钢筋混凝土结构抗震设计规范
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钢筋混凝土结构抗震设计1. 引言1.1 背景介绍钢筋混凝土结构是一种常用于建筑工程中的结构形式,具有良好的抗压、抗弯和抗剪性能,被广泛应用于各种建筑物的主体结构中。
随着现代建筑设计对安全性的要求不断提高,钢筋混凝土结构抗震设计也日益受到重视。
地震是造成建筑物倒塌和人员伤亡的重要原因之一,因此进行抗震设计是确保建筑物在地震发生时能够保持稳定性和完整性的重要手段。
钢筋混凝土结构的抗震设计在工程实践中具有重要意义,能够有效提高建筑物的抗震性能,保障人们的生命财产安全。
通过深入研究钢筋混凝土结构抗震设计的原理和方法,可以更好地了解其在地震作用下的受力性能和变形规律,为工程实践提供科学依据。
对钢筋混凝土结构抗震设计进行深入探讨具有重要的现实意义和理论意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨钢筋混凝土结构在抗震设计中的重要性和应用价值,深入分析其抗震性能及设计方法,为提高建筑结构在地震作用下的抗震能力提供科学依据。
通过研究,可以更好地指导工程师在设计过程中如何合理布置钢筋混凝土结构,采取有效措施增强其抗震性能,从而降低地震灾害对建筑物造成的破坏和损失。
本研究旨在总结并提炼钢筋混凝土结构抗震设计的原则和方法,为工程实践提供可靠的技术支持,促进建筑结构的安全可靠性和抗震性能的不断提升。
通过深入研究钢筋混凝土结构抗震设计的理论与实践,可以有效促进钢筋混凝土结构抗震设计技术的发展和应用,为建筑工程的抗震设计提供更加科学合理的指导,为社会的安全和发展做出贡献。
1.3 意义钢筋混凝土结构抗震设计的意义在于保障建筑物及其中的人员财产免受地震灾害的影响。
地震是一种极其破坏性的自然灾害,能够造成建筑物的倒塌、人员伤亡和财产损失。
而钢筋混凝土结构抗震设计的意义就在于通过科学的设计原则和方法,使建筑物能够在地震发生时保持稳定,减小破坏程度,最大限度地保护人们的生命安全和财产安全。
在地震频发的地区,进行钢筋混凝土结构抗震设计尤为重要,能够大大降低地震带来的损失和影响。
钢筋混凝土框架结构的抗震设计规程一、前言钢筋混凝土框架结构作为一种常见的建筑结构形式,在建筑工程中得到了广泛应用。
由于地震等自然灾害的影响,钢筋混凝土框架结构的抗震性能至关重要。
因此,本文旨在提供一份钢筋混凝土框架结构的抗震设计规程,以确保建筑结构的安全性和稳定性。
二、设计基础1.设计地震烈度设计地震烈度应根据当地地质条件和历史地震记录,采用相应的规范计算得出。
2.结构分类钢筋混凝土框架结构应根据受力特点和构造形式,分为抗震设防等级I、抗震设防等级II、抗震设防等级III和抗震设防等级IV四个等级。
3.设计参数设计参数包括结构材料的强度等级、构件的断面尺寸、钢筋的配筋率等,应根据相关规范和实际情况确定。
三、设计要求1.强度要求钢筋混凝土框架结构应具有足够的强度和刚度,以承受地震力和自重荷载。
2.变形要求在地震作用下,结构应保持足够的刚度和稳定性,避免过大的变形和位移。
3.耗能要求钢筋混凝土框架结构应具有一定的耗能能力,以吸收地震能量,减少地震对结构的破坏。
4.破坏控制在地震作用下,结构应出现可控的破坏形式,避免突然崩塌和倒塌。
四、设计方法1.荷载计算钢筋混凝土框架结构的荷载计算包括自重、活荷载和地震荷载等三种荷载。
其中地震荷载应根据设计地震烈度和结构分类确定。
2.结构分析钢筋混凝土框架结构的结构分析应采用弹性静力分析或弹性动力分析方法,以确定结构的内力和变形。
3.构件设计钢筋混凝土框架结构的构件设计应根据结构材料的强度等级、构件的受力特点和荷载大小等因素确定。
同时,应根据相关规范和实际情况确定构件的断面尺寸和钢筋的配筋率等。
