建筑抗震论文:建筑抗震延性设计分析
抗震设计在建筑结构设计中的应用分析

抗震设计在建筑结构设计中的应用分析摘要:抗震设计在建筑结构中占有十分重要的地位。
现阶段,我国的经济水平发展飞快,人们对生活品质有了更高水平的追求,对建筑结构的性能也有了关注。
相关的工作人员对建筑物结构损伤的基本现状、重点理论和基本设计分析进行了研究和探讨。
提出了相应的误区,供实验参考和分析关键词:建筑结构;设计;抗震引言地震是自然界中最为常见的灾害类型之一,并且地震具有较难预测的特点,因此其带来的破坏性一般都非常巨大,一旦发生严重地震,如果我们的建筑缺少科学有效的抗震设计,将会造成难以估计的损失,给人们造成致命性的打击。
因此建筑的抗震性有着至关重要的作用。
在我国对于建筑抗震的规范主要是做到小震不坏、中震可修、大震不倒,本着这个目标和原则,我国当前阶段的建筑结构抗震性设计已经有了一定程度的进步和突破。
发展到今天,我国已经基本具备了成熟的抗震技术,即使遭遇地震,也有了一定的抵御资本,将损失降到最低。
1抗震设计的基本原则1.1选择适合的建筑场地通常来说,选择建筑的场地需要对众多因素进行全面分析和考虑,特别是建筑场地稳定性因素方面,必须要对其进行全面的详细分析,判断该场地是否适合作为安全可靠的建筑场地。
在实际选择过程中,要结合现场的地质特征以及地貌特征,全面的了解选择区域的稳定性,这样就能防止由于建筑场地的选择失误而导致的建筑安全问题,避免形成后期使用过程中的众多安全隐患。
除此之外,在选择建筑场地过程中还要注意区域的地震记录,其目的不仅仅在于规避建筑场地选择地震多发地带,更在于根据当地的地震记录来进行后续抗震设计方面的相关分析,保证抗震设计能够与实际现场相匹配和相适用,只有这样才能做到科学有效的抗震设计,降低由于地震而造成的损失。
1.2建筑平面布置规则对于平面布置来说一定要强调其规则性原则,这对于抗震设计来说是至关重要的。
实际设计时保证方案规则性能够进一步提高抗震效果,符合预定的设计要求。
在当前建筑结构设计的实践中,如果建筑平面布置不规则,那么需要采取较为复杂的对策来加以处理,例如通过空间结构等相关理论来进行模型的设计。
钢筋混凝土结构抗震延性设计分析

钢筋混凝土结构抗震延性设计分析【摘要】结构抗震的本质就是延性,提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。
钢筋混凝土构件应具有必要的强度、刚度和良好的延性,才能避免构件的脆性破坏。
因此,应该做好延性设计,来防止构件提前破坏。
【关键词】钢筋混凝土结构;结构构件;延性设计0.前言在现代建筑物结构设计中,延性设计越来越重要,钢筋混凝土结构延性的研究是塑性设计和抗震设计理论发展的基础。
在地震作用下,混凝土结构或构件的破坏可分为脆性破坏和延性破坏两种,其中脆性破坏的危害很大,而延性破坏是指构件承载力没有显著降低的情况下,经历很大的非线性变形后所发生的破坏,在破坏前能给人以警示。
结构构件延性设计的目标是使其在一定条件下只耗能,不崩溃。
结构延性的提升能够使整体结构抗倒塌、抗震潜力都得到大幅度提升,借助塑性铰区域变形将地震能量有效耗散与吸收[1]。
对于混凝土构件,除了要满足强度、刚度、稳定性等方面的要求还应具有良好的延性,主要以下原因引起:(1)延性破坏过程;(2)调整和适应动力荷载产生的附加内力和变形;(3)混凝土连续梁板和框架超静定结构塑性设计,要求某些截面能够形成塑性铰,实现内力重分布;(4)抗震设防要求的结构,具有良好的延性,能够吸收和消化地震能量,降低动力反应,减轻地震破坏,防止结构倒塌。
延性设计在实际工程中有重大的意义:第一,采用偏小的计算安全可靠度,破坏前有明显预兆,确保生命安全,减少财产损失;第二,出现偶然超载,荷载反向,温度升高或基础沉降引起附加内力等情况下,有较强的承受和抗衡能力;第三,有利于实现超静定结构的内力重分布。
第四,在承受动力作用下,能减小惯性力,吸收动能,降低动力反应,减轻破坏程度,防止结构倒塌。
