行了试验和评价，提出了地震设防区选材的建议。 最后，对影响钢筋高应变低周疲劳抗力的因素进行了系统地试验研究，结果表明，微合金化是提高钢筋高应变低周 疲劳性能的重要途径。 1 问题的提出 5．12汶川地震发生后，抗震减灾方面的研究工作引起了社会各界的广泛关注和各级政府部门的高度重 视。我们认为，抗震减灾的措施涉及到方方面面，提高建筑结构钢的抗震性能是其中的一个重要的方面。 我国是地震多发国。根据1990年国家地震局发布的地震烈度区划图(见图1)，我国有41％的国土面 积、一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上地区，6度及6度以上地区占国土面积的79％；我国 所造成的损失来说，20世纪全球地震导致120万人死亡，其中我国有60万人，占50％。 表1中列出了在世界范围内发生的几次重大地震所造成的人员死亡数值。从中可以看出，在震级相近 的条件下，发达国家(美国、日本)的死亡人数明显少于发展中国家(中国、伊朗、印度)。这说明两个问题。一 是地震损失是可以人为地减少的，二是为了减少地震损失，需要雄厚的经济实力和技术实力。 形成地震重灾必须同时满足四个条件：(1)频发的大地震；(2)地震活动区人口密度大；(3)无预报，或 预报失准；(4)建筑物抗震能力差。前两个条件取决于自然和历史，是人类所不能干预的。目前，地震的预 测预报水平还处在较低的水平。因为现代的大部分人的大部分时间都处在建筑物内，地震中所造成的人员 死亡主要是由于建筑物倒塌所造成的，因此，减少地震灾害的主要途径是采取措施，提高建筑物的抗震能力。 表1 全球部分地震死亡人数 影响建筑物抗震能力的因素主要有建筑物的结构形式和所采用的建筑材料。从建筑物的结构形式来 看，目前主要有生土结构建筑；砌体结构建筑(俗称砖混结构)；钢筋混凝土结构建筑和钢结构建筑四种，其 控制能力依次增强。目前生土建筑房屋在个别农村地区仍然存在，这种房屋极易遭地震破坏。砌体结构 (俗称砖混结构)以材料经济，施工技术、管理、维护简便等优点成为我国应用广泛的建筑类型，但它强度较 低、抗震性能差。近年来，钢筋混凝土结构以其在结构性能和施工工艺上的众多优点而成为高层建筑结构体 89 【目I 十目№月Ⅻ№KⅫ目 系中的乖贾形式，这种结构雌其稳定承拽力高竹点构造简单畦接方便抗弯性能好和耐火性能好等优点 u稿受到T程界的重视，是等代城市建没的}碍结构形式 从材料学的脱点米看．钢筋混凝1．迎筑址由呲凝士和钢筋两部丹组成的复合材料。其中的混凝土为脆 t夏股次十钢筋从抗震的脱点来 性材料，在地震发生时很窖妨丌裂 而钢筋为枷h材料．建筑物的柔1日H 看，在地震发，F时建筑物的使形是不一Ⅱ避免的．圳此．建筑物的柔韧性越高H抗罐能力就越好，在混凝t矸 裂处．钢筋将承受目夫的局部应力和血变，此时钢筋的断裂与否时枇个建筑物的安争忡起着}分重理的怍 川．H嚣钠筋不发生断裂，建筑物就不会发卡灾难性的倒塌．建筑物内部的人员就冉机会地离，从而能最大限 度地减少人员和财产的损失 N此，政苒钢筋的抗震性能对丁提高整个建筑物的抗震能力其有十分重甍的 意义。 2钢筋在地震载荷下的失效模式 钢筋抗震性能的提m是“其在地震藏荷作埘F的火敦模式为荩础的地震是一个突52．1t的能量释放廿 程。地震时建筑物承受的载荷具自瞬时悱奠变性和随机性等特电发小，I：n奉承京芝浦啊城县冲及伊目 r Funl)说明震幅蛀大频率在 、}岛东片冲的地震纪录厦三个观察点分别纪录的地而傅直叶披谱(Fol·