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文檔簡介
1、基于抗震性能設(shè)計簡介目 錄 一、基于抗震性能設(shè)計的概述 二、結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo) 1、結(jié)構(gòu)抗震性能控制目標(biāo)在制定時應(yīng)滿足的要求 (1)地震動水準(zhǔn)的確定 (2)基本設(shè)防目標(biāo)的確定 a、抗規(guī)規(guī)定的一般情況的設(shè)防目標(biāo) b、高于一般情況的四種性能控制目標(biāo) c、判別5種抗震性能水準(zhǔn)的準(zhǔn)則 d、5種性能水準(zhǔn)的震后性能狀況 2、結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計控制目標(biāo) (1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的承載力參考指標(biāo) (2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的層間位移參考指標(biāo) (3)結(jié)構(gòu)構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造對應(yīng)于不同性能要求的抗震等級。 3、不同抗震性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計 (1)第1水準(zhǔn) (2)第2水準(zhǔn) (3)第3水準(zhǔn) (4)第4水準(zhǔn) (5)
2、第5水準(zhǔn) 4、不同抗震性能水準(zhǔn)位移控制目標(biāo) 5、結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計對彈塑性計算分析的要求。 一、基于抗震性能設(shè)計的的概述1、基于抗震性能設(shè)計的理論,是近十多年來,世界上一些國家開始研究的抗震設(shè)計方法。最早由美國于20世紀(jì)90年代開始研究,主要在既有建筑評定、加固中使用了多重目標(biāo)的概念,并提供了設(shè)計方法;以后又提出了新建房屋基于性能的抗震設(shè)計理念及設(shè)計方法,可較廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。隨后日本、澳大利亞、歐州混凝土協(xié)會及我國也展開了這項研究,提出了相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范。我國目前已批準(zhǔn)的建筑抗震設(shè)計規(guī)范及在報批中的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程在近幾年科研與工程實踐的基礎(chǔ)上,已開始納入性能目標(biāo)設(shè)計的內(nèi)容,由于該
3、項技術(shù)尚處于起步階段,不少問題需進(jìn)一步研究,如地震作用的不確定性、結(jié)構(gòu)分析模型和參數(shù)的選用存在不少經(jīng)驗因素、模型試驗和震害資料較少等,但隨著在工程中的不斷應(yīng)用,將會逐漸完善成熟。2、基于抗震性能設(shè)計方法的特點是:使抗震設(shè)計從宏觀定性目標(biāo)具體量化,建設(shè)單位或設(shè)計者可選擇性能目標(biāo),然后對確定的性能目標(biāo)進(jìn)行深入的分析論證再通過專家的審查。這一方法可適用于一些目前現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中尚未涉及的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,為推廣應(yīng)用新體系、新材料、新技術(shù),提供了技術(shù)可能,是目前抗震設(shè)計中研究的熱點,預(yù)期會成為一種新的發(fā)展趨勢。 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計是否需要采用抗震性能設(shè)計方法的主要依據(jù),是在分析結(jié)構(gòu)方案在房屋高度、規(guī)則性、結(jié)構(gòu)類型
