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文檔簡介

1、闡述抗震對建筑結構抗震設計一些理由的深思畢業設計論文網    摘要闡述了結構抗震設計理論的發展概況和理論框架。詳細分析了抗震設防水準和抗震設計內容,并介紹了建筑的抗震性能目標。 最后得到結論,現行的抗震設計理論雖然具有重要意義,但仍然需要進行理論完善。關鍵詞建筑結構,結構抗震設計理論,抗震設防水準,抗震驗算理論1前言中國是世界上地震災害最嚴重的國家之一,2008年的汶川地震震碎了無數家庭、吞噬了數萬生靈,使中國人民蒙受了巨大損失。最大限度地減輕地震災害造成的人員和經濟損失是政府和每一個工程技術人員的迫切目標。在中國經濟突飛猛進的基礎上,我們應該總結國內外

2、先進的抗震設防思想,發展出臺適應我國我國情的抗震設計規范,使地震災害對人民群眾的人身財產安全造成的損失降到最低。2抗震設計的發展概況結構抗震設計理論的理論框架由地震設防水準、結構抗震設計內容和建筑結構抗震性能目標三部分組成。這個框架的形成伴隨著人類對地震和結構動力特性理解的深入,是一個循序漸進的發展和自我完善過程,總共經歷了四個發展階段:(1)靜力理論階段(1910-1940);(2)反應譜理論階段(1940-1960);(3)動力理論階段(1970-1980);(4)基于結構性能的抗震設計理論階段(1990至今)。每一個階段的理論成果都標志著當時人類對抗震設計的認識,每一個新階段的誕生都意味

3、著人類對抗震設計理論的創新和突破。是一個漫長的逐步深化過程。3抗震設防水準在現實中,我們通過使用一些參數來反映地震作用,它由很多因素決定。當地震作用函數確定已知時,我們把作用于現場的地震作用的大小定義為抗震設防水準。因為抗震設防水準直接決定了現在設計建筑結構在未來的抗震能力,所以在結構抗震設計理論中占有重要地位。美國沒有以國家名義公布的抗震設防標準,只有一些具有官方性質的研究機構或者非盈利機構提出的推薦性標準。但近來有很多美國學者在關于結構性能設計的研究報告中指出了地震等級劃分標準的必要性。我國現行的抗震設計規范中關于震級的劃分方法也經歷過評議和修正,現階段的抗震設防水準采用基于概率分析的三種

4、設防級別:小震、中震和大震,這種劃分是比較合理的,它充分考慮到了地震發生的隨機性。中國現行規范采用的抗震設防烈度和設計基本地震加速度的雙重指標是值得探討的。這種設防水準側重對震后災害結果的宏觀描述,充分考慮了居民的生命安全,卻在很大程度上忽略了經濟指標。適應于現代經濟的抗震設防目標應該要同時考慮到震中、震后建筑物的失效問題和經濟損失問題。現行規范已采用的“小震不壞,中震可修,大震不倒”的三級設防目標缺乏靈活性。隨著超高層、大跨度以及地下工程等復雜的工程結構逐漸成為主流,當今的工程結構同過去相比已經有了翻天覆地的變化。同時,城市化使得人口和社會財富大量聚集,地震損失表現出很多新的特點,不能僅以人

5、員傷亡作為設防標準,經濟損失應該得到兼顧。我們考慮到地震可能會在建筑使用周期中的任何時候發生,地震強度的大小也不可知,所以針對不同地震,根據建筑物的用途和重要性,采用不同基準的設防目標應該有其合理性(比如高地震危險性地區的重要建筑可采取“中震不壞,大震可修”的高級別設防目標)。未來的設防水準應該表現出對時代和社會發展的適應性,應該采用基于地震動態參數的靈活設防指標。4抗震設計內容抗震設計內容包含建筑物的總體結構體系設計和抗震驗算理論兩部分。前者是為了應對建筑物所在場地、材料及結構抗力的不確定性和地震產生的隨機性。在現實活動中,人們很難預測地震對建筑結構造成的破壞程度,為了確保安全經濟,選擇合理

6、的抗震結構體系非常重要。后者是保障所設計的結構符合抗震設防水準的關鍵步驟,是結構抗震設計內容的重要環節。4.1總體結構體系設計(1)抗震結構體系結構的規則性在現行的抗震設計規范中有明確體現。在選取抗震設計方案時,應該優先選取那些規則設計方案,盡量避免抗震性能較差的不規則方案,徹底杜絕抗震性能差的嚴重不規則方案。在進行建筑設計時,應盡量采用對稱規則的布局設置、變化均勻的質量和剛度結構。對平面或立面不規則的建筑結構要進行水平地震作用計算和內力調整;對那些結構復雜、很難滿足結構規則性的建筑物,可以考慮采取提高變形能力的措施和加強措施。(2)場地地基根據不同場地土的分類以及其特征周期值,針對場地地基對

