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江苏十一选五开奖结果历史开奖结果:淺談建筑抗震結構設計

江苏十一选五号码遗漏 www.pypna.com 來源:UC論文網2019-04-13 11:46

摘要:

  摘要:本文對建筑抗震進行必要的理論分析,從而探索建筑的設計理念、方法,從而采取必須的抗震措施?! 」丶剩航ㄖ峁?,抗震設計,方法  中圖分類號:S611文獻標識碼:A文章編號:  1抗震設計思路發展歷程  隨著建筑結構抗震相關理論研究的不斷發展,結構抗震設計思路也經歷了一系列的變化。最初,在未考慮結構彈性動力特征,也無詳細的地震作用記錄統計資料的條件下,經驗性的取一個地震水平作用(0.1倍自...

  摘要:本文對建筑抗震進行必要的理論分析,從而探索建筑的設計理念、方法,從而采取必須的抗震措施。


  關鍵詞:建筑結構,抗震設計,方法


  中圖分類號:S611文獻標識碼:A文章編號:


  1抗震設計思路發展歷程


  隨著建筑結構抗震相關理論研究的不斷發展,結構抗震設計思路也經歷了一系列的變化。最初,在未考慮結構彈性動力特征,也無詳細的地震作用記錄統計資料的條件下,經驗性的取一個地震水平作用(0.1倍自重)用于結構設計。隨著對結構非線性性能的不斷研究,人們發現設計結構時取的地震作用只是賦予結構一個基本屈服承載力,當發生更大地震時,結構將在一系列控制部位進入屈服后非彈性變形狀態,并靠其屈服后的非彈性變形能力來經受地震作用。由此,也逐漸形成了使結構在一定水平的地震作用下進入屈服,并達到足夠的屈服后非彈性變形狀態來耗散能量的現代抗震設計理論。


  由以上可以看出,結構抗震設計思路經歷了從彈性到非線性,從基于經驗到基于非線性理論,從單純保證結構承載能力的“抗”到允許結構屈服,并賦予結構一定的非彈性變形性能力的“耗”的一系列轉變。


  2現代抗震設計思路及關系


  在當前抗震理論下形成的現代抗震設計思路,其主要內容是:


  2.1合理選擇確定結構屈服水準的地震作用


  一般先以一具有統計意義的地面峰值加速度作為該地區地震強弱標志值(即中震的),再以不同的R(地震力降低系數)得到不同的設計用地面運動加速度(即小震的)來進行結構的強度設計,從而確定了結構的屈服水準。


  2.2制定有效的抗震措施使結構確實具備設計時采用的R所對應的延性能力


  其中主要包括內力調整措施(強柱弱梁、強剪弱彎)和抗震構造措施。現代抗震設計理念是基于對結構非彈性性能的研究上建立起來的,其核心是關系,關系主要指在不同滯回規律和地面運動特征下,結構的屈服水準與自振周期以及最大非彈性動力反應間的關系。其中R為彈塑性反應地震力降低系數,簡稱地震力降低系數;而為最大非彈性反應位移與屈服位移之比,稱為位移延性系數;T則為按彈性剛度求得的結構自振周期。


  60年代開始,研究者在滯回曲線為理想彈塑性及彈性剛度始終不變的前提下,通過對不同周期,不同屈服水準的非彈性單自由度體系做動力分析,得到了有關彈塑性反應下最大位移的規律:對T大于1.0秒的體系適用“等位移法則”即非彈性反應下的最大位移總等于同一地面運動輸入下的彈性反應最大位移。對于T在0.12~0.5秒之間的結構,適用“等能量法則”即非彈性反應下的彈塑性變形能等于同一地震地面運動輸入下的彈性變形能。當“等能量原則”適用時,隨著R的增大,位移延性需求的增長速度比“等位移原則”下按與R相同的比例增長更快。由以上規律我們可以看出,如果以結構彈性反應為準,把結構用來做承載能力設計的地震作用取的越低,即R越大,則結構在與彈性反應時相同的地震作用下達到的非彈性位移就越大,位移延性需求就越高。這意味著結構必須具有更高的塑性變形能力。規律初步揭示出不同彈性周期的結構,當其彈塑性屈服水準取值大小不同時,在同一地面運動輸入下屈服水準與所達到的最大非彈性位移之間的關系。首先,通過人為措施可以使結構具有一定的延性,即結構在外部作用下,可以發生足夠的非線性變形,而又維持承載力的屬性。這樣就可以保證結構在進入較大非線性變形時,不會出現因強度急劇下降而導致的嚴重破壞和倒塌,從而使結構在非線性變形狀態下耗能成為可能。其次,作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結構,在一定的外力作用下,結構將從彈性進入非彈性狀態。在非彈性變形過程中,外力做功全部變為熱能,并傳入空氣中耗散掉。由此我們可以想到,在地震往復作用下,結構在振動過程中,如果進入屈服后狀態,將通過塑性變性能耗散掉部分地震輸給結構的累積能量,從而減小地震反應。同時,實際結構存在的阻尼也會進一步耗散能量,減小地震反應。此外,結構進入非彈性狀態后,其側向剛度將明顯小于彈性剛度,這將導致結構瞬時剛度的下降,自振周期加長,從而減小地震作用。


