二級結(jié)構(gòu)師

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摘要： 結(jié)構(gòu)主要靠延性來抵抗較大地震作用下的非彈性變形，因此，地震作用下，結(jié)構(gòu)的延性與結(jié)構(gòu)的強度具有同等重要的意義。地震力降低系數(shù)對設(shè)防烈度地震作用的整體降低實際上決定了結(jié)構(gòu)的屈服水準和對結(jié)構(gòu)延性需求的大小。目前，能力設(shè)計法已為各國普遍接受，通過能力設(shè)計法，形成合理的耗能機制，使塑性鉸出現(xiàn)在延性易于保證的部位;確保結(jié)構(gòu)在未達到所需要的延性前不至于發(fā)生剪切失效;并通過細部構(gòu)造措施來保證延性的充分發(fā)揮。

關(guān)鍵詞： 地震 強度 延性 地震力降低系數(shù)

地震災(zāi)害是人類面臨的嚴重自然災(zāi)害之一。地震具有突發(fā)性的特點，至今可預(yù)報性仍然很低。強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發(fā)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蛯嵺`經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，相繼制定了74 、78 、89 規(guī)范和新修訂的2001抗震設(shè)計規(guī)范(GB5001122001)按2001 年規(guī)范設(shè)計的建筑物的抗震能力較89 規(guī)范可提高10 %～15 % ，其技術(shù)含量達到國際先進水平。但由于受國家經(jīng)濟實力的限制，安全可靠度的設(shè)置仍低于美國等發(fā)達國家。

要想更好的執(zhí)行規(guī)范就必須明確抗震規(guī)范制定的基本思想，明確抗震設(shè)計的基本原則。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。對于偶然性和隨機性很大的地震荷載，要想使結(jié)構(gòu)強度一定大于結(jié)構(gòu)反應(yīng)，幾乎是不可能的，而且是十分不經(jīng)濟的。受社會承受犧牲的能力和經(jīng)濟制約的因素，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安全正常地發(fā)揮作用。這就決定了抗震設(shè)計的基本原則，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”作用下保持準彈性反應(yīng)狀態(tài)，而不進入使建筑物中斷使用和產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞的非彈性反應(yīng)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)濟角度來說，維修費用不能太高。

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)生危及生命的嚴重破壞。

這樣一個抗震設(shè)防目標是非常經(jīng)濟合理的。因為地震的發(fā)生太偶然，倘使我們一味地追求結(jié)構(gòu)的強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部分時間里，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)計原則指導(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，具有足夠的強度，使其基本上處于彈性狀態(tài)。并通過驗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)鍵部位超過彈性強度，進入屈服，發(fā)生較大變形，達到非線形階段，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)抗震能力強弱的標志。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，因為結(jié)構(gòu)具有非彈性特征，某些關(guān)鍵部位超過其彈

性強度，進入塑性狀態(tài)。由于它有一定的延性，它的非線性能夠承擔(dān)塑性變形，使它在變形中能夠耗費

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，可能有一定的殘余變形，但不至于導(dǎo)致安全失效，以達到中震可修的設(shè)防目標。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)的基本組合，驗算構(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)則需要結(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。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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