【正文】 ——考慮土－結(jié)構(gòu)相互作用 (SSI)的附加周期 0 .911TTT???? ???????1TT?考慮 SSI時結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力的調(diào)整 附加周期 (s) 基本烈度 場地類別 場地類別 III IV 8 9 考慮 SSI時結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力的調(diào)整 對于高寬比不小于 3的結(jié)構(gòu)，研究表明，對高寬比較大的高層建筑，考慮土－結(jié)構(gòu)相互作用 (SSI)后各樓層水平地震作用折減系數(shù)并非各樓層均為同一常數(shù)，由于高振型的影響，結(jié)構(gòu)上部幾層水平地震作用不宜折減。大量分析計算表明，折減系數(shù)沿結(jié)構(gòu)高度的變化符合拋物線型分布。 考慮 SSI時結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力的調(diào)整 因此， 《 抗震規(guī)范 》 規(guī)定，底部的地震剪力按上述規(guī)定折減，頂部不折減，中間各層按線性插值折減。折減后各樓層的水平地震剪力，不應(yīng)小于各樓層水平地震剪力最小值的規(guī)定要求。 第七節(jié) 建筑抗震設(shè)計對 EGM 的定量表示 基于承載力設(shè)計方法 基于承載力設(shè)計方法又可分為 靜力法和反應(yīng)譜法 。 靜力法產(chǎn)生于二十世紀(jì)初期，是最早的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法。 EGM的定量表示 上世紀(jì)初前后，日本濃尾、美國舊金山和意大利 Messina的幾次大地震中，人們注意到地震產(chǎn)生的 水平慣性力 對結(jié)構(gòu)的破壞作用，提出把地震作用看成作用在建筑上的一個總水平力， 該水平力取為建筑總重量乘以一個地震系數(shù) 。 EGM的定量表示 意大利都靈大學(xué)應(yīng)用力學(xué)教授 ， 1層建筑取設(shè)計地震水平力為上部重量的 1/10， 2層和 3層取上部重量的 1/12。 這是最早的將水平地震力定量化的建筑抗震設(shè)計方法。 EGM的定量表示 日本關(guān)東大地震后， 1924年日本“都市建筑規(guī)范”首次增設(shè)的抗震設(shè)計規(guī)定，取地震系數(shù)為 。 1927年美國 UBC規(guī)范的第一版也采用靜力法，地震系數(shù)也是取 。 EGM的定量表示 顯然 ,靜力法沒有考慮結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)，結(jié)構(gòu)隨地基作整體水平剛體移動 ,其運(yùn)動加速度等于地面運(yùn)動加速度 ,由此產(chǎn)生的水平慣性力即建筑重量與地震系數(shù)的乘積 ,并沿建筑高度均勻分布。 設(shè)計中 , 地面運(yùn)動加速度按不同地震烈度分區(qū)給出 ,以考慮不同地區(qū)地震強(qiáng)度的差別。 EGM的定量表示 實際上， 結(jié)構(gòu)上質(zhì)點(diǎn)的地震反應(yīng)加速度 不同于 地面運(yùn)動加速度， 而是與結(jié)構(gòu)自振周期和阻尼比有關(guān)。 采用動力學(xué)的方法可以求得不同周期單自由度彈性體系質(zhì)點(diǎn)的加速度反應(yīng)。 EGM的定量表示 以地震加速度反應(yīng)為豎坐標(biāo)，以體系的自振周期為橫坐標(biāo)，所得到的關(guān)系曲線稱為地震加速度反應(yīng)譜 ，以此來計算地震作用引起的結(jié)構(gòu)上的水平慣性力更為合理，這即是反應(yīng)譜法。對于多自由度體系，可以采用振型分解組合方法來確定地震作用。 EGM的定量表示 反應(yīng)譜法的發(fā)展與地震地面運(yùn)動的記錄直接相關(guān)。1923年，美國研制出第一臺強(qiáng)震地震地面運(yùn)動記錄儀，并在隨后的幾十年間成功地記錄到許多強(qiáng)震記錄，其中包括 1940年的 El Centro和 1952年的 Taft等多條著名的強(qiáng)震地面運(yùn)動記錄。 EGM的定量表示 1943年 速度反應(yīng)譜。