層.平米大學(xué)實(shí)驗(yàn)樓計(jì)算書、部分建筑、結(jié)構(gòu)圖

PAGE譯文：結(jié)構(gòu)抗震思想地震災(zāi)害是人類面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。地震具有突發(fā)性的特點(diǎn)，至今可預(yù)報(bào)性仍然很低。強(qiáng)烈地震常造成人身和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。我國屬地震多發(fā)國家，需要考慮抗震設(shè)防的地域遼闊，因此研究結(jié)構(gòu)的抗震性能在我國具有充分的必要性。要想更好的執(zhí)行規(guī)范就必須明確抗震規(guī)范制定的基本思想，明確抗震設(shè)計(jì)的基本原則。下面著重從以下幾個(gè)方面做以闡述。1.在地震作用下，一味地追求結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并不可取，結(jié)構(gòu)的延性是非常重要的。地震分為小震、中震和大震。所謂小震指的是常遇地震，50年出現(xiàn)的概率大約為63%，重現(xiàn)期為50年。中震是指50年出現(xiàn)的概率約為10%，重現(xiàn)期為475年。而大震指的是罕遇地震，50年出現(xiàn)的概率為2%～3%，重現(xiàn)期為1641～2475年。對(duì)于偶然性和隨機(jī)性很大的地震荷載，要想使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一定大于結(jié)構(gòu)反應(yīng)，幾乎是不可能的，而且是十分不經(jīng)濟(jì)的。受社會(huì)承受犧牲的能力和經(jīng)濟(jì)制約的因素，我們只能從概率的角度出發(fā)，使結(jié)構(gòu)在一定的概率保證下能安全正常地發(fā)揮作用。這就決定了抗震設(shè)計(jì)的基本原則，在我國即通常所說的“小震不壞，中震可修，大震不倒”。在“小震”作用下，要求結(jié)構(gòu)不受損傷或不需修理仍可繼續(xù)使用。從結(jié)構(gòu)抗震分析角度來說，就是要求結(jié)構(gòu)在“小震”作用下保持準(zhǔn)彈性反應(yīng)狀態(tài)，而不進(jìn)入使建筑物中斷使用和產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的非彈性反應(yīng)狀態(tài)；同時(shí)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形應(yīng)控制在合理的限制范圍以內(nèi)，目的是使結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)向力剛度。中震大概相當(dāng)于我們的設(shè)防烈度地震，當(dāng)遭遇到中震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)可以有一定程度的損壞，經(jīng)修復(fù)或不經(jīng)修復(fù)仍可繼續(xù)使用。從經(jīng)濟(jì)角度來說，維修費(fèi)用不能太高。對(duì)發(fā)生概率極小的罕遇大震（“大震”的烈度比設(shè)防烈度約高一度左右）.要求當(dāng)結(jié)構(gòu)在遭遇“大震”作用時(shí)，不應(yīng)倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。這樣一個(gè)抗震設(shè)防目標(biāo)是非常經(jīng)濟(jì)合理的。因?yàn)榈卣鸬陌l(fā)生太偶然，倘使我們一味地追求結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以保證中震甚至是大震作用下結(jié)構(gòu)不壞，這將會(huì)使極大量的材料在絕大部分時(shí)間里，甚至在整個(gè)壽命期內(nèi)都處于不能充分發(fā)揮作用的狀態(tài)，這樣做是不明智的。在上述設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下，就要求結(jié)構(gòu)處于這樣一種狀況：當(dāng)小震來臨，應(yīng)確保所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抵抗地震作用力時(shí)，具有足夠的強(qiáng)度，使其基本上處于彈性狀態(tài)。并通過驗(yàn)算小震作用下的彈性位移共同來保證結(jié)構(gòu)不壞。