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建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

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全套可編輯PPT課件第1章地震基礎(chǔ)知識(shí)與抗震設(shè)防1.1地震的類型和成因1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)1.3地震度量1.4地震震害1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防1.1地震的類型和成因據(jù)統(tǒng)計(jì),地球上每年發(fā)生500多萬(wàn)次地震,即每天要發(fā)生上萬(wàn)次地震,地震是一種很普遍的自然現(xiàn)象。廣義地說(shuō),地震是地球表層的震動(dòng),又稱地動(dòng)、地震動(dòng)。1.1地震的類型和成因

1.1.1

地震的類型根據(jù)震動(dòng)性質(zhì)的不同,可將地震分為三類:天然地震、人工地震和脈動(dòng)。1.1地震的類型和成因天然地震1.天然地震是指自然界發(fā)生的地震現(xiàn)象。狹義而言,人們平時(shí)所說(shuō)的地震是指能夠形成災(zāi)害的天然地震。天然地震又可以分為火山地震和構(gòu)造地震。1.1地震的類型和成因1)火山地震火山地震是由于火山活動(dòng)時(shí)巖漿噴發(fā)沖擊或熱力作用而引起的地震。火山地震一般較少,數(shù)量約占地震總數(shù)的7%。1.1地震的類型和成因2)構(gòu)造地震構(gòu)造地震是由地殼(或巖石圈,少數(shù)發(fā)生在地殼以下的巖石圈上地幔部位)發(fā)生斷層而引起的,地殼(或巖石圈)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中發(fā)生形變,當(dāng)變形超過(guò)巖石的承受能力時(shí),巖石將發(fā)生斷裂,在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中長(zhǎng)期積累的能量迅速釋放,造成巖石震動(dòng),從而形成地震。2011年3月11日,日本東北部海域發(fā)生里氏9.0級(jí)的地震并引發(fā)海嘯,這是目前記錄到的最大的構(gòu)造地震。世界上90%以上的地震和幾乎所有的破壞性地震都是構(gòu)造地震造成的。工程上所討論的地震就是這種波及范圍廣、破壞性大且發(fā)生頻率高的構(gòu)造地震。1.1地震的類型和成因人工地震2.人工地震是由爆破、核試驗(yàn)等人為因素引起的地面震動(dòng)。1.1地震的類型和成因脈動(dòng)3.脈動(dòng)是大氣活動(dòng)、海浪沖擊等原因引起的地球表層的經(jīng)常性微動(dòng)。1.1地震的類型和成因

1.1.2

地震術(shù)語(yǔ)地殼深處發(fā)生巖層斷裂、錯(cuò)動(dòng)的地方稱為震源,它是一個(gè)區(qū)域,但研究地震時(shí)常把震源看成一個(gè)點(diǎn)。震源在地表的投影點(diǎn)稱為震中,也稱震中位置。實(shí)際上,震中并非一個(gè)點(diǎn),而是一個(gè)區(qū)域。震中及其附近的地方稱為震中區(qū),也稱極震區(qū),該區(qū)域是地震破壞最強(qiáng)的地區(qū)。震中到地面上任意一點(diǎn)的水平距離叫震中距離,簡(jiǎn)稱震中距。震中距小于100km的地震稱為地方震,震中距為100~1000km的地震稱為近震,震中距大于1000km的地震稱為遠(yuǎn)震。一般來(lái)講,震中距越長(zhǎng)的地方受到的影響和破壞越小。震源到震中的垂直距離稱為震源深度。1.1地震的類型和成因通常將震源深度小于60km的地震稱為淺源地震,震源深度為60~300km的地震稱為中源地震,震源深度大于300km的地震稱為深源地震。對(duì)于同樣大小的地震,由于震源深度不一樣,對(duì)地面造成的破壞程度也不一樣。震源越淺,破壞越大,但波及范圍也越小,反之亦然。地震術(shù)語(yǔ)如圖1-1所示。圖1-1地震術(shù)語(yǔ)1.1地震的類型和成因

1.1.3

地震的成因構(gòu)造地震是地殼的一種運(yùn)動(dòng)形式。但是,地殼為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)?是怎么運(yùn)動(dòng)的?為什么會(huì)產(chǎn)生像地震這樣的運(yùn)動(dòng)?要想解決這些問(wèn)題,我們需要去探究地震這種現(xiàn)象的深層原因。地震成因是地震學(xué)科中的一個(gè)重大課題,目前有如大陸漂移學(xué)說(shuō)、海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō)等。現(xiàn)在比較流行的是大家普遍認(rèn)同的板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)。1.1地震的類型和成因1965年,加拿大著名地球物理學(xué)家威爾遜(Wilson)首先提出了“板塊”概念。1968年,法國(guó)地質(zhì)科學(xué)家勒比遜(X.LePichon)提出了“板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)”,他把全球巖石圈劃分成六大板塊,即歐亞板塊、太平洋板塊、美洲板塊、印度洋板塊、非洲板塊和南極洲板塊。板塊與板塊的交界處既是地殼活動(dòng)比較活躍的地帶,也是火山、地震較為集中的地帶。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),全世界85%左右的地震發(fā)生在板塊邊緣。板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是大陸漂移、海底擴(kuò)張等學(xué)說(shuō)的綜合與延伸,它雖不能解決地殼運(yùn)動(dòng)的所有問(wèn)題,但卻為研究地震成因提供了理論基礎(chǔ)。1.1地震的類型和成因地震帶是指地震集中發(fā)生及分布的地方。地震帶皆位于板塊交界處或者板塊內(nèi)部的斷裂帶上。世界三大地震帶分別是環(huán)太平洋地震帶、歐亞地震帶和大洋中脊(海嶺)地震帶,如圖1-2所示。圖1-2世界地震分布圖1.1地震的類型和成因第一大地震帶是環(huán)太平洋地震帶,其分布在太平洋周圍,包括南北美洲太平洋沿岸和從阿留申群島、堪察加半島、日本列島南下至中國(guó)臺(tái)灣地區(qū),再經(jīng)菲律賓群島轉(zhuǎn)向東南,直到新西蘭。環(huán)太平洋地震帶是全球分布最廣、地震最多的地震帶,所釋放的能量約占全球的3/4。1.1地震的類型和成因環(huán)太平洋地震帶是地球上發(fā)生地震最多的地震帶,環(huán)太平洋地震帶像一個(gè)巨大的環(huán),沿北美洲太平洋東岸的美國(guó)阿拉斯加向南,經(jīng)加拿大西部、美國(guó)加利福尼亞和墨西哥西部地區(qū),到達(dá)南美洲的哥倫比亞、秘魯和智利,然后從智利轉(zhuǎn)向西,穿過(guò)太平洋抵達(dá)大洋洲東邊界附近,在新西蘭東部海域折向北,再經(jīng)斐濟(jì)、印度尼西亞、菲律賓、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)、琉球群島、日本列島、阿留申群島回到美國(guó)的阿拉斯加,環(huán)繞太平洋一周,也把大陸和海洋分隔開來(lái),地球上約有80%的地震都發(fā)生在這里。環(huán)太平洋地震帶集中了全世界80%以上的淺源地震、幾乎全部的中源地震和深源地震。1.1地震的類型和成因第二大地震帶是歐亞地震帶。該地震帶從地中海向東,一支經(jīng)中亞至喜馬拉雅山,然后向南經(jīng)中國(guó)橫斷山脈,過(guò)緬甸,呈弧形轉(zhuǎn)向東,至印度尼西亞;另一支從中亞向東北延伸,至堪察加半島,分布比較零散。歐亞地震帶也叫“地中海喜馬拉雅山地震帶”,其主要分布于亞歐大陸,因?yàn)樵摰卣饚M貫亞歐大陸南部、非洲西北部地震帶,所以也可以稱為“橫貫亞歐大陸南部、非洲西北部地震帶”。1.1地震的類型和成因歐亞地震帶從印度尼西亞開始,經(jīng)中南半島的西部和我國(guó)的云、貴、川、青、藏地區(qū),以及印度、巴基斯坦、尼泊爾、阿富汗、伊朗、土耳其到地中海北岸,一直延伸到大西洋的亞速爾群島,發(fā)生在這里的地震占全球地震的15%左右。第三大地震帶是海嶺地震帶,它是對(duì)陸地影響最小的世界地震帶,分布在太平洋、大西洋、印度洋中的海嶺地區(qū)(海底山脈)。1.1地震的類型和成因海嶺地震帶也叫海脊地震帶,是從西伯利亞北岸靠近勒拿河口開始,穿過(guò)北極經(jīng)斯匹次卑爾根群島和冰島,再經(jīng)過(guò)大西洋中部海嶺到印度洋的一些狹長(zhǎng)的海嶺地帶或海底隆起地帶,并有一分支穿入紅海和著名的東非大裂谷。相對(duì)于世界上地震比較多的國(guó)家(如美國(guó)和日本都處在環(huán)太平洋地震帶上),我國(guó)處在環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶兩大地震帶之間,是世界上地震最多、地震震害最嚴(yán)重的國(guó)家。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)

1.2.1

地震波當(dāng)震源巖層發(fā)生斷裂和錯(cuò)動(dòng)時(shí),巖層所積累的能量突然釋放,以波的形式從震源向四周傳播,這種波稱為地震波。地震波是一種彈性波,按其在地殼中的傳播位置可分為體波和面波。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)體波1.體波是由震源振動(dòng)并在地球內(nèi)部產(chǎn)生和傳播的地震波。體波根據(jù)其介質(zhì)振動(dòng)方向和波的傳播方向可分為縱波(P)與橫波(S)。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)1)縱波縱波的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相同,是從震源向四周傳播的壓縮波??v波一般周期較短,波速較快(約為橫波波速的1.67倍),振幅較小,可在地面上引起上下顛簸運(yùn)動(dòng)。縱波由于波速較快,在地震發(fā)生時(shí)往往最先到達(dá),因此縱波也稱為初波、P波、壓縮波和拉壓波??v波波速一般用vp來(lái)表示,根據(jù)彈性動(dòng)力學(xué)可以得到vp的計(jì)算公式為式中,E為介質(zhì)的彈性模量;μ為介質(zhì)的泊松比ρ為介質(zhì)的密度。(1-1)1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)2)橫波橫波的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直,是從震源向四周傳播的剪切波。橫波一般周期較長(zhǎng),波速較慢,振幅較大,可在地面上引起水平反方向的運(yùn)動(dòng)。橫波由于波速較慢,在地震發(fā)生時(shí)的到達(dá)時(shí)間比縱波慢,因此橫波也稱為次波、S波、剪切波和等體積波。橫波波速一般用vs來(lái)表示,根據(jù)彈性動(dòng)力學(xué)可以得到vs的計(jì)算公式為