4、、場地條件或抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等方面的特殊要求的基礎(chǔ)上確定的。結(jié)構(gòu)方案特殊性的分析中要注意分析結(jié)構(gòu)方案不符合抗震概念設(shè)計的情況和程度。國內(nèi)外歷次震害經(jīng)驗說明抗震概念設(shè)計是決定結(jié)構(gòu)抗震性能的重要因素。需要要求采用抗震性能設(shè)計的工程一般表現(xiàn)為不能完全符合抗震概念設(shè)計的要求。在此情況下,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)根據(jù)概念設(shè)計的規(guī)定與建筑師協(xié)商,改進(jìn)結(jié)構(gòu)方案,盡量減少結(jié)構(gòu)不符合概念設(shè)計的情況和程度,不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。對于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)可按本節(jié)規(guī)定進(jìn)行抗震性能設(shè)計,但需慎重選用抗震性能目標(biāo),并通過深入的分析論證。 4、改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展,建筑業(yè)的形勢尤為突出。高層、超高層建筑、復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系
5、的建筑日益增多。許多工程已超越目前規(guī)范、規(guī)程所涉及的范圍,使工程技術(shù)人員無技術(shù)法規(guī)可依。為適應(yīng)國家建設(shè)的需要,并確保工程設(shè)計的可靠與安全,2002年由建設(shè)部發(fā)布了第111號部長令超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定,成立了全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會,(2009年已進(jìn)入第四屆),制定了超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點等文件,凡需要設(shè)計超限高層建筑工程的項目需根據(jù)111號部長令的要求,由設(shè)計單位在初步設(shè)計階段進(jìn)行仔細(xì)分析,明確超限內(nèi)容,并提出相應(yīng)的加強(qiáng)措施,完成審查技術(shù)要點規(guī)定的內(nèi)容,報專家委員會論證審查,必要時尚需進(jìn)行模型試驗。近年來,這項工作對確保復(fù)雜超限工程質(zhì)量發(fā)揮了重要
6、作用,在執(zhí)行部長令審查超限工程的過程中開始逐步涉及到基于抗震性能設(shè)計的理念與方法,2009年頒布的關(guān)于加強(qiáng)超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查技術(shù)把關(guān)的建議中明確提出了對復(fù)雜和超限高層建筑,應(yīng)明確其抗震性能目標(biāo),即為實現(xiàn)“大震不倒”所選擇的加強(qiáng)措施。目前在復(fù)雜和超限高層建筑中已逐步開始應(yīng)用基于性能的抗震設(shè)計相信在不斷應(yīng)用的過程中,該項設(shè)計理念及方法將會日趨成熟完善。 二、結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo) 1、結(jié)構(gòu)抗震性能控制目標(biāo)制定時應(yīng)滿足的要求 (1)地震動水準(zhǔn)的確定 a、89規(guī)范提出的“小震不壞,中震可修、大震不倒”是屬于一般情況的性能設(shè)計目標(biāo),其地震動水準(zhǔn)可按抗規(guī)規(guī)定的多遇地震(小震)、設(shè)防烈度地震(中震)和罕
7、遇地震(大震)的地震作用選定。 b、抗規(guī)2001第12.2.2條規(guī)定,對處于發(fā)震斷裂兩側(cè)10Km以內(nèi)的結(jié)構(gòu),應(yīng)計入近場影響,若地震動參數(shù)未計入近場影響,5Km以內(nèi)宜乘以增大系數(shù)1.5;5Km以外宜乘以不小于1.25的增大系數(shù)。 c、對設(shè)計使用年限超過50年的結(jié)構(gòu),其地震作用需作適當(dāng)調(diào)整,取值需經(jīng)專門研究提出后,報規(guī)定的權(quán)限部門批準(zhǔn)后采用。其值可參考建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則(試用)附錄A。具體調(diào)整系數(shù)大體是:設(shè)計使用年限70年,取1.15-1.2、100年取1.3-1.4。 (2)基本設(shè)防目標(biāo)的確定a、抗規(guī)2001 1.0.1條規(guī)定:進(jìn)行抗震設(shè)計的建筑,其抗震設(shè)防目標(biāo)是:當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防