處于這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不會(huì)發(fā)生明顯的非線性變形，也不必需要采取特殊的構(gòu)造措施。在中震作用下，結(jié)構(gòu)的某些關(guān)鍵部位超過彈性強(qiáng)度，進(jìn)入屈服，發(fā)生較大變形，達(dá)到非線形階段，這時(shí)，我們就特別提出延性要求（延性指當(dāng)?shù)卣鹌仁菇Y(jié)構(gòu)發(fā)生較大的非線性變形時(shí),結(jié)構(gòu)仍能維持其初始強(qiáng)度的能力，是結(jié)構(gòu)超過彈性階段的變形能力，它是結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng)弱的標(biāo)志。它包括承受極大變形的能力和靠滯回特性吸收能量的能力，它是抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中一個(gè)非常重要的特性）.當(dāng)中震來臨的時(shí)候，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)具有非彈性特征，某些關(guān)鍵部位超過其彈性強(qiáng)度，進(jìn)入塑性狀態(tài)。由于它有一定的延性，它的非線性能夠承擔(dān)塑性變形，使它在變形中能夠耗費(fèi)和吸收地震能量。代價(jià)是可能導(dǎo)致較寬的裂縫，混凝土表皮起殼、脫落，可能有一定的殘余變形，但不至于導(dǎo)致安全失效，以達(dá)到中震可修的設(shè)防目標(biāo)。處于這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)，對(duì)延性就會(huì)提出相應(yīng)的要求，而延性就要靠精心設(shè)計(jì)的細(xì)部構(gòu)造措施來保證。當(dāng)大震來臨的時(shí)候，結(jié)構(gòu)的非線性變形非常大，也可能發(fā)生不可修復(fù)的破壞。處于這個(gè)階段的結(jié)構(gòu)就需要通過計(jì)算它的彈塑性變形來保證結(jié)構(gòu)不致倒塌。所以，通常我們只需要按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合，驗(yàn)算構(gòu)件截面抗震承載力及結(jié)構(gòu)的彈性變形。而中震作用效應(yīng)則需要結(jié)構(gòu)靠一定的塑性變形能力（即延性）來抵抗。所以結(jié)構(gòu)延性對(duì)建筑抗震是極其重要的。2地震力降低系數(shù)的大小決定了設(shè)計(jì)地震力取值的大小，從而決定了對(duì)延性要求的大小。由上所述，用于承載力設(shè)計(jì)的地震作用可以取到小震水平，當(dāng)更大的地震來臨的時(shí)候，則靠結(jié)構(gòu)的延性去抵抗。所以，我們并不取用設(shè)防烈度地震作用力來進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)，而需要把設(shè)防烈度地震力降低一個(gè)系數(shù)，稱為地震力降低系數(shù)。地震力降低系數(shù)取得越大，設(shè)計(jì)地震作用就取得越??；地震力降低系數(shù)取得越小，設(shè)計(jì)地震作用就取得越大。在同一個(gè)設(shè)防烈度下，地震力降低系數(shù)取得越大，地震作用就越小，那么按此小的地震作用設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)就越低，意味著結(jié)構(gòu)在相應(yīng)強(qiáng)烈程度地震下形成的非彈性變形就越大，這就要求結(jié)構(gòu)具有較大的延性來保證它較大的非彈性變形的實(shí)現(xiàn)，因而對(duì)延性提出的要求就更高。這一延性等級(jí)的結(jié)構(gòu)即為較低設(shè)計(jì)地震力取值較高延性要求的“高延性等級(jí)”結(jié)構(gòu)。地震力降低系數(shù)取得越小，地震作用就越大，那么按此大的地震作用設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)就越高，意味著結(jié)構(gòu)在相應(yīng)強(qiáng)烈程度地震下形成的非彈性變形就越小，這就只需要要求結(jié)構(gòu)具有較小的延性來保證它較小的非彈性變形的實(shí)現(xiàn)，因而對(duì)延性提出的要求就越低。