4.节点设计节点是钢筋混凝土框架结构中最容易出现破坏的部位。
因此,在节点的设计中,应采用合理的节点形式和加强措施,以确保节点的强度和稳定性。
五、施工要求1.钢筋混凝土框架结构的施工应符合相关规范和标准,保证结构的质量和安全性。
2.施工过程中应注意保护结构,避免损坏或污染。
3.施工中应加强质量管理,确保施工工艺和材料符合设计要求。
钢筋混凝土结构抗震设计规范随着社会的发展,建筑工程越来越多地成为人们关注的焦点。
而对于建筑工程的抗震设计,更是一个必须重视的问题。
因为在地震灾害中,建筑物的抗震性能直接关系到人们的生命财产安全。
因此,钢筋混凝土结构抗震设计规范的重要性不言而喻。
本文将从以下几个方面对钢筋混凝土结构抗震设计规范进行详细介绍和探讨。
一、钢筋混凝土结构抗震设计规范的意义钢筋混凝土结构是建筑工程中最常见的一种结构形式,其抗震性能直接关系到建筑物在地震中的安全性和可靠性。
因此,制定钢筋混凝土结构抗震设计规范,对于提高建筑物的抗震性能,保障人们的生命财产安全具有重要的意义。
二、钢筋混凝土结构抗震设计规范的内容1. 抗震设计基本原则钢筋混凝土结构抗震设计的基本原则是“抗震第一、安全第一”。
在设计过程中,应根据建筑物的性质、用途、地理位置和地震烈度等因素,科学合理地确定抗震性能目标和抗震设计参数,确保建筑物在地震中具有良好的抗震性能和安全性能。
2. 抗震设防烈度抗震设防烈度是指建筑物所在地区的地震烈度等级,是抗震设计中最基本的参数。
根据不同的地理位置和地震烈度等级,应科学合理地确定抗震设防烈度。
3. 结构抗震性能目标结构抗震性能目标是指建筑物在地震中的稳定性、耐震能力和可修复性等抗震性能指标。
在设计中,应根据建筑物的性质、用途和地震烈度等因素,科学合理地确定结构抗震性能目标。
4. 抗震设计参数抗震设计参数是指影响建筑物抗震性能的重要设计参数,包括结构形式、材料选用、构件尺寸和布置等。
在设计中,应根据建筑物的性质、用途和地震烈度等因素,科学合理地确定抗震设计参数。
5. 抗震设计验算方法抗震设计验算方法是指对建筑物进行抗震设计验算的方法和步骤。
在设计中,应采用科学合理的验算方法,确保建筑物在地震中具有良好的稳定性、耐震能力和可修复性等抗震性能。
三、钢筋混凝土结构抗震设计规范的应用钢筋混凝土结构抗震设计规范的应用不仅需要设计师具备丰富的抗震设计经验和专业知识,还需要设计师具有较强的工程实践能力。
钢筋混凝土梁抗震设计规范一、前言钢筋混凝土梁是工程建筑中常用的承重构件,具有一定的抗震性能,但在地震作用下容易受到破坏。
因此,为了保证建筑物在地震作用下的安全性,必须对钢筋混凝土梁进行抗震设计,使其具有足够的抗震能力。
本文将介绍钢筋混凝土梁抗震设计规范,以保证工程建筑的安全性。
二、抗震设计基本原则1. 抗震设计的目的是保证建筑物在地震作用下具有足够的抗震能力,避免或减少地震灾害的发生。
2. 抗震设计应根据地震烈度、建筑物结构类型、使用功能、地基条件等因素进行综合考虑,采用合理的结构形式、材料和构造措施。
3. 抗震设计应满足建筑物在地震作用下的强度、刚度、韧度、稳定性和耐久性等要求,以防止结构破坏和倒塌。
4. 抗震设计应遵循国家现行的抗震设计规范和标准,保证设计的合法性和可行性。
三、设计基本要求1. 梁的抗震设计应根据建筑物的使用功能、荷载情况、结构形式和地震烈度等因素进行合理的选择和计算。
2. 梁的设计应满足结构的受力要求和抗震要求,保证结构的强度、刚度、韧度和稳定性。
3. 梁的设计应考虑构造的可行性和施工的方便性,避免出现构造上的缺陷和质量问题。
4. 梁的设计应进行细节处理,保证构造的合理性和完整性,避免出现结构漏洞和局部破坏。
四、计算方法1. 梁的抗震设计应采用弹塑性分析法进行计算,保证结构在地震作用下的稳定性和韧度。