因此,延性结构的后期变形能力,可以作为各种意外情况时的安全储备[2]。
1.影响构件延性的因素1.1梁截面尺寸一般框架梁宽度不宜小于200mm,在地震作用下,梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落,梁截面宽度过小则截面损失比较大,不利于对框架节点的约束。
建筑结构延性抗震设计分析

关 键 词 : 筑 结 构 延 性 设 计 建 中图分类 号 : 5 Tu3 文 献标 识 码 :A
建筑 物 的 抗震 能 力 和 安 全性 不 仅 仅 取 决 于 构 件 的 承 载 力 , 且 也 取 决 于 其 变 形 而 性 能 和 动 力 响应 以 及 结 构 吸 收 和 耗 散 能 量 的多少。 当地 震 烈 度 超 过 设 防 烈度 时 , 构 结 进 入 屈 服 阶 段靠 发 展 塑 性 变 形 来 吸 收 和 消 耗 地 震 能 量 , 时 承 载 力较 低 但 延 性 较 大 此 的 结 构 所 能 够 吸 收 的 能 量 较 多 , 虽 然 较 其 早 出 现 损坏 但 能 经 受 住 较 大 变 形 而 避 免 倒 塌, 若仅 有 较 高 强 度 确没 有 塑 性 变 形 能 力 , 其一旦遇 到超过设计 抗震烈度地 震时 , 则 容 易 由 于 脆 性 破 坏 而 倒 塌 , 此 今 后 的 结 因 构 设 计 尤其 是 地 震 区的 结 构 设 计 应 设 计 为 抗 震 性 能 良好 的 延 性 结 构 。
!
Q:
Sci enc e an Techn ogY n d oI lnovaton I Her d al
建 筑 科 学
建筑 结构 延性 抗 震 设 计 分 析
李 宏 ( 张家 口市建 筑勘察 设计院 河北 张家 口
0 50) 7 0 0
摘
要: 分析 了建筑 结构延性 的重要性 及作 用 , 多角度 论述 了结构延性 的设 计要点 。 从
构 件 在 塑 性 铰 出 现 后 不 过 早 剪 坏 , 即 强 此 剪弱弯。 其本 质为 控 制 构 件 的 破坏 形 态 , 即 为 防 止 钢 筋 混 凝 土 梁 、 及 抗 震 墙 底 部 在 柱 弯 曲 屈 服 前 出现 剪切 破 坏 , 件 的受 剪 承 构 载 力应 大 于 构 件 在 弯 曲屈 服 时 实 际 达 到 的 剪 力 值 。 2 2柱 轴 压 比 限 制 . 柱 的轴 压 比大 小直 接影 响 着 柱 的 破 坏 形 态 和 变 形 能 力 , 压 比 不 同 可 产 生 不 同 轴 的 破 坏 形 态 , 受 拉 钢 筋 首 先 屈 服 的 大 偏 即 心 受 压 破 坏 和 受拉 钢 筋 不 屈 服 的 小 偏 心 受 压破坏 , 同时 轴 压 比可 很 大 程 度 的 影 响 柱 的 延 性 , 变 形 能 力 随 轴 压 比 增 大 而 急 剧 其 降 低 , 此 在 抗 震 设 计 中应 限 制 柱 的 轴 压 因 比 而 实 现 大 偏 心 受 压 下产 生 弯 曲破 坏 。 2 3梁 柱 剪跨 比 、 压 比 . 剪 梁 柱 剪跨 比能 够 反 映 构 件 截 面承 受 的 弯 矩 与 剪 力 的 相 对 大 小 , 是 影 响 梁 柱 极 其 限 变 形 能 力 的 主 要 因素 , 且 对 构 件 破 坏 并 形 态 有 很重 要 的 影 响 , 因此 一 般 柱 的 剪跨 比 应控 制在 1 5 上 ; 构 件 截 面 尺 寸过 小 .以 若 或 混凝 土 强 度过 低 则 按 抗 剪 承 载 力 公 式计 算 箍 筋 数 量 会 很 多 , 易导 致 箍 筋 在 充分 容 发 挥 作 用 前 构 件 已呈 现 脆 性 斜 压 破 坏 , 因 此 设 计 中应 限 制 剪 压 比 , 通 过 控 制 梁 截 即 面 的平 均 剪应 力 来 限 制 箍 筋 数 量 并有 效 防 止斜裂缝出现以减轻混凝土碎 裂程度。 2 4钢筋 设 置 . 钢 筋 混 凝 土 单 筋 梁 的 变 形 能 力随 截 面 混 凝土受压 区相对高度 的减小而增大 , 而 混 凝 土 受 压 区相 对 高 度 随 配 筋率 的增 大 以