(1-2)式中,G為介質(zhì)的剪切彈性模量。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)地基中常見巖土介質(zhì)的密度和波速參考表1-1。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)續(xù)表1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)面波2.面波為在地表面?zhèn)鞑サ牟?,又稱為L(zhǎng)波。它是由縱波與橫波在地表相遇后激發(fā)產(chǎn)生的混合波。面波主要有瑞雷波和洛夫波。瑞雷波傳播時(shí),介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在波的前進(jìn)方向與地表法向組成的平面內(nèi)做橢圓運(yùn)動(dòng)。洛夫波傳播時(shí),介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在與波的前進(jìn)方向垂直的水平方向上運(yùn)動(dòng),在地面上表現(xiàn)為蛇形運(yùn)動(dòng)。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)面波是經(jīng)過(guò)地層界面的多次反射和折射形成的次生波,其周期長(zhǎng)、波速慢(約為橫波波速的0.9倍)、振幅大、衰減慢,地震發(fā)生時(shí)往往最后到達(dá)。面波的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向復(fù)雜,振幅比體波大,對(duì)建筑物的影響也比較大,是造成建筑物強(qiáng)烈破壞的主要因素。利用縱波、橫波和面波傳播速度的不同,分析地震曲線上P波和S波到達(dá)的時(shí)間差,可以大致確定震源的距離。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)

1.2.2

地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)是由震源釋放出來(lái)的地震波引起的地面運(yùn)動(dòng)。它是不同頻率、不同震動(dòng)幅值的地震波在一個(gè)有限時(shí)間范圍內(nèi)的集合。地震動(dòng)參數(shù)表征地震引起的地面運(yùn)動(dòng)的物理參數(shù),包括峰值、反應(yīng)譜(加速度、速度或位移)和持續(xù)時(shí)間等。所以,通常以地震動(dòng)幅值、地震動(dòng)頻譜特性和持續(xù)時(shí)間3個(gè)參數(shù)來(lái)表達(dá)地震的特點(diǎn)。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)幅值是地震振動(dòng)強(qiáng)度的表示,通常以峰值表示的最多,如峰值加速度、峰值速度或峰值位移。峰值是指地震動(dòng)的最大值。地震動(dòng)峰值的大小反映了地震過(guò)程中某一時(shí)刻地震動(dòng)的最大強(qiáng)度,它直接反映了地震力及其產(chǎn)生的振動(dòng)能量和引起結(jié)構(gòu)地震變形的大小,是地震對(duì)結(jié)構(gòu)影響大小的尺度。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)頻譜特性就是強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)對(duì)具有不同自振周期的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。反應(yīng)譜是工程抗震用來(lái)表示地動(dòng)頻譜的一種特有的方式,這是因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)單自由度體系的反應(yīng)來(lái)定義的,容易被工程界接受。強(qiáng)地震動(dòng)的持續(xù)時(shí)間在震害及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,主要發(fā)生在結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)入非線性化之后,持續(xù)時(shí)間的增加使出現(xiàn)較大永久變形的概率提高,持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),則反應(yīng)越大,以致產(chǎn)生震害的積累效應(yīng)。對(duì)于一般工業(yè)與民用建筑的抗震設(shè)計(jì),利用地震動(dòng)幅值(強(qiáng)度)即可;但對(duì)于重大工程和特殊工程,僅有幅值是不夠的,還需要考慮持續(xù)時(shí)間。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)1999年9月21日,我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)發(fā)生了里氏7.6級(jí)、震源深度為7.0km的地震。圖1-3所示為地震加速度記錄儀記錄到的該地震動(dòng)加速度時(shí)程曲線(地震波曲線)。該曲線的加速度幅值為100cm/s2,持續(xù)時(shí)間約為80s,峰值處的周期(卓越周期)約為0.51s。圖1-3我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震動(dòng)加速度時(shí)程曲線1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)參數(shù)劃分,是以國(guó)土為背景,按照不同的地震強(qiáng)弱程度,以一定的標(biāo)準(zhǔn)(包括時(shí)間年限、概率水準(zhǔn)、地震動(dòng)峰值加速度、地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期等地震動(dòng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn))將國(guó)土劃分為不同抗震設(shè)防要求的區(qū)域,并以圖件的形式表示出來(lái)。地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖展示了地區(qū)之間潛在地震危險(xiǎn)程度的差異,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖上所標(biāo)示的各個(gè)地區(qū)的抗震設(shè)防要求進(jìn)行建設(shè)工程抗震設(shè)計(jì)。1.2地震波及地震動(dòng)參數(shù)地震動(dòng)參數(shù)是工程抗震設(shè)計(jì)的依據(jù),不同工程對(duì)工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)的深度及提供的參數(shù)的要求不同,這取決于工程的類型、安全性、危險(xiǎn)性及社會(huì)影響等因素。1.3地震度量地球上的地震有強(qiáng)有弱。用來(lái)衡量地震強(qiáng)度大小的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè):一個(gè)是地震震級(jí),另一個(gè)是地震烈度。1.3地震度量

1.3.1

地震震級(jí)1935年,美國(guó)地震學(xué)家里希特(C.F.Richter)首先提出了震級(jí)的概念,采用標(biāo)準(zhǔn)地震儀(周期為0.8s,阻尼系數(shù)為0.8,放大倍數(shù)為2800的地震儀)在距離震中100km處記錄到的以微米(1μm=10-6m)為單位的最大水平地面位移A的常用對(duì)數(shù)值來(lái)表示震級(jí)的大小,即M=lgA(1-3)式中,M為地震震級(jí),通常稱為里氏震級(jí);A為由記錄到的地震曲線圖上得到的最大振幅。例如,由距離震中100km處的標(biāo)準(zhǔn)地震儀記錄到的最大地面位移為1m,則地震震級(jí)為里氏6級(jí)。1.3地震度量由于受到當(dāng)初設(shè)計(jì)里氏地震規(guī)模時(shí)所使用的伍德·安德森扭力式地震儀的限制,當(dāng)近震震級(jí)大于6.8或觀測(cè)點(diǎn)距離震中超過(guò)約600km時(shí),里氏震級(jí)標(biāo)度便不適用,因此最初的里氏震級(jí)標(biāo)度只適用于近震和地方震,所以里氏震級(jí)又稱為近震震級(jí)。1945年,美國(guó)地震學(xué)家古登堡(B.Gutenberg)把震級(jí)的應(yīng)用推廣到遠(yuǎn)震和深源地震,利用寬頻帶地震儀記錄遠(yuǎn)震傳來(lái)的面波,根據(jù)面波的振幅和周期來(lái)計(jì)算震級(jí),奠定了震級(jí)體系的基礎(chǔ)。1.3地震度量現(xiàn)在國(guó)際通用的地震震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)仍稱為里氏震級(jí)(改進(jìn)后的里氏震級(jí))。它是綜合了里希特(近震震級(jí))和古登堡(遠(yuǎn)震震級(jí))的研究成果,根據(jù)離震中一定距離所觀測(cè)到的地震波的幅度和周期,并且考慮從震源到觀測(cè)點(diǎn)的地震波衰減,通過(guò)一定公式計(jì)算出來(lái)的震源處地震的大小。我國(guó)使用的震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)就是這種國(guó)際通用的震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。地震按震級(jí)的分類見表1-2。1.3地震度量震級(jí)是表征地震強(qiáng)弱的指標(biāo),是劃分震源釋放出的能量大小的等級(jí)。地震震級(jí)直接與震源所釋放能量的大小有關(guān),可以用式(1-4)表達(dá)。

lgE=11.8+1.5M(1-4)式中,E為地震能量(J);M為地震震級(jí)。從式(1-3)和式(1-4)中可以看出,震級(jí)相差一級(jí),振幅相差10倍,能量相差約32倍;震級(jí)相差兩級(jí),振幅相差100倍,能量相差約1000倍。1.3地震度量

1.3.2

地震烈度地震烈度表示地震對(duì)地表及工程建筑物破壞的強(qiáng)弱程度。用什么尺度衡量地震烈度呢?在沒(méi)有觀測(cè)儀器的年代,只能由地震宏觀現(xiàn)象(如人的感覺(jué)、器物的反應(yīng)、地表和建筑物的破壞程度等)總結(jié)出的宏觀烈度表來(lái)定性地評(píng)定地震烈度。由于定性的宏觀烈度未能提供定量的數(shù)據(jù),因此不能直接用于工程抗震設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們可以用強(qiáng)震儀記錄的地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度、峰值速度)來(lái)定義烈度,從而出現(xiàn)了含有物理指標(biāo)的定量烈度表。1.3地震度量由于不可能隨處取得強(qiáng)震儀的記錄,因此用定量烈度表評(píng)定地震現(xiàn)場(chǎng)的烈度還有一定的困難,最好的方法是將定性和定量?jī)煞N評(píng)定方式結(jié)合起來(lái),使之兼有兩者的功能,以便工程應(yīng)用。目前,我國(guó)采用的12度烈度表就是采用定性和定量結(jié)合的評(píng)定方法得出的。表1-3為2009年實(shí)施的中國(guó)地震烈度表。1.3地震度量1.3地震度量1.3地震度量續(xù)表1.3地震度量續(xù)表1.3地震度量續(xù)表1.3地震度量續(xù)表1.3地震度量地震震級(jí)和地震烈度是描述地震現(xiàn)象的兩個(gè)參數(shù)。一次地震只有一個(gè)震級(jí),可以有不同的地震烈度。例如,地震震級(jí)好像不同瓦數(shù)的日光燈,瓦數(shù)越高,能量越大,震級(jí)越高;地震烈度好像屋子里受光亮的程度,對(duì)同一盞日光燈來(lái)說(shuō),各處距離日光燈的遠(yuǎn)近不同,受光照射的程度不同,受光亮的程度也不同。地震震級(jí)越大,震中烈度越高;離震中越遠(yuǎn),地震烈度越低。當(dāng)?shù)卣鹫鸺?jí)相同時(shí),震源深度越淺,震中烈度越高;震源深度越深,震中烈度越低。1.3地震度量對(duì)于淺源地震而言,地震震級(jí)與震中烈度有如表1-4所示的大致對(duì)應(yīng)關(guān)系。依據(jù)地震震級(jí)粗略估算震中烈度的公式是1.5(M-1)。1.3地震度量

