对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路论文1
谈现代混凝土结构抗震设计理念
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做功全部变为热 能 , 并传 人空气 中耗 散掉 。在 无 阻尼 状态 下 , 在 计法 进行设计 。“ 能力设计法 ” 在设计 地震力取值偏 低 的情 况下 , 弹性范围振动时 , 惯性 力 与弹性恢 复 力总处 于 动态平衡 状 态 , 体 结构具有 足够 的延性能力 , 通过合 理设计使 结构在地 震作用 下形 系能量在动能 、 势能 间不停 转换 , 总量 保持 不变 。如果 某次 振 成合 理的倒塌机构 , 但 即塑性变形或 塑性铰 出现在 比较 容易保 证具 通过相 应措 施提 高 塑性铰 的延 性 , 动过大 , 体系进入屈 服后状 态 , 则体 系在 平衡 位置 的动能 将在 最 有较 大延性能力 的塑性铰 处 ;
2. 施 工 3
因此 , 对一般工程 而言 根据地 下 室顶板 规模 、 荷载 情况 等方
面进行综合 比选是有必要 的。
方案二较方案 一梁 总数 较多 , 方案一 模板 需要 6 4 m , 7 2 十字 参考文献 :
形次梁布置 方案模板 需要 7 2m , 9 2 模板减 少 1. % , 7 5 很显 然无次 [ ] G 0 1 -0 0 建 筑抗震设计规 范[ ] 1 B50 1 1 , 2 S. 梁的主梁布置方案施 工方便 , 对工 期较紧 的工程来说 这种方 案有 [ ] 叶列平 , 2 曲 较大 的优势 , 同时无次梁 的主梁 布置方案也 有利于 消防喷 淋管线 的布设 。 哲, 陆新征. 高建 筑结构 抗地震 倒塌 能 力的 提 设计 思路 与方法[ ] 建筑 结构 学报 ,0 82 ( )4 -0 J. 2 0 ,9 4 :25 . [ ] G 0 0 —0 8 地 下工程 防水技 术规 范[ ] 3 B5 1820 , s.
钢筋混凝土结构抗震设计
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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。
建筑结构抗震设计能力措施方法论文(共6篇)
![建筑结构抗震设计能力措施方法论文(共6篇)](https://img.taocdn.com/s3/m/50e0025448d7c1c708a145b3.png)
建筑结构抗震设计能力措施方法论文(共6篇)第1篇:房屋建筑结构设计体系选型和抗震设计分析前言我国目前房屋建筑的抗震设计工作还有很长的路要走,相关建筑企业应把房屋1具体使用需求,对不同建筑结构进行有效的功能区分,实现建筑结构资源与建筑功能的完美结合。
现阶段,我国建筑的功能越来越多样化、综合化和复杂化,用户对于建筑物的使用需求也越来越多,因此,要科学划分建筑物的使用功能,合理对建筑内部的空间进行规划,综合考虑建筑结构、建筑设计等相关规范要求,对建筑结构进行科学选型,做到既满足建筑物功能要求,又提高建筑物使用效率,又有效节约建筑建造和运营的有关成本和费用。
1.1.3充分考虑结构材料的特性和功能建筑结构的选型过程中需要考虑的最为重要的就是选择建筑结构材料,要对相关材料的基本特性、材料的功能以及特点进行充分地分析,在建筑选型以及布置过程中充分分析建筑结构所具有的优势和特点,科学合理地调整好建筑结构。
现代建谓的水平承重结构,此类型的结构一般包含有无梁楼盖结构、密肋楼盖结构、肋形楼盖以及平板体系几种,而这些结构一个最大的应用优势在于能够有效增加楼层层数。
1.2.3下部结构的选型对于建筑物来说,特别是高层建筑,其最为重要的一个组成部分就是基础选型,即下部结构。
此类结构选型的好坏,会对结构的安全、建筑工程的造价以及施工工期产生重要影响,因而做好高层建筑的基础选型工作有着十分重要的意义。
常见的高层建筑的基础形式有以下几种,分别为:①柱下独立基础:此类基础适合用于层数较少,土质较好的框架结构。
地基为岩石地质时,则可以利用地錨在岩石上锚固好基础,要注意锚入长度≥40d。
②交叉梁基础:即双向为条形基础。
适用:层数不2够与第三抗震性能的水准相满足。
2.1.2地震作用下结构设计要求在多遇地震时,计算结构构件的承载力以及复核结构变形时都要跟弹性设计要求相满足。
经弹性计算分析后可知,结构沿着主轴方向产生的振动形式相似,并且结构的振型、周期、位移形态以及量值都要能够保持在合理的范围:结构所具有的地震作用要能够跟高度分布进行响应:有效的质量系数跟楼层剪力的大小要相关的规范要求相满足,同时要确保剪力墙和连梁截面跟剪应力的控制要求、配筋都在合理范围内。
钢筋混凝土结构抗震设计
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钢筋混凝土结构抗震设计摘要:地震是十分严重的自然灾害之一,对人类的生命和财产造成巨大地损失,我国是地震多发国家,研究建筑的抗震性能很有必要。
钢筋混凝土结构抗震设计是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。
本文就钢筋混凝土结构抗震设计进行分析,介绍地震产生的原因及影响、抗震设计概况,分析了钢筋混凝土结构抗震概念设计、不同结构体系的抗震性能以及抗震设计的基本要求,为抗震设计提供了一定的理论基础。
关键词:钢筋混凝土结构抗震设计引言地震是一种常见的自然灾害,因其具备突发性的特点,目前对于地震的可预测性很低,所以我们无法准确的预知地震以做出相应的预防措施减少损害。
通过对历次震害的研究表明,地震灾害的损失很大程度上取决于建筑结构的破坏程度,而不同建筑结构形式的抗震性能又存在很大的差异。
现代建筑中多采用钢筋混凝土结构,因此做好钢筋混凝土结构的抗震设计对稳固建筑物、减轻灾害损失十分重要。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),提出了对建筑抗震的三个水准:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需进行修理可继续使用(小震不坏);当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用(中震可修);当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏(大震不倒)。
使用功能或其他方面有专门要求的建筑,当采用抗震性能化设计时,具有更具体或更高的抗震设防目标。
抗震设防三水准的要求是通过两阶段的设计来保证的:第一阶段,对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算,对各类结构按规范规定采取抗震措施;第二阶段,一些规范规定的结构进行罕遇地震下的弹性变形验算,采取相应的构造措施满足抗震设防要求。
