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抗震混凝土结构构造要求
9-1混凝土构造细则
混凝土自身在剪切中具有较差的延性，因此属于脆性材料。这种有限的延性，以及其较大的质量（较高的质量增加了地震力）和较低的对设计和制造工艺误差的容忍度，通常使混凝土成为高层建筑用料的第二选择。然而，现在可以使用混凝土延性抗震框架来使设计的结构具有和钢结构同等的延性和能量耗散能力。在某些情况下（特别是那些不需要抗震规定的情况），一个混凝土建筑物的建造成本很便宜。混凝土的主要缺点是其重量增加了地震力。 然而，通过使用轻质混凝土可以获得一些优势。
混凝土结构可以表现出延性性质。这种结构被笼统地称为由“延性混凝土”，“特殊混凝土”或“加利福尼亚混凝土”构成。为了使混凝土成为延性结构，必须非常注意连接和约束细节。 “普通混凝土”或不具有延展性的混凝土结构不能在加州使用。
设计延性混凝土的两个最重要的概念是（1）连续性和（2）约束。混凝土构件不得分离，当核心区破裂或破碎时，结构不得瓦解。
UBC-97在第1633节和第1921节中讨论了延性混凝土必需的构造要求。以下以字母编号罗列了一些较为重要的规定。因为本书的所有规定都被大大简化，所以UBC-97的参考文献应该用作说明。在几乎所有情况下，其他规定也适用。（在以下一些情况下，附图中包含有地震规定的更多信息。）
UBC-97的第1921节中的规定适用于抵抗地震荷载的钢筋混凝土框架和剪力墙结构。UBC-97的第1921.7节要求非抗侧力体系的构件仍需满足最小的配筋要求。
混凝土结构的设计应当与强度设计（荷载和载荷因子设计）或允许应力设计方法一致。
A.正交效应[UBC-97第1633.1节]
在扭转不规则，非平行结构系统以及构件是两个相交的抗侧力体系的一部分（例如，在地震力的作用下，有可能承受更大荷载的角柱）的情况下，应当考虑正交效应。
B.连接[UBC-97第1633.2.3节]
节点是连接两个预制构件或连接预制构件和现浇构件的构件。抵抗地震力的连接必须由工程师设计，给出详细构造，并在施工图中画出。
一个牢固的连接应当在特定的非线性作用区域（例如构件长度大于非线性发生区的长度时）保持弹性以能够承受设计基本地面运动下的非弹性响应。。当连接采用任何拼接方法来连接预制构件并利用现浇混凝土或水泥浆来填充拼接缝时，将其称为“湿式连接”。在预制构件之间使用的不符合湿式连接的连接称为“干式连接”。
根据UBC-97[第1921.2.1.7节]，在具有预制重力系统的结构中，非抗侧力体系的所有梁柱连接应设计成仅在一个方向上抵抗力矩，即正向或负向。在设计构件相对端的连接时，应注意抵抗相同符号的力矩。应允许连接件具有零抗弯刚度直至达到Delta;s的框架位移。假设该连接的固定度和梁的挠曲刚度不小于总截面刚度的一半，它们应设计成在框架位移达到Delta;s时在连接处达到相应的强度力矩M。
C.变形协同性[UBC-97第1633.2.4节]
结构中并不是所有的构件都是抗侧力体系的一部分。然而，当受到地震力引起的预期变形时，非抗侧力体系的构件及其连接必须能够承受设计恒荷载和活载荷。UBC-97要求对这些构件的P-Delta;效应进行考虑。在确定预期变形时，应考虑P-Delta;效应或其值为楼层高度的0.0025倍的楼层侧移引起的变形，其值应为最大非弹性响应位移（Delta;M=0.7RDelta;s）的较大值[UBC-97第1921.0节]。UBC-97的规定[第1921.7节]适用于非抗侧力体系的混凝土构件。
对于抗侧力体系的混凝土构件，除了进行合理的截面开裂分析外，可接受的弯曲和剪切刚度特性不应超过总截面性能的一半。也应该考虑基础柔性和隔膜塌陷可能产生额外的变形。
D.联系和连续性[UBC-97第1655.2.5节]
重要的是，结构构件不能分开。至少，建筑物的所有较小部分必须与建筑物的其余部分相连，其构件至少具有抵抗较小部分重量0.5CaI倍的强度。次梁，主梁和桁架的正向连接必须能抵抗平行于构件，不小于恒载加活载的0.5CaI倍的水平力。