8、烈度的多遇地震影響時,一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,可能損 壞,經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用;當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時,不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。與上述要求配套的地震破壞分級定性劃分,在建筑地震破壞等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(建設(shè)部90建抗字377號)中,分為五級作了較詳細(xì)的描述,見表2.1-1。 表2.1-1 各類房屋的地震破壞分級和損失估計名 稱破壞描述繼續(xù)使用的可能性變形參考值基本完好(含完好)承重構(gòu)件完好;個別非承重構(gòu)件輕微損壞;附屬構(gòu)件有不同程度破壞一般不需要修理即可繼續(xù)使用輕微損壞個別承重構(gòu)件輕微裂縫(對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)
9、件指殘余變形),個別非承重構(gòu)件明顯破壞;附屬構(gòu)件有不同程度破壞不需修理或需稍加修理,仍可繼續(xù)使用中等破壞多數(shù)承重構(gòu)件輕微裂縫(或殘余變形),部分明顯裂縫(或殘余變形);個別非承重構(gòu)件嚴(yán)重破壞需一般修理,采取安全措施后可適當(dāng)使用嚴(yán)重破壞多數(shù)承重構(gòu)件嚴(yán)重破壞或部分倒塌應(yīng)排險大修,局部拆除倒 塌多數(shù)承重構(gòu)件倒塌需拆除 注:1、個別指5%以下,部分指30%以下,多數(shù)指50%以上; 2、中等破壞變形參考值,大致取規(guī)范彈性和彈塑性位移角限值的平均值,輕微損壞取1/2平均值。b、由于結(jié)構(gòu)方案屬于特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)不符合抗震概念設(shè)計的要求或建筑物有特殊需要,可根據(jù)抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)的特殊性、
10、建造費用、震后損失和修復(fù)難易程度等因素,選用高于一般情況的性能控制目標(biāo),目前已批準(zhǔn)的抗規(guī)和在報批中的高規(guī),將這類結(jié)構(gòu)的預(yù)期性能控制目標(biāo)分為四類,其破壞情況的描述見表2.1-2。 表2.1-2 高于一般情況的預(yù)期性能控制目標(biāo)破壞狀態(tài)地震水準(zhǔn)性能A性能B性能C性能D多遇地震(小震)完好完好完好完好設(shè)防烈度地震(中震)完好、正常使用基本完好,檢修后繼續(xù)使用輕微損壞,簡單修理后繼續(xù)使用輕微至接近中等損壞,變形罕遇地震(大震)基本完好,檢修后繼續(xù)使用輕微至中等破壞修復(fù)后繼續(xù)使用其破壞需加固后繼續(xù)使用接近嚴(yán)重破壞,大修后繼續(xù)使用 性能A、結(jié)構(gòu)構(gòu)件在預(yù)期大震下仍基本處于彈性狀態(tài),因此其細(xì)部構(gòu)造僅需要滿足最基
11、本的構(gòu)造要求。實例表明,采用隔震、減震技術(shù)或低烈度設(shè)防且風(fēng)力很大時有可能實現(xiàn);條件許可時,可對某些關(guān)鍵構(gòu)件提出這個性能目標(biāo)。 性能B、結(jié)構(gòu)構(gòu)件在中震下完好,在預(yù)期大震下可能屈服、其細(xì)部構(gòu)造滿足低延性的要求。如某6度設(shè)防的外框 核心筒結(jié)構(gòu),其風(fēng)力是小震的2.4倍,風(fēng)載層間位移是小震的2.5倍。結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件的承載力和層間位移均可滿足中震(不計入風(fēng)載效應(yīng)組合)的設(shè)計要求;考慮水平構(gòu)件在大震下?lián)p壞使剛度降低和阻尼加大,按等效線性化方法估算,豎向構(gòu)件的最小極限承載力仍可滿足大震下的驗算要求,結(jié)構(gòu)總體上可達(dá)到性能B要求。性能C、在中震下已有輕微塑性變形,大震下有明顯的塑性變形,其細(xì)部構(gòu)造需滿足中等延性的構(gòu)
12、造要求。 性能D、在中震下的損壞已大于性能C,結(jié)構(gòu)總體的抗震承載力僅略高于一般情況,其細(xì)部構(gòu)造需滿足高延性要求。 表2.1-2內(nèi)4個等級的性能目標(biāo),涉及到五種破壞狀態(tài),高規(guī)(征求意見稿)中將其稱為抗震性能的五個水準(zhǔn)(1、2、3、4、5),因此表2.1-2可減化為表2.1-3。 表2.1-3 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)對應(yīng)的抗震性能水準(zhǔn) 性能目標(biāo)地震水準(zhǔn)ABCD多遇地震(小震)1111設(shè)防烈度地震(中震)1234罕遇地震(大震)2345 c、判別5種抗震性能水準(zhǔn)的準(zhǔn)則 (a)第1抗震性能水準(zhǔn)完好,即所有構(gòu)件保持彈性狀態(tài)。 、全部構(gòu)件的抗震承載力設(shè)計值(拉、壓、彎、剪、壓彎、拉彎、穩(wěn)定等)滿足彈性設(shè)計的要求
