2023年鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本抗震思想

PAGEPAGE7鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的根本抗震思想地震災(zāi)害是人類面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。地震具有突發(fā)性的特點(diǎn)，至今可預(yù)報性仍然很低。強(qiáng)烈地震常造成人身和財產(chǎn)的巨大損失。我國屬地震多發(fā)國家，需要考慮抗震設(shè)防的地域遼闊，因此研究結(jié)構(gòu)的抗震性能在我國具有充分的必要性。我國的現(xiàn)代抗震設(shè)計理論是從五十年代開始，在國際抗震理論的推動下開展起來的，并逐漸形成了自己的特色。在積累了相當(dāng)?shù)难芯砍晒蛯?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的根底上，相繼制定了74、78、89標(biāo)準(zhǔn)和新修訂的2001抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)〔GB5001122001〕按2001年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的建筑物的抗震能力較89標(biāo)準(zhǔn)可提高10%～15%，其技術(shù)含量到達(dá)國際先進(jìn)水平。但由于受國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的限制，平安可靠度的設(shè)置仍低于美國等興旺國家。要想更好的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)就必須明確抗震標(biāo)準(zhǔn)制定的根本思想，明確抗震設(shè)計的根本原那么。下面著重從以下幾個方面做以闡述。1在地震作用下，一味地追求結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并不可取，結(jié)構(gòu)的延性是非常重要的地震分為小震、中震和大震。所謂小震指的是常遇地震，50年出現(xiàn)的概率大約為63%，重現(xiàn)期為50年。中震是指50年出現(xiàn)的概率約為10%，重現(xiàn)期為475年。而大震指的是罕遇地震，50年出現(xiàn)的概率為2%～3%，重現(xiàn)期為1641～2475年。對于偶然性和隨機(jī)性很大的地震荷載，要想使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一定大于結(jié)構(gòu)反響，幾乎是不可能的，而且是十分不經(jīng)濟(jì)的。受社會承受犧牲的能力和經(jīng)濟(jì)制約的因素，我們只能從概率的角度出發(fā)，使結(jié)構(gòu)在一定的概率保證下能平安正常地發(fā)揮作用。這就決定了抗震設(shè)計的根本原那么，在我國即通常所說的“小震不壞，中震可修，大震不倒〞。在“小震〞作用下，要求結(jié)構(gòu)不受損傷或不需修理仍可繼續(xù)使用。從結(jié)構(gòu)抗震分析角度來說，就是要求結(jié)構(gòu)在“小震〞作用下保持準(zhǔn)彈性反響狀態(tài)，而不進(jìn)入使建筑物中斷使用和產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的非彈性反響狀態(tài)；同時結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形應(yīng)控制在合理的限制范圍以內(nèi)，目的是使結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)向力剛度。中震大概相當(dāng)于我們的設(shè)防烈度地震，當(dāng)遭遇到中震作用時，結(jié)構(gòu)可以有一定程度的損壞，經(jīng)修復(fù)或不經(jīng)修復(fù)仍可繼續(xù)使用。從經(jīng)濟(jì)角度來說，維修費(fèi)用不能太高。對發(fā)生概率極小的罕遇大震〔“大震〞的烈度比設(shè)防烈度約高一度左右〕.要求當(dāng)結(jié)構(gòu)在遭遇“大震〞作用時，不應(yīng)倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。這樣一個抗震設(shè)防目標(biāo)是非常經(jīng)濟(jì)合理的。因?yàn)榈卣鸬陌l(fā)生太偶然，倘使我們一味地追求結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以保證中震甚至是大震作用下結(jié)構(gòu)不壞，這將會使極大量的材料在絕大局部時間里，甚至在整個壽命期內(nèi)都處于不能充分發(fā)揮作用的狀態(tài)，這樣做是不明智的。在上述設(shè)計原那么指導(dǎo)下，就要求結(jié)構(gòu)處于這樣一種狀況：當(dāng)小震來臨，應(yīng)確保所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在抵抗地震作用力時，具有足夠的強(qiáng)度，使其根本上處于彈性狀態(tài)。并通過驗(yàn)算小震作用下的彈性位移共同來保證結(jié)構(gòu)不壞。