提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法 工程结构的抗震能力是社会抗震防灾系统的第一道防线。建筑物的倒塌是造成地震灾害的主要原因。建筑物在地震中的破坏程度,大体决定了震害的严重程度。 因此,建筑结构的抗震能力,特别是抗地震倒塌能力,是地震区抗震防灾能力的最重要组成部分。文中运用系统科学的思想,介绍了提高建筑结构整体抗震能力的设计思想,结合汶川地震中建筑震害的教训,重点针对建筑结构抗地震倒塌能力,讨论了建筑结构抗震设计中应注意的问题和改进建议。 研究结果表明:建筑结构系统的安全储备分为基本安全储备、整体安全储备与意外安全储备三个层次。结构的整体抗震能力和抗地震倒塌能力取决于整体安全储备和意外安全储备,意外安全储备不足是汶川地震建筑结构震害严重的主要原因。结构系统的意外安全储备主要来自其鲁棒性、整体稳定性和整体牢固性。目前对于结构系统的整体安全储备和意外安全储备的研究很不够,结构设计规范的相关规定和要求也有待进一步完善。
12.2.1 隔震设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震支座(含阻尼器)及为低抗地基微震动与风荷载提供初刚度的部件组成结构的隔震层。 隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。 隔震层以上的结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定；其竖向地震作用标准值，8度和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%和40%。12.2.2 建筑结构隔震设计的计算分析，应符合下列规定： 1 隔震体系的计算简图可采用剪切型结构模型(图12.2.2)当上部结构的质心与隔震层刚度中心不重合时就丈夫入扭转变形的影响。隔震层顶部的梁板结构，对钢筋混凝土结构应作为其上部结构的一部分进行计算和设计。 2 一般情况下，宜采用时程分析法进行计算；输入地震波的反应谱特性和数量，应符合本规范第5.1.2条的规定；计算结果宜取其平均值；当处于发震断层10km以内时，若输入地震波未计及近场影响，对甲、乙类建筑，计算结果尚应乘以下列近场影响系数：5km以内取1.5，5km以外取1.25。 砌体结构及基本周期与其相当的结构可按本规范附录L简化计算。
本书目录折叠编辑本段1 总则2 术语和符号2.1 术语2.2 主要符号3 基本规定3.1 建筑抗震设防分类和设防标准3.2 地震影响3.3 场地和地基3.4 建筑形体及其构件布置的规则性3.5 结构体系3.6 结构分析3.7 非结构构件3.8 隔震与消能减震设计3.9 结构材料与施工3.10 建筑抗震性能化设计3.11 建筑物地震反应观测系统4 场地、地基和基础4.1 场地4.2 天然地基和基础4.3 液化土和软土地基4.4 桩基5 地震作用和结构抗震验算5.1 一般规定5.2 水平地震作用计算5.3 竖向地震作用计算5.4 截面抗震验算5.5 抗震变形验算6 多层和高层钢筋混凝土房屋6.1 一般规定6.2 计算要点6.3 框架的基本抗震构造措施6.4 抗震墙结构的基本抗震构造措施6.5 框架一抗震墙结构的基本抗震构造措施6.6 板柱一抗震墙结构抗震设计要求6.7 筒体结构抗震设计要求7 多层砌体房屋和底部框架砌体房屋7.1 一般规定7.2 计算要点7.3 多层砖砌体房屋抗震构造措施7.4 多层砌块房屋抗震构造措施7.5 底部框架一抗震墙砌体房屋抗震构造措施8 多层和高层钢结构房屋8.1 一般规定8.2 计算要点8.3 钢框架结构的抗震构造措施8.4 钢框架一中心支撑结构的抗震构造措施8.5 钢框架一偏心支撑结构的抗震构造措施9 单层工业厂房9.1单层钢筋混凝土柱厂房9.2单层钢结构厂房9.3单层砖柱厂房10 空旷房屋和大跨屋盖建筑10.1单层空旷房屋10.2大跨屋盖建筑11 土、木、石结构房屋11.1 一般规定11.2 生土房屋11.3 木结构房屋11.4 石结构房屋12 隔震和消能减震设计12.1 一般规定12.2 房屋隔震设计要点12.3 房屋消能减震设计要点13 非结构构件13.1 一般规定13.2 基本计算要求13.3 建筑非结构构件的基本抗震措施13.4 建筑附属机电设备支架的基本抗震措施14 地下建筑14.1 一般规定14.2 计算要点14.3 抗震构造措施和抗液化措施附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组附录B 高强混凝土结构抗震设计要求附录C 预应力混凝土结构抗震设计要求附录D 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算附录E 转换层结构的抗震设计要求附录F 配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋抗震设计要求附录G 钢支撑一混凝土框架和钢框架一钢筋混凝土核心筒结构房屋抗震设计要求附录H 多层工业厂房抗震设计要求附录J 单层厂房横向平面排架地震作用效应调整附录K 单层厂房纵向抗震验算附录L 隔震设计简化计算和砌体结构隔震措施附录M 实现抗震性能设计目标的参考方法本规范用词说明引用标准名录附:条文说明