延性设计在房屋结构抗震设计中的应用研究

延性设计在房屋结构抗震设计 中的应用研究
王 亮 孙雨洋
( 哈尔滨 工业 大学建筑设计研究院) 摘 要: 我国近几年出现 了较 为频繁的地震灾害, 而在对 大量地震灾害后 的建筑损坏程度进行详细的分析之后 , 所得 出的结果认为, 建筑抗震设计所 需要达 到 目 标是 小震无碍 、 中震不倒、 大震不倒 、 特大 震缓倒这几个方面 的标准 。而要使得建筑 结构 能够达到 以上的抗震标准, 就必须要对建筑 自 身 的延
性进行强化, 而并非是建筑 自 身 的强度, 延性的优 良与否直接影 响到 了建筑 自 身 的抗震性能 。本篇文章 主要针对房屋结构在抗震设计 中的应用研 究进 行 了全面详细的探 讨, 以期为其他建筑在进行设计的过程中提 供参考 。 关键 词: 地震; 设计 规范; 房屋结构; 延性设计; 抗震设计
地震灾害的情况下,出现倾倒之后所造成的重大伤亡和财产损失是任何 国 家都无法 承受的, 而如果建筑能够最大限度的抵抗地震所带来 的危害 , 那么 拯救 的将是成千上万的人们 , 挽回大量 的经济损失。 这就是建筑抗震所必须 要达到的一个基本功能, 所 以现代建筑在进行抗震设计的过程 中, 务必要 以 人身安全、 财产安全来作为主导, 以此为 中心来进行设计。而要达到这一 目
所拥有的变形能力 ;而结构所拥有的延性消耗能力强弱则一般是利用位移 滞 回曲线的方式来体现, 当滞 回曲线越发饱满的情况下, 其自 身所具有 的耗 能能力才能够更加强大。 3延 性 在 抗 震 设 计 中的 应 用 我 国现行抗震规范提出的抗震设防 目标, 是以两阶段设计来实现的, 第 阶段设计保证结构强度要求及隐含的第二水准变形要求,故又称为强度 设计: 第二阶段设计主要以检验结构防倒塌的变形能力 , 故通常称 为变形验
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)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。
建筑工程结构设计中抗震问题分析

建筑工程结构设计中抗震问题分析摘要:现如今社会大众的生产生活、消费娱乐都难以脱离建筑工程构建的空间,一旦发生地震建筑结构的抗震水平将会成为人们生命安全的最大保障。
但是地震本身是具有极大随机性的,对建筑结构造成的影响也具有极大的复杂性和不确定性。
我国部分地区处于地震频发的地带,研究建筑结构的抗震能力对建筑工程质量的提升有着极大的价值,文章从抗震结构设计的角度出发,研究了建筑工程结构设计中关于抗震能力的设计,希望能成为我国建筑行业进步的一部分助力。
关键词:建筑工程;结构设计;抗震问题引言:从目前情况来看,地震是人们平时生活中最常发生的自然灾害之一,同时地震灾害产生以后的危害性、破坏性非常大,并且也具备了很强的不可预估性。
因此,一经发生地震,影响程度将特别大,倘若人们居住的建筑没有抗震能力,就会危及民众的个人安全以及财产安全。
可见,建设物本身的抗震能力具有了特别关键的作用。
1建筑工程结构设计中具体抗震问题分析1.1抗震设防分类的判别第一,教育建筑中的幼儿园、小学、中学的教学楼、宿舍、食堂,医疗建筑中的二、三级医院均为重点设防类。
关于学校建筑、医疗建筑,有些地区又有地方的特殊规定,我们在进行抗震设计时尤其要注意。
比如唐山市地震局明确规定,学校、幼儿园、医院等应按当地设防标准基础上提高一度进行抗震计算和抗震措施,这个规定就比国家规范严格,在遇到唐山地区的此类项目时就要按当地规定执行。
第二,商业建筑中人流密集的大型的多层商场抗震设防类别应划为重点设防类。
如何判别是人流密集,条文解释为指一个区段人流5000人,换算的建筑面积约17000m2或营业面积7000m2以上的商业建筑。