2. 梁的计算应考虑纵向受力和横向受力的影响,避免出现构造上的缺陷和质量问题。
3. 梁的计算应按照国家现行的抗震设计规范和标准进行计算,保证设计的合法性和可行性。
4. 梁的计算应进行细节处理,保证构造的合理性和完整性,避免出现结构漏洞和局部破坏。
五、设计参数1. 梁的设计参数应根据建筑物的使用功能、荷载情况、结构形式和地震烈度等因素进行合理的选择和计算。
2. 梁的设计参数应满足结构的受力要求和抗震要求,保证结构的强度、刚度、韧度和稳定性。
3. 梁的设计参数应考虑构造的可行性和施工的方便性,避免出现构造上的缺陷和质量问题。
钢筋混凝土抗震设计规程一、前言本规程适用于地震烈度为6度及以下地区的新建建筑物和构筑物的抗震设计。
二、抗震设计基本要求1.结构的地震烈度应符合建筑设计规范的要求。
2.结构的承载力和刚度应满足设计要求。
3.结构的变形能力应满足规范的要求。
4.结构的稳定性应满足规范的要求。
5.结构应能保持完整,不发生倒塌、崩落或失稳。
6.结构的地震响应应符合规范的要求。
三、设计原则1.按照现代设计理念,采用抗震性能设计。
2.结构设计应尽可能满足强震下的整体性能要求。
3.采用合理的抗震措施,保证结构的安全性和可靠性。
4.结构设计应具备良好的可维护性和可修复性。
四、基本设计参数1.设计地震烈度:根据建筑设计规范所规定的地震烈度等级进行选择。
2.设计基本风压:根据建筑设计规范所规定的风压等级进行选择。
3.建筑物使用年限:根据规范所规定的建筑物使用年限进行选择。
4.土壤基础类型:根据建筑设计地区的土壤类型进行选择。
5.设计荷载:根据建筑物的用途和设计要求进行选择。
五、材料与构件的要求1.混凝土应符合《混凝土结构设计规范》的要求,钢筋应符合《钢筋混凝土结构设计规范》的要求。
2.构件的设计应满足《建筑结构设计规范》的要求。
3.构件的加工和安装应符合《建筑施工质量验收规范》的要求。
4.构件的连接应符合《建筑结构设计规范》的要求。
六、结构设计方法1.基础设计:按照规范要求进行设计,基础的承载力和稳定性应满足规范的要求。
2.框架设计:按照规范要求进行设计,框架的承载力和稳定性应满足规范的要求。
3.墙体设计:按照规范要求进行设计,墙体的承载能力和稳定性应满足规范的要求。
4.屋面设计:按照规范要求进行设计,屋面的承载能力和稳定性应满足规范的要求。
5.结构的抗震设计:采用抗震性能设计方法,应满足强震下的整体性能要求。
七、结构的施工与验收1.施工前,应按照规范要求进行施工准备工作,安排施工进度,制定施工方案和施工质量监督计划。
2.施工中,应按照规范要求进行施工,保证施工质量,避免出现质量问题。
钢筋混凝土梁的抗震设计规范一、引言钢筋混凝土梁作为建筑结构的重要组成部分之一,其抗震设计是保障建筑安全的重要环节。
本文旨在介绍钢筋混凝土梁的抗震设计规范,包括设计原则、设计要求、设计方法等方面,以期能够为相关从业人员提供一定的参考。
二、设计原则1. 结构安全优先在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,首要原则是保证结构的安全性。
因此,在设计过程中,需要充分考虑梁的受力状态、受力形式以及受力方向等因素,以确保梁在受到强烈地震时能够承受住地震引起的荷载。
2. 抗震性能可控在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,需要考虑梁的抗震性能,确保在一定范围内可控。
因此,在设计过程中需要充分考虑梁的抗震性能参数,如初始刚度、破坏韧度等,以确保梁在受到地震时具有一定的变形能力。
三、设计要求1. 受力状态在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,需要充分考虑梁的受力状态。
根据梁的受力状态不同,设计应采取不同的措施。
