【文章內(nèi)容簡介】 致整個結構因一側構件失效而倒塌。 結構布置的一般原則 —— 續(xù)? 最為典型的例子是 1972年 2月 23日南美洲的馬那瓜地震。 馬那瓜有相距不遠的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，平面不規(guī)則， 4個樓梯間偏置塔樓西端，西端有填充墻，破壞嚴重，震后拆除；另一幢為 18層高的美洲銀行大廈，結構是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側力體系包括 4個 L形的筒體，對稱地由連梁連接起來，輕微損壞，稍加修理便恢復使用。當?shù)氐卣鹆叶裙烙嫗?8度。 結構布置的一般原則 —— 續(xù)? 當建筑 層 數(shù)很多 時 ，上面各 層 偏心引起的扭 轉 效 應對下 層 的 積 累， 對 下面幾 層 更不利。所以， 進 行 結 構布置 時 ，除了要求各向 對 稱外， 還 希望能具有 較 大的抗扭 剛 度。 因此，下圖 （ a）、（ b）所示的抗震墻沿房屋周邊布置的方案，就優(yōu)于（ c）、（ d）所示在房屋內(nèi)部布置的方案。 結構布置的一般原則 —— 續(xù) 豎 向布置力求均勻 結構豎向布置的關鍵在于：盡可能使其豎向剛度、強度變化均勻，避免出現(xiàn) 薄弱層 ，并應盡可能降低房屋的重心。 ? 注意上剛下柔的結構的處理 由于商業(yè)的需要，結構底部幾層往往需要設置大空間，上部各層為全墻體系或框架一抗震墻體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結構屬 “ 框托墻 ” 體系。這便是工程上稱之為 “ 框支剪力墻 ” 或 “ 底部框架 ”的結構。這種體系很不利于抗震，應保證下部結構的抗側剛度不能小于上部抗側剛度的一定比例。 結構布置的一般原則 —— 續(xù)? 同一樓層的框架柱，應該具有大致相同的剛度、強度和延性， 否則，地震時很容易因受力大小懸殊而被各個擊破。? 在采用 純 框架 結 構的高 層 建筑中，如果將樓梯踏步斜梁和平臺梁直接與框架柱相 連 ，就會使該 柱 變 成短柱，地震 時 容易 發(fā) 生剪切破壞， 應予避免或采取相關措施 。 多道抗震防線 多道抗震防線的必要性 多道抗震防線的定義 ① 一個抗震結構體系，應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接起來協(xié)同工作，即分體系間的連接部件應有適當強度、較好延性和穩(wěn)定的滯回性能。框架－抗震墻體系：由延性框架和抗震墻兩個系統(tǒng)組成；雙肢或多肢抗震墻體系：由若干個單肢墻分系統(tǒng)組成； 框架體系：框架梁和框架柱； 多道抗震防線的必要性 —— 續(xù)② 抗震結構體系應有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度（相當于超靜定次數(shù)，利用塑性變形的前提），有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)（塑性鉸區(qū)），以使結構能夠吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。帶贅 余桿件的耗能 結 構(a)雙肢墻； (b)墻和框架； (c)并列斜撐； (d)芯筒和框架柱 多道抗震防線的必要性 —— 續(xù)多道抗震防線的必要性：? 多道抗震防線對抗震結構是必要的。強烈地震往往有一定的持續(xù)時間（幾秒～幾十秒），并且往往伴隨多次余震，結構在首次破壞后再遭余震，將會引起損傷累積，當?shù)谝坏婪谰€的抗側力構件在強烈地震襲擊下遭到破壞后，后備的第二道至第三道防線的抗側力構件立即接替，抵擋住后續(xù)的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限度的安全，免于倒塌。? 適當處理構件的強弱關系，將使其在強震作用下形成多道防線、是提高結構抗震性能、避免倒塌的有效措施。 第一道防線的構件選擇原則 地震的往復水平作用使結構遭到嚴重破壞、但結構的最后倒塌是因為結構喪失了承受豎向荷載的能力，即倒塌主要取決于豎向荷載。