一个区段,指的是同一建筑功能的相关范围,与建筑功能分区及不同区段出口有关,而与结构是否分缝无直接的关系。
1.2抗震等级的确定建筑结构的抗震等级,是保证抗震措施的重要参数,因此,正确地确定抗震等级,才能保证建筑抗震能力。
框架结构、抗震墙结构的抗震等级按规范表格直接确定,而框剪结构,应根据规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值确定相应的抗震等级,当比值小于等于10%时,剪力墙部分抗震等级按剪力墙结构,框架部分抗震等级按框剪结构;当比值大于10%但小于等于50%时,按框剪结构确定抗震等级;当比值大于50%时,框架部分抗震等级按框架结构,剪力墙部分抗震等级按框架结构。
建筑结构抗震性的优化设计与分析研究

建筑结构抗震性的优化设计与分析研究随着科技的发展和人们的需求不断提高,建筑结构抗震性的优化设计和分析研究变得越来越重要。
在地震频繁的地区,抗震是一项至关重要的工作,可以保障人们的生命财产安全。
本文将探讨建筑结构抗震性优化设计的关键因素和分析方法。
一、材料的选择与使用建筑结构的抗震性能很大程度上取决于所使用的材料。
钢材、混凝土、木材等材料在抗震性能方面具有各自的特点。
若要进行抗震性能的有效设计,首先需要根据建筑的类型和用途选取合适的材料。
在设计过程中,合理使用高性能材料和先进技术也是提高抗震性能的重要途径。
例如,使用抗震强钢材可以提高结构的耐震性能,利用纤维增强复合材料可以增加结构的延性,同时可以减小结构的自重。
二、结构形式的优化结构形式的优化是提高建筑抗震性的重要手段之一。
多种结构形式具有不同的抗震性能。
传统的框架结构、剪力墙结构以及新兴的核心筒结构等都有着各自的特点。
在进行结构设计时,需要根据地震烈度、建筑高度和结构质量等多种因素综合考虑,选取最适合的结构形式。
此外,合理采用隔离、能量耗散等措施也能提高建筑的抗震能力。
三、抗震设计的分析方法在进行建筑抗震设计时,需要进行大量的结构分析。
常用的分析方法有静力分析、动力分析和非线性动力分析等。
静力分析是一种较为简单的分析方法,可以用于初步评估结构的抗震能力。
动力分析和非线性动力分析更为精确,可以模拟真实的地震波进行分析,得出结构的位移、加速度等参数。
通过这些分析数据,工程师可以得出结构的强度、刚度等重要参数,从而进行抗震设计和优化。
四、地震对建筑的影响地震是建筑抗震性能的重要评价标准。
地震波对建筑的力学响应会导致结构的位移、应力等发生变化。
理解地震对建筑的影响有助于进行抗震设计和分析。
地震波的频率和幅度是影响建筑结构抗震性能的重要因素,地基的土质和地震波的传播路径也会对建筑产生重要影响。
因此,在进行抗震设计时,需要综合考虑地震特性、建筑特性和结构特点等因素,以确保建筑可以在地震中保持完整并降低破坏程度。
加强延性设计提高结构抗震性能

文章编号:1009-6825(2013)06-0012-03加强延性设计提高结构抗震性能收稿日期:2012-12-08作者简介:杨淑红(1969-),女,工程硕士,副教授杨淑红(呼伦贝尔学院,内蒙古呼伦贝尔021008)摘要:介绍了延性的概念及结构抗震设计中延性的含义,阐述了延性设计的原则,总结了延性设计时提高结构抗震性能的具体措施,包括材料的延性设计、强柱弱梁设计、梁柱的延性设计、强节点弱构件设计等,为结构抗震设计提供了借鉴。
关键词:延性设计,结构,抗震性能中图分类号:TU313文献标识码:A0引言地震是能量以波的形式向各个方向传播、释放并引起振动的过程。
由于地震的难以预知和随机发生,导致现有的“中国地震区划图”及相应的地震基本烈度表具有很大的不确定性,多次强烈地震及特大地震均发生在抗震设防低烈度地区。
因此当大震来临出现弹塑性变形时,结构需通过延性设计来保证有良好的抗变形和耗能能力。
“变形、能量吸收与耗散”的能力是结构抗震性能的标志。
1延性的涵义1.1物理术语物理术语是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。