這一延性等級(jí)的結(jié)構(gòu)即為較高設(shè)計(jì)地震力取值較低延性要求的“低延性等級(jí)”結(jié)構(gòu)。同理，在同一個(gè)設(shè)防烈度下，地震力降低系數(shù)取為中等，地震作用也為中等，因而對(duì)延性提出的要求也為中等。這一延性等級(jí)的結(jié)構(gòu)即為中等設(shè)計(jì)地震力取值中等延性要求的“中等延性等級(jí)”結(jié)構(gòu)。這樣，地震力降低系數(shù)的大小實(shí)際上就決定了設(shè)計(jì)地震力取值的大小，從而決定了對(duì)延性要求的大小。3幾種基本抗震體系的性能（1）框架結(jié)構(gòu)體系：按上述的能力設(shè)計(jì)思路，通過合理設(shè)計(jì)，可以把框架結(jié)構(gòu)做成延性框架。延性框架在大震作用下，通過先出現(xiàn)梁鉸、后出現(xiàn)柱鉸這樣一種耗能機(jī)構(gòu)耗散大量的地震能量，結(jié)構(gòu)能夠承受一定的側(cè)向變形。所以純框架結(jié)構(gòu)是一種抗震性能很好的結(jié)構(gòu)。但是我們同時(shí)也看到由于純框架的抗側(cè)剛度較小，造成的側(cè)移值比較大，因此建造高度不宜太高。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件比如填充墻在地震作用下，也可能出現(xiàn)裂縫和破壞。框架和填充墻之間的硬性聯(lián)結(jié)造成的剛度增大效應(yīng)也可能造成設(shè)計(jì)上未考慮到的增大的側(cè)向力。倘若是半高的填充墻，還會(huì)導(dǎo)致形成短柱，剛度增大，承受很大的剪力，造成柱子的剪切破壞。（2）剪力墻結(jié)構(gòu)體系：剪力墻結(jié)構(gòu)的承載力及剛度都很大，側(cè)移變形小，因此它的使用范圍可以比純框架結(jié)構(gòu)更高。適用于框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的非線形抗震性能的原理總體上也可以用于剪力墻，也可以把剪力墻設(shè)計(jì)成為延性剪力墻，也可以以穩(wěn)定的方式來耗散地震能量。但是，剪力墻中不論是墻肢還是連梁，它的截面的特點(diǎn)是短而高，這類構(gòu)件對(duì)剪切變形相當(dāng)敏感，容易出現(xiàn)裂縫，容易出現(xiàn)脆性的剪切破壞。因此需進(jìn)行精心合理的設(shè)計(jì)，才能夠使剪力墻具有良好的抗震性能和良好的延性能力。剪力墻的破壞形態(tài)與其剪跨比有很大關(guān)系，對(duì)剪跨比很小的矮墻，以剪切破壞形態(tài)為主，塑性變形能力很差，所以在抗震結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免采用矮墻。對(duì)于懸臂墻的能量耗散，主要是通過墻底出鉸來進(jìn)行的。而對(duì)于聯(lián)肢墻，經(jīng)過合理地設(shè)計(jì)開洞位置，使它的能量耗散機(jī)理與具有強(qiáng)柱弱梁的梁鉸機(jī)構(gòu)相似，形成強(qiáng)墻弱梁，即連梁梁端出鉸，墻底出鉸，而墻體的其它地方，均不出現(xiàn)塑性鉸。否則，倘若連梁強(qiáng)于墻肢，則會(huì)出現(xiàn)與柱鉸機(jī)構(gòu)一樣的層變形機(jī)構(gòu)。對(duì)于較長(zhǎng)的懸臂墻，通常通過人為開洞使之變成聯(lián)肢墻，因?yàn)閼冶蹓ψ鳛殪o定結(jié)構(gòu)，一旦有一個(gè)截面破壞失效，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效和倒塌，而聯(lián)肢墻則可設(shè)計(jì)成強(qiáng)墻弱梁，出鉸數(shù)目較多，耗能較大。同框架設(shè)計(jì)的強(qiáng)剪弱彎一樣，連梁及墻肢也需要通過“強(qiáng)剪弱彎”來提高其抗剪承載能力，推遲剪切破壞，從而改善其延性。但是受其自身截面特點(diǎn)的影響，構(gòu)件仍不能保證不發(fā)生剪切破壞，特別是連梁，一般情況下的普通配筋連梁很難實(shí)現(xiàn)高延性，設(shè)計(jì)時(shí)，必須專門采取措施改變其性能。（3）框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系：是把框架和剪力墻結(jié)合在一起共同抵抗豎向和水平荷載的一種體系，它利用剪力墻的高抗側(cè)力剛度和承載力，彌補(bǔ)框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度差，變形較大的弱點(diǎn)。由于剪力墻與框架