一、地震产生的原因及影响地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。
钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路
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随 着 对 建 筑 结 构 抗 震 理 论 的研 究 , 构 抗 震 设 结 计 思 路 经 历 了 一 系 列 的 变 化 。 最 初 , 无 详 细 地 震 在 作用记 录且不考 虑 结构 弹 性 动力 特 征 的条件 下 , 取
一
结构 承 载 能 力 设 计 的 地 震 作 用 取 的 越 低 , 非 弹 性 其
定 的非 弹性变形性 能力 的“ ” 一系列 转变 。 耗 的
现 代 抗 震 设 计 思 路
2
反 之 , R 取 值 较 小 , 用 于 设 计 的 地 震 作 用 较 大 当 即
现 代 抗 震 设 计 思 路 是 基 于 结 构 非 弹性 性 能 的研 究 建 立 起 来 的 , 核 心 主 要 指 在 不 同 滞 回规 律 和 地 其 面运 动 特 征 下 , 构 的 屈 服 水 准 与 自振 周 期 以 及 最 结 大 非 弹性 动 力 反 应 问 的 关 系 。
结 构 承 载 能 力 的“ ” 允 许 结 构 屈 服 , 赋 予 结 构 抗 到 并
一
类 结 构 , 以 根 据 情 况 取 用 不 同 的 R , 就 是 不 同 的 可 也 用 于 强 度 设 计 的 地 震 作 用 。 当 R 取 值 较 大 , 用 于 即
设计 的地震作 用较 小时 , 结构 的延性要求 就越严 ; 对
非 弹 性 变 形 状 态 , 靠 其 屈 服 后 非 弹 性 变 形 能 力 来 并
承 受 地 震 作 用 。从 而 形 成 了 结 构 在 一 定 水 平 地 震 作 用 下 进 入 屈 服 , 达 到 屈 服 后 非 弹 性 变 形 状 态 来 耗 并 散 能 量 的现 代 抗 震 设 计 理 论 。 综 上 所 述 , 构 抗 震 设 计 思 路 经 历 了 从 弹 性 到 结
谈钢筋混凝土框架结构抗震性能论文
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建筑职业技术学院建筑抗震设计论文班级:监理11-3学好:1140113328:XXXXXXXX建筑工程管理学院浅谈钢筋混凝土框架结构抗震设计论文摘要:我国是一个地震多发国家,因此对建筑的抗震性能要求较高。
钢筋混凝土框架结构由于整体性能好、抗震性能强等优势,从而得到了广泛的应用。
文章就如何在施工中提高钢筋混凝土框架结构抗震性能进行了阐述。
20世纪90年代以后,随着我国钢材量的不断提高,钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展,建筑造型和建筑功能要求日趋多样化。
框架结构是采用梁、柱等杆件刚接组成空间体系作为建筑承重骨架的结构。
屋盖、楼板上的荷载通过板传递给梁,由梁传递到柱,由柱传递到基础。
框架结构的墙体全部为自承重墙,只起分隔和围护作用。
随着社会的发展,钢筋混凝土框架结结构的建筑物越来越普遍. 在我们周围有很多这样的建筑物,例如一些办公大楼、小型住宅等2008年的汶川I地震造成倒塌房屋超过500万间,死亡人数近7万人,多数遇难人员是因为房屋倒塌造成的。
汶川震深刻地揭示,90%以上的地震灾害的直接或间接损失是由地震对建筑物、构筑物破坏性造成的,这次地震又一次使工程技术员感到抗震性能的重要性。
血的教训提醒人们,抗震设计不可掉以轻心,如有失误就会付出沉重的代价。
因此,在施工中要有意优化结构抗震性能。
不管是08年的汶川地震,还是去年4月的地震,灾后重建工作首先也必先解决灾区人民的住房问题。
曾有专家在汶川地震后对其房屋构造进行调查。
在汶川及其周围受灾地区,大部分钢筋混凝土框架结构房屋是在上世纪90年代以后建造的,凡是严格按抗震设计规设计,施工质量较好的均未出现严重破坏,仅少数框架梁、柱或梁柱节点附近出现轻微的裂缝。
房屋受损表现主要是填充墙体的震害、变形缝处的震害等从地震抗震等级框架结构一、结构的抗震等级钢筋混凝土多高层房屋的抗震设计要求,不仅与建筑重要性和地震烈度有关,而且与建筑结构本身潜在的抗震能力有关。
钢筋混凝土结构抗震设计思路和理解
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钢筋混凝土结构抗震设计思路和理解一.抗震设计思路的简单回顾建筑结构抗震的发展是随着人们都地震动和结构特性的认识不断深入而逐渐发展起来的,从诞生至今不过百年的历史,大致有以下几个发展阶段:(1)静力阶段,它最先由日本大森房吉教授通过对当时有限的震害观测和理论认识提出的抗震设计理论,仅仅适用于刚体结构。
它没有考虑结构的动力特性和场地差别对建筑结构的影响,不加区分的对所有结构都采用一个统一水平地震力V=kW(k≈0.1;W为结构的重量)来考虑地震作用效应的影响。
(2)反应谱阶段,随着真实地震动记录的获取和结构动力学理论的发展,1940年美国的Biot教授提出了弹性反应谱的概念,反应谱是单自由弹性体系在获取的众多地震记录的激励下,结构周期与响应之间的关系,包括加速度反应谱,速度反应谱,位移反应谱。
它综合考虑了结构的动力特性,至今仍然是各国规范设计地震力取值的基础。
地震作用力的计算常常用底部剪力法和振型分解反应谱法,振型分解反应谱法的基本概念是:假定建筑结构是线弹性的多自由度体系,利用振型分解和振型正交性的原理,将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应,进而求得对应于每一个振型的作用效应。
此时,就可以根据考虑地震作用的方式不同,采用不同的组合方式,对于平面振动的多质点弹性体系,可以用SRSS法,它是基于假定输入地震为平稳随机过程,各振型反应之间相互独立而推导得到的;对于考虑平—扭耦连的多质点弹性体系,采用CQC法,它与SRSS法的主要区别在于:平面振动时假定各振型相互独立,并且各振型的贡献随着频率的增高而降低;而平—扭耦连时各振型频率间距很小,相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性,还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低,有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响,相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。