即:1)承受较大的非弹性变形同时强度没有明显下降的能力。
2)利用滞回特性吸收能量的能力。
延性概念最早出现在1961年美国波特兰水泥协会(PCA )制定的《多层钢筋混凝土建筑抗震设计》手册中。
延性是抗震设计中的重要特性,用延性系数来度量。
结构动力学和地震工程领域学者乔普拉(Anil K.Chopra )在其《结构动力学理论及其在地震工程中的应用》(第2版)7.2节中给出延性系数的表达式:由于地面运动引起的弹塑性体系的位移峰值(最大位移)与屈服位移之比,即:μ=μmμy是无量纲的量。
1.2四个层次在结构抗震设计中延性有四层含义:材料的延性、杆件的延性、构件的延性、结构的延性。
材料的延性:櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅发生较大的非弹性变形或反复弹塑性变形时强状态、提高透波性、减少制造工作量、节省工时和生产费用,适当选择夹芯面板还可以获得良好的抗震、隔热、隔音等性能。
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建筑抗震延性设计分析
结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大承载力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力,也就是说,延性是反映结构、构件或截面的后期非弹性变形能力,变形能力是指结构、构件或截面达到最大破坏状态时的最大变形,而变形能力是结构吸能和耗能能力的外在表现,所以延性的本质是吸能和耗能。
结构所吸收的地震能量,等于结构承载力与变形能力的乘积,也就是说结构抗震能力是由承载力和变形能力两者共同决定的。
在中等地震作用下,允许结构某些部位进入屈服状态,形成塑性铰,这时结构进入弹塑性状态。
在这个阶段结构刚度降低,地震惯性力不会很大,但结构变形加大,结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。
具有上述性能的结构,称为延性结构。
地震中结构进入弹塑性状态后,只能依靠变形吸收能量以维持结构“安全”,所以,结构抗震设计的根本验算应是强震作用下结构的变形验算,因此从某种意义上说,结构抗震的本质就是延性。
以我们当前对地震的认识水平,要准确预测结构物与地基在未来地震作用下的抗震能力,尚难以做到。
因此,结构的抗震能力应着眼于结构物与地基整体抗震能力的概念设计,再辅以必要的计算分析和构造措施,从根本上消除结构物与地基中的抗震薄弱环节,才有可能使设计出的结构具有足够的抗震可靠度。
结构体系的抗震能力综合表现在强度、刚度、和延性三者的统一,即抗震结构体系应具有必要的强度和良好的变形能力,如果抗震结构
体系有较高的抗侧强度,但同时缺乏足够的延性,这样的结构在大震作用下很容易破坏。
例如不配筋又无钢筋混凝土构造柱的的砌体结构,其抗震性能较差。
另一方面,如果结构有较大的延性,但抗侧力的能力不足,这样的结构在大震作用下,必然产生较大的变形,如纯框架结构,其抗震性能依然较差,震害调查表明,在历次地震中,钢筋混凝土纯框架破坏严重,甚至倒塌者屡见不鲜。
结构体系是由各类构件连接而成的,各个构件的抗震能力是结构体系抗震能力的前提,抗震结构的构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接,并应重视强度、刚度和延性的合理均衡。
但强度、刚度和延性三者之间并不是相互独立的,结构体系的抗震能力是强度、刚度和延性三者的矛盾统一。
构件刚度太大,会降低结构的延性,同时自振周期变短,增大地震作用,地震作用增大的同时则要求结构及其构件具有较高的承载力,而较高的承载力往往以提高造价和降低结构变形能力为代价;构件刚度过小,在地震作用下,结构变形过大,会导致结构构件的破坏甚至整体倒塌。