處于這個階段的結(jié)構(gòu)構(gòu)件不會發(fā)生明顯的非線性變形，也不必需要采取特殊的構(gòu)造措施。在中震作用下，結(jié)構(gòu)的某些關(guān)鍵部位超過彈性強(qiáng)度，進(jìn)入屈服，發(fā)生較大變形，到達(dá)非線形階段，這時，我們就特別提出延性要求〔延性指當(dāng)?shù)卣鹌仁菇Y(jié)構(gòu)發(fā)生較大的非線性變形時，結(jié)構(gòu)仍能維持其初始強(qiáng)度的能力，是結(jié)構(gòu)超過彈性階段的變形能力，它是結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng)弱的標(biāo)志。它包括承受極大變形的能力和靠滯回特性吸收能量的能力，它是抗震設(shè)計當(dāng)中一個非常重要的特性〕。當(dāng)中震來臨的時候，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)具有非彈性特征，某些關(guān)鍵部位超過其彈性強(qiáng)度，進(jìn)入塑性狀態(tài)。由于它有一定的延性，它的非線性能夠承當(dāng)塑性變形，使它在變形中能夠消耗和吸收地震能量。代價是可能導(dǎo)致較寬的裂縫，混凝土表皮起殼、脫落，可能有一定的剩余變形，但不至于導(dǎo)致平安失效，以到達(dá)中震可修的設(shè)防目標(biāo)。處于這個階段的結(jié)構(gòu)，對延性就會提出相應(yīng)的要求，而延性就要靠精心設(shè)計的細(xì)部構(gòu)造措施來保證。當(dāng)大震來臨的時候，結(jié)構(gòu)的非線性變形非常大，也可能發(fā)生不可修復(fù)的破壞。處于這個階段的結(jié)構(gòu)就需要通過計算它的彈塑性變形來保證結(jié)構(gòu)不致倒塌。所以，通常我們只需要按小震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的根本組合，驗(yàn)算構(gòu)件截面抗震承載力及結(jié)構(gòu)的彈性變形。而中震作用效應(yīng)那么需要結(jié)構(gòu)靠一定的塑性變形能力〔即延性〕來抵抗。所以結(jié)構(gòu)延性對建筑抗震是極其重要的。2地震力降低系數(shù)的大小決定了設(shè)計地震力取值的大小，從而決定了對延性要求的大小由上所述，用于承載力設(shè)計的地震作用可以取到小震水平，當(dāng)更大的地震來臨的時候，那么靠結(jié)構(gòu)的延性去抵抗。所以，我們并不取用設(shè)防烈度地震作用力來進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計，而需要把設(shè)防烈度地震力降低一個系數(shù)，稱為地震力降低系數(shù)。地震力降低系數(shù)取得越大，設(shè)計地震作用就取得越?。坏卣鹆档拖禂?shù)取得越小，設(shè)計地震作用就取得越大。在同一個設(shè)防烈度下，地震力降低系數(shù)取得越大，地震作用就越小，那么按此小的地震作用設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)就越低，意味著結(jié)構(gòu)在相應(yīng)強(qiáng)烈程度地震下形成的非彈性變形就越大，這就要求結(jié)構(gòu)具有較大的延性來保證它較大的非彈性變形的實(shí)現(xiàn)，因而對延性提出的要求就更高。這一延性等級的結(jié)構(gòu)即為較低設(shè)計地震力取值2較高延性要求的“高延性等級〞結(jié)構(gòu)。地震力降低系數(shù)取得越小，地震作用就越大，那么按此大的地震作用設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)的屈服水準(zhǔn)就越高，意味著結(jié)構(gòu)在相應(yīng)強(qiáng)烈程度地震下形成的非彈性變形就越小，這就只需要要求結(jié)構(gòu)具有較小的延性來保證它較小的非彈性變形的實(shí)現(xiàn)，因而對延性提出的要求就越低。這一延性等級的結(jié)構(gòu)即為較高設(shè)計地震力取值2較低延性要求的“低延性等級〞結(jié)構(gòu)。同理，在同一個設(shè)防烈度下，地震力降低系數(shù)取為中等，地震作用也為中等，因而對延性提出的要求也為中等。這一延性等級的結(jié)構(gòu)即為中等設(shè)計地震力取值2中等延性要求的“中等延性等級〞結(jié)構(gòu)。這樣，地震力降低系數(shù)的大小實(shí)際上就決定了設(shè)計地震力取值的大小，從而決定了對延性要求的大小。中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定把設(shè)防烈度地震作用降低約3倍來進(jìn)行承載力設(shè)計，即設(shè)防烈度地震作用反響譜除以地震承載力降低系數(shù)3，而得到內(nèi)容總結(jié)

〔1〕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的根本抗震思想

地震災(zāi)害是人類面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一

〔2〕中震是指50年出現(xiàn)的概率約為10%，重現(xiàn)期為475年

〔3〕在“小震〞作用下，要求結(jié)構(gòu)不受損傷或不需修理仍可繼續(xù)使用

〔4〕所以結(jié)構(gòu)延性對建筑抗震是極其重要的

〔5〕地震力降低系數(shù)取得越小，設(shè)計地震作用