例如,对于受弯矩作用的梁,应采取加强梁的抗弯能力的措施,如增加钢筋配筋量等。
2. 受力形式在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,需要考虑梁的受力形式。
根据梁的受力形式不同,设计应采取不同的措施。
例如,对于受剪力作用的梁,应采取加强梁的抗剪能力的措施,如增加剪力钢筋配筋量等。
3. 受力方向在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,需要考虑梁的受力方向。
根据梁的受力方向不同,设计应采取不同的措施。
例如,对于受水平力作用的梁,应采取加强梁的抗震能力的措施,如增加梁的剪力钢筋配筋量等。
4. 抗震性能在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,需要考虑梁的抗震性能。
根据梁的抗震性能不同,设计应采取不同的措施。
例如,对于要求较高的抗震性能的梁,应采取加强梁的抗震能力的措施,如增加梁的初始刚度、破坏韧度等。
四、设计方法1. 荷载计算在进行钢筋混凝土梁的抗震设计时,需要进行荷载计算,以确定梁在地震荷载作用下的受力状态。
荷载计算的方法包括静力计算和动力计算两种方法。
其中,静力计算适用于简单结构,动力计算适用于复杂结构。
混凝土结构的抗震设计规程一、前言混凝土结构是建筑工程中常用的结构形式之一,其在建筑物的抗震性能中起着重要作用。
本技术规程旨在规范混凝土结构的抗震设计,保证建筑物在地震中具有足够的承载能力和变形能力,从而保障人身安全和财产安全。
二、设计基础1. 设计地震动参数根据所在地区地震烈度、地震波特性等因素,确定设计地震动参数。
常用的地震动参数包括地震分组、地震烈度、基准地震动参数等。
2. 建筑物结构形式根据建筑物的使用功能、空间布局和地理环境等因素,确定建筑物的结构形式。
常用的结构形式包括框架结构、剪力墙结构、框剪结构等。
3. 建筑物特殊要求根据建筑物的使用要求和设计要求,确定建筑物的特殊要求。
例如,高层建筑需要考虑风荷载和防火要求,医院建筑需要考虑地震后的应急处理等。
三、设计参数1. 受力构件截面尺寸根据建筑物的结构形式和使用要求,确定受力构件的截面尺寸。
受力构件截面尺寸的确定应考虑其受力状态、受力方向、受力程度等因素。
2. 混凝土强度等级根据建筑物的使用要求和设计要求,确定混凝土强度等级。
混凝土强度等级的确定应考虑其受力状态、受力方向、受力程度等因素。
3. 钢筋强度等级根据建筑物的使用要求和设计要求,确定钢筋强度等级。
钢筋强度等级的确定应考虑其受力状态、受力方向、受力程度等因素。
4. 砌体强度等级如建筑物采用砌体结构,应根据其使用要求和设计要求,确定砌体强度等级。
四、设计要求1. 承载能力混凝土结构在地震中应具有足够的承载能力,能够抵抗地震作用产生的惯性力和附加荷载。
受力构件应满足规定的强度和稳定性要求,且构件的受力状态应符合规定要求。
2. 变形能力混凝土结构在地震中应具有足够的变形能力,能够在地震荷载作用下产生一定程度的变形,以减小地震作用的影响。
受力构件应满足规定的变形限值要求,且构件的变形应符合规定要求。
3. 安全性混凝土结构在地震中应具有足够的安全性,能够保证建筑物的人身安全和财产安全。
建筑物的结构形式和受力构件应满足规定的安全性要求,且建筑物的整体稳定性应得到保证。
建筑抗震设防分类标准中的基本规定:3 基本规定3.0.1 建筑抗震设防类别划分,应根据下列因素综合确定。
3.0.1.1 社会影响和直接、间接经济损失的大小。
3.0.1.2 城市的大小和地位、行业的特点、工矿企业的规模。
3.0.1.3 使用功能失效后对全局的影响范围大小。
3.0.1.4 结构本身的抗震潜力大小、使用功能恢复的难易程度。