底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化,当建筑物高度不大,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,结构振动位移反应往往以第一振型为主,而且第一振型接近于直线时,就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。
钢筋混凝土结构抗震研究
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在 1 9 年 美国 N rh ig 地震和 l 9 94 ot r e d 95 年 日本 K Obe地震后 ,美 日学者 又提 出 了 基于 性 态 的 抗 震设 计 方 法 ,基 于性 态 的 基 本 思 想 ,就是 使建 筑 结 构 在 使 用期 间满 足 各 种 使 用 功 能 的要 求 。 它 与 传 统基 于 力 的 设 计 方 法 不 同 ,对 结 构 性 能 的 评判 主 要 是 基 于 位 移 准 则 ,用 不 同 的 位移 指标 来 对 结 构 性 能 进 行不 同的 控 制 。 但是 由于 大 震 下 结 构 的非 弹 性 变 形 难 以 准 确 的估 计 ,使 得 基 于 性 态 的 设 计 方 法 只 能 停 留在 理论 上 。 但 提 出 它 的积 极 意 义 至 少有 两 点 :强 调 地 震 工 程 的 系统 性 和 社 会性 ;认 识 到 原 有 抗 震 设 计规 范 的 部 分 不 合理 性 。作 为 基 于 性 能 抗 震设 计 的 基 础 ,应该 对 某 一 具 统 计 意 义 的特 定 水 平 地 震 作 用下 的 结 构 位 移 , 速 度 和加 速 度 进 行 准 确 的评 估 ,还 应 该 有 一 个 合理 的 评 估 方 法 和 可用 的 评 估 工具 。 正 是因为这个 目的 ,提 出和发展 了 Pus ve hO r 方法和能 力谱方法 。Pus hOv r方法的基 本 e 思路 是 采 用 静 力 加载 ,假 定 某 一 分 布形 式 的侧 向荷 载 作 用 在结 构 上 ,逐 渐加 载直 到 达 到 结 构 控 制 点 目标 位 移 或 结 构破 坏 ,从 而 得 到 控 制 点 的水 平 侧 移 与 基 底 剪 力关 系 曲线,用以评估结构的抗震性能 。Pu h v r s o e 方 法 依 赖 于 侧 向 力的 分 布 形式 和弹 塑 性 反 应 谱 目标 位移 的 确 定 。 二 、 几 种 基 本 抗 震 体 系 的性 能研 究 框 架结 构体 系 :按上 述 的 能 力 设 计 思 路 , 过 合理 设计 ,可以 把框 架 结构 做成 延 通 性 框 架 。 延 性 框 架在 大 震 作 用 下 ,通 过 先 出现 梁 铰 、 后 出现 柱 铰 这 样一 种 耗 能 机 构 耗 散 大 量 的 地 震 能量 ,结 构 能 够 承 受 一 定 的 侧 向 变形 。所 以 纯 框 架 结构 是 一 种 抗 震 性 能 很 好 的结 构 。但 是 我 们 同时 也 看 到 由 于 纯 框 架 的 抗 侧 刚度 较 小 ,造 成 的 侧 移 值 比 较 大 ,因 此 建 造 高 度不 宜 太 高 。非 结 构 构 件 比 如 填 充墙 在 地 震 作 用 下 ,也 可 能 出 现 裂缝 和破 坏 。框 架 和填 充墙 之 间 的 硬性 联 结造 成 的 刚度 增 大效 应 也 可 能 造 成设 计 上 未 考虑 到 的 增 大 的 侧 向 力 。倘 若 是半 高 的 填充 墙 ,还 会导 致 形 成短 柱 ,刚 度增 大 ,
建筑抗震论文
![建筑抗震论文](https://img.taocdn.com/s3/m/0e865377e55c3b3567ec102de2bd960591c6d976.png)
建筑抗震论文随着城市化进程不断加速,大大小小的城市绵延不绝。
在这些城市中,建筑是城市的骨架,承载着人们的居住、工作和生活。
然而,地震是人类面临的一种常见自然灾害,给建筑物带来了巨大的破坏和损失。
因此,建筑抗震设计成为了每个城市发展的必要条件。
一、地震的威力与建筑结构的抗震能力地震是由地壳发生运动引起的地球表面震动现象。
其能量巨大,频率复杂。
而建筑结构的抗震能力则体现了建筑物在地震发生时的自身稳固性。
抗震能力强的建筑结构可以减轻地震对建筑物的破坏程度,保护人们的生命安全。
二、抗震设计的原则要实现抗震设计的目标,需要遵循一定的原则。
首先,构筑设特定抗震设计的地段,如地震烈度较高地区、易发生地震的地带等。
其次,设计时需充分考虑建筑材料的性能和结构的强度。
合理的地基处理也是十分重要的,它能提供足够的承载能力和防止土壤液化的效果。
此外,优化设计与施工管理中的每个环节,以提高建筑结构的整体抗震性。
三、抗震设计的方法和技术抗震设计的方法和技术众多,这里简要介绍几种常用的技术。
首先,强筋混凝土框架结构是一种常见且有效的抗震设计方法。
该结构采用了具有较高强度的混凝土,通过构件之间的刚性连接,提升了整个建筑的抗震性能。
其次,钢结构抗震设计采用轻钢结构和钢框架结构等,利用钢材的高强度和延性,以提供抗震性能。
另外,基于橡胶减振器的抗震设计技术也被广泛运用。
通过将橡胶减振器置于建筑结构中,可以有效吸收和分散地震能量,减轻建筑物的震动。
四、国际应对地震的经验不同国家在抗震设计方面积累了丰富的经验。
日本作为地震频繁的国家,其抗震设计技术较为成熟。
他们在建筑结构、建筑材料、基础设施等方面进行了持续的研究和改进。
中国也是世界上地震较为频繁的国家之一,对于抗震设计的重视程度也在不断提高。
在国际间的交流与合作中,共享经验和技术的交流对于各国都具有重要的意义。
五、建筑抗震设计的挑战和未来发展建筑抗震设计面临着一些挑战。
首先,地震参数的准确性是一个亟待解决的问题。
钢筋混凝土建筑结构论文3篇
![钢筋混凝土建筑结构论文3篇](https://img.taocdn.com/s3/m/a7a9c0ff0c22590102029de0.png)
钢筋混凝土建筑结构论文3篇第一篇1建筑物的抗震评估当前,我国的《抗震建筑标准》按照建筑物的使用权限将建筑物分为三大类:使用年限三年的为A类、使用年限四年的为B类、使用年限达到五十年的为C类。
针对建筑物的种类不同,评估和鉴定也会有不同的方法。
对于现有钢筋混凝土建筑结构实行的评估能够划分为两级鉴定:一级鉴定主要对建筑的设计结构实行鉴定,综合评估对钢筋混凝土建筑结构的抗震的各项指标;二级鉴定是在一级抗震鉴定的基础上,通过精密的计算来对钢筋混凝土建筑结构实行再次抗震评估。
加固钢筋混凝土建筑结构实行之前,理应对建筑物实行准确的抗震分析评估。
如果现有钢筋混凝土建筑结构都能满足建筑的各项抗震性能指标,能够不用对现有钢筋混凝土建筑结构实行抗震加固。