1.3.3

其他烈度一個(gè)地區(qū)發(fā)生地震是隨機(jī)事件,而地震烈度更是隨機(jī)變量。隨機(jī)變量只能用概率分布規(guī)律來(lái)描述。1.3地震度量基本烈度1.我國(guó)地震烈度區(qū)劃圖上標(biāo)定的基本烈度又稱為第二水準(zhǔn)烈度,其概率上的定義為一個(gè)地區(qū)在今后一定時(shí)期內(nèi)(一般為50年)、在一般場(chǎng)地條件下,可能遭受的超越概率為10%的烈度,如圖1-4所示。一般場(chǎng)地條件是指標(biāo)準(zhǔn)地基土壤、一般地形、地貌、構(gòu)造、水文地質(zhì)等條件?;玖叶仁窃诘卣饏^(qū)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的主要依據(jù),有了基本烈度,才能在此基礎(chǔ)上按建筑物的重要性根據(jù)規(guī)范選取設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),之后才能按規(guī)范進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。1.3地震度量抗震設(shè)防烈度2.抗震設(shè)防烈度,按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。一般情況下,抗震設(shè)防烈度取50年內(nèi)超越概率為10%的地震烈度(基本烈度),在一定條件下可采用經(jīng)國(guó)家有關(guān)主管部門規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)發(fā)布的供設(shè)計(jì)采用的抗震設(shè)防區(qū)劃的地震動(dòng)參數(shù)(如地面運(yùn)動(dòng)加速度峰值、反應(yīng)譜值、地震影響系數(shù)曲線和地震加速度時(shí)程曲線)。1.3地震度量眾值烈度3.眾值烈度又稱為常遇烈度、多遇烈度或第一水準(zhǔn)烈度,是該地區(qū)50年內(nèi)超越概率為63.2%的烈度,相當(dāng)于概率密度曲線上峰值時(shí)的烈度。多遇烈度比基本烈度低1.55度。1.3地震度量罕遇烈度4.罕遇烈度又稱為第三水準(zhǔn)烈度。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)(一般為50年)遭遇大于基本烈度的大烈度震害的小概率事件還是可能發(fā)生的,隨著基本烈度的提高,大震烈度增加的幅度有所減小,不同基本烈度對(duì)應(yīng)的大震烈度的定量標(biāo)準(zhǔn)也不應(yīng)相同。通過(guò)對(duì)我國(guó)43個(gè)城市地震危險(xiǎn)性的分析,并結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)況,可粗略地將50年超越概率為2%~3%的烈度作為罕遇烈度。1.3地震度量圖1-4所示為基本烈度、眾值烈度和罕遇烈度三者之間的關(guān)系。圖1-4基本烈度、眾值烈度和罕遇烈度三者之間的關(guān)系1.4地震震害地震震害是地震作用于人類社會(huì)形成的災(zāi)難事件。地震成災(zāi)的程度既取決于地震本身的大小,還與震區(qū)場(chǎng)地、各類工程結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人口等條件有很大的關(guān)系。發(fā)生在無(wú)人區(qū)的大地震,一般不會(huì)造成災(zāi)害;而發(fā)生在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密地區(qū)的一次中等地震卻可能造成極為嚴(yán)重的災(zāi)害。1.4地震震害地震震害是指由地震引起的強(qiáng)烈地面振動(dòng)及伴生的地面裂縫和變形,使各類建(構(gòu))筑物倒塌和損壞,設(shè)備和設(shè)施損壞,交通、通信中斷,其他生命線工程設(shè)施等被破壞,以及由此引起的火災(zāi)、爆炸、瘟疫、有毒物質(zhì)泄漏、放射性污染、場(chǎng)地破壞等造成人畜傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的災(zāi)害。由于工程結(jié)構(gòu)物的破壞造成的諸如地震火災(zāi)、水災(zāi)、毒氣泄漏與擴(kuò)散、爆炸、放射性污染、海嘯、滑坡、泥石流等災(zāi)害,稱為次生(二次)災(zāi)害。由地震震害引起的各種社會(huì)性災(zāi)害,如瘟疫、饑荒、社會(huì)動(dòng)亂、人的心理創(chuàng)傷等,稱為誘發(fā)(三次)災(zāi)害。有時(shí),次生災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原生災(zāi)害。1.4地震震害研究地震產(chǎn)生的震害是為了防范未來(lái)的大震。目前,在科學(xué)技術(shù)還不能控制地震發(fā)生的情況下,調(diào)查研究地震震害的現(xiàn)狀,分析震害規(guī)律,總結(jié)人們預(yù)防地震和減輕地震震害的經(jīng)驗(yàn),是抗震設(shè)防和保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全的有效途徑。通常與建筑工程有關(guān)的地震震害主要有地表破壞、工程結(jié)構(gòu)破壞和次生災(zāi)害。1.4地震震害

1.4.1

地表破壞地震時(shí)造成的地表破壞主要有地裂縫、發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)、噴水冒砂、山石崩塌和滑坡等。1.4地震震害地裂縫1.地震引起的地裂縫分為構(gòu)造地裂縫和重力地裂縫兩種類型。地下斷層錯(cuò)動(dòng)延伸至地面的裂縫,稱為構(gòu)造地裂縫。在海邊、河湖岸邊、古河道上以及厚的飽和松軟土層地區(qū)產(chǎn)生的地面裂縫,稱為重力地裂縫。構(gòu)造地裂縫的走向與地下斷裂帶的走向一致,規(guī)模較大,形狀比較規(guī)則,多呈帶狀,長(zhǎng)度有時(shí)延續(xù)幾千米甚至幾十千米,裂縫寬度常達(dá)數(shù)十厘米甚至幾米;重力地裂縫規(guī)模較小,大小、形狀不一,寬度較小,但數(shù)量較多。1.4地震震害地裂縫穿過(guò)房屋會(huì)造成基礎(chǔ)和墻體的斷裂或錯(cuò)動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成房屋倒塌。圖1-5所示為2009年1月9日哥斯達(dá)黎加6.2級(jí)地震造成的地裂縫。圖1-5哥斯達(dá)黎加6.2級(jí)地震造成的地裂縫1.4地震震害發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)2.地震時(shí),發(fā)震斷層可能出現(xiàn)很大的錯(cuò)動(dòng),從而引起斷裂帶兩邊的地表在水平方向和豎直方向上發(fā)生相對(duì)位移,嚴(yán)重時(shí)可使斷裂帶附近的工程結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。圖1-6所示為我國(guó)汶川地震典型發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)地貌與地表變形量。圖1-6我國(guó)汶川地震典型發(fā)震斷裂錯(cuò)動(dòng)地貌與地表變形量1.4地震震害噴水冒砂3.噴水冒砂是指地震晃動(dòng)過(guò)程中,在地下水位較高且含有砂土層或粉土層的地區(qū),地震波的作用使地下水壓急劇增高,隨著松散飽和粒狀土變密而產(chǎn)生高孔壓區(qū),其中的水體形成向上的水流,當(dāng)水頭梯度足夠大時(shí),水流還將攜帶大量懸浮的土顆粒,如果頂層特別薄或者地基土中存在裂縫等缺陷,水流就會(huì)沖開地面,形成砂沸。砂沸的噴出物在噴出口周圍形成圓錐形沉積,類似小的“火山口”。砂沸俗稱噴水冒砂。這種現(xiàn)象是場(chǎng)地發(fā)生液化的典型特征之一。1.4地震震害地基液化造成的土體變形可導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜,造成生命線工程大面積破壞。圖1-7所示為1976年7月28日我國(guó)唐山地震時(shí)砂土液化地面出現(xiàn)的噴水冒砂現(xiàn)象。圖1-7我國(guó)唐山地震時(shí)砂土液化地面出現(xiàn)的噴水冒砂現(xiàn)象1.4地震震害山石崩塌4.山石崩塌主要發(fā)生在山區(qū),由于地震的強(qiáng)烈振動(dòng),使得原已處于不穩(wěn)定狀態(tài)的山崖發(fā)生崩塌。這種災(zāi)害會(huì)造成山下的建筑物嚴(yán)重破壞。圖1-8所示為汶川地震時(shí)100t的山石崩塌。圖1-8汶川地震時(shí)100t的山石崩塌1.4地震震害滑坡5.滑坡是指斜坡上的土體或者巖體受地震作用的影響,在重力作用下,沿著一定的軟弱面或者軟弱帶,整體地或分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。圖1-9所示為汶川地震時(shí)北川縣城發(fā)生的兩處滑坡。這兩處滑坡對(duì)下面的建筑造成了巨大的影響。圖1-9汶川地震時(shí)北川縣城發(fā)生的兩處滑坡1.4地震震害