E.连系构件[UBC-97 第1633.2.6节]
连系构件将横向力从结构的一部分传递到抗侧力体系的垂直构件。混凝土转换构件必须依靠自身钢筋传递拉力给剪力墙。
根据UBC-97[第1921.6.12节]，当顶板上的连系构件放置在预制楼板或屋顶构件上时，板厚度不应小于3 in（76 mm）或最大钢筋直径的6倍（6db）。
F.混凝土框架[UBC-97第1633.2.7节]
在抗震设防3区，4区的抗侧力体系中使用的混凝土框架必须是专门的抗弯框架（SMRF）。在抗震设防2区中，这些框架至少应该是中级抗弯框架（IMRF）
G.对混凝土和砌体墙的锚定[UBC-97第1633.2.8节]
为了抵抗托力和滑动力，屋顶应锚固到墙壁和柱子上，墙壁和柱子应锚固到基础上。UBC-97的第1605.2.3节、第1611.4节、第1633.2.8节和第1633.2.8.1节给出相关规定。在设计中应用较大的风力或地震载荷时，这些锚固件应能够抵抗使用强度设计的荷载组合[UBC-97第1612.21节]和使用允许应力设计的荷载组合[UBG-97第1612.3节]。作为最低限度，这些连接到墙壁和墙壁之间的连接必须能够抵抗代替地震荷载（E）的每英尺墙壁上280磅（4.09kN/m）的水平力，当锚杆间距超过4ft（1219mm）时，墙壁必须能够抵抗水平锚点之间的弯曲。
在抗震设防3区和4区中，当使用嵌入带固定横隔梁以提供墙外平面横向支撑时，嵌入带必须附着在钢筋上或钩住钢筋或终止，以使力可有效地传递到钢筋内。在抗震设防4区中，使用柔性隔膜为墙壁提供横向支撑（平面外墙面锚固到柔性隔膜）时，用于设计墙壁构件锚固系统的横向地震力总设计值（Fp）应等于或大于相当于地震荷载（E）的每英尺墙壁420英磅（6.1kN/m）的力。
H.剪力墙和隔膜的边缘构件[UBC-97第1921.6节]
沿剪力墙和隔膜的纵横向的配筋率均不能小于0.0025。加固间距不能超过18英寸（457毫米）。见图.9.2。
剪力墙的边缘构件不能由于大地震引起的变形而失效，特别是当设计由挠曲力控制时。该设计应规定特殊的细则，以防止拉伸断裂以及压缩破碎和屈曲。 这是通过要求剪力墙的抗剪钢筋的两肢的抗剪强度超过2Acu来实现的（在SI单位中为0.166Acu）。在所有剪力墙和隔膜以及所有开口的边界需要额外的加固。
I.抗震钩，拉筋和箍筋[UBC97第1921.1节]
抗震钩是在钢筋箍上的钩子，其与纵向钢筋相接并且伸入到钢筋箍或箍筋的内部。对于抗震钩，其弯曲必须超过135度，弯曲后延伸长度必须不小于钢筋直径的6倍（但不小于3英寸（76毫米））。拉筋是一个连续钢筋，一端是抗震钩，另一端是一个至少90°的钩子，弯钩后延伸长度至少为6倍钢筋直径，环箍是由多个钢筋段构成的封闭箍，每段钢筋两端都有抗震钩。环箍也可以是一个连续环绕的、两端有地震钩的连接。抗震钩，拉筋和环箍的细节如图9.3所示。
J.强度折减系数[UBC-97第1921.2.3节]
一般来说，UBC-97[第1909.3节]定义的标准强度折减系数Phi;是适用的。对于抗震设防3区和4区，UBC-97[第1909.3.4节]的规定适用于强度折减系数。对于墙体、在预制混凝土构件上用作隔膜的顶板，以及结构框架构件（排除节点），当其标准剪切强度小于对应于其标准抗弯强度发展的剪切力时，其强度折减系数为0.60。对于现浇混凝土隔板和梁柱节点，强度折减系数为0.85。对挠曲压缩，剪切和承压的素混凝土结构，标准抗弯强度与临界轴向载荷（包括地震效应）一致时，其强度折减系数为0.65。
K.荷载组合系数[UBC-97 第1909.2节]
为了抵抗静载和活载，所需的强度是
U=1.4D 1.7L [9.1]
当设计中应包括风荷载时，最大的强度要求是
U = 0.75(1.4D 1.7.f. 1.7W) [9.2]
为了确定更恶劣的情况，荷载组合应包括活载荷的全值和零值;但是，所需的强度不应小于式9.1。
U=0.9D 1.3W [9.3]
