建筑物的地震荷载及抗震设计(翻译)

建筑物的地震荷载及抗震设计1 、摘要抗震设计的首要目标是为了防止建筑物倒塌，从而在地震时减少死亡的危险和对人以及靠近这些建筑物的伤害。

由于破坏性地震是罕见的，按照经济的原则，建筑物的损坏是可以预期并避免可以接受的破坏。

因为它们的动态影响地面运动，建筑物的惯性产生地震势力。

动态性的影响，使地震作用明显不同于其它建筑荷载。

设计师的设计方向是结构影响是设计的根本，必须避免地震作用是‘一个非常强风’这个陷阱，从而地震的诱发作用可以由设计中能得到缓解。

设计师的设计观念必须考虑建筑物是一个有时会产生不安和不确定的东西。

虽然这对任何新的挑战都是可以理解的一个共同的特点，但通常会找错对象。

有效的抗震设计方法经常这样在不偏离效果设计的方案中容易被简化。

事实上，与很少被地震产生的土地的运动有关的高度不确定证明那时往往用复杂的分析技术也没有高水平的复杂设计。

一个好的地震工程设计，是一个地方的设计师以建筑物的影响作用作为控制建设的指标。

要达到这个目标，选择最好的对策模式，选择区非弹性变形可能会导致建筑物倒塌，这些都是可以接受的和压制发展的不良反应模式。

2 、抗震设计－概念性审查现代抗震设计在1920年和1930年的起源。

当时的抗震设计，通常涉及到的应用10 ％的建设体重作为对结构的一个侧向力，统一适用了高度的建设。

事实上，到了1960年，强地面运动accelerographs的说法才变得更为普遍。

这些文书记录地面运动所产生的地震。

当和强震动记录仪一起使用时，它可以安装在不同的层次建筑物本身，当他们受到真正的地震地面运动，才成为可能衡量和理解的运动对建筑物的影响。

用实际地震动记录作为输入到最近研发无弹性整合时程分析软件包，那么，许多先前代码没有足够的实力来抵御设计水平地震体验过重大损失的建筑物的设计变得明显。

然而，观测表明，使用中的建筑物情况表明，这种缺乏实力当他们受到了严重的地震袭击甚至严重损害时，并不一定会导致建筑物破坏。

提供了足够的支持力，就可以维持过度退化作为非弹性变形的发展，这样建筑物就可以普遍不受破坏而且经常可以从经济上修理。

反过来说，建筑物经历了显着的强度损失往往成为不稳定而常常倒塌。

设计的主要参数重点转移到保证保留弹性后效强度，以使建筑物更耐久。

很明显，一些过渡弹性反应机制最好传向其他地方。

推荐机制，可以很容易描述以容纳预期的大型非弹性变形。

其他机制很容易被影响，迅速降解而可能出现崩溃性的结果。

这些机制必须加以压制，这个目标可能会通过适当详述再次实现。

因此，详细的结构要素成为现代地震工程设计成功的关键所在，排除了使可取弹性后效机制是查明并推动而形成的不良反应模式。

理想的机制是那些有足够能力抵御正常施加的荷载却没有损害的，而且有能力容纳大量的非弹性变形，且没有重大损失的强度或承载能力。

这种机制已经被发现的，一般涉及的抗弯反应钢筋混凝土或钢结构要素或弯曲钢桩响应的木材连接器等。

不良弹性后效反应机制的具体结构要素有脆性特征，并包括剪切破坏内部的钢筋混凝土，钢筋键失灵，失去轴向承载能力或屈曲压缩部位以及拉伸破坏脆部件等栏目，如作为木材或低于钢筋混凝土。

不良的全球反应机制，包括发展的一个软层高大厦内部（如在弹性变形的要求可能会集中，因此，使高标准和严要求抵抗能力的部位）或从结构形式或几何极不规则的建筑物，这使他们作出了工程模型用于设计以外的简化。