你好，地震灾害具有突发性，至今可预报性很低，给人类社会造成的损失严重，是各类自然灾害中最严重的灾害之一。我国根据现有的科学水平和经济条件，对建筑抗震提出了“三个水准”的设防目标，即通常所说的“小震不坏，中震可修，大震不倒”。通常所讲的小震、中震、大震分别指的是50年超越概率为63%，10%，2~3%的多遇地震、设防烈度地震、罕遇地震。 1 结构设计地震力的确定1.1 低地震力取值的可行性 到二十世纪八十年代，各国设计规范都承认这样一个事实，就是在地震作用下，结构在真正失效前，有一个较大的塑性变形能力(结构延性)，即结构在一个较小的地震下可能达到或者接近屈服状态；而在较大的地震下，结构的若干部位将陆续进入屈服后的非弹性变形状态，并且随着地震力的增大，结构中进入弹塑性变形的部位增多，先进入屈服的部位弹塑性变形也增大。结构通过这种变形耗散较多的地震传来的能量，将其转换成热能。 对于“设计地震力－延性”联合法则，我们可以从地震力和结构相互关系上进行理解：一方面设计地震力低的结构，通过更大的非弹性变形耗散掉更多的地震能量；另一方面结构非弹性变形越大，刚度降低越严重，阻尼增大，周期比高设计地震力的结构增长越多，结构受到的总地震力也降低也越多。这就使得我们在设计过程中，在不降低构件竖向承载力保证结构延性的前提下，可以取用一个小于设防烈度地震反应水准作为设计中取用的地震作用。反过来讲，若采用的设计地震力越低，结构屈服部位在屈服后水平和竖向承载力不降低的前提下需要达到的非弹性变形就越大，也就需要结构有更好的延性性能。这样，我们就需要解决如下两个问题：A． 如何在设防烈度地震作用与设计地震力取值之间建立恰当的联系；B． 如何在设计地震力与所要求的结构延性建立对应关系。 对于问题A，以N.M.Newmark为代表的众多学者认为，将设防烈度地震加速度通过地震力降低系数R(中，美等国)或结构性能系数q(欧共体，新西兰等)折减为结构设计加速度，相当于赋予结构一个较小的屈服承载力，结构在竖向承载力不降低的情况下，通过屈服后的非弹性变形来经受更大的地震，实现“大震不倒”的目标。因而，采用低设计地震力的关键在于保证结构及构件在大震下达到所需的延性。对于地震力降低系数R或结构性能系数q，各国设计规范存在略为不同的处理手法，不过总体而言R或q均为设防烈度地震作用与结构截面设计所用的地震作用的比值。 R或q越大，则要求结构达到的延性能力越大，R或q越小，则结构需要达到的延性能力越小。这样均能实现“大震不倒”。 对于问题B，国外一般有如下三种设计方案：(1)较高地震力――较低延性方案；(2)中等地震力――中等延性方案；(3)较低地震力――较高延性方案。高地震力方案主要保证结构的承载力，低地震力方案主要保证结构的延性。实际震害表明，这三种方案，从抗震效果和经济性来看，都能达到设防目标。我国的抗震设计采用的是方案(3)即较低地震力――较高延性方案，即采用明显小于设防烈度的小震地面运动加速度来确定结构的设计地震作用，并将它与其他荷载内力进行组合，进行截面设计，通过钢筋混凝土结构在屈服后的地震反应过程中形成较为有利的耗能机构，使结构主要的耗能部位具有良好的屈服后变形能力来实现“大震不倒”的目标。当然，我们还要看到一点，虽然这三个方案都能保证“大震不倒”，但是在改善结构在中小地震下的性态方面，方案(3)仅仅提高结构的延性水平而结构的屈服水准并没有明显提高是明显不如方案(1)和(2)的。也就是说，在保证“小震不坏，中震可修”方面，方案(1)和(2)是优于方案(3)的。 地震动以波的形式在地下及地表传播，由于震源特点、断层机制、传播途径等因素的不确定性，具有很大随机性。要想得出地震动对于不同结构有什么不同的反应，就需要在地震动特性与结构反应架起一座桥梁。由于地震动反应谱的形状特征反应了不同类型结构动力最大反应的特点，所以各工程中一般采用地震影响系数谱曲线作为计算地震作用的依据。 我国的谱曲线综合考虑了烈度、震中距、场地类别、结构自振周期和阻尼比的影响。根据新修订的中国地震动参数区划图，给出了抗震设防烈度(中震)下的设计基本地震加速度。通过对震级、震中距、场地类别等因素对结构反应谱的影响，抗震规范把动力放大系数取为2.25。根据统计资料，多遇地震烈度比基本烈度降低约1.55度，相当于地震作用降低0.35倍，即地震力降低系数为1/0.352.8。从而得到小震时结构的设计加速度，其值与重力加速度的比值即为小震时水平地震影响系数最大值。与其他国家相比，我国的地震力降低系数R2.7~2.8，其取值与新西兰“有限延性框架”相当(R