1.4.2

工程結(jié)構(gòu)破壞地震時(shí)各類結(jié)構(gòu)的破壞既是導(dǎo)致人民生命財(cái)產(chǎn)損失的主要原因,也是結(jié)構(gòu)工程抗震工作的主要對(duì)象。據(jù)統(tǒng)計(jì),由地震破壞所造成的人員傷亡占總數(shù)的95%。過(guò)去建造的房屋的抗震性能普遍較低,地震造成的房屋破壞情況十分嚴(yán)重。工程結(jié)構(gòu)的破壞隨結(jié)構(gòu)類型及抗震措施的不同而有較大的差別,下面介紹幾種常見的工程結(jié)構(gòu)破壞情況。1.4地震震害承重構(gòu)件承載力不足或變形過(guò)大造成的破壞1.建筑物在地震作用下,其承重構(gòu)件因抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度不足或變形能力不夠而發(fā)生破壞,嚴(yán)重時(shí),可造成整幢建筑物倒塌。圖1-10所示為1999年9月21日我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震時(shí)某學(xué)校教學(xué)樓因底層柱的抗壓承載力不足而造成整個(gè)結(jié)構(gòu)破壞。圖1-10我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震時(shí)某學(xué)校教學(xué)樓的主體結(jié)構(gòu)破壞1.4地震震害圖1-11所示為1995年日本阪神地震時(shí)一幢8層公共建筑因第6層變形過(guò)大而形成薄弱層,造成整層垮塌,使第7層直接落到了第5層上。圖1-11日本阪神地震時(shí)某公共建筑整層破壞1.4地震震害結(jié)構(gòu)喪失整體性而造成的破壞2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的共同工作主要依賴于構(gòu)件之間的連接與支撐;如果構(gòu)件間連接不牢,地震時(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞,建筑就可能喪失整體性,從而發(fā)生局部或全部倒塌。1.4地震震害地基失效引起的破壞3.當(dāng)建筑的地基內(nèi)含有飽和的砂土層、粉土層或淤泥層軟土?xí)r,地震時(shí)可能發(fā)生地基液化或軟土沉陷,從而使上部建筑物發(fā)生嚴(yán)重破壞或整體倒塌。圖1-12所示為我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震時(shí)地基失效引起的上部建筑物傾倒,但上部結(jié)構(gòu)完好無(wú)損。圖1-12我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震時(shí)地基失效造成房屋傾倒1.4地震震害圖1-13所示為1964年6月16日日本新潟地震時(shí)砂土地基液化導(dǎo)致多數(shù)房屋整幢傾斜,但上部結(jié)構(gòu)完好。圖1-13日本新潟地震時(shí)砂土地基液化導(dǎo)致房屋傾斜1.4地震震害

1.4.3

次生災(zāi)害地震造成的次生災(zāi)害有火災(zāi)、堰塞湖、水災(zāi)和海嘯等,由此引起的災(zāi)害也相當(dāng)嚴(yán)重。例如,1923年日本東京發(fā)生的大地震造成房屋倒塌13萬(wàn)幢,因地震引起的火災(zāi)而燒毀房屋45萬(wàn)幢。堰塞湖是由地震造成山體滑坡,堵截河谷或河床后儲(chǔ)水而形成的湖泊。如果遇到強(qiáng)余震、暴雨,可能會(huì)發(fā)生潰壩,對(duì)下游百姓的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。同時(shí),由于堰塞湖的水位不斷上升,也會(huì)對(duì)上游造成淹沒(méi)的危險(xiǎn)。“5·12”汶川地震時(shí),唐家山堰塞湖是汶川地震后形成的最大的堰塞湖。1.4地震震害地震后因山體滑坡、阻塞河道而形成的唐家山堰塞湖位于澗河上游距北川縣城約6km處,是北川災(zāi)區(qū)面積最大、危險(xiǎn)性最大的一個(gè)堰塞湖,如圖1-14所示。圖1-14唐家山堰塞湖1.4地震震害地震引起的水壩破壞而產(chǎn)生的水災(zāi)也會(huì)對(duì)附近的房屋造成巨大的破壞,圖1-15所示為我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震時(shí)水壩結(jié)構(gòu)被震壞。地震引起的海嘯也會(huì)對(duì)海邊房屋造成巨大的破壞。圖1-15我國(guó)臺(tái)灣南投縣集集鎮(zhèn)地震時(shí)水壩結(jié)構(gòu)被震壞1.4地震震害2011年3月11日,日本東北部海域發(fā)生里氏9.0級(jí)地震并引發(fā)海嘯,造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,圖1-16所示為海嘯引起的破壞。圖1-16日本地震時(shí)海嘯引起的破壞1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防

1.5.1

抗震設(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)防的目的是在一定經(jīng)濟(jì)條件下最大限度地限制和減輕工程結(jié)構(gòu)的地震破壞,避免人員傷亡,減少經(jīng)濟(jì)損失。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)將抗震設(shè)防目標(biāo)分為基本抗震設(shè)防目標(biāo)和性能化抗震設(shè)防目標(biāo)?;究拐鹪O(shè)防目標(biāo)保持和原有抗震規(guī)范一致的表述。性能化抗震設(shè)防目標(biāo)采用比基本抗震設(shè)防目標(biāo)更具體或更高的要求。對(duì)特殊建筑結(jié)構(gòu)、重要的結(jié)構(gòu)部位或構(gòu)件應(yīng)采用性能化抗震設(shè)防目標(biāo)。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防基本抗震設(shè)防目標(biāo)就是所有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的建筑都必須實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),可概括為“三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)”。第一水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)為當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí),主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用,簡(jiǎn)稱“小震不壞”,即結(jié)構(gòu)處于正常使用狀態(tài),可視為彈性體系。第二水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)為當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí),可能發(fā)生損壞,經(jīng)一般性修理仍可繼續(xù)使用,簡(jiǎn)稱“中震可修”,即結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性階段,但非彈性變形或結(jié)構(gòu)的損壞控制在可修復(fù)的范圍內(nèi)。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)為當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估的罕遇地震影響時(shí),不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞,簡(jiǎn)稱“大震不倒”,即結(jié)構(gòu)雖然有較大的非彈性變形,但已控制在規(guī)定范圍內(nèi),能免于倒塌。對(duì)于使用功能或其他方面有專門要求的建筑、特別不規(guī)則的建筑或超限建筑結(jié)構(gòu),當(dāng)采用抗震性能化設(shè)計(jì)時(shí)(見本書2.2節(jié)的內(nèi)容),具有比“三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)”更具體或更高要求的抗震設(shè)防目標(biāo)。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防

1.5.2

建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223—2008)根據(jù)建筑遭遇地震破壞后,可能造成人員傷亡、直接和間接經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)影響的程度及其在抗震救災(zāi)中的作用等因素,對(duì)各類建筑所做的設(shè)防類別進(jìn)行了劃分。對(duì)于不同重要性的建筑,采用不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)(衡量抗震設(shè)防要求高低的尺度,由抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)及建筑抗震設(shè)防類別確定)。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防①建筑破壞造成的人員傷亡、直接和間接經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響的大小。②城鎮(zhèn)的大小、行業(yè)的特點(diǎn)和工礦企業(yè)的規(guī)模。(1)建筑抗震設(shè)防類別的劃分,應(yīng)根據(jù)下列因素的綜合分析確定:③建筑使用功能失效后,對(duì)全局的影響范圍大小、抗震救災(zāi)影響及恢復(fù)的難易程度。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防④當(dāng)建筑各區(qū)段的重要性有顯著不同時(shí),可按區(qū)段劃分抗震設(shè)防類別。下部區(qū)段的類別不應(yīng)低于上部區(qū)段的類別。⑤不同行業(yè)的相同建筑,當(dāng)所處地位及地震破壞所產(chǎn)生的后果和影響不同時(shí),其抗震設(shè)防類別可不相同。注意:區(qū)段是指由防震縫分開的結(jié)構(gòu)單元、平面內(nèi)使用功能不同的部分或上下使用功能不同的部分。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防(2)建筑工程應(yīng)分為以下四個(gè)抗震設(shè)防類別:①特殊設(shè)防類。特殊設(shè)防類是指使用上有特殊設(shè)施,涉及國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特別重大災(zāi)害后果,需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑,簡(jiǎn)稱甲類。②重點(diǎn)設(shè)防類。重點(diǎn)設(shè)防類是指地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑,以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果,需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑,簡(jiǎn)稱乙類。③標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類是指大量的除①、②、④款以外按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)防的建筑,簡(jiǎn)稱丙類。④適度設(shè)防類。適度設(shè)防類是指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害,允許在一定條件下適度降低要求的建筑,簡(jiǎn)稱丁類。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防(3)各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)符合下列要求:①標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類,應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其抗震措施和地震作用,達(dá)到在遭遇高于當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度的預(yù)估罕遇地震影響時(shí)不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞的抗震設(shè)防目標(biāo)。②重點(diǎn)設(shè)防類,應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震措施;但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基礎(chǔ)的抗震措施應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時(shí),應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防③特殊設(shè)防類,應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施;但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施。同時(shí),應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)的結(jié)果且高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求確定其地震作用。④適度設(shè)防類,允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求適當(dāng)降低其抗震措施,但抗震設(shè)防烈度為6度時(shí)不應(yīng)降低。一般情況下,仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。注意:對(duì)于劃為重點(diǎn)設(shè)防類而規(guī)模很小的工業(yè)建筑,當(dāng)改用抗震性能較好的材料且符合抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)體系的要求時(shí),允許按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類設(shè)防。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防

1.5.3

兩階段抗震設(shè)計(jì)方法為達(dá)到三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo),應(yīng)采用兩階段抗震設(shè)計(jì)方法:第一階段設(shè)計(jì)是承載力驗(yàn)算,取第一水準(zhǔn)的地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng),并引入承載力抗震調(diào)整系數(shù),進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì),從而滿足第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求。同時(shí),采用同一地震動(dòng)參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角,使其既不超過(guò)規(guī)定的限制,又滿足第二水準(zhǔn)的損壞可修的目標(biāo)。對(duì)大多數(shù)的結(jié)構(gòu),可只進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì),而通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)滿足第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。1.5工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防第二階段設(shè)計(jì)是彈塑性變形驗(yàn)算,對(duì)地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu)、有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)及有專門要求的建筑,除進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)外,還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性層間變形驗(yàn)算并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)的設(shè)防要求。THANKYOU建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

