設(shè)防烈度 抗震措施烈度 實(shí)際延性
6 7(6) 低
7 8(7) 中等
8 9(8) 稍高
9 比9度高(9) 高
說明:在抗震措施烈度中,括號外為乙類建筑,括號內(nèi)的為丙類建筑。
由表1可以看出,如果按規(guī)范設(shè)計(jì),就可能會出現(xiàn)9度(設(shè)防烈度)下的丙類建筑的延性比7度(設(shè)防烈度)下的乙類建筑延性還要高的情況出現(xiàn),而根據(jù)上面所述的R-μ-T理論關(guān)系的研究可以知道,當(dāng)R取值不變時(shí),對結(jié)構(gòu)的延性要求也應(yīng)該是不變的,與處在什么烈度區(qū)沒有關(guān)系,如果R-μ-T理論關(guān)系的研究結(jié)果是正確的,那么我國規(guī)范對甲、乙、丙三類建筑的要求就存在概念性矛盾。
我國取R=3.33,與國外規(guī)范相比較,我們對乙類和丙類建筑的是比較合理,而對于甲類建筑則過于偏松,對丁類建筑過于嚴(yán)格了。
目前,國際上逐步形成了一套“多層次,多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”的抗震理念。這一理念主要含義為:工程師應(yīng)該選擇合適的形態(tài)水準(zhǔn)和
地震荷載進(jìn)行
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑物的性態(tài)是由結(jié)構(gòu)的性態(tài),非
結(jié)構(gòu)構(gòu)件和體系的性態(tài)以及建筑物內(nèi)容物性態(tài)的組合。目前性態(tài)水準(zhǔn)一般分為:損傷出現(xiàn)(damage onset)、正常運(yùn)作(operational)、能繼續(xù)居住(countinued occupancy)、可修復(fù)的(repairable)、生命安全(life safe)、倒塌(collapse)。性態(tài)目標(biāo)指建筑物在一定程度的地震作用下對所期望的性態(tài)水準(zhǔn)的表述。對建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用多重性態(tài)目標(biāo),比如美國的“面向2000基于性態(tài)工程的
框架方案”曾對一般結(jié)構(gòu)、必要結(jié)構(gòu)、對安全起控制作用的結(jié)構(gòu)分別建議了相應(yīng)的性態(tài)目標(biāo)―基本目標(biāo)(常遇地震下完全正常運(yùn)作,少遇地震下正常運(yùn)作,罕遇地震下保證生命安全,極罕遇地震下接近倒塌,相當(dāng)與中國的丙類建筑)、必要目標(biāo)(少于地震下完全正常運(yùn)作,罕遇地震下正常運(yùn)作,極罕遇地震下保證生命安全,相當(dāng)與中國的乙類建筑)、對安全其控制作用的目標(biāo)(罕遇地震下完全正常運(yùn)作,極罕遇地震下正常運(yùn)作,相當(dāng)與中國的甲類建筑),目前中國正在進(jìn)行用地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分圖代替基本烈度區(qū)畫圖的工作。對重要性不同的建筑,如協(xié)助進(jìn)行災(zāi)害恢復(fù)行動(dòng)的醫(yī)院等建筑,應(yīng)該按較高的性態(tài)目標(biāo)設(shè)計(jì)。此外,也可以針對業(yè)主對建筑提出的不同抗震要求
2.
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的核心抗震措施
我國抗震設(shè)計(jì)對鋼筋
混凝土結(jié)構(gòu)提出的基本上是“高延性要求”,也就是要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向
荷載和抗水平力的能力,對于有較高延性要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須使用能力設(shè)計(jì)法進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)。“能力設(shè)計(jì)法”的要求是在設(shè)計(jì)地震力取值偏低的情況下,結(jié)構(gòu)具有足夠的延性能力,具體做法是通過合理設(shè)計(jì)使柱端抗彎能力大于梁端從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”,即塑性變形或塑性鉸出現(xiàn)在比較容易保證具有較大延性能力的梁端;通過相應(yīng)提高
構(gòu)件端部和
節(jié)點(diǎn)的抗剪能力以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的
剪切破壞。其核心是:
(1)“強(qiáng)柱弱梁”措施:主要是通過人為增大相對于梁的抗彎能力,使塑性鉸更多的出現(xiàn)在柱端而不是梁端,讓結(jié)構(gòu)在地震引起的動(dòng)力反應(yīng)中形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”,通過框架梁的塑性變形來耗散地震能量。
“強(qiáng)柱弱梁”措施是“能力設(shè)計(jì)法”的最主要的內(nèi)容。
根據(jù)對構(gòu)件在強(qiáng)震下非線線動(dòng)力分析可知,強(qiáng)震下,由于構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形,因此可以耗散部分地震能量,同時(shí)根據(jù)桿系結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)的分析知道,在保證結(jié)構(gòu)不形成機(jī)構(gòu)的要求下,“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”相對與“柱鉸機(jī)構(gòu)”而言,能夠形成更多的塑性鉸,從而能耗散更多的地震能量,因此我們需要加強(qiáng)柱的抗彎能力,引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”。
這一套抗震措施理念已被世界各國所接受,但是對于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。這兩種思路都承認(rèn)應(yīng)該優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸,但是雙方對柱端塑性鉸出現(xiàn)的位置和數(shù)量有分歧。
新西蘭追求理想的梁鉸機(jī)構(gòu),規(guī)范中底層柱的彎距增大系數(shù)比其它柱的彎距增大系數(shù)要小一些,這么做的目的是希望在強(qiáng)震下,梁端塑性鉸形成較為普遍,底層柱塑性鉸的出現(xiàn)比梁端塑性鉸遲,而其余所有的柱
截面在大震下不出現(xiàn)塑性鉸的“梁鉸機(jī)構(gòu)”。但是新西蘭人也不認(rèn)為他們的理想梁鉸方案是唯一可用的方法,因此他們在規(guī)范中規(guī)定可以選用兩種方法,一種是上述的理想梁鉸機(jī)構(gòu)法,另一種就是類似與美國的方法。
美國規(guī)范的做法則希望在強(qiáng)震下塑性鉸出現(xiàn)較早,柱端塑性鉸形成較遲,梁端塑性鉸形成得較普遍,柱端塑性鉸可能要形成得要少一些的“梁-柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”(柱端塑性鉸可以在任何位置形成,這一點(diǎn)是與新西蘭規(guī)范的做法是不同的)。中國規(guī)范和歐洲EC8規(guī)范也是采用與美國類似的方法。
(2)“強(qiáng)剪弱彎”措施:用剪力增大系數(shù)增大梁端,柱端,
剪力墻端,剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值,并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì),以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)
脆性的剪切破壞。
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