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