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第2章抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)2.1抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)概述2.2抗震概念設(shè)計(jì)2.3抗震性能化設(shè)計(jì)第2章抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)地震是一種隨機(jī)事件,以現(xiàn)有的科技水平,難以估計(jì)實(shí)際地震發(fā)生的時(shí)間、空間和強(qiáng)度。同時(shí)在結(jié)構(gòu)分析方面,以現(xiàn)有的技術(shù)水平,也不可能充分而準(zhǔn)確地考慮結(jié)構(gòu)的空間作用和結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)(特別是進(jìn)入彈塑性以后的性質(zhì))等性能,因此單獨(dú)的抗震計(jì)算并不能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)在地震中的受力和變形情況。2.1抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)概述目前,抗震設(shè)計(jì)一般包括抗震概念設(shè)計(jì)、抗震計(jì)算和抗震措施(包括抗震構(gòu)造措施)??拐鸶拍钤O(shè)計(jì)從總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則,抗震計(jì)算為抗震設(shè)計(jì)提供定量手段,抗震措施從保證結(jié)構(gòu)整體性和加強(qiáng)局部薄弱環(huán)節(jié)等方面保證抗震計(jì)算結(jié)構(gòu)的有效性。上述抗震設(shè)計(jì)三個(gè)層面的內(nèi)容是一個(gè)不可分割的整體,忽視任何一部分,都可能導(dǎo)致抗震設(shè)計(jì)的失敗。有關(guān)抗震計(jì)算和抗震構(gòu)造措施的內(nèi)容將在后續(xù)章節(jié)中介紹,本章主要討論抗震概念設(shè)計(jì)的問(wèn)題。2.1抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)概述目前的抗震設(shè)計(jì)多是按照現(xiàn)行抗震規(guī)范編制的處方式條款進(jìn)行的概念設(shè)計(jì),如地震作用的計(jì)算、結(jié)構(gòu)的選型、對(duì)房屋高度的限制、抗震等級(jí)的選擇、不同抗震等級(jí)中的調(diào)整系數(shù)和構(gòu)造措施等,也就是說(shuō),一般工程都用小震下的彈性設(shè)計(jì)來(lái)保證“小震不壞”,用概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來(lái)保證“中震可修、大震不倒”,那么建筑物是否能真正做到“中震可修、大震不倒”呢?無(wú)法證實(shí),按能力設(shè)計(jì)的理念編制的處方式設(shè)計(jì)規(guī)范只能從宏觀定性上使結(jié)構(gòu)滿足抗震設(shè)防的要求,而不是真正反映結(jié)構(gòu)在中、大震下受力、變形的量化指標(biāo)及形態(tài)。2.1抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)概述20世紀(jì)90年代,國(guó)外和國(guó)內(nèi)的工程界開始著手研究基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念,它的特點(diǎn)是:使抗震設(shè)計(jì)從宏觀定性的目標(biāo)向具體量化的多重目標(biāo)過(guò)渡,并由業(yè)主選擇性能目標(biāo),對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能水準(zhǔn)進(jìn)行深入的分析(包括靜力彈塑性分析和動(dòng)力彈塑性分析),并經(jīng)過(guò)專家論證,反復(fù)修改,從而確定的抗震設(shè)計(jì)。這樣的抗震設(shè)計(jì)方法有利于建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新,經(jīng)過(guò)論證(包括試驗(yàn)),可以利用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的新的結(jié)構(gòu)體系、場(chǎng)地條件及建筑的重要性,采用不同的性能目標(biāo)和抗震措施。2.1抗震概念設(shè)計(jì)和性能化設(shè)計(jì)概述建筑抗震性能化設(shè)計(jì)立足于承載力和變形能力的綜合考慮,具有很強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性,針對(duì)具體工程的需要和可能,可對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu),也可對(duì)某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件,靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)——提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。這是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。2.2抗震概念設(shè)計(jì)所謂抗震概念設(shè)計(jì),就是指根據(jù)地震震害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)思想,進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過(guò)程,它是一種基于震害經(jīng)驗(yàn)建立的抗震基本設(shè)計(jì)原則和思想。2.2抗震概念設(shè)計(jì)抗震概念設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào),在工程設(shè)計(jì)之初應(yīng)主要把握?qǐng)龅?、地基和基礎(chǔ)的選擇,建筑形體及其構(gòu)件的布置,抗震結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理,結(jié)構(gòu)材料和施工的保證,結(jié)構(gòu)控制新技術(shù)的采用等內(nèi)容;從總體上消除建筑中的薄弱環(huán)節(jié),然后再輔以必要的計(jì)算和抗震構(gòu)造措施,就有可能設(shè)計(jì)出抗震性能良好的建筑。2.2抗震概念設(shè)計(jì)

2.2.1

場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)的選擇在抗震設(shè)計(jì)中,場(chǎng)地是指具有相似的反應(yīng)譜特征的房屋群體所在地,它不僅僅指房屋基礎(chǔ)下的地基土,其范圍還相當(dāng)于廠區(qū)、居民點(diǎn)和自然村,在平坦地區(qū)的面積一般不小于1km×1km。地震造成建筑的破壞,除地震動(dòng)直接引起結(jié)構(gòu)破壞外,還有場(chǎng)地條件的原因,如地震引起的地表錯(cuò)動(dòng)與地裂,地基土的不均勻沉陷、滑坡和粉(砂)土液化,等等。2.2抗震概念設(shè)計(jì)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)定選擇建筑場(chǎng)地時(shí),應(yīng)按表2-1劃分對(duì)建筑抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)的地段。2.2抗震概念設(shè)計(jì)選擇建筑場(chǎng)地時(shí),應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料,對(duì)抗震有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段做出綜合評(píng)價(jià),宜選擇抗震有利的地段。對(duì)抗震不利地段,應(yīng)提出避開要求;當(dāng)無(wú)法避開時(shí)應(yīng)采取有效的措施。對(duì)危險(xiǎn)地段,嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑,不應(yīng)建造丙類的建筑。2.2抗震概念設(shè)計(jì)(1)地基和基礎(chǔ)的選擇應(yīng)符合下列要求:①同一結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基上。②同一結(jié)構(gòu)單元不宜部分采用天然地基,部分采用樁基;當(dāng)采用不同基礎(chǔ)類型或基礎(chǔ)埋深顯著不同時(shí),應(yīng)根據(jù)地震時(shí)兩部分地基基礎(chǔ)的沉降差異,在基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)的相關(guān)部位采取相應(yīng)的措施。③地基為軟弱黏性土、液化土、新近填土或嚴(yán)重不均勻土?xí)r,應(yīng)根據(jù)地震時(shí)地基不均勻沉降和其他不利影響,采取相應(yīng)的措施。2.2抗震概念設(shè)計(jì)(2)山區(qū)建筑的場(chǎng)地和地基基礎(chǔ)應(yīng)符合下列要求:①山區(qū)建筑場(chǎng)地勘察應(yīng)有邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和防治方案建議;應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地形條件和使用要求,因地制宜地設(shè)置符合抗震設(shè)防要求的邊坡工程。②邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)符合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2013)的要求;其穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí),有關(guān)的摩擦角應(yīng)按設(shè)防烈度的高低相應(yīng)修正。③邊坡附近的建筑基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行抗震穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。建筑基礎(chǔ)與土質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的邊緣應(yīng)留有足夠的距離,其值應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度的高低確定,并采取措施避免地震時(shí)地基基礎(chǔ)破壞。2.2抗震概念設(shè)計(jì)