  3保證結構延性能力的抗震措施


  合理選擇了結構的屈服水準和延性要求后,就需要通過抗震措施來保證結構確實具有所需的延性能力,從而保證結構在中震、大震下實現抗震設防目標。系統的抗震措施包括以下幾個方面內容:


  3.1“強柱弱梁”:人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現較早,在達到最大非線性位移時塑性轉動較大;而柱端塑性鉸出現較晚,在達到最大非線性位移時塑性轉動較小,甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。


  3.2“強剪弱彎”:剪切破壞基本上沒有延性,一旦某部位發生剪切破壞,該部位就將徹底退出結構抗震能力,對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值,使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。


  3.3抗震構造措施:通過抗震構造措施來保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力,同時保證結構的整體性。


  這一系統的抗震措施理念已被世界各國所接受,但是對于耗能機構卻出現了以新西蘭和美國為代表的兩種不完全相同的思路。首先,這兩種思路都是以優先引導梁端出塑性鉸為前提。


  4常用抗震分析方法


  伴隨著抗震理論的發展,各種抗震分析方法也不斷出現在研究和設計領域。


  在結構設計中,我們需要確定用來進行內力組合及截面設計的地震作用值。通常采用底部剪力法,振型分解反應譜法,彈性時程分析方法來計算該地震作用值,這三種方法都是彈性分析方法。其中,底部剪力法最簡便,適用于質量、剛度沿高度分布較均勻的結構。它的大致思路是通過估計結構的第一振型周期來確定地震影響系數,再結合結構的重力荷載來確定總的水平地震作用,然后按一定方式分配至各層進行結構設計。對較復雜的結構體系則宜采用振型分解反應譜法進行抗震計算,它的思路是根據振型疊加原理,將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加,將各種振型對應的地震作用、作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用、作用效應。而對于特別不規則和特別重要的結構,常常需要進行彈性時程分析,該方法為直接動力分析方法。以上方法主要針對結構在地震作用下的彈性階段,保證結構具有一定的屈服水準。


  對結構抗震性能進行分析是抗震研究的一項重要內容,非線性時程分析,非線性靜力分析是目前常用的幾種抗震分析方法。其中針對結構非線性反應的非線性時程分析法(非線性動力反應分析),從建立在層模型或單列梁柱模型上的方法到建立在截面多彈簧模型上的方法,再到目前正在研究發展的建立在截面纖維滯回本構規律的纖維模型法,模擬的準確程度正在不斷提高。其基本思路是通過一系列數值方法建立和求解動力方程從而得到結構各個時刻的反應量。但由于對地震特點和結構特性所做的假設,其結果存在不確定性,其主要價值是用來考察地震作用下普遍的而非特定的反應規律,以及對抗震設計后的結構進行校核析,評估其抗震性能。非線性靜力分析法(pushover)是近年來得到廣泛應用的一種結構抗震能力評估的新方法。這種方法從本質上說是一種靜力非線性計算方法,但它將反應譜引入了計算過程和結果。其根本特征是用靜力荷載描述地震作用,在地震作用下考慮結構的彈塑性性質。它的基本原理和步驟是先以某種方法得到結構在可能遭遇地震作用下所對應的目標位移,然后對結構施加豎向荷載的同時,將表征地震作用的一組水平靜力荷載以單調遞增的形式作用到結構上,在達到目標位移時停止荷載遞增,最后在荷載中止狀態對結構進行抗震性能評估,判斷是否可以保證結構在該水平地震作用下滿足功能需求。


  5結語


  從現代抗震設計思路提出至今,世界各國的抗震學術界和工程界又取得了許多新的成果,比如進行了大量鋼筋混凝土構件的抗震性能試驗;通過迅速發展的計算機技術編制了準確性更好的非線性動力反應程序;在設計方法上也不再拘泥于以前單一的基于力的傳統抗震設計方法,開始嘗試基于性能和位移的新的抗震設計理念。在這樣的環境中,我國的抗震設計思路也應該在完善自身不足的同時,不斷向前發展。

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