因此，應優(yōu)先選擇不負擔或少負擔重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選用軸壓比值較小的抗震墻、實體筒體之類構件，作為第一道抗震防線的抗側力構件；一般情況，不宜采用軸壓比很大的框架柱兼作第一道防線的抗側力構件。 —— 不會發(fā)生結構倒塌。 如因條件有限，只能采用單一的框架體系，框架就成為整個體系中唯一的抗側力構件，此時應采用 “ 強柱弱梁 ” 型延性框架（即梁為第一道，柱為第二道）。 第一道防線的構件選擇原則 —— 續(xù)框架破壞機制 強柱型框架 如下圖左，在水平地震作用下，梁端首先出現(xiàn)塑性鉸，梁的屈服先于柱的屈服，行成 梁鉸破壞機制 。弱柱型框架 如下圖右，在水平地震作用下，柱端首先出現(xiàn)塑性鉸，柱的屈服先于柱的屈服，行成 柱鉸破壞機制 。 第一道防線的構件選擇原則 —— 續(xù)“強柱弱梁 ”延性框架? 由于梁只承受一層或局部重力荷載，柱承受其上多層的總重力荷載；鋼筋端部錨固使梁具有懸索作用，只要鋼筋端部錨固未失效，懸索作用能維持樓面不立即坍塌。? 故在強烈地震作用下，結構發(fā)生較大側移進入非彈性階段時，為使框架保持足夠的豎向承載能力而免于倒塌，要求實現(xiàn)梁鉸破壞機制，即塑性鉸應首先在梁上形成，盡可能避免在破壞后危害更大的柱上出現(xiàn)塑性鉸，實現(xiàn)“強柱弱梁 ”延性 框架的抗震設計， 利用梁的變形、破壞來消耗地震能量。 利用贅余構件增多抗震防線贅余構件的作用216。 利用結構中增設的贅余桿件的屈服和變形，來耗散輸入的地震能量； 216。 利用贅余桿件的破壞和退出工作，使整個結構從一種穩(wěn)定體系過渡到另一種穩(wěn)定體系，實現(xiàn)結構周期的變化，避開地震動卓越周期長時間持續(xù)作用所引起的共振效應； —— 對結構動力特性的適當控制，來減輕建筑物的破壞程度，經(jīng)濟。但要注意：太被動、而且不一定有效。 剛度、承載力和延性的匹配基本概念剛度 —— 結構剛度是影響結構在設計地震作用下非結構構件性能、結構強度需求、以及彈塑性變形需求的一個關鍵設計參數(shù)。設計過程中的早期工作將是確定一個合理的剛度值，檢查典型樓層的層間位移和合理的結構周期。? 結構剛度的分布關系到結構的內(nèi)力分配，某些部位剛度過大會導致該處的內(nèi)力（或應力）集中。? 參數(shù) ——K 值、 D值與 EI、 GA 、 EA、 L有關。 ? 剛度大 —— 自振周期 T小，結構地震剪力大。（反應譜）? 剛度小 —— 結構彈性變形大、超過彈性變形限值。 剛度、承載力和延性的匹配 —— 續(xù)強度 —— 結構的強度應該以設防目標相符。合適的強度應該能夠避免結構在小震下產(chǎn)生破壞和在大震下出現(xiàn)超出結構變形能力的過大非線性變形。? 在大地震下結構不存在強度的儲備，設計者要作的是保證結構的強度分布均勻，即結構實際強度的分布與地震作用的分布相一致，否則就會出現(xiàn)薄弱層。? 參數(shù) ——R ： Mu、 Vu、 Nu。承載能力驗算。 延性 —— 所謂延性，即結構、構件或材料承載能力無明顯降低前提下（ 不低于其極限承載力的 85%）結構發(fā)生非彈性變形的能力，即屈服后能夠基本維持其屈服強度的非線性變形能力。延性是抗震設計中的一個無比重要的參數(shù)。? 參數(shù) ——Δu/ Δy 。彈塑性變形驗算。 剛度、承載力和延性的匹配 —— 續(xù)? 抗震設計中沒有哪一個單一的設計參數(shù)可以控制不同部件抗震性能目標的要求。為了滿足不同部件的性能目標，甚至會產(chǎn)生不同設計參數(shù)之間的沖突。如結構的強度需求（地震產(chǎn)生的慣性力）和器物的加速度反應主要受結構構件的剛度所影響，為了滿足對應的性能要求往往希望結構具備較小的剛度，而為了控制非結構的破壞又往往希望有較大的剛度。? 為滿足某一性能水平下建筑中的不同部件（結構、非結構和器物）對不同設計控制 參數(shù)的需求，抗震設計往往是一個不斷迭代、 相互妥協(xié)的過程，以尋找為滿足不同性能水