2.2.2

建筑形體及其構(gòu)件的布置實(shí)例分析1.1972年2月23日,南美洲的尼加拉瓜首都馬那瓜發(fā)生地震,地震烈度估計(jì)為8度,市區(qū)1萬(wàn)多幢樓房夷為平地,死亡5000多人。其中有兩幢相距不遠(yuǎn)的高層建筑,一幢為15層高的中央銀行大樓,另一幢為18層高的美洲銀行大樓,如圖2-1所示。圖2-1震前的馬那瓜市2.2抗震概念設(shè)計(jì)一幢破壞嚴(yán)重,震后拆除;另一幢輕微損壞,稍加修理后恢復(fù)使用,如圖2-2所示。圖2-2震后的馬那瓜市2.2抗震概念設(shè)計(jì)原因分析如下:(1)美洲銀行大樓的結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的,為規(guī)則結(jié)構(gòu),其基本的抗側(cè)力體系包括4個(gè)L形的筒體,對(duì)稱地由連梁連接起來(lái),這些連梁在地震時(shí)遭到剪切破壞,是整個(gè)結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞,如圖2-3所示。圖2-3馬那瓜市美洲銀行大樓的平立面2.2抗震概念設(shè)計(jì)(2)中央銀行大樓的結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則,4個(gè)樓梯間偏置于塔樓的西端,西端有填充墻,造成結(jié)構(gòu)的一端剛度大,另一端剛度小,如圖2-4所示。圖2-4馬那瓜市中央銀行大樓的平面2.2抗震概念設(shè)計(jì)(3)中央銀行大樓的結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則,采用單跨框架結(jié)構(gòu),有1層地下室,3層以上的柱距為1.4m,3層以下的柱距擴(kuò)大為9.8m,用深梁轉(zhuǎn)換,3層以下10根大柱子的斷面尺寸為1m×1.55m,3層以上北、東、西三面布置了密集的小柱子,共64根,上、下兩部分嚴(yán)重不均勻、不連續(xù)。(4)中央銀行大樓的主要破壞在第3層和第4層,周圍柱子嚴(yán)重開裂,柱鋼筋壓屈,橫向裂縫(有的裂縫寬度達(dá)1cm)貫穿3層以上的所有樓板,直至電梯井的東側(cè)。2.2抗震概念設(shè)計(jì)建筑形體的規(guī)則性2.建筑形體是指建筑平面形狀和立面、豎向剖面的變化;構(gòu)件布置是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面布置和豎向布置。建筑形體和構(gòu)件布置對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能有決定性的作用。建筑師應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能、建設(shè)場(chǎng)地、美學(xué)等確定建筑的平面形狀、立面和豎向剖面;工程師應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)抵抗豎向荷載、抗風(fēng)、抗震的要求及建筑形體,布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件。所以說(shuō),房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)包括建筑師的建筑形體設(shè)計(jì)和工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一幢成功的抗震建筑往往是建筑師和工程師密切合作的結(jié)果,這種合作應(yīng)該從方案階段開始,一直到設(shè)計(jì)完成。2.2抗震概念設(shè)計(jì)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)定,“建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的要求明確建筑形體的規(guī)則性”。規(guī)則建筑是指平面和立面簡(jiǎn)單,抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻,平面布置基本對(duì)稱,即在平立面、豎向剖面和抗側(cè)力體系上沒(méi)有明顯的、實(shí)質(zhì)的不連續(xù)和突變?!耙?guī)則性”是諸多因素的綜合要求。首先,規(guī)則的建筑的抗震性能好。震害統(tǒng)計(jì)表明,簡(jiǎn)單、對(duì)稱的建筑在地震時(shí)較不容易破壞,對(duì)稱的結(jié)構(gòu)因傳力路徑清晰、直接而容易估計(jì)其地震時(shí)的反應(yīng),容易采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行細(xì)部處理。2.2抗震概念設(shè)計(jì)其次,規(guī)則的建筑有良好的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),較規(guī)則建筑的周期比、位移比等結(jié)構(gòu)的整體指標(biāo)很容易滿足規(guī)范要求。同時(shí)由于地震作用在各榀抗側(cè)力構(gòu)件之間的分配比較均勻,從而使各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋大小適中,使成本控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi);相反,不規(guī)則結(jié)構(gòu)則會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯、局部出現(xiàn)薄弱部位等情況,因此應(yīng)根據(jù)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整并采取有效的抗震構(gòu)造措施進(jìn)行加強(qiáng)處理,從而使內(nèi)力變大,計(jì)算配筋變大,局部抗震構(gòu)造措施更加煩瑣,工程造價(jià)大幅度增加。綜上所述,建筑形體的規(guī)則性對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。2.2抗震概念設(shè)計(jì)建筑形體及其構(gòu)件布置的平面、豎向不規(guī)則性3.建筑形體簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)布置規(guī)則有利于結(jié)構(gòu)抗震,但在實(shí)際工程中,不規(guī)則是難以避免的?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)給出了三種平面不規(guī)則(見表2-2和圖2-5~圖2-7)和三種豎向不規(guī)則(見表2-3和圖2-8~圖2-10)。不規(guī)則結(jié)構(gòu)按照不規(guī)則程度可分為不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴(yán)重不規(guī)則。2.2抗震概念設(shè)計(jì)三種不規(guī)則程度的主要?jiǎng)澐址椒ㄈ缦拢海?)不規(guī)則,指的是超過(guò)表2-2和表2-3中一項(xiàng)或兩項(xiàng)的不規(guī)則指標(biāo)。2.2抗震概念設(shè)計(jì)2.2抗震概念設(shè)計(jì)(2)特別不規(guī)則,指的是具有較明顯的抗震薄弱部位,可能引起不良后果者。其參考界限為6個(gè)主要不規(guī)則類型的3個(gè)或3個(gè)以上,或有一項(xiàng)超過(guò)不規(guī)則類型的指標(biāo)比較多,如扭轉(zhuǎn)位移比達(dá)1.4、本層剛度小于相鄰上層剛度的50%等。(3)嚴(yán)重不規(guī)則,指的是形體復(fù)雜,多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表2-3和表2-3的上限值或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值,具有現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件不能克服的嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié),可能導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。2.2抗震概念設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的要求明確建筑形體的規(guī)則性。不規(guī)則的建筑應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施;特別不規(guī)則的建筑應(yīng)進(jìn)行專門的研究和論證,采取特別的加強(qiáng)措施;嚴(yán)重不規(guī)則的建筑不應(yīng)采用。2.2抗震概念設(shè)計(jì)形體復(fù)雜、平立面不規(guī)則的建筑,應(yīng)根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎(chǔ)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素的比較分析,確定是否設(shè)置防震縫。設(shè)置防震縫后,就可以通過(guò)設(shè)置的防震縫把不規(guī)則結(jié)構(gòu)劃分成規(guī)則結(jié)構(gòu)單元。圖2-5建筑結(jié)構(gòu)的平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則示例δ1—樓層最小彈性層間位移;δ2—樓層最大彈性層間位移2.2抗震概念設(shè)計(jì)圖2-6建筑結(jié)構(gòu)平面的凸角和凹角不規(guī)則示例2.2抗震概念設(shè)計(jì)圖2-7建筑結(jié)構(gòu)平面的局部不連續(xù)示例(大開洞及錯(cuò)層)A0—開洞樓板面積2.2抗震概念設(shè)計(jì)

圖2-8沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則(有軟弱層)K—抗側(cè)剛度(單位水平位移需要施加的水平剪力)2.2抗震概念設(shè)計(jì)圖2-9豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)示例2.2抗震概念設(shè)計(jì)圖2-10豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度非均勻化(有薄弱層)Q—樓層屈服抗剪承載力2.2抗震概念設(shè)計(jì)

2.2.3

抗震結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇抗震結(jié)構(gòu)體系的選擇1.抗震結(jié)構(gòu)體系要通過(guò)綜合分析采用合理而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)同場(chǎng)地的頻譜特性有著密切的關(guān)系,場(chǎng)地的地面運(yùn)動(dòng)特性又同地震震源機(jī)制、震級(jí)大小和震中的遠(yuǎn)近有關(guān);建筑的重要性、裝修的水準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形大小有所限制,從而對(duì)結(jié)構(gòu)選型提出要求;結(jié)構(gòu)的選型又受結(jié)構(gòu)材料和施工條件的制約及經(jīng)濟(jì)條件的許可;等等。這是一個(gè)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,應(yīng)周密加以考慮。2.2抗震概念設(shè)計(jì)1)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合的要求《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)定,結(jié)構(gòu)體系應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求:(1)應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑。(2)應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。(3)應(yīng)具備必要的抗震承載力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力。(4)對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力。2.2抗震概念設(shè)計(jì)2)抗震結(jié)構(gòu)體系宜符合的要求《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)定,結(jié)構(gòu)體系尚宜符合下列各項(xiàng)要求:(1)宜有多道抗震防線。多道防線對(duì)于結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的安全是很重要的。所謂多道防線的概念,通常指的是:①整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個(gè)延性較好的分體系組成,并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來(lái)協(xié)同工作。例如,框架-抗震墻體系由延性框架和抗震墻兩個(gè)系統(tǒng)組成,雙肢或多肢抗震墻體系由若干個(gè)單肢墻分系統(tǒng)組成,框架-支撐框架體系由延性框架和支撐框架兩個(gè)系統(tǒng)組成,框架筒體體系由延性框架和筒體兩個(gè)系統(tǒng)組成。2.2抗震概念設(shè)計(jì)②抗震結(jié)構(gòu)體系具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度,有意識(shí)地建立起一系列分布的塑性屈服區(qū),以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破壞也易于修復(fù)。按照多道設(shè)防的概念設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),需考慮部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性變形后的內(nèi)力重分布,使各個(gè)分體系所承擔(dān)的地震作用的總和大于不考慮塑性內(nèi)力重分布時(shí)的數(shù)值。2.2抗震概念設(shè)計(jì)(2)宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。抗震薄弱層(部位)的概念也是抗震設(shè)計(jì)中的重要概念,其主要包括以下內(nèi)容:①結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備,構(gòu)件的實(shí)際承載力分析(而不是承載力設(shè)計(jì)值的分析)是判斷薄弱層(部位)的基礎(chǔ)。2.2抗震概念設(shè)計(jì)②要使樓層(部位)的實(shí)際承載力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力之比在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化,一旦樓層(或部位)的這個(gè)比例有所突變,則會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強(qiáng)而忽視整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、強(qiáng)度的協(xié)調(diào)。④在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層(部位),使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移,這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。2.2抗震概念設(shè)計(jì)考慮到有些建筑結(jié)構(gòu),橫向抗側(cè)力構(gòu)件(如墻體)很多而縱向很少,在強(qiáng)烈地震中往往由于縱向的破壞導(dǎo)致整體倒塌,“2001規(guī)范”增加了結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性(周期和振型)相近的抗震概念。(3)結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近。2.2抗震概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇2.1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)符合的要求(1)砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按規(guī)定設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱、芯柱,或采用約束砌體、配筋砌體等。無(wú)筋砌體本身是脆性材料,只能利用約束條件(圈梁、構(gòu)造柱、組合柱等來(lái)分割和包圍)使砌體發(fā)生裂縫后不致崩塌和散落,地震時(shí)不致喪失對(duì)重力荷載的承載能力。(2)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)控制截面尺寸和受力鋼筋、箍筋的設(shè)置,防止剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固黏結(jié)破壞先于鋼筋破壞。2.2抗震概念設(shè)計(jì)鋼筋混凝土構(gòu)件的抗震性能與砌體相比是比較好的,但若處理不當(dāng),也會(huì)造成不可修復(fù)的脆性破壞。這種破壞包括混凝土壓碎、構(gòu)件剪切破壞、鋼筋錨固部分拉脫(黏結(jié)破壞)。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸控制,包括軸壓比、截面長(zhǎng)寬比、墻體高厚比、寬厚比等。當(dāng)墻厚偏薄時(shí),也有自身穩(wěn)定的問(wèn)題。(3)預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件,應(yīng)配有足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。2.2抗震概念設(shè)計(jì)(4)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸應(yīng)合理控制,避免局部失穩(wěn)或整個(gè)構(gòu)件失穩(wěn)。鋼結(jié)構(gòu)桿件的壓屈破壞(桿件失去穩(wěn)定)或局部失穩(wěn)也是一種脆性破壞,應(yīng)予以防止。(5)多、高層的混凝土樓(屋)蓋宜優(yōu)先采用現(xiàn)澆混凝土板。當(dāng)采用預(yù)制裝配式混凝土樓(屋)蓋時(shí),應(yīng)從樓蓋體系和構(gòu)造上采取措施,確保各預(yù)制板之間連接的整體性。針對(duì)預(yù)制混凝土板在強(qiáng)烈地震中容易脫落導(dǎo)致人員傷亡的震害,推薦采用現(xiàn)澆樓(屋)蓋,特別強(qiáng)調(diào)裝配式樓(屋)蓋應(yīng)加強(qiáng)整體性的基本要求。2.2抗震概念設(shè)計(jì)2)結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間的連接《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)規(guī)定,結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間的連接,應(yīng)符合下列要求:(1)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的破壞,不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件。(2)預(yù)埋件的錨固破壞,不應(yīng)先于連接件。(3)裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接,應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性。(4)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋,宜在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)以外錨固。通過(guò)連接的承載力來(lái)發(fā)揮各構(gòu)件的承載力和變形能力,從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)良好的抗震能力。2.2抗震概念設(shè)計(jì)