3.0.1.5 建筑物各单元的重要性有显著不同时,可根据局部的单元划分类别。
3.0.1.6 在不同行业之间的相同建筑,由于所处地位及受地震破坏后产生后果及影响不同,其抗震设防类别可不相同。
3.0.2 建筑抗震设防类别,应根据其使用功能的重要性可分为甲类、乙类、丙类、丁类四个类别,其划分应符合下列要求。
3.0.2.1 甲类建筑,地震破坏后对社会有严重影响,对国民经济有巨大损失或有特殊要求的建筑。
3.0.2.2 乙类建筑,主要指使用功能不能中断或需尽快恢复,且地震破坏会造成社会重大影响和国民经济重大损失的建筑。
3.0.2.3 丙类建筑,地震破坏后有一般影响及其他不属于甲、乙、丁类的建筑。
3.0.2.4 丁类建筑,地震破坏或倒塌不会影响甲、乙、丙类建筑,且社会影响、经济损失轻微的建筑。
一般为储存物品价值低、人员活动少的单层仓库等建筑。
3.0.3 各类建筑的抗震设防标准,应符合下列要求。
3.0.3.1 甲类建筑,应按提高设防烈度一度设计(包括地震作用和抗震措施)。
3.0.3.2 乙类建筑,地震作用应按本地区抗震设防烈度计算。
抗震措施,当设防烈度为6—8度时应提高一度设计,当为9度时,应加强抗震措施。
对较小的乙类建筑,可采用抗震性能好、经济合理的结构体系,并按本地区的抗震设防烈度采取抗震措施。
乙类建筑的地基基础可不提高抗震措施。
3.0.3.3 丙类建筑,地震作用和抗震措施应按本地区设防烈度设计。
3.0.3.4 丁类建筑,一般情况下,地震作用可不降低;当设防烈度为7—9度时,抗震措施可按本地区设防烈度降低一度设计,当为6度时可不降低。
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1 结构设计地震力的确定1.1 低地震力取值的可行性到二十世纪八十年代,各国设计规范都承认这样一个事实,就是在地震作用下,结构在真正失效前,有一个较大的塑性变形能力(结构延性),即结构在一个较小的地震下可能达到或者接近屈服状态;而在较大的地震下,结构的若干部位将陆续进入屈服后的非弹性变形状态,并且随着地震力的增大,结构中进入弹塑性变形的部位增多,先进入屈服的部位弹塑性变形也增大。
结构通过这种变形耗散较多的地震传来的能量,将其转换成热能。
对于"设计地震力-延性"联合法则,我们可以从地震力和结构相互关系上进行理解:一方面设计地震力低的结构,通过更大的非弹性变形,耗散掉更多的地震能量;另一方面结构非弹性变形越大,刚度降低越严重,阻尼增大,周期比高设计地震力的结构增长越多,结构受到的总地震力也降低也越多。
这就使得我们在设计过程中,在不降低构件竖向承载力、保证结构延性的前提下,可以取用一个小于设防烈度地震反应水准,作为设计中取用的地震作用。
反过来讲,若采用的设计地震力越低,结构屈服部位在屈服后,水平和竖向承载力不降低的前提下需要达到的非弹性变形就越大,也就需要结构有更好的延性性能。
这样,我们就需要解决如下两个问题:A、如何在设防烈度地震作用与设计地震力取值之间建立恰当的联系;B、如何在设计地震力与所要求的结构延性建立对应关系。
对于问题A,以N.M.Newmark为代表的众多学者认为,将设防烈度地震加速度通过地震力降低系数R(中,美等国)或结构性能系数q(欧共体,新西兰等)折减为结构设计加速度,相当于赋予结构一个较小的屈服承载力,结构在竖向承载力不降低的情况下,通过屈服后的非弹性变形来经受更大的地震,实现"大震不倒"的目标。
因而,采用低设计地震力的关键在于保证结构及构件在大震下达到所需的延性。
对于地震力降低系数R或结构性能系数q,各国设计规范存在略为不同的处理手法,不过总体而言,R或q 均为设防烈度地震作用与结构截面设计所用的地震作用的比值。
R或q越大,则要求结构达到的延性能力越大,R或q越小,则结构需要达到的延性能力越小。
这样均能实现"大震不倒"。