13、;層間變形(以彎曲變形為主的結(jié)構(gòu)宜扣除整體彎曲變形)滿足規(guī)范小震下的位移角限值;這是各種預(yù)期性能目標(biāo)在多遇地震下的基本要求滿足規(guī)范規(guī)定的承載力和彈性變形要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級不宜低于抗規(guī)、高規(guī)的有關(guān)規(guī)定,需要特別加強(qiáng)的構(gòu)件可適當(dāng)提高抗震等級,已為特一級的不再提高。 、中震作用下,構(gòu)件承載力需滿足彈性設(shè)計要求,但在構(gòu)件組合內(nèi)力計算中不計入風(fēng)荷載作用效應(yīng)的組合,地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的構(gòu)件內(nèi)力(計算中不乘與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)。 (b)第2抗震性能水準(zhǔn)基本完好,即構(gòu)件基本保持彈性狀態(tài),各種承載力設(shè)計值基本滿足規(guī)范對抗震承載力的要求(效應(yīng)S不含抗震等級調(diào)整系數(shù)),層間位移可能略微超過彈性變形限值。 在中
14、震及大震作用下: 、豎向構(gòu)件及關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力滿足彈性設(shè)計要求。 、框架梁、剪力墻連梁等耗能構(gòu)件的正截面承載力(抗彎),需滿足“屈服承載力設(shè)計”要求,即構(gòu)件材料標(biāo)準(zhǔn)值計算的承載力不小于按重力荷載及地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算的構(gòu)件組合內(nèi)力,重力荷載分項系數(shù)、水平地震作用分項系數(shù)及抗震承載力調(diào)整系數(shù)均取1、豎向地震作用分項系數(shù)取0.4。 、耗能構(gòu)件的受剪承載力宜符合彈性設(shè)計要求。 、層間變形可略超過彈性變形限值。 (c)第3抗震性能水準(zhǔn)輕微損壞 、結(jié)構(gòu)構(gòu)件可能出現(xiàn)輕微的塑性變形,但達(dá)不到屈服狀態(tài),按材料標(biāo)準(zhǔn)值計算的承載力大于作用標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng),整體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài),結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性分析。 、在中震及
15、大震作用下 ()豎向構(gòu)件及關(guān)鍵部位構(gòu)件的正截面承載力宜滿足“屈服承載力設(shè)計”要求。計算中可適當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)阻尼比的增加(增加值一般不大于0.02)。 ()受剪承載力宜滿足彈性設(shè)計要求。 ()部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服可考慮剪力墻連梁剛度折減,一般折減系數(shù)不小于0.4。但抗剪承載力宜滿足“屈服承載力設(shè)計”要求。 ()大震作用下,結(jié)構(gòu)薄弱部位最大層間位移角應(yīng)滿足規(guī)范要求。 ()細(xì)部構(gòu)造滿足中等延性要求。 (d)第4性能水準(zhǔn)中等破壞,即結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)明顯的塑性變形,但控制在一般加固即恢復(fù)使用的范圍。 、結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的塑性變形,應(yīng)對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性分析(可通過靜力彈塑性方法進(jìn)行估算)。 、在中震及大震作用下:
16、()關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜滿足“屈服承載力設(shè)計”要求。 ()部分豎向構(gòu)件及大部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段,但鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪截面及鋼 混凝土組合剪力墻的受剪截面應(yīng)滿足“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計理念,確保構(gòu)件不發(fā)生脆性破壞。 ()大震作用下,結(jié)構(gòu)薄弱部位的最大層間位移角應(yīng)滿足規(guī)范要求。 ()細(xì)部構(gòu)造滿足高延性要求。 (e)第5性能水準(zhǔn)要求接近嚴(yán)重破壞 、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的豎向構(gòu)件出現(xiàn)明顯的塑性變形,部分水平構(gòu)件可能失效需更換,結(jié)構(gòu)經(jīng)大修加固后可恢復(fù)使用,結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性分析。、大震作用下關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜滿足“屈服強(qiáng)度設(shè)計”的要求。 、大震作用下較多的豎向構(gòu)件進(jìn)入屈服階段,但不允許同一樓層的豎向構(gòu)件全部屈服
17、,并宜控制整體結(jié)構(gòu)的承載力不發(fā)生下降。如發(fā)生下降也應(yīng)控制下降幅度不超過5%。 、大震作用下,豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求。 、大震作用下,允許部分耗能構(gòu)件發(fā)生比較嚴(yán)重的破壞。 、大震作用下,結(jié)構(gòu)薄弱部位的最大層間位移角應(yīng)滿足規(guī)范要求。 d、5種性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)預(yù)期的震后性能狀況 上述5種性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu),可按表2.1-4進(jìn)行宏觀判別,各種性能水準(zhǔn)的樓板均不應(yīng)出現(xiàn)受剪破壞。 表2.1-4 各種性能水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)預(yù)期的震后性能狀況結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)宏觀損壞程度損壞部位繼續(xù)使用的可能性普通豎向構(gòu)件關(guān)鍵構(gòu)件耗能構(gòu)件第一水準(zhǔn)完好無損壞無損壞無損壞無損壞一般不需要修理即可繼續(xù)使用第二水準(zhǔn)基本完好輕微損壞
18、無損壞無損壞輕微損壞稍加修理即可繼續(xù)使用第3水準(zhǔn)輕度損壞輕微損壞輕微損壞輕度損壞、部分中度損壞一般修理后才可能繼續(xù)使用第4水準(zhǔn)中度損壞部分構(gòu)件中度損壞輕微損壞中度損壞、部分比較嚴(yán)重?fù)p壞修復(fù)或加固后才可繼續(xù)使用第5水準(zhǔn)比較嚴(yán)重?fù)p壞部分構(gòu)件比較嚴(yán)重?fù)p壞中度損壞比較嚴(yán)重?fù)p壞需排險大修 注:1、“普通豎向構(gòu)件”是指“關(guān)鍵構(gòu)件”之外的豎向構(gòu)件; 2、“關(guān)鍵構(gòu)件”是指該構(gòu)件的失效可能引起結(jié)構(gòu)的連續(xù)破壞或危及生命安全的嚴(yán)重破壞,如:水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件及其支承構(gòu)件、大跨連體結(jié)構(gòu)的連接體及其支承結(jié)構(gòu)、大懸挑結(jié)構(gòu)的主要懸挑構(gòu)件、加強(qiáng)層伸臂和周邊環(huán)帶結(jié)構(gòu)中的某些關(guān)鍵構(gòu)件及其支承結(jié)構(gòu)、長短柱在同一樓層且數(shù)量相當(dāng)時該層各長短
19、柱、細(xì)腰型平面很窄的連接樓板、扭轉(zhuǎn)、變形很大部位的豎向(斜向)構(gòu)件等。 3、“耗能構(gòu)件”包括框架梁、剪力墻連梁及耗能支撐等。 2、結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計的控制目標(biāo) 為實現(xiàn)預(yù)期性能的具體指標(biāo),設(shè)計應(yīng)選擇提高結(jié)構(gòu)或其關(guān)鍵部位的抗震承載力、變形能力和構(gòu)造的抗震等級的具體指標(biāo),宜明確以下目標(biāo)。 即:在預(yù)期的不同的地震動水準(zhǔn)下對結(jié)構(gòu)的不同部位的水平、豎向構(gòu)件不發(fā)生脆性破壞、形成塑性鉸、達(dá)到屈服或保持彈性等承載力要求; 在不同地震動水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)不同部位的預(yù)期彈性或彈塑性狀態(tài);在相應(yīng)情況下構(gòu)件延性構(gòu)造的高、中、低要求。整個結(jié)構(gòu)不同部位的構(gòu)件(豎向和水平)可選用相同或不同的抗震性能要求。 (1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)不同性能要求