必要的强度、刚度和延性三者缺一不可,但其中延性的设计尤为突出,是做到大震不倒的关键所在。
但在实际工作中,结构工程师往往只注重结构的强度,认为强度高的构件或结构必然是安全的,而忽视了对延性的设计,这种强度较高的构件或结构给人以安全的假象,实际在强震作用下因为缺乏足够延性而存在较大的安全隐患。
延性的设计主要依靠合理的抗震措施,如砌体结构,具有较大的刚度和一定的强度,但延性较差,若在砌体中设置圈
梁和构造柱,将墙体横竖相箍,起到骨架作用,则可以大大提高变形能力。
又如较长的钢筋混凝土抗震墙,刚度大强度高,但延性不足,若在抗震墙中用弱连梁把墙体划分为若干并列墙段,则可以大大改善墙体的变形能力,做到强度、刚度和延性的合理分配。
延性的本质是吸能和耗能,结构的吸能和耗能能力,主要依靠结构或构件在预定部位产生塑性铰,即结构可承受反复的塑性变形而不倒塌,仍具有一定的承载能力,预定部位是指在该位置塑性铰的形成不会危机整个结构的安全。
为了提高结构的延性,在设计中应采取以下的概念设计:(1)
利用结构各部分的联系构件或非主要承重构件形成“耗能元件”。
在对这种“耗能元件”合理设计后,可使整个结构在预估的罕遇地震下产生可以承受的破坏,并消耗相当的地震能量,从而维持了整个结构体系的稳定和继续承受荷载的能力。
如设有连梁的并联抗震墙,连梁即可设计成很好的耗能元件,以使罕遇地震作用下连梁先出现塑性铰;又如框架结构的填充墙,经合理设计后可增加结构的强度和刚度,同时在地震反复作用下填充墙产生裂缝,可以大量吸收和耗散地震能量,起到耗能元件作用,即同时增大了结构的延性,因为填充墙同时影响到结构的强度、刚度和延性,所以结构设计师应提高对填充墙的设计认识,而不仅仅是作为结构上的荷载来处理。
(2)将塑性铰控制在一系列有利部位,把能量耗散在整个结构的平面和刚度上。
为使结构在强震下出现塑性铰以吸能和耗能,必须在设计时有意识地在一些构件中采取特殊的构造措施,使塑性变形集中在一些潜在的屈服区,
使结构具有更有利的塑性重分布能力,使这些并不危险的部位首先形成塑性铰或发生可以修复的破坏,从而保护主要承重体系。
否则塑性铰的出现可能使结构过早倒塌。
如在钢筋混凝土框架设计中要求“强柱弱梁”的原则,其目的就在于使框架结构的塑性铰先出现在各梁端而不是柱端。
(3)要求结构具有尽可能多的赘余度。
若结构没有适当的赘余度,在出现塑性铰时就会形成几何可变的“机构”,失去承载能力而倒塌。
一般来说,超静定次数越高,对抗震越有利,但这不是充分条件,主要与形成屈服区和塑性铰的部位直接相关。
如在框架或框架剪力墙体系中,当框架梁端或连梁端部出现塑性铰时,均不至于导致整个结构的破坏。
因此,抗震设计中的一个重要原则是结构应具有较好的赘余度和内力重分布的功能,即使部分构件退出工作,其余构件仍能承但地震作用和相应的竖向荷载,避免整体结构的连续垮塌。
应当看到,尽管延性设计在经济上有很大的优越之处,但这些优越总是以结构出现一定程度的损伤为代价,这是在设计延性抗震结构时必须预先了解到的,但考虑到只要能实现我们三水准的抗震设防目标,即保证“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”,我们的抗震设计就是成功的,出现损伤是完全可以接受的。
总之,地震从能量观点看,就是地下能量的释放,建筑结构所受的地震作用实际上就是一种能量的传递,在接受到地下能量的同时,如何吸收和消耗这些能量就成为抗震设计的本质内容,即是延性设计。
从钢筋混凝土结构抗震概念设计的基本原则,到结构抗震承载力和变形验算以及抗震措施的制定,都是为了保证结构或构件延性,因
此只有把握了抗震设计的本质问题,才能真正设计出具有较好抗震性能的结构,实现安全与经济的完美结合。
参考文献
[1]顾渭建.钢筋混凝土杆系结构的耗能机理和延性设计[J].工业建筑,1997(11).
[2]施岚青.建筑抗震设计[J].机械工业出版社,2011.[3]李宏.建筑结构延性抗震设计分析[J].科技创新导报,2010(03).。