如果现有钢筋混凝土建筑物的每一层均有超过85%的大梁、视为满足结构性能和层级位移性能目标。
随着时代的持续发展,人们的安全意识越来越强。
尤其是人们对建筑结构的抗震要求也越来越高。
普通的砖混的建筑容易在地震中坍塌,钢筋框架成了当今社会建筑的必然要求。
尤其是在经历过大地震以后,人们更加注重建筑结构的设计和抗震系数的高低。
当前,我国在工程实践中增加了很多建筑物抗震的方法。
这些方法对于施工更方便,工序更简单,耗用建筑材料也相对较少,既节省了人力,也在加固后充分发挥出了各自功能的优点,在实践中能够减少停产所带来的经济损失,有很强的应用性。
这里面简单介绍以下三种方法的实践应用。
2.1截面积增大加固法截面积增大来对建筑物实行抗震加固,其理论依据主要是在建筑物的弯曲面上打上混凝土,从而提升建筑物结构构件的最大承载水平。
采用增大截面积的具体方法,能够对原建筑新旧混凝土结合部位实行凿打处理,使表面更加光滑、更加平整。
把建筑物表面的不平整度控制在5以内。
在原构件的浇筑面上凿成凹槽,每隔一定的距离,乳状的水泥浆均匀的涂抹在结合处的位置上,并插上钢筋加固。
截面增大的尺寸应满足钢筋强度的设计要求,还要保持充足大的尺寸来放置附加钢板构架,并顺利浇筑混凝土。
抗震思想在钢筋混凝土结构设计中的体现
![抗震思想在钢筋混凝土结构设计中的体现](https://img.taocdn.com/s3/m/7bd9a51459eef8c75fbfb3c6.png)
中震 大概 相 当于我 们 的设防 烈度地 震 , 当遭 遇 到 中
本质 的方 法, 所设 计 的对 象 作宏观 的控 制 。19 对 9 0年 以 震 作用 时, 结构 可 以有 一 定程 度 的损 坏 , 经修 复 或 不经
来, 结构工 程师将 概 念设计 应 用于 实 际工程 中取得 了很 修 复仍可 继续 使用 。从 经济角 度 来说 , 维修 费用 不 能太
,
我 使 G J 18 ( B 1- 9 以下 简称 8 震规 范) 9抗 中列 出了工 程设计 中 经济 制 约 的 因素 , 们 只 能从 概 率 的角 度 出 发, 结 构 这就 决 定 必须遵 守 的规 定, 保证“ 来 概念 设计 ” 实 际工 程 中的实 在 一定 的概率 保证 下 能安全 正常地 发挥 作用 。 在
的大小
由上 所述 , 于承 载 力设 计 的地震 作 用可 以取 Nd 用 , 铰来 耗 散地震 能量 。 对 比 以上 两种 方 案 ,前 者 实 际 上是 提 高 了柱 的强 度, 加强 了柱 的弹 性变 形 能力 。 实 际配筋 当 中, 在 纵筋 用 量相对 较 多, 筋用 量相对 较 少 。后 者实 际上 是提 高 了 箍
建筑设计与装饰
广东建材 21 年第7 01 期
抗震思想在钢筋混凝土结构设计 中的体现
张守林 ( 广东省建筑设计研究 院)
摘 要 :建筑结构主要依靠其自身的延性来抵抗大震作用下的非弹性变形, 因此, 地震作用下, 结构
的延性与结构的强度具有 同等重要 的意义。 目前, 能力设计法已为各国工程界接受, 通过能力设计法, 形成合理的耗能机制, 使塑性铰出现在延性 易于保证的部位 : 确保结构在未达到所需要的延性前不至 于发生剪切失效 : 并通过细部构造措施来保证延性的充分发挥 。
某办公楼钢筋混凝土框架结构设计土木毕业论文
![某办公楼钢筋混凝土框架结构设计土木毕业论文](https://img.taocdn.com/s3/m/91dea869abea998fcc22bcd126fff705cc175c1f.png)
某办公楼钢筋混凝土框架结构设计土木毕业论文钢筋混凝土框架结构是一种常用的建筑结构形式,它具有稳定性好、承载能力高、抗震性能强等优点,在现代建筑中得到了广泛的应用。
本文将对办公楼的钢筋混凝土框架结构设计进行详细讨论。
首先,我们需要确定办公楼的结构类型。
根据建筑的功能和荷载特点,我们选择了多层框架结构。
考虑到地震的影响,我们采用了抗震设防烈度为7度的设计标准。
根据办公楼的用途和所在地的气候条件,我们将建筑的设计使用寿命定为50年。
框架结构的设计首先需要确定结构的布局和尺寸。
我们采用了梁柱式布局,梁柱的尺寸根据结构力学计算和规范要求进行设计。
为了确保结构的承载能力和稳定性,梁柱的尺寸应满足以下要求:梁柱的截面面积要足够大,以满足构件的强度和刚度要求;梁柱的高宽比应适当,以保证结构的稳定性;梁柱的布置要合理,以便于梁柱之间的荷载传递和纵向连接。
接下来,我们需要确定楼板的设计。
楼板是承受楼层荷载和活载的主要构件,因此其设计要考虑荷载、强度和刚度等因素。
我们选择了预应力混凝土楼板作为楼层结构,以提高楼板的承载能力和抗裂性能。
根据结构力学计算和规范要求,我们确定了楼板的厚度和预应力钢束的布置。
除了框架结构和楼板设计,我们还需要对办公楼的节点进行设计。
节点是框架结构中的关键部位,它们承受着梁柱的力和转矩,并传递到其他构件中。
节点的设计要考虑结构的强度、刚度和可施工性。
我们选用了现浇节点设计,通过加强节点的剪力承载能力和连接性能,提高结构的整体稳定性。
最后,我们需要进行结构的静力弹性分析和动力弹性分析,以验证结构的安全性和可靠性。
在静力弹性分析中,我们考虑了重力荷载、风荷载、地震荷载等因素;在动力弹性分析中,我们计算了结构的固有周期和最大位移等参数。
分析结果表明,该结构在设计使用寿命内能够满足安全要求。
综上所述,本文详细介绍了办公楼的钢筋混凝土框架结构设计。
通过合理的布局和尺寸设计、预应力混凝土楼板的应用、现浇节点的设计以及静力弹性分析和动力弹性分析等步骤,我们确保了该结构的安全性和可靠性。
钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路
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探讨钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路摘要:本文从1、抗震设计思路发展历程;2、现代抗震设计思路及关系;3、保证结构延性能力的抗震措施;4、我国抗震设计思路中的部分不足;5、常用抗震分析方法这五个方面,结合对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路及我国设计规范抗震设计方法的理解和探讨。
关键词:钢筋混凝土建筑结构现代抗震一、抗震设计思路发展历程随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。
最初,在未考虑结构弹性动力特征,也无详细的地震作用记录统计资料的条件下,经验性的取一个地震水平作用(0.1 倍自重)用于结构设计。
到了60年代,随着地面运动记录的不断丰富,人们通过单自由度体系的弹性反应谱,第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势,揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。