2.2.4

非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理非結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般是指在結(jié)構(gòu)分析中不考慮承受重力荷載、風(fēng)荷載及地震作用的構(gòu)件。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備的支架等。建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中的破壞允許大于結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其抗震設(shè)防目標(biāo)要低于主體結(jié)構(gòu)的規(guī)定。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震破壞會(huì)影響安全和使用功能,需引起重視,應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系,可防止附加災(zāi)害,減少損失。2.2抗震概念設(shè)計(jì)建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般指以下四類:(1)附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件,如女兒墻、廠房高低跨封墻、雨篷等。這類構(gòu)件的抗震問(wèn)題是防止倒塌,采取的抗震措施是加強(qiáng)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的整體性,并與主體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)錨固連接。(2)裝飾物,如建筑貼面、裝飾、頂棚和懸吊重物等。這類構(gòu)件的抗震問(wèn)題是防止脫落和裝飾的破壞,采取的抗震措施是同主體結(jié)構(gòu)可靠連接。對(duì)重要的貼面和裝飾,也可采用柔性連接,使主體結(jié)構(gòu)在地震作用下有較大的變形,也不致影響到貼面和裝飾的破壞。2.2抗震概念設(shè)計(jì)(3)非結(jié)構(gòu)的墻體,如圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻、框架填充墻等。應(yīng)估計(jì)其設(shè)置對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的不利影響,避免不合理的設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。(4)建筑附屬機(jī)電設(shè)備及支架等。這些設(shè)備通過(guò)支架與建筑物相連接,因此,設(shè)備的支架應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度,與建筑物應(yīng)有可靠的連接和錨固,并應(yīng)使設(shè)備在遭遇設(shè)防烈度的地震影響后能迅速恢復(fù)運(yùn)行。建筑附屬機(jī)電設(shè)備的設(shè)置部位要適當(dāng),支架設(shè)計(jì)時(shí)要防止設(shè)備系統(tǒng)和建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生諧振現(xiàn)象。2.2抗震概念設(shè)計(jì)

2.2.5

結(jié)構(gòu)材料和施工的保證抗震結(jié)構(gòu)在材料選用、施工程序特別是材料代用上有其特殊的要求,主要是指減少材料的脆性和貫徹原設(shè)計(jì)意圖,需要在結(jié)構(gòu)總說(shuō)明中予以明確交代。2.2抗震概念設(shè)計(jì)材料自身要有足夠的延性1.鋼筋的材料性能要滿足強(qiáng)屈比和伸長(zhǎng)率的有關(guān)要求,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜高于C60,建筑用鋼材要有合格的沖擊韌性和截面收縮率,等等。這些規(guī)定都是為了保證材料有足夠的延性。2.2抗震概念設(shè)計(jì)施工順序要保證組合構(gòu)件的整體性2.鋼筋混凝土構(gòu)造柱和底部框架抗震墻房屋中的砌體抗震墻,其施工應(yīng)先砌墻后澆構(gòu)造柱和框架梁(柱),目的是確保砌體抗震墻與構(gòu)造柱、底層框架柱的連接,以提高抗側(cè)力砌體墻的變形能力。2.2抗震概念設(shè)計(jì)混凝土構(gòu)件的縱向受力鋼筋要等強(qiáng)代換3.在混凝土結(jié)構(gòu)施工中,往往因缺乏設(shè)計(jì)規(guī)定的鋼筋型號(hào)(規(guī)格)而用另外型號(hào)(規(guī)格)的鋼筋代替,此時(shí)應(yīng)注意替代后的縱向鋼筋的總承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)高于原設(shè)計(jì)的縱向鋼筋總承載力設(shè)計(jì)值,以免造成薄弱部位的轉(zhuǎn)移,以及構(gòu)件在有影響的部位發(fā)生混凝土的脆性破壞(混凝土壓碎、剪切破壞等)。除按照上述等承載力原則換算外,還應(yīng)滿足最小配筋率和鋼筋間距等構(gòu)造要求,并應(yīng)注意鋼筋的強(qiáng)度和直徑的改變會(huì)影響正常使用階段的撓度與裂縫寬度。2.2抗震概念設(shè)計(jì)抗震墻水平施工縫的驗(yàn)算4.在抗震墻的水平施工縫處,由于混凝土結(jié)合不良,可能形成抗震薄弱部位,故規(guī)定一級(jí)抗震墻要進(jìn)行水平施工縫處的受剪承載力驗(yàn)算。驗(yàn)算依據(jù)試驗(yàn)資料,考慮穿過(guò)施工縫處的鋼筋處于復(fù)合受力狀態(tài),其強(qiáng)度采用0.6的折減系數(shù),并考慮軸向壓力的摩擦作用和軸向拉力的不利影響,計(jì)算公式為

(2-1)2.2抗震概念設(shè)計(jì)式中,Vwj為抗震墻施工縫處組合的剪力設(shè)計(jì)值;fy為豎向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;As為施工縫處抗震墻的豎向分布鋼筋、豎向插筋和邊緣構(gòu)件(不包括邊緣構(gòu)件以外的兩側(cè)翼墻)縱向鋼筋的總截面面積;N為施工縫處不利組合的軸向力設(shè)計(jì)值,壓力取正值,拉力取負(fù)值。其中,重力荷載的分項(xiàng)系數(shù),受壓時(shí)為有利,取1.0,受拉時(shí)取1.2。2.2抗震概念設(shè)計(jì)

2.2.6

結(jié)構(gòu)控制新技術(shù)的采用隔震體系和耗能減震結(jié)構(gòu)體系因具有減震機(jī)理明確、減震效果顯著、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),已逐步在現(xiàn)代抗震結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。隔震體系是通過(guò)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期來(lái)減小結(jié)構(gòu)的水平地震作用,而耗能減震結(jié)構(gòu)體系是通過(guò)耗能器增加結(jié)構(gòu)阻尼來(lái)減小結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移。選用隔震和耗能減震新技術(shù),需根據(jù)建筑抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、結(jié)構(gòu)方案及使用條件等,對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性的綜合對(duì)比分析后確定。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)建筑的抗震設(shè)防是以現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)、資料、科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提,盡可能減輕地震震害。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)條件的提高,規(guī)范的規(guī)定會(huì)有相應(yīng)的突破??拐鹦阅芑O(shè)計(jì),就是根據(jù)工程的具體情況,確定合理的抗震性能目標(biāo),采取恰當(dāng)?shù)挠?jì)算和抗震措施,實(shí)現(xiàn)抗震性能目標(biāo)的要求。抗震性能化設(shè)計(jì)的抗震設(shè)防目標(biāo)不應(yīng)低于規(guī)范的基本抗震性能目標(biāo)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)

2.3.1

抗震性能化設(shè)計(jì)的基本原理抗震性能化設(shè)計(jì)的基本思路是“高延性,低彈性承載力”或“低延性,高彈性承載力”。提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震承載力和變形能力是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑,而僅提高抗震承載力需要以對(duì)地震作用的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)。限于地震研究的現(xiàn)狀,應(yīng)將提高結(jié)構(gòu)(局部)或構(gòu)件的變形能力并同時(shí)提高抗震承載力作為抗震性能化設(shè)計(jì)的首選。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)建筑的抗震性能化設(shè)計(jì)以現(xiàn)有的抗震科學(xué)水平和經(jīng)濟(jì)條件為前提,立足于承載力和變形能力的綜合考慮,具有很強(qiáng)的針對(duì)性(針對(duì)具體工程的不規(guī)則情況及特殊的使用功能要求等)和靈活性。在復(fù)雜高層建筑及超限工程設(shè)計(jì)審查中經(jīng)常提到結(jié)構(gòu)的性能化設(shè)計(jì)問(wèn)題,性能化設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的精髓。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)多次大地震及特大地震的震害表明,隨著城市的發(fā)展和城市人口密度的增加,城市設(shè)施越來(lái)越復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)生活的節(jié)奏越來(lái)越快,地震震害所引起的經(jīng)濟(jì)損失也急劇增加,因此,“小震不壞,中震可修,大震不倒”的籠統(tǒng)設(shè)計(jì)概念已不能完全滿足現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求,是不全面的,而是應(yīng)考慮控制建筑和設(shè)施的地震破壞,保持地震時(shí)正常的生產(chǎn)、生活功能,減少地震對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活所帶來(lái)的危害,有必要采用高于(或不低于)基本抗震設(shè)防目標(biāo)的性能化設(shè)計(jì)方法。另外,建筑的平面和立面的復(fù)雜程度增加,按常規(guī)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行的抗震設(shè)計(jì)往往不能完全滿足抗震設(shè)計(jì)要求,因此抗震性能化設(shè)計(jì)呼之欲出。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)