对于问题B,国外一般有如下三种设计方案:(1)较高地震力——较低延性方案;(2)中等地震力——中等延性方案;(3)较低地震力——较高延性方案。
高地震力方案主要保证结构的承载力,低地震力方案主要保证结构的延性。
实际震害表明,这三种方案,从抗震效果和经济性来看,都能达到设防目标。
我国的抗震设计采用的是方案(3)即较低地震力——较高延性方案,即采用明显小于设防烈度的小震地面运动加速度来确定结构的设计地震作用,并将它与其他荷载内力进行组合,进行截面设计,通过钢筋混凝土结构在屈服后的地震反应过程中形成较为有利的耗能机构,使结构主要的耗能部位具有良好的屈服后变形能力,来实现"大震不倒"的目标。
当然,我们还要看到一点,虽然这三个方案都能保证"大震不倒",但是在改善结构在中小地震下的性态方面,方案(3)仅仅提高结构的延性水平而结构的屈服水准并没有明显提高,是明显不如方案(1)和(2)的。
也就是说,在保证"小震不坏,中震可修"方面,方案(1)和(2)是优于方案(3)的。
地震动以波的形式在地下及地表传播,由于震源特点、断层机制、传播途径等因素的不确定性,具有很大随机性。
要想得出地震动对于不同结构有什么不同的反应,就需要在地震动特性与结构反应架起一座桥梁。
由于地震动反应谱的形状特征反应了不同类型结构动力最大反应的特点,所以各工程中一般采用地震影响系数谱曲线作为计算地震作用的依据。
我国的谱曲线综合考虑了烈度、震中距、场地类别、结构自振周期和阻尼比的影响。
根据新修订的中国地震动参数区划图,给出了抗震设防烈度(中震)下的设计基本地震加速度。
通过对震级、震中距、场地类别等因素对结构反应谱的影响,抗震规范把动力放大系数取为2.25。
根据统计资料,多遇地震烈度比基本烈度降低约1.55度,相当于地震作用降低0.35倍,即地震力降低系数为1/0.352.8。
从而得到小震时结构的设计加速度,其值与重力加速度的比值即为小震时水平地震影响系数最大值。
与其他国家相比,我国的地震力降低系数R2.7~2.8,其取值与新西兰"有限延性框架"相当(R=3);介于欧洲共同体低延性DC"L"(R=2.5)和中延性DC"M"(R=3.75)之间;比美国的"一般框架"(R=3.5)还要略小些。
单纯从R的角度来看,似乎中国规范在大震下的延性需求和其他国家相比处在"中等延性结构"水平。
但是中国设防烈度下水平地面运动的峰值加速度系数的取值,要比其他各个国家的低(见下表)。
结构动力放大系数相差不大,都在2.25附近,而我国的谱曲线平台段与其他国家相比很小,下降段较陡,造成反应谱的取值较其他国家的低,实质上中国R=2.8相当于欧共体的R=5.0左右,所以实质上,我国采用的是"较低地震力——较高延性"方案。
在大震下所需要的延性需求与其他国家相比,应该属于高延性需求。
各国规范美国UBC 1997新西兰NZS3101欧洲EC8中国GB50011-2001加速度系数0.075~0.400.21~0.420.12~0.360.05~0.401.2 地震作用计算随着反应谱理论的不断成熟,各个国家对地震力在结构上的作用,都接受了底部剪力法和振型分解反应谱法等方法。
我国规范规定:底部剪力法适用于高度不超过40m,以剪切变形为主且质量刚度沿高度分布均匀的结构,以及近似单质点的结构。
结构的总地震力由:FeK=1.Geq确定,然后再沿高度按倒三角形分布分配,并考虑了地震中可能顶部地震力增大的顶点附加集中力。
振型分解反应谱法适用于当前现有大多数建筑结构体系。
通过振型组合考虑各周期不同的振型在地震反应中的参与程度。
对不进行扭转计算的结构,先确定各振型在各质点的水平地震作用标准值,再按照公式S=surq(Sj^2)确定水平地震作用效应;对进行扭转耦联计算的结构,其楼层取两个正交水平位移和转角位移三个自由度,确定各振型在各楼层两水平方向和转角方向的地震作用标准值,按S=surq[Sx^2+(0.85 Sy)^2] 或S=surq[Sy^2+(0.85 Sx)^2]来确定水平地震作用效应。