但同时也发现一个无法解释的矛盾,当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度,这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。
后来随着对结构非线性性能的不断研究,人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力,当发生更大地震时,结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态,并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。
由此,也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服,并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。
二、现代抗震设计思路及关系在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路,其主要内容是:1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。
一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值(即中震的),再以不同的r(地震力降低系数)得到不同的设计用地面运动加速度(即小震的)来进行结构的强度设计,从而确定了结构的屈服水准。
制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的r所对应的延性能力。
其中主要包括内力调整措施(强柱弱梁、强剪弱弯)和抗震构造措施。
建筑结构抗震设计问题及解决策略论文(共4篇)
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建筑结构抗震设计问题及解决策略论文(共4篇)第1篇:建筑结构设计中抗震设计探讨1、建筑结构抗震设计存在的问题1.1不够重视建筑抗震的问题近些年来,我国连续发生了不少大大小小的地震,这些地震所造成的直接影响就是给人们的生命、财产安全带来了无可弥补的损失,造成该损失的大部分原因是我国已有的建筑物缺乏足够的抗震性能。
另外,还有一些建筑的设计人员不够重视建筑结构抗震设计的重要性,在确定设计方案时不够重视建筑结构设计中的抗震设计的合理性,导致设计方案中的抗震计内容被忽视,这种情况在一些改建,扩建工程中尤为普遍,在地震灾害来临时就会留下致命的隐患。
因此,这就要求建筑结构设计人员在建筑结构设计的时候,要严格按照抗震规范的条款,根据该地区的自然条件来选择恰当的抗震级别和合理的抗震构造措施。
必须考虑怎样能最大限度的提高建筑物的抗震性能,从而确保人们的生命财产安全。
1.2建筑结构抗震设计验证问题为了检验建筑抗震结构分析结果的合理性、有效性,目前可采用三种验证手段:第一进行建筑抗震模型试验;第二对建筑地震反应监测;第三对建筑震害研究。
实践是检验真理的唯一标准,试验是实践的一种近似体现。
与航天工程、机械工程领域相比,由于建筑结构体型庞大,几乎不可能完成足尺建筑结构的抗震加载试验,因此通常采用建筑抗震模型结构试验。
近几年,国际上陆续举办多次不同类型建筑抗震结构的盲测试验,以检验现有的各种抗震设计计算模型的模拟方法。
试验结果表明采用不同软件甚至采用同一软件所模拟的建筑结构抗震设计结果相互都存在一定的差异,这也说明我们目前的结构地震反应分析还有待进一步的完善。
此外,由于在已有的建筑安装监测设备数量很少或甚至没有,而地震灾害又具有极大的不可预测性,这也大大降低了利用地震反应监测检验抗震建筑结构设计的可行性。
1.3建筑结构设计人员的意识问题现在不少的建筑结构设计人员不具备扎实的专业知识,缺乏足够的专业设计能力,导致设计出来的建筑物缺乏足够的抗震性能,留下一定的抗震安全隐患。
有关钢筋混凝土框架结构的抗震设计策略分析
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有关钢筋混凝土框架结构的抗震设计策略分析摘要:地震,是人类面临的最严重的自然灾害之一。
强烈的地震往往会给人的生命和财产造成巨大的损失,如何能使建筑物设计,在地震灾害中受得住考验,保证人民生命和财产的安全,这是每一个建筑结构设计人员应当考虑的问题。
钢筋混凝土框架结构体系,在我的工业以及民用建筑中应用比较广泛,如何能够提高钢筋混凝土框架结构在地震中的整体抗震能力?这是我们研究的重点和以后发展的方向。
关键词:钢筋混凝土框架结构;抗震设计;策略分析地震有着不可预知和不确定的特点,虽然地震的持续时间短,但是破坏性却是极大,如何能有效的预防地震灾害所带来的损失,把损失降低到最低,这是我不断研究与探讨的问题。
我国在工业和民用建筑中,常常会采用钢筋混凝土框架结构,采用这种框架结构的建筑,在历次地震灾害中的受损程度相对于砖房是很轻的。
因此对于钢筋混凝土框架结构,在建筑中的运用和大面积的推广,对减少地震灾害带来的损失,有一定的减轻程度。
钢筋混凝土框架结构存在的主要问题在我国虽然在工业和民用建筑中,钢筋混凝土框架结构得到了广泛的应用和发展,但是钢筋混凝土框架结构,在抗震方面也存在着诸多的问题。
下面我来通过对于钢筋混凝土框架结构震后的调查,来总结钢筋混凝土框架结构在抗震方面存在的问题。
钢筋混凝土框架结构,在整体设计上存在着很大的不均衡性,造成片面或者楼房的一些局部薄弱环节,不能有效的发挥结构整体抗震能力。
钢筋混凝土框架的柱梁节点地方,没有设置箍筋或者是箍筋的数量明显的不足,抗震以及相互之间的束缚能力差,这样往往会造成沿柱筋产生粘结裂开,或者是梁与柱之间的交叉裂缝,以至于使混凝土框架结构的保护层脱落,有时候也会使柱顶遭受到严重的破坏,使柱顶的主筋往外弯曲,特别是在一些没有横梁约束的地方,向边缘的边柱和一些层面的柱体,这种破坏很是严重和普遍。
梁、柱的变形方面能力不足,一旦梁或者是柱的端部进入到塑性屈服,往往会出现钢筋混凝土结构框架的脱落压酥、造成梁柱的主筋暴露在外面,使的梁柱因受到压力而形成弯曲,以及箍筋脱落的较为严重的破坏现象,有时候更会造成梁板的塌落现象。
钢筋混凝土结构抗震设计
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钢筋混凝土结构抗震设计
首先,在进行钢筋混凝土结构抗震设计时,需要根据地震区域的地震烈度分级,确定相应的抗震设防烈度。
根据地震设防烈度,确定结构的地震基本作用力和地震荷载。
同时,还要考虑建筑结构的重要性等级,选择相应的抗震性能目标,确保结构在不同地震作用下的安全性能。
其次,在进行结构的抗震设计时,需要确定结构的抗震措施。