20、的承載力參考指標(biāo)見表2-2.1。 表2-2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件實現(xiàn)抗震性能要求的承載力參考指標(biāo)性能要求多遇地震設(shè)防烈度地震罕遇地震性能A完好,按常規(guī)設(shè)計完好,承載力按抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值復(fù)核基本完好。承載力按不計抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值復(fù)核性能B完好,按常規(guī)設(shè)計基本完好,承載力按不計抗震等級調(diào)整地震效應(yīng)的設(shè)計值復(fù)核輕中等破壞,承載力按極限值復(fù)核性能C完好,按常規(guī)設(shè)計輕微損壞,承載力按標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)核中等破壞,承載力達(dá)到極限值后能維持穩(wěn)定,降低少于5%性能D完好,按常規(guī)設(shè)計輕中等破壞,承載力按極限值復(fù)核不嚴(yán)重破壞,承載力達(dá)到極限值后基本維持穩(wěn)定,降低少于10% 注: 1、中等破壞時構(gòu)件變形的參考
21、值,大致取規(guī)范彈性限值和彈塑性限值的平均值。 2、構(gòu)件接近極限承載力時,其變形比中等破壞小一些。 3、輕微損壞,構(gòu)件處于開裂狀態(tài),大致取中等破壞的一半。 4、不嚴(yán)重破壞,大致取規(guī)范不倒塌的彈塑性變形限值的90%。(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的層間位移參考指標(biāo)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要按地震殘余變形確定使用性能時,在滿足提高抗震安全性能要求的條件下,對應(yīng)于不同性能要求的層間位移參考指標(biāo)見表2-2.2。 表2-2.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件實現(xiàn)抗震性能要求的層間位移參考指標(biāo)性能要求多遇地震設(shè)防烈度地震罕遇地震性能A完好,變形遠(yuǎn)小于彈性位移限值完好,變形小于彈性位移限值基本完好。變形略大于彈性位移限值性能B完好,變形遠(yuǎn)小
22、于彈性位移限值基本完好,變形略大于彈性位移限值有輕微塑性變形,變形小于2倍彈性位移限值性能C完好,變形明顯小于彈性位移限值輕微損壞,變形小于2倍彈性位移限值有明顯塑性變形,變形約4倍彈性位移限值性能D完好,變形小于彈性位移限值輕中等破壞,變形小于3倍彈性位移限值不嚴(yán)重破壞,變形不大于0.9倍塑性變形限值 (3)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的細(xì)部構(gòu)造對應(yīng)于不同性能要求的抗震等級,可按表2.2-3選用。 表2.2-3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)于不同性能要求的構(gòu)造抗震等級性能要求構(gòu)造的抗震等級性能A基本抗震構(gòu)造??砂闯R?guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定降低二度采用,但不得低于6度,且不發(fā)生脆性破壞性能B 低延性構(gòu)造??砂闯R?guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定降低一度采