3 、抗震性能的期望抗震结构性能要求的建筑物，往往满足国家建筑法规。

比如第B1的结构的新西兰建筑守则[ 1 ]明表示，建筑，受到频繁活动的中等强度的外力时是意在美化市容，，而且要在罕见的高强度时保持稳定和避免倒塌。

澳大利亚建筑守则 [ 2 ]明预期业绩，而不是含糊的条款。

这是留给装载标准的新西兰[ 3 ]和澳大利亚[ 4,5,6,7 ]解释'适度'和'高'装载密度。

他们这样做等同于'市容'挽留优秀人才作为极限状态和倒塌避税作为极限状态荷载及其组合的负载。

因此，为符合强制性规定，由国家建筑守则下列条件必须得到满足：A、正常使用（极限状态）：建筑的反应应该保持弹性为主，虽然有些轻微损坏但此种损害并不需要修理。

建筑物应保持充分运作。

保存适当层次的横向变形，以保护非结构性的破坏为主要的控制参数。

这个极限状态的荷载强度相对较低（在任何一年超越概率5 ％）。

B、承载力极限状态（终极或生存极限状态）：风险应维持在以生命安全可接受的最低水平。

建筑物倒塌是可以避免的。

显着的残余变形预计该建筑物内的结构和非结构构件经历的损害。

楼宇维修等可能不符合经济原则。

荷载强度用于设计，可以等同罕见的地震与长期（ 500年），重现期。

因为它涉及到保全生命，这是唯一最重要的设计准则。

它要求该系统具备足够的整体结构延性，使负荷再分配，同时避免倒塌。

例如在新一代的地震荷载规范[ 8 ]表明，须极限状态下开始实施。

举例来说，继续占用（有点超出使用极限状态，虽然损害是轻微的，这将需要修复，但大楼将在事件发生后继续使用，）并损害控制极限状态（如重大损害的结构和非结构部件是经验丰富，但以它的条件在活动之前在经济上建筑可以修复，）。

这些条文是目前还没有强制性的。

但是，他们提供给业主（及其保险送死）的基础上，形成绩效导向的目标。

4、为有效的抗震设计关键材料参数符合性能标准的各种极限状态概述如上，就需要不同的材料特性。

该极限状态的标准，要求在一定的刚度和弹性强度参数内得到满足，主要是与线性应力/应变变形关系与弹性系统有关。

，一般要求达到国家规定的标准，可以避免倒塌。

这个理念在两个方面的材料和断面性质的假设成员有重要影响，也就是在翻译的结果导出弹性建模技术进入非弹性反应域。

普通的线性应力/应变关系的材料都必须遵守与极限状态性能的规定。

这些都是常规使用的参数，以评估结构抵抗其他负载。

提供体制仍然主要是弹性，避免损害的，从而保证可以合理地期望和遵守。

简单的弹性工程模型，可以用来确定建设反应在这些条件。

因此，对于混凝土及砌体结构，破获截面特性也适用于极限状态，但要加强钢筋的强度（以及随后保留残宽的裂缝）。

遵守与极限状态性能的规定，在弹性后效反应的结构，包括大跨弹性变形，需要考虑的。

打破在这个阶段的通常是传统的工程模型。

因此，可以利用高度精密工程建模技术，以证明遵守极限国家标准（即避免倒塌），除非有高度的信心之间的关系，弹性和非弹性结构响应是现实的。

简单的弹性应力/应变关系和弹性工程中使用的模型，以确定载荷分布成员之间的内部结构体系已经不再适用。

这是为解决这一特定职位弹性反应条件作为主要目标，良好的抗震工程设计，认为这些原则的能力，发达国家设计的建筑物随后引入许多现代的设计标准。

5 、水平地面运动的抗震设计一个基本参数包含在所有地震荷载标准是地震引起的地面运动，这是要设计的。

这一般是由地震学家和地质工程师准备。

它通常是向结构设计师呈现三个方面，即弹性反应的基底岩石（通常为加速度谱），地基处的地震强度（常作为一个套装区划图），修正功能是适用这项议案在下方基岩条件（无论是作为一个简单的放大系数或作为一个更复杂的土壤性质相关功能）。