常见的抗震措施包括增加结构的刚度、提高结构的强度、设置抗震支撑等。
通过合理选择结构的抗震措施,可以提高结构的整体刚度和抗震能力,减小结构在地震作用下的变形和破坏。
钢筋混凝土结构抗震设计中,还需要进行结构的受力分析和设计。
通过进行强度计算和刚度计算,确定结构的截面尺寸、筋材种类和数量,从而满足结构的抗震性能要求。
同时,还需要根据结构的地震响应,进行变形计算和裂缝控制设计,确保结构的变形满足要求,控制裂缝的宽度和分布。
此外,在进行钢筋混凝土结构的抗震设计时,还需要进行抗震验算和设计验证。
通过地震作用下的结构反应分析,计算结构各个构件的受力情况,比较与设计要求的抗震性能目标,进行验算和设计验证。
如果不满足设计要求,则需要通过合理的修改结构方案和加强措施来提高结构的抗震能力。
最后,进行钢筋混凝土结构抗震设计时,还需要考虑施工和构造的影响。
设计中需注意结构的节点构造、钢筋的排布、混凝土的浇筑方式等施工因素,确保施工质量和结构的整体性能。
综上所述,钢筋混凝土结构抗震设计是建筑设计的重要环节之一,通过合理地选择抗震措施、进行结构受力分析和设计验证,以及考虑施工和构造的影响,可以提高结构的抗震性能,保证在地震时建筑结构的安全性和稳定性。
钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析
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钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式,具有较好的抗震性能,是目前建筑领域中广泛应用的结构形式之一。
本文将从结构的基本构成、抗震设计原则、抗震性能评价等方面进行详细的分析和探讨。
一、结构的基本构成钢筋混凝土框架结构是由柱、梁、板、墙等构件组成的。
其中,柱是承担垂直荷载和水平荷载的主要构件,梁则是承担横向荷载的主要构件。
板和墙则主要承担垂直荷载和水平荷载。
在结构设计中,应根据实际情况合理设置结构构件的尺寸和布置,以满足结构的强度和刚度要求。
二、抗震设计原则在钢筋混凝土框架结构中,应采取科学合理的抗震设计原则,以提高结构的抗震性能。
主要原则包括以下几个方面:1.满足强度和稳定性要求:在设计过程中,应根据结构的受力特点和荷载情况,合理确定结构的强度和稳定性要求,保证结构在地震荷载作用下不发生破坏。
2.考虑结构的位移控制:在抗震设计中,应考虑结构的位移控制问题,采取适当的措施控制结构的变形,以保证结构的安全性和稳定性。
3.采用先进的材料和工艺:在设计和施工中,应采用先进的材料和工艺,提高结构的抗震性能,减小结构的损伤和破坏。
4.合理设置结构的布局和构件:在设计过程中,应根据结构的受力特点和荷载情况,合理设置结构的布局和构件,以满足结构的强度和刚度要求。
三、抗震性能评价钢筋混凝土框架结构的抗震性能评价是衡量结构抗震性能的重要指标。
主要评价指标包括以下几个方面:1.结构的稳定性:在地震荷载下,结构是否能保持稳定,不发生破坏。
2.结构的位移控制:在地震荷载下,结构的变形是否受到合理的控制,以保证结构的安全性和稳定性。
3.结构的耗能能力:在地震荷载下,结构是否能够吸收大量的能量,以减小结构的损伤和破坏。
4.结构的可修复性能:在地震荷载下,结构是否容易修复,以保证结构的使用寿命和安全性。
钢筋混凝土框架结构的抗震性能评价需要进行全面的分析和评估,以达到合理的结构设计和施工要求。
四、结论总之,钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式,具有较好的抗震性能。
对我国钢筋混凝土结构抗震设计的一些理解
![对我国钢筋混凝土结构抗震设计的一些理解](https://img.taocdn.com/s3/m/419eab4aa8956bec0975e375.png)
师, 从事房屋质量检测鉴定 。 收稿 日期 :0 1 6 3 2 1 一O —2
力, 防止结构在 表现 出所需 延性 之前发 生剪 切失效 。3 通 .并 过严 格的抗震构造措施 , 可能出现塑性 铰的部位在产生相应 使 塑性 变形 时仍 保持有其承载 能力 , 同时要求 结构 不形成 “ 侧 层 移机 构” “ (柱铰机构” 。 ) 能力设计 法的第 一条就是通 过设 置各部位 抗弯能 力级差 就可 以得 到希望 的塑性 变形 效应 级差 , 第二条和第三条 的实质 就是保证各部位具有足 够 的塑性变形 或塑性 转动能力 。它 的 基本思想实际上包含 了两个方 面的级差 , 一是各部位抗弯能力 之间 的级差 , 二是抗弯能力和抗剪能力之间 的级差 。
计 规 范 的具 体 做 法 。
关键词 :抗震设计 能力设计法 框架一剪力墙结构 中图分类号 : TU3 2 1 5. 1 文献标识码 : B
文章编号 :O4 1 52 1 )8 0 2 -0 1O —6 3 (0 1 0 - 0 9 2
So e u m nde sa i ft e s im i sg fr i f r e o r t t u t e n Chi a r t nd ng o h es c de i n o e n o c d c nc e e sr cur s i n
d sg t o n x l i h p cf p a t s o h s p cfc in wi fa c c g h h a l tu t r sa e m l . 福 e i n me h d。a d e p an t e s e ii r c ie ft e de i n s e iiato t r me— s e rwals r c u e a n xa p e
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对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路摘要:该论文从1、抗震设计思路发展历程;2、现代抗震设计思路及关系;3、保证结构延性能力的抗震措施;4、我国抗震设计思路中的部分不足;5、常用抗震分析方法这五个方面,结全重庆大学白绍良老师的教义来对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路及我国设计规范抗震设计方法的理解和讨论关键词:结构设计抗震一. 抗震设计思路发展历程随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。
最初,在未考虑结构弹性动力特征,也无详细的地震作用记录统计资料的条件下,经验性的取一个地震水平作用(0.1倍自重)用于结构设计。
到了60年代,随着地面运动记录的不断丰富,人们通过单自由度体系的弹性反应谱,第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势,揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。