7、地震動的影響可以有一個判斷。現行規范采用20米深度以內的折算剪切波速和80米以內的授蓋層厚度來劃分場地類型。這里需要指出的是,通過剪切波速和場地土覆蓋層厚度雖然實現了對場地土的分類并對不同場地應用不同的地震反應譜,但這種方法還是有其局限性,無法全面反映土層對地震動強度和特性的影響。為了使得到的不同場地土對震動的影響更合理,我們將承載力、標準貫入基數和地下水位等參數作為場地土的附加特征參與分類劃分,并且這種影響需要在計算方法、抗震結構體系及構造措施上綜合體現出來。4.2抗震驗算理論抗震驗算應該包括地震作用計算與結構抗震驗算兩部分。首先,在地震作用計算方面,現行規范為了發揮最大的加成優勢,同時采納

8、了靜力理論的底部剪力法、動力理論的振型分解反應譜法和時程分析法作為地震作用計算方法。針對設防三水準,依照我國規范進行設計時采用了兩階段設計。第一階段要實現設防三水準中的前兩個目標:小震不壞和中震可修。前者通過在小震下進行彈性承載力驗算和彈性層間位移驗算保障;后者通過在中震下增加相應的抗震措施以保障結構發生部分屈服后仍能承擔地震作用來實現。第二階段要實現大震不倒的目標。除了采用抗震措施保證結構抗震所需的塑性耗能外(與實現中震可修時采用的方法一致),還需進行結構的彈塑性位移驗算來控制結構的變形以及保證結構的抗倒塌性。現實應用中,應根據建筑的高度、結構的復雜性和規則性等因素靈活選取抗震計算方法。對于

9、那些質量和剛度沿高度分布比較均勻變化的建筑,宜采取底部剪力法;對于地震高發區(如日本、印尼)的建筑結構進行地震作用計算時,應該在正常計算外進行補充計算;對于地震低發區的建筑結構進行地震作用計算時,應該進行彈塑性時程分析驗算;對于其它結構,采用振型分解反應譜法即可。其次,結構抗震驗算中的截面驗算我們使用內力值,而結構抗震驗算中的變形驗算我采用彈性變形值。前者以相關處理后的內力值必須低于承載力的極限狀態為通過驗算。后者以彈性變形值所對應的彈性層間位移必須低于計算樓層的層高乘以彈性層間位移角限值后的數值為通過驗算。綜上所述,我們分別通過選擇底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法來應對結構特性不同條

10、件下的水平地震作用。而根據我國經濟發展水平及不同地區的結構物特點和用途來決定豎向地震動的結構范圍是當下抗震驗算理論的發展趨勢和研究重點。5建筑結構抗震性能目標經過幾十年的發展,國內的工程學者們總結得到了有關建筑結構抗震設計的實踐經驗,這些經驗是建立在對許多地震震害實例分析的基礎之上的,有很寶貴的實際應用價值。為了有效提高建筑結構抗震性能目標,需從以下幾方面著手:首先,要盡量保證支柱、墻和梁的軸線處于同一平面,盡量形成構件雙向抗側力體系,使地震外力的能量傳遞吸收途徑合理。其次,需要根據抗震等級對建筑的脆弱部位采取加強措以滿足抗震設防水準。最后,建筑的抗震性能目標要實現構件的依次屈服,即設置多道抗

11、震防線。在地震作用下,擔負起第一道抗震防線的構件(延性較好)會首先屈服。其他構件則形成更多道的抗震防線,其作用是在第一道防線屈服后再依次屈服。6結束語結構抗震設計理論是建筑抗震設計的依據,涉及多個學科。我國投入了大量的人力、物力對其進行研究,并已取得了一些成果。但在具體應用中,現行的結構抗震設計理論還存在一定的局限性,例如忽略了一些經濟指標、對建筑功能和地區差異沒有進行細致區分、量化的評判標準還不夠全面等,需要進行進一步的深入研究。當然,這將是一個漫長的過程。參考文獻梁棟. 淺談結構的基本抗震思想和設計方法J. 山西建筑,2009,35 (5)艾樹生. 建筑抗震工程設防“小震不壞”的研討J. 華北地震科學,2005, 23(3)3倪廣林. 對建筑結構抗震設計的若干思J. 山西建筑, 2010, (9)4陳育新. 當前形勢下的建筑結構抗震設計探討J. 四川建材

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