框架结构毕业设计外文文献翻译

附录1：外文原文

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附录2：外文翻译

钢筋混凝土建筑在地震中的抗倒塌安全性研究（二）：

延性和非延性框架的对比分析

（Abbie B. Liel1, Curt B. Haselton2, and Gregory G. Deierlein3）摘要：

本文是两篇配套论文的第二篇，旨在探讨钢筋混凝土框架结构在地震中的抗倒塌安全性，并检验加利福尼亚州在20世纪70年代中期之前所建非延性框架结构建筑的可靠性。基于对结构响应的非线性动态模拟进行概率评估，以此来计算对应于不同的地运动特性和结构类型时结构倒塌的危险。评估的对象是一套不同高度的非延性钢筋混凝土框架结构原型，它们是根据1967年版《统筑规》中的抗震规定设计的。结果表明，当处于一个典型的加利福尼亚高震场地时，非延性钢筋混凝土框架结构发生倒塌的年平均频率围为（5～14）×10-3，这比按现代规设计的结果高出约40倍。这些数据表明新规对延性构造和能力设计要行之有效的，这使得在过去的30年中新建的钢筋混凝土建筑物的安全性得到明显改善。通过对延性和非延性结构的安全性比较，有助于出台新的规章来评估和减轻现有的钢筋混凝土框架结构建筑物地震倒塌的危险。

关键词：倒塌；地震工程；结构可靠度；钢筋混凝土结构；建筑；商业；地震影响。

引言

20世纪70年代中期以前加利福尼亚州建设的钢筋混凝土框架结构缺乏好的抗震设计理念（例如：加强柱子、钢筋延性构造），这使得它们很容易在地震中发生倒塌。这些非延性钢筋混凝土框架结构在经历了加利福尼亚州1971年圣费尔南多震，1979年英皮里尔谷震，1987年惠蒂尔纳罗斯震，1994年北山震和世界上其他地方发生的无数地震之后，已经遭受了很严重的地震损害。这些因素促使人们关注加利福尼亚州的近40000栋钢筋混凝土建筑，其中的一部分在未来地震中可能会发生倒塌而危害生命财产安全。然而，我们缺乏足够的数据来衡量建筑的危险程度，因而无法确定是大量的建筑均存在这种危险，还是只有特定的建筑物才存在危险。一栋建筑物发生倒塌的危险大小，不仅取决于其原设计采用的建筑规中的规定，也取决于结构布置、施工质量、建筑位置和场地的地震特性。除了需要准确评估倒塌的风险之外，选择合适的危险承受值和最低的安全标准也是需要考虑的问题。在这方面，通过比较评估根据新老建筑规设计出的建筑物，能帮我们找到一种评估手段来确定目前设计能够接受的风险水平。

20世纪70年代中期以来，随着对地震破坏和钢筋延性的深入了解，建筑规中对于钢筋混凝土抗震设计和构造措施的要求发生了显著变化。同老式非延性钢筋混凝土框架结构相比，现代规要求在高地震地区的框架结构要进行各种能力设计来防止或延缓不利的破坏形式（如柱剪切破坏，梁柱节点破坏）。虽然人们普

遍同意对于建筑规的这些修改是适当的，但还是缺少足够的数据以量化其对地震安全性的改善程度。这项研究采用基于性能的地震工程方法，以评估地震引起非延性钢筋混凝土框架结构倒塌的可能性。基于性能的地震工程提供了一个概率框架，利用非线性时程模拟将地面运动强度与结构响应和建筑性能联系起来。对非延性钢筋混凝土框架结构的评估基于原型结构所做的测试，这套结构是根据1967年《统筑规》设计的。这些原型结构代表了1950年至1975年间在加州建造的普通钢筋混凝土框架结构。通过对非延性混凝土框架结构原型的非线性动态分析可以预测倒塌的发生，而在结构倒塌过程中利用仿真模型能够捕获强度和刚度的变化特征。抗倒塌性能评估的成果是一系列保障建筑安全的措施，并将地震中抗倒塌能力与地震灾害联系到一起。我们将这些结果与另一篇配套论文中的关于延性钢筋混凝土框架结构的数据进行比较。

原型钢筋混凝土框架结构

这些非延性钢筋混凝土框架结构原型考虑了结构高度的变化，结构布置和细部设计，能够覆盖加州旧钢筋混凝土框架结构建筑物设计和性能的的预期围。制作原型时，我们查阅了钢筋混凝土部件和框架的关键参数，这些参数是由哈兹尔顿等人通过分析和实验获得的。本项研究共制作了26个非延性钢筋混凝土框架原型建筑物。本文主要侧重于这些设计中的12个，高度从2层到12层变化，

并包括具有可替换设计细节的周边和空间框架侧向抵抗系统。原型建筑均设计为有着20厘米平面楼板系统和7.6米柱间距的办公楼房。2层和4层建筑的平面尺寸为38.1m×53.3m，8层和12层建筑的平面尺寸为38.1m×38.1m。建筑首层层高4.6m，其余层层高4.0m。我们参考了20世纪60年代在加州建设的钢混建筑的原结构图，来为原型结构选择典型的结构部置和几何形状。原型仅限于无填充墙的钢筋混凝土框架，并且在高度和平面上比较规则，没有出现明显的强度或刚度突变。

非延性钢混原型结构是按照1967年《统筑规》中的最高地震烈度区（3区）设计的，那个时代加州的大部分都属于这个烈度区。二维框架的结构设计是由所需的强度和刚度控制的，应满足重力和地震荷载组合的要求。设计也符合所有相关的建筑规要求，包括最大和最小配筋率和最大箍筋间距。1967年《统筑规》规定，如果采用了延性构造措施，可以适当地减小基底剪应力。然而，本研究并没有进行这种折减，只考虑标准的细部构造。表1总结了每个结构的设计细节，在Liel 和Deierlein处可以获得非延性钢混原型的完整资料。有4个4层和12层的原型做了细部加强，这会在随后的文章里作介绍。

我们将非延性原型钢混框架结构的抗倒塌性能与配套论文中的延性原型钢混结构做了对比。如表2总结，这些延性框架的设计依据了《国际建筑规》（ICC 2003）、ASCE 7 (ASCE 2002),、和ACI 318 (ACI 2005)中的规定，并符合所有相关规中关于强度，刚度，承载能力和特殊框架构造的要求。这些结构得益于自20世纪70年代以来钢筋混凝土抗震设计规不断增加的条款，包括各种关于能力

设计的规定（例如：强柱弱梁，节点抗剪承载力设计）和构造措施的改进（例如，在梁柱塑性铰区增加横向约束，提高对搭接的要求，闭合箍筋）。这套延性钢混框架是按照在土壤类型为Sd类的典型高震洛杉矶场地设计的，它处在2003版IBC设计地图的过渡区域。

表1 原型延性和非延性框架的设计属性

附注：

a)1967年《统筑规》（UBC）中设计基底剪切系数取值为C=0.05/T（1/3）≤0.10。

对于抵抗力矩的框架T=0.1N，N是层数（ICBO 1967）；

b)现代建筑的设计基底系数根据设计场地的反应谱取值。洛杉矶场地的设计反

应谱SDS=1.0g，SD1=0.60g。计算式采用的周期根据规公式算得，是结构的高度（英尺），并且规定了计算周期的上限（）(ASCE 2002)；

c)柱子的属性沿结构高度变化，此处列出的是首层柱子的属性；

d)各构件横向钢筋的配置由所需的剪切强度确定。每个位置至少有两根3号钢

筋；