但同时也发现一个无法解释的矛盾,当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度,这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。
后来随着对结构非线性性能的不断研究,人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力,当发生更大地震时,结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态,并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。
由此,也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服,并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。
由以上可以看出,结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。
二. 现代抗震设计思路及关系在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路,其主要内容是: 1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。
一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值(即中震的),再以不同的R(地震力降低系数)得到不同的设计用地面运动加速度(即小震的)来进行结构的强度设计,从而确定了结构的屈服水准。
2.制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。
其中主要包括内力调整措施(强柱弱梁、强剪弱弯)和抗震构造措施。
现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的,其核心是关系,关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下,结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。
其中R为弹塑性反应地震力降低系数,简称地震力降低系数;而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比,称为位移延性系数;T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。
60年代开始,研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下,通过对不同周期,不同屈服水准的非弹性单自由度体系做动力分析,得到了有关弹塑性反应下最大位移的规律:对T大于1.0秒的体系适用“等位移法则”即非弹性反应下的最大位移总等于同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。
对于T在0.12-0.5秒之间的结构,适用“等能量法则”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。
当“等能量原则”适用时,随着R的增大,位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R相同的比例增长更快。
由以上规律我们可以看出,如果以结构弹性反应为准,把结构用来做承载能力设计的地震作用取的越低,即R越大,则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的非弹性位移就越大,位移延性需求就越高。
这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。
规律初步揭示出不同弹性周期的结构,当其弹塑性屈服水准取值大小不同时,在同一地面运动输入下屈服水准与所达到的最大非弹性位移之间的关系。
也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水准不高的结构在较大地震引起的非弹性动力反应中不致发生严重损坏和倒塌的主要原因。
让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。
之所以存在上诉的规律,我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。
首先,通过人为措施可以使结构具有一定的延性,即结构在外部作用下,可以发生足够的非线性变形,而又维持承载力的属性。
这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时,不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌,从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。
其次,作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构,在一定的外力作用下,结构将从弹性进入非弹性状态。
在非弹性变形过程中,外力做功全部变为热能,并传入空气中耗散掉。
我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析,在弹性范围振动时,惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态,体系能量在动能、势能间不停转换,但总量保持不变。
如果某次振动过大,体系进入屈服后状态,则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分,其中,塑性变性能将耗散掉,从而减小了体系总的能量。
由此我们可以想到,在地震往复作用下,结构在振动过程中,如果进入屈服后状态,将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量,从而减小地震反应。
同时,实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量,减小地震反应。
此外,结构进入非弹性状态后,其侧向刚度将明显小于弹性刚度,这将导致结构瞬时刚度的下降,自振周期加长,从而减小地震作用。
随着对规律认识的深入,这一规律已被各国规范所接受。
在抗震设计时,对在同一烈度区的同一类结构,可以根据情况取用不同的R,也就是不同的用于强度设计的地震作用。