根据UBC-97[第1612.2.1节，2例外]，要求抵抗指定地震荷载的强度U或考虑考虑到混凝土荷载组合系数1.1的力E应为
U=1.1(1.2D 1.0E 0.5L) [9.4]
U=1.1(0.9D-1.0E) [9.5]
使用交替负载因子组合和强度降低因子的比例混凝土结构构件[UBC-97第1928.1.2.3节，VIII]，使用基本荷载组合所需的强度应为
U=1.4D [9.6]
U=1.2D 1.6L 0.5(Lr or S or R) [9.7]
U=1.2D 1.6 (Lr or S or R) 0.5(L or W) [9.8]
U=1.2D 1.3W 0.5L 0.5 (Lr or S or R) [9.9]
U=1.2D 1.5E (0.5L or 0.2S) [9.10]
U=09D-(1.3Wor1.5E) [9.11]
L.混凝土强度[UBC-97第1921.2.4.1节 和第1921.2.4.2节]
普通混凝土的抗压强度f#39;c不得小于3000磅/平方英寸（20.69MPa）。轻质混凝土的抗压强度不得超过4000磅/平方英寸（27.58兆帕），除非提供实验数据显示其具有与正常重量混凝土相当的性能。然而，在任何情况下，计算中使用的轻质混凝土的抗压强度不能超过6000磅/平方英寸（41.37MPa）。
M.钢筋[UBC-97第1922.2.5.1节]
使用的所有钢筋必须是变形钢筋；不允许使用光圆钢筋。根据ASTM A706，使用的钢材必须是低合金钢。如果实际屈服强度不超过规定屈服强度的18000磅/平方英寸（124.1兆帕），而且实际极限拉伸应力至少为实际的125％ 屈服强度，则可以使用ASTM A615 的 40级或60级钢筋。 对焊接的规定适用于本设计。
N.框架挠曲构件[UBC-97第1921.5节]
（UBC-97中该部分专门用于抗侧力体系中的弯曲构件。）UBC-97施加几何约束（即，宽度/深度比大于或等于0.3）和其他约束[第1921.3.1.3节和第1921.3.1.4节]，以减少横向不稳定性，并确保非弹性响应过程中弯矩的传递。 见图.9.4。
在预期屈服的弯曲构件的所有区域（例如，内置梁的末端和其他塑性铰链点）都需要设置地震箍（约束）。第一道箍筋必须在支撑构件表面的2英寸（51mm）内。最大间距必须满足（a）小于d/4，（b）小于最小纵筋的直径的8倍，（c）小于环箍直径的24倍，（d）小于12英寸（305毫米）。在不需要地震箍筋的情况下，两端的地脚钩间距必须不超过整个构件的d/2（第1921.3.3.4节）。
O.顶部钢筋和底部钢筋[UBC-97第1921.3.2.1节和第1921.3.2.2节]
至少有两根顶部钢筋和两根底部钢筋必须贯通该构件的整个长度。对于顶部和底部钢筋，钢筋的数量必须大于200bwd/fy（对于SI，1.38 bwd/fy），并且Delta;r,max小于等于Delta;f,max。最大钢筋为0.025bwd。在节点的表面，正弯矩强度不能小于负力矩的50％。在沿着构件长度的任何部分，正负强度都不能小于相应节点强度的25％。
P.受拉搭接接头[UBC-97 第1921.3.2.3节]
搭接接头分为A级（搭接长度为一个拉力发展长度）和B级（搭接长度为1.3个拉力发展长度）[UBC-97第1912.15.节]（C级接头（1.7个拉力发展长度）在1989年被淘汰，（在某些情况下）基本拉力发展长度增加。）
在梁柱节点中的、距离节点面的距离等于构件深度的两倍的和预期会发生弯曲屈服处的弯曲构件中禁止使用受拉搭接接头。
如果构件可能发生弯曲屈服（即塑性铰链点），则不允许搭接接头，因为当往复荷载超过钢筋的屈服强度时，这种接头不可靠。在允许的情况下，它们应与张力搭接接头成正例。除非提供大于所需钢筋双倍（或更多）的钢筋，否则必须使用B类接头。[UBC-97第1912.1
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