23、用,當(dāng)構(gòu)件的承載力高于多遇地震提高二度的要求時,可按降低二度采用;均不得低于6度,且不發(fā)生脆性破壞性能C 中等延性構(gòu)造。當(dāng)構(gòu)件的承載力高于多遇地震提高一度的要求時,可按常規(guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定降低一度且不低于6度采用,否則仍按常規(guī)設(shè)計的規(guī)定采用性能D 高延性構(gòu)造。仍按常規(guī)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定采用 結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性的細(xì)部構(gòu)造,對混凝土構(gòu)件主要指箍筋、邊緣構(gòu)件和軸壓比等構(gòu)造(不包括影響正截面承載力的縱向受力鋼筋的構(gòu)造要求);對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要指長細(xì)比、板件寬厚比、加勁肋等構(gòu)造。 不同性能要求的位移和延性的要求為: 、性能A:在大震作用下位移可按線性彈性計算,約為,震后不存在殘余變形。 、性能B:在大震作用下,震時位
24、移小于2,震后殘余變形小于0.5,延性系數(shù),可采用低延性構(gòu)造。 、性能C:在大震作用下,阻尼有所增加,震時位移約為4-5,震后殘余變形約為(考慮剛度退化),延性系數(shù),采用中等延性構(gòu)造。 、性能D:在大震作用下,考慮等效阻尼加大和剛度退化,震時位移約為7-8,震后殘余變形約為2,延性系數(shù),采用高延性構(gòu)造。 3、不同抗震性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力(混凝土構(gòu)件壓彎、拉彎、受剪、受彎承載力;鋼構(gòu)件受拉、受壓、受彎、穩(wěn)定承載力等)計算時,地震內(nèi)力計算和調(diào)整地震作用效應(yīng)組合、材料強(qiáng)度取值及驗算方法,按以下要求進(jìn)行。 (1)第1水準(zhǔn):結(jié)構(gòu)和構(gòu)件應(yīng)滿足彈性設(shè)計要求。 a、小震作用下 抗震承載力應(yīng)
25、滿足: 式中各符號含義見抗規(guī)5.4.1條。 變形驗算應(yīng)符合抗規(guī)5.5節(jié)的要求。 b、中震作用下 抗震承載力宜符合下式要求,并不計入風(fēng)荷載效應(yīng)組合: 式中:水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的構(gòu)件內(nèi)力不需乘以與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù);豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的構(gòu)件內(nèi)力不需乘以與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)。 c、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震等級應(yīng)滿足規(guī)范的要求,對需特別加強(qiáng)的構(gòu)件可適當(dāng)提高,已為特一級的不再提高。 (2)第2水準(zhǔn):在中震或大震作用下: a、豎向構(gòu)件及關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜符合彈性設(shè)計要求,并不計入風(fēng)荷載效應(yīng)組合: b、耗能構(gòu)件的受剪承載力宜符合彈性設(shè)計要求,其正截面承載力宜符合屈服承載力設(shè)計要求,重力荷載分項系數(shù)、水平地震
26、分項系數(shù)及抗震承載力調(diào)整系數(shù)均取1.0,豎向地震作用分項系數(shù)取0.4,即: 式中:材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算的截面承載力。 (3)第3水準(zhǔn): a、整體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)。應(yīng)進(jìn)行彈塑性計算分析,進(jìn)一步分析彈塑性層間位移角、構(gòu)件屈服次序及塑性鉸分布、結(jié)構(gòu)的薄弱部位,整體承載力不發(fā)生下降等。允許部分框架、剪力墻、連梁等耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段。 b、在中震和大震作用下: (a)豎向構(gòu)件及關(guān)鍵部位構(gòu)件的正截面承載力宜符合屈服承載力設(shè)計要求。即: 對水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面屈服承載力設(shè)計,需同時滿足下列兩式的要求: 為計算方便,可采用彈性方法計算豎向構(gòu)件及關(guān)鍵部位構(gòu)件的組合內(nèi)力(及),并適當(dāng)考慮