规范同时还规定,对特别不规则的建筑,甲类建筑,规范表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑,应用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
另外,一般弹性时程法分析的结果有利于判断薄弱层部位。
对于9度地区高层建筑考虑竖向地震力,采取与底部剪力法类似的方法,只是竖向地震力的取值约为水平地震力取值的0.57倍左右。
对于长周期结构,地震作用中的地面运动加速度和位移可能对结构具有更大的影响,而振型分解反应谱法无法对此作出估计,新规范同时还增加了楼层水平地震剪力最小值的要求,见抗震规范5.2.5条。
2 结构抗震变形验算抗震设防三水准的要求是通过两阶段设计来保证的:(1)多遇地震下的承载力验算,建筑主体结构不受损,非结构构件没有过重破坏保证建筑正常使用功能;(2)罕遇地震作用下建筑主体结构遭遇破坏,但不倒塌。
结构抗震变形验算是两阶段设计很重要的内容。
第一阶段设计,变形验算以弹性层间位移角表示。
以保证结构及非结构构件不开裂或开裂不明显,保证结构整体抗震性能。
新规范增加了变形验算的范围,对以弯曲变形为主的高层建筑可以扣除结构的整体弯曲变形,因为这部分位移对结构而言是无害位移,只是人的舒适度感觉不同而已,第二阶段的变形验算为罕遇地震下薄弱层弹塑性变形验算,以弹塑性层间位移表示。
根据震害经验、实验研究和计算结果分析提出了构件和节点达到极限变形时的层间极限位移角,防止结构薄弱层弹塑性变形过大引起结构倒塌。
规范对验算的范围有明确规定,但考虑到弹塑性变形计算的复杂性和缺乏实用软件,对不同建筑有不同要求。
在以后发展中可以把验算范围推广到更大,甚至可以基于位移控制法来设计结构,满足某些类型的建筑对结构位移的特殊要求,来保证结构的位移在可接受范围。
需要说明的是,现阶段的位移控制和抗震设计还限于单一地震下结构的反应。
如何有效考虑在地震高发区及多次地震下累积损伤对结构变形和抗震性能的影响,保证结构整个寿命期内的安全,需要进一步的研究。
3 以框架结构为例谈抗震概念设计由于建筑抗震设计的复杂性,在实际工程中抗震概念设计就显得尤为重要。
它主要包括以下内容:建筑设计应注意结构的规则性;选择合理的建筑结构体系;抗侧力结构和构件的延性设计。
下面以框架为例重点介绍抗震概念设计中的能力设计法(capacity design)。
能力设计法是结构延性设计的主要内容,包括我国规范的内力调整和构造两个方面。
它是二十世纪70年代后期,新西兰知名学者T.Paulay和Park 提出的钢筋混凝土结构在设计地震力取值偏低的情况下具有足够延性的方法。
其核心思想为:(1)通过"强柱弱梁"引导结构形成"梁铰机构"或者"梁柱铰机构";(2)通过"强剪弱弯"避免结构在达到预计延性能力前发生剪切破坏;(3)通过必要构造措施使可能形成塑性铰的部位具有必要的塑性转动能力和耗能能力。
通过以上三个方面保证使结构具有必要的延性。
框架结构作为常见的结构形式,其延性设计也主要是从这三个方面来体现的。
3.1 强柱弱梁结构动力反应分析表明,结构的变形能力和破坏机制有关。
常见有三种典型的耗能机构,"梁铰机构"、"柱铰机构"、"梁柱铰机构"。
"梁铰机构" 和"梁柱铰机构"的梁先屈服,可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,塑性铰数量多,不因个别塑性铰失效而结构整体失效。
因而抗震性能好,是钢筋混凝土理想的耗能机构。
我国规范采用的是允许柱子、剪力墙出铰的梁柱铰方案,采取相对的"强柱弱梁"措施,推迟柱子的出铰时间。