2.3.2

抗震性能化設(shè)計(jì)與抗震概念設(shè)計(jì)的關(guān)系抗震性能化設(shè)計(jì)是解決復(fù)雜工程抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題的有效方法,也是抗震概念設(shè)計(jì)的集中體現(xiàn)。抗震性能化設(shè)計(jì)貫穿于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的始終,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的許多工作其實(shí)就是抗震性能設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容,現(xiàn)舉例說(shuō)明如下:(1)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2010)中的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)就是一種性能目標(biāo),其明確要求大震下不發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞即“大震不倒”,這是最基本的抗震性能目標(biāo)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)(2)對(duì)起疏散作用的樓梯提出采取加強(qiáng)措施,使之成為“抗震安全島”的要求,確保其在大震下具有安全避難和逃生通道的具體目標(biāo)與性能要求,這是對(duì)具體部位提出的滿足地震時(shí)功能要求的抗震性能目標(biāo)。(3)對(duì)特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)、復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu),根據(jù)具體情況對(duì)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平構(gòu)件和豎向構(gòu)件提出相應(yīng)的性能目標(biāo)要求,提高結(jié)構(gòu)或關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)的抗震安全性。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)(4)對(duì)錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的錯(cuò)層部位提出中震承載力的設(shè)計(jì)要求。(5)對(duì)框支梁及框支柱按“中震”設(shè)計(jì)。由于框支梁及框支柱承托上部結(jié)構(gòu),為重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,因此應(yīng)按“中震彈性”或“中震不屈服”設(shè)計(jì)。對(duì)應(yīng)的性能目標(biāo)就是在設(shè)防烈度地震(“中震”)作用下,框支梁及框支柱仍處于彈性(或不屈服)狀態(tài)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)(6)重要結(jié)構(gòu)的門廳柱按“中震”設(shè)計(jì)。由于門廳柱數(shù)層通高,且作為上部樓層豎向荷載的主要支承構(gòu)件,屬于重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,因此應(yīng)按“中震彈性”或“中震不屈服”設(shè)計(jì)。對(duì)應(yīng)的性能目標(biāo)就是在設(shè)防烈度地震(“中震”)作用下,門廳柱仍處于彈性(或不屈服)狀態(tài)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)(7)對(duì)承受較大拉力的樓面梁按“中震”設(shè)計(jì)。受斜柱的影響,樓面梁常承受較大的水平力,考慮鋼筋混凝土樓板開裂后承載能力的降低,應(yīng)按“零剛度”樓板假定并按“中震”設(shè)計(jì)。當(dāng)梁承受的拉力較大時(shí),可考慮采用型鋼混凝土梁或鋼梁。(8)對(duì)特別重要的結(jié)構(gòu),當(dāng)采用雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時(shí),如鋼框架鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu),對(duì)底部加強(qiáng)部位的抗震墻提出截面剪壓比限值要求,按大震剪力不超過(guò)0.15fcbwhw0設(shè)計(jì)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)

2.3.3

抗震性能化設(shè)計(jì)的路徑抗震性能化設(shè)計(jì)的路徑是:首先確定各地震水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)可接受的破壞程度,其次設(shè)定結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo),最后確定各個(gè)地震水準(zhǔn)下構(gòu)件的承載力、變形和細(xì)部構(gòu)造的具體指標(biāo)。下面著重討論該路徑的后兩部分內(nèi)容。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)設(shè)定結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)1.抗震性能目標(biāo)應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、結(jié)構(gòu)類型和不規(guī)則性,建筑使用功能和附屬設(shè)施功能的要求、投資大小、震后損壞和修復(fù)難易程度等,經(jīng)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)可行性綜合分析和論證后確定。由于房屋的重要性程度及建筑使用功能不同,因此結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)部位及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震設(shè)防目標(biāo)也不完全相同,應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的抗震措施。針對(duì)工程的需要和可能,可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu),也可以對(duì)某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件,靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的抗震性能目標(biāo),以提高抗震安全性或滿足使用功能的專門要求。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)鑒于目前強(qiáng)烈地震下結(jié)構(gòu)非線性分析方法的計(jì)算模型及參數(shù)的選用,尚缺少?gòu)膹?qiáng)震記錄、設(shè)計(jì)施工資料到實(shí)際震害的驗(yàn)證,對(duì)結(jié)構(gòu)性能的判斷難以十分準(zhǔn)確,因此,選用性能目標(biāo)時(shí)宜偏于安全考慮。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)1)性能目標(biāo)1性能目標(biāo)1:結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度地震下完好并能正常使用(中震彈性或基本彈性),罕遇地震作用下能基本完好,最多只產(chǎn)生一些不明顯的非彈性變形(如圖2-11中的OAA′至OBB′),經(jīng)檢修后可繼續(xù)使用(大震基本彈性或大震不屈服)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)某些特別重要的建筑,需要結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力,從而保證其在中震、大震下始終處于基本彈性狀態(tài);也有一些建筑雖然不特別重要,但其設(shè)防烈度較低(如6度)或結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)較小,也可以保證其在中震、大震下始終處于基本彈性狀態(tài)。某些特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu),只要業(yè)主愿意付出經(jīng)濟(jì)代價(jià),也能使其在中震、大震下始終處于基本彈性狀態(tài)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)對(duì)特殊工程及采用隔震、減震技術(shù)或低烈度設(shè)防且風(fēng)荷載很大,可對(duì)某些關(guān)鍵構(gòu)件提出此項(xiàng)性能要求,其房屋的高度和不規(guī)則性一般不需要專門限制。結(jié)構(gòu)滿足大震下彈性或基本彈性的設(shè)計(jì)要求,大震下結(jié)構(gòu)可不考慮地震內(nèi)力調(diào)整系數(shù),但應(yīng)采用作用分項(xiàng)系數(shù)。各構(gòu)件的細(xì)部抗震構(gòu)造僅需滿足最基本的構(gòu)造要求(如采取抗震等級(jí)為四級(jí)的構(gòu)造措施),結(jié)構(gòu)具有最基本的延性性能。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)2)性能目標(biāo)2性能目標(biāo)2:結(jié)構(gòu)構(gòu)件在中震下完好,在預(yù)期大震下可能屈服(如圖2-11中的OBB′至OCC′)。例如,某6度設(shè)防的鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu),其風(fēng)力是小震的2.4倍,在風(fēng)荷載作用下的層間位移是小震的2.5倍。結(jié)構(gòu)的層間位移和所有構(gòu)件的承載力均可滿足按中震(不計(jì)風(fēng)荷載效應(yīng))設(shè)計(jì)要求??紤]水平構(gòu)件在大震下的損壞,使剛度降低和阻尼加大,豎向構(gòu)件的最小極限承載力仍可滿足大震下的驗(yàn)算要求。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)因此,總體結(jié)構(gòu)可達(dá)到性能目標(biāo)2的要求。結(jié)構(gòu)的薄弱部位或重要部位構(gòu)件的抗震承載力(正截面承載力和抗剪承載力)滿足大震彈性設(shè)計(jì)要求。整個(gè)結(jié)構(gòu)按非線性分析計(jì)算。允許某些選定的部位接近屈服(如部分受拉鋼筋屈服),但不發(fā)生脆性破壞(如剪切等)。各構(gòu)件的細(xì)部抗震構(gòu)造需滿足低延性要求(相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)中三級(jí)抗震等級(jí)的構(gòu)造要求)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)3)性能目標(biāo)3性能目標(biāo)3:在中震下已有輕微塑性變形,大震下有明顯塑性變形(如圖2-11中的OCC′至ODD′)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)4)性能目標(biāo)4性能目標(biāo)4:在中震下的損壞已大于性能目標(biāo)3,結(jié)構(gòu)總體的承載力略高于一般情況(如圖2-11中的ODD′至OEE′)。結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行非線性分析。結(jié)構(gòu)的薄弱部位或重要部位的構(gòu)件在大震下允許達(dá)到屈服階段,滿足選定的變形限值(如除框架結(jié)構(gòu)以外的混凝土結(jié)構(gòu),在大震下的層間彈塑性變形控制在1/500~1/300)。豎向構(gòu)件不發(fā)生剪切等脆性破壞。各構(gòu)件的細(xì)部抗震構(gòu)造應(yīng)滿足高延性的要求(相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)中一級(jí)抗震等級(jí)的構(gòu)造要求)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)5)性能目標(biāo)5性能目標(biāo)5:對(duì)應(yīng)于圖2-11中的OEE′。圖2-11抗震性能目標(biāo)、承載力與延性之間的關(guān)系

Δe—大震彈性計(jì)算時(shí)的最大位移2.3抗震性能化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行非線性分析。結(jié)構(gòu)的薄弱部位或重要部位的構(gòu)件在大震下允許達(dá)到屈服階段,滿足現(xiàn)行規(guī)范在大震下的彈塑性變形要求。豎向構(gòu)件不發(fā)生剪切等脆性破壞。各構(gòu)件的細(xì)部抗震構(gòu)造應(yīng)滿足特種延性的要求(相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)中特一級(jí)抗震等級(jí)的構(gòu)造要求)。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)確定各個(gè)地震水準(zhǔn)下構(gòu)件的承載力、變形和細(xì)部構(gòu)造的具體指標(biāo)2.為實(shí)現(xiàn)性能目標(biāo)要求,需要落實(shí)各個(gè)地震水準(zhǔn)(中震或大震)下構(gòu)件的承載力、變形和細(xì)部構(gòu)造的具體指標(biāo)。(1)僅提高承載力時(shí),安全性有相應(yīng)的提高,但使用上的變形要求不一定能滿足。(2)僅提高變形能力,則結(jié)構(gòu)在小震、中震下的損壞情況大致沒(méi)有改變,但抵抗大震倒塌的能力提高。2.3抗震性能化設(shè)計(jì)(3)性能化設(shè)計(jì)往往側(cè)重于通過(guò)提高承載力來(lái)推遲結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性工作階段的時(shí)間并減少塑性變形,必要時(shí)還需同時(shí)提高剛度以滿足使用功能的變形要求,而變形能

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