27、結(jié)構(gòu)阻尼比的增加(中震增加值不大于0.02,大震增加0.03),及剪力墻連梁剛度的折減(中震剛度折減系數(shù)不小于0.4,大震不小于0.3)。實際工程可先對底部加強(qiáng)部位和薄弱部位的豎向構(gòu)件承載力按上述方法計算,再進(jìn)行彈塑性分析校核全部豎向構(gòu)件均未屈服。 (b)豎向構(gòu)件及關(guān)鍵部位構(gòu)件的受剪承載力宜滿足彈性要求。即: (c)部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段,但抗剪承載力宜滿足屈服承載力設(shè)計要求。即: (d)在大震作用下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按極限承載力復(fù)核,承載力達(dá)到極限承載限值后能維持穩(wěn)定,降低少于5%。極限承載力復(fù)核時,應(yīng)不計入風(fēng)荷載的地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合,并按下式計算: 式中:按材料最小極限強(qiáng)度值計算的承載力;鋼
28、材強(qiáng)度的最小極限值按高層鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程取值,約為鋼材屈服的1.351.5倍;鋼筋強(qiáng)度取鋼筋屈服強(qiáng)度的1.25倍;混凝土的強(qiáng)度取立方強(qiáng)度的0.88倍。 (e)在大震作用下,結(jié)構(gòu)薄弱部位的最大層間位移角應(yīng)滿足抗規(guī)彈塑性層間位移角的要求。 (4)第4性能水準(zhǔn): a、整體結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計算分析。 b、在中震和大震作用下: (a)關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜符合屈服承載力設(shè)計要求。即: 對水平長懸臂結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件正截面屈服承載力設(shè)計,需同時滿足下列兩式的要求: (b)部分豎向構(gòu)件及大部分耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段,但為防止構(gòu)件脆性破壞其受剪截面應(yīng)滿足以下要求: 鋼筋混凝土構(gòu)件應(yīng)滿足 鋼 混凝土組合構(gòu)
29、件應(yīng)滿足 上兩式中的、也可按彈性方法計算取值(通常偏安全)。 式中:重力荷載代表值產(chǎn)生的構(gòu)件剪力; 地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的構(gòu)件剪力,不需乘與抗震等級有關(guān)的系數(shù); 剪力墻端部暗柱中型鋼的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值; 剪力墻端部暗柱中型鋼截面面積; 剪力墻墻內(nèi)鋼板的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值; 剪力墻墻內(nèi)鋼板的橫截面面積。 (c)在大震作用下,結(jié)構(gòu)薄弱部位的最大層間位移角應(yīng)滿足抗規(guī)彈塑性層間位移角的要求。 (5)第5性能水準(zhǔn): a、整體結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性計算分析,宜控制整體結(jié)構(gòu)的承載力不發(fā)生下降。如發(fā)生下降也應(yīng)控制下降幅度不超過5%。 b、在大震作用下:(a)關(guān)鍵構(gòu)件的抗震承載力宜符合屈服承載力設(shè)計要求。即: (b)較多的豎向構(gòu)件進(jìn)
30、入屈服階段,但不允許同一樓層的豎向構(gòu)件全部屈服。 (c)豎向構(gòu)件的受剪截面應(yīng)滿足以下要求: 鋼筋混凝土構(gòu)件應(yīng)滿足 鋼 混凝土組合構(gòu)件應(yīng)滿足 (d)允許部分耗能構(gòu)件發(fā)生比較嚴(yán)重破壞。 (e)結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按極限承載力復(fù)核,達(dá)到極限承載限值后,能維持穩(wěn)定,降低少于10%,并按下式計算: (f)在大震作用下,結(jié)構(gòu)薄弱部位的最大層間位移角應(yīng)滿足抗規(guī)彈塑性層間位移角的要求。 4、不同抗震性能水準(zhǔn)位移控制目標(biāo) (1)地震層剪力和地震作用效應(yīng)調(diào)整,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段程度的不同采用不同的方法。 a、構(gòu)件處于開裂階段或剛剛進(jìn)入屈服階段,可取等效剛度和等效阻尼,按等效線性方法估算。 b、構(gòu)件處于承載力屈服至極限階段,宜采用靜力
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