当R取值较大,即用于设计的地震作用较小时,对结构的延性要求就越严;反之,当R取值较小,即用于设计的地震作用较大时,对结构的延性要求就可放松。
目前,国际上逐步形成了一套“多层次,多水准性态控制目标”的抗震理念。
这一理念主要含义为:工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。
建筑物的性态是由结构的性态,非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。
目前性态水准一般分为:损伤出现(damage onset)、正常运作(operational)、能继续居住(countinued occupancy)、可修复的(repairable)、生命安全(life safe)、倒塌(collapse)。
性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。
对建筑抗震设计应采用多重性态目标,比如美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标――基本目标(常遇地震下完全正常运作,少遇地震下正常运作,罕遇地震下保证生命安全,极罕遇地震下接近倒塌)、必要目标(少于地震下完全正常运作,罕遇地震下正常运作,极罕遇地震下保证生命安全)、对安全其控制作用的目标(罕遇地震下完全正常运作,极罕遇地震下正常运作)。
对重要性不同的建筑,如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑,应该按较高的性态目标设计,此外,也可以针对甲方对建筑提出的不同抗震要求,选择不同的性态目标。
三. 保证结构延性能力的抗震措施合理选择了结构的屈服水准和延性要求后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。
系统的抗震措施包括以下几个方面内容:1.“强柱弱梁”:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。
从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
2.“强剪弱弯”:剪切破坏基本上没有延性,一旦某部位发生剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力,对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。
因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
3.抗震构造措施:通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力,同时保证结构的整体性。
这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受,但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。
首先,这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。
新西兰的抗震研究者认为耗能机构宜采用符合塑性力学中的“理想梁铰机构”,即梁端全部形成塑性铰,同时底层柱底也都形成塑性铰的“全结构塑性机构”。
其具体做法是通过结构分析得到各构件组合内力值后,对梁端截面就按组合弯矩进行截面设计;而对除底层柱底以外的柱截面,则用人为增大了以后的组合弯矩和组合轴力进行设计;对底层柱底截面则用增大幅度较小的组合弯矩和组合轴力进行截面设计。
通过这一做法实现在大震下的较大塑性变形中,梁端塑性铰形成的较为普遍,底层柱底塑性铰出现迟于梁端塑性铰,而其余所有的柱截面不出现塑性铰,最终形成“理想梁铰机构”。
为此,这种方法就必须取足够大的柱端弯矩增强系数。
美国抗震界则认为新西兰取的柱弯矩增强系数过大,根据经验取了较小的柱弯矩增强系数,这一做法使结构在大震引起的非弹性变形过程中,梁端塑性铰形成较早,柱端塑性铰形成的相对较迟,梁端塑性铰形成的较普遍,柱端塑性铰形成的相对少一些,从而形成“梁柱塑性铰机构”。
新西兰抗震措施的好处在于“理想梁铰机构”完全利用了延性和塑性耗能能力较好的梁端塑性铰来实现框架延性和耗散地震能量,同时因为除底层柱底外的其它柱端不出现塑性铰,也就不必再对这些柱端加更多的箍筋。
但是这种思路过于受塑性力学形成理想机构概念的制约,总认为底层柱底应该形成塑性铰,这样就对底层柱底提出了较严格的轴压比要求,同时还要用足够多的箍筋来使柱底截面具有所需的延性,此外,底层柱底如果延性不够发生破坏很容易导致结构整体倒塌。
这些不利因素使该方法丧失了很大的优势。
因此很多研究者认为不需要被塑性力学的机构概念所限制,只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构,就能保证抗震设计的基本要求:1.以梁端塑性铰耗能为主;2.不限制柱端塑性铰出现(包括底层柱底),但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量; 3.同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。
我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路,采用了“梁柱塑性铰机构”模式,而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构”模式。
抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生,采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。
值得注意的是,与非抗震抗剪破坏相比,地震作用下的剪切破坏是不同的。
以梁构件为例,在较大地震作用下,梁端形成交叉斜裂缝区,该区混凝土受斜裂缝分割,形成若干个菱形块体,而且破碎会随着延性增长而加剧。
由于交叉斜裂缝与塑性铰区基本重合,垂直和斜裂缝宽度都会随延性而增大。
抗震下根据梁端的受力特征,正剪力总是大于负剪力,正剪力作用下的剪压区一般位于梁下部,但由于地震的往复作用,梁底的混凝土保护层可能已经剥落,从而削弱了混凝土剪压区的抗剪能力;交叉斜裂缝宽度比非抗震情况大,以及斜裂缝反复开闭,混凝土破碎更严重,从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应退化;混凝土保护层剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的销栓作用有一定退化。