5.1 弹性反应谱工程师们传统上用加速度反应谱，以代表议案，由设计地震。

这些光谱一般为响应函数（加速度，速度和位移）对反应时间的单自由度振荡器被认为代表结构（参照图2 ）。

谱研制的计算响应一个单一的集体振荡器（通常为5 ％临界阻尼）以设计水平震动。

工程师传统，表现出偏爱加速度谱的，因为由此产生的系数，乘以抗震质量，结果在横向剪切基地，为建设。

在澳大利亚[ 7 ]和军装建设代码用在美国西部[ 9 ]这些光谱是作为一个简单划一的系数后进行了指数衰减。

新西兰荷载标准[ 3 ]明弹性反应谱，导出一个统一的风险的做法，对每一个土壤阶层。

现代的趋势，如由欧洲地震标准[ 10 ] ，并在拟议中的国家地震减灾计划（ nehrp ）规范[ 8 ]就是要承认这个反应谱是建设期依赖性。

要实现这个目标，出版设计反应谱在参数表那里坐标每param5.1 。

弹性反应谱工程师们传统上用加速度反应谱代表运动设计抗震。

这些频谱通常当做回应功能被呈现（加速度，速度和位移）对反应时间的单自由度振荡器被认为代表结构。

谱研制的计算响应一个单一的集体振荡器（通常为5 ％临界阻尼）以设计水平震动。

工程师传统地表现出偏爱加速度谱，因为由此产生的系数乘以抗震质量，结果为建建筑横向剪切变形。

在澳大利亚和建设法规用在美国西部这些光谱是作为一个简单划一的系数后进行了指数衰减。

新西兰荷载标准明弹性反应谱，对每一个土壤阶层导出一个统一的风险的做法。

现代的趋势，如由欧洲地震标准[ 10 ] ，拟在议中的国家地震减灾计划（ nehrp ）。

规范[ 8 ]就是要承认这个反应谱是建设期依赖性。

要实现这个目标，出版设计谱参数形式下的坐标，每个参数和特征曲线之间，他们都是读出了一系列的地震区划图，该区域的稳定。

5.2对地震活动目前一代的地震荷载标准采用单地震区划图与ISO - seismal等高线为代表的相对地震活动地点之间。

例如，给新西兰的一的例子被显示为图 3 。

起源于的地域因素的产品， Z 和侧面的加速系数设计光谱作为设计。

新一代的地震荷载标准预计明谱加速度作为一个函数的反应期，也设计活动返回其活性。

简单的线性尺度的一个标准谱形状将不再被接受。

相反，我们可以预期，举例来说，某套房的3个系列的地图，反映了不同的概率超出标准（ 0.05 （ 20年重现期），0.002 （五百年重现期）和0.0005 （ 2000年重现期））。

每套将包括四地图，每一个谱坐标的时间也许T= 0 ，T=0.2秒，T=1秒和T = 2.5秒）。

完整的套件，因此可能包括12个地区的地图，这将使发展的不同形弹性反应谱不同的回返期。

5.3土壤详述地震是通常由破裂的一个断层破裂平面，往往深处地球的地幔。

地面运动经历了表面的结果，从传输的能量波基岩源传送首先是通过基岩，然后在经历重大的改造，由土层作为能量波接近地球表面的。

典型岩石地盘体验高短的时间内回应，但更迅速老化的问题。

因此，短期限的高强运动可以预期在这些地点。

反之软土，特别是当他们延长至中度深处（ " > 50米），可能会过滤掉一些短期内的运动，并通常扩增一段较长的时间内作出回应，尤其是在有的情况下，土壤质量有一个天然期间类似高能组成的地震。

虽然这种共振效应包括这样的影响，可考虑到当现场特定光谱目前正在研制中，在荷载标准下它通常是不切实际的。

6、韧性设计反应谱最现代化的地震设计标准承认，建筑物受到严重的地震袭击时将会受到损坏的现实。

他们企图作出量化后不同的建筑和物质类型的弹性能力，包括某种形式的延性根据调整系数。

这起调低弹性反应系数下降到一个更便捷的水平，低于该弹性反应很少或根本没有损坏，但没想到其中有些损害是接受预期而避免倒塌得到保证结构的能力维持水平的非弹性变形隐含在这些依赖于物质的延性材料，并详细介绍使用。