二十世紀(jì) 50到 70年代，以美國的 G. W. Housner、 N. M. Newmark和 R. W. Clough為代表的一批學(xué)者在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了大量的研究工作 ,對結(jié)構(gòu)動力學(xué)和地震工程學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，奠定了現(xiàn)代反應(yīng)譜抗震設(shè)計理論的基礎(chǔ)。 EGM的定量表示 基于承載力和構(gòu)造保證延性設(shè)計方法 顯然， 反應(yīng)譜法 是以慣性力的形式來反映地震作用，并按彈性方法來計算結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)。當(dāng)遭遇超過設(shè)計烈度的地震作用，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，這種方法顯然無法應(yīng)用。 EGM的定量表示 同時，在由靜力法向反應(yīng)譜法過渡的過程中，人們發(fā)現(xiàn)短周期結(jié)構(gòu)加速度譜值比靜力法中的地震系數(shù)大 1倍以上。這使得地震工程師無法解釋以前按靜力法設(shè)計的建筑如何能夠經(jīng)受得住強(qiáng)烈地震作用。 EGM的定量表示 為解決由靜力法向反應(yīng)譜法的過渡問題，以美國UBC規(guī)范為代表，通過地震力降低系數(shù) R將反應(yīng)譜法得到的加速度反應(yīng)值 am降低到與靜力法水平地震相當(dāng)?shù)脑O(shè)計地震加速度 ad， ad=am/R。 EGM的定量表示 地震力降低系數(shù) R對延性較差的結(jié)構(gòu)取值較小，對延性較好的結(jié)構(gòu)取值較高。盡管最初利用地震力降低系數(shù) R將加速度反應(yīng)降下來只是經(jīng)驗性的，但人們已經(jīng)意識到應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的延性性質(zhì)不同來取不同的地震力降低系數(shù)。 這是考慮結(jié)構(gòu)延性對結(jié)構(gòu)抗震能力貢獻(xiàn)的最早形式。然而對延性重要性的認(rèn)識卻經(jīng)歷了一個長期的過程。 EGM的定量表示 在確定和研究地震力降低系數(shù) R的過程中， G. W. Housner和 N. M. Newmark分別從兩個角度提出了各自的看法。 G. W. Housner認(rèn)為考慮地震力降低系數(shù)R的原因有：每一次地震中可能包括若干次大小不等的地震反應(yīng)，較小的反應(yīng)可能出現(xiàn)多次，而較大的地震反應(yīng)可能只出現(xiàn)一次。 EGM的定量表示 此外，某些地震峰值反應(yīng)的時間可能很短，震害表明這種脈沖式地震作用帶來的震害相對較小。 基于這一觀點(diǎn)，形成了現(xiàn)在考慮地震重現(xiàn)期的抗震設(shè)防目標(biāo)。 EGM的定量表示 隨著研究的深入， N. M. Newmark認(rèn)識到結(jié)構(gòu)的非彈性變形能力可使結(jié)構(gòu)在較小的屈服承載力的情況下經(jīng)受更大的地震作用。由于結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)即意味著結(jié)構(gòu)的損傷和遭受一定程度的破壞， EGM的定量表示 基于這一觀點(diǎn)，形成了現(xiàn)在的基于損傷的抗震設(shè)計方法，并促使人們對結(jié)構(gòu)的非彈性地震反應(yīng)的研究。而進(jìn)一步采用能量觀點(diǎn)對此進(jìn)行研究的結(jié)果，則形成現(xiàn)在的基于能量的抗震設(shè)計方法。 EGM的定量表示 然而由于結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)分析的困難，因此只能根據(jù)震害經(jīng)驗采取必要的構(gòu)造措施來保證結(jié)構(gòu)自身的非彈性變形能力，以適應(yīng)和滿足結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)的需求。而結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法仍采用小震下按彈性反應(yīng)譜計算的地震力來確定結(jié)構(gòu)的承載力。 EGM的定量表示 與考慮地震重現(xiàn)期的抗震設(shè)防目標(biāo)相結(jié)合，采用反應(yīng)譜的基于承載力和構(gòu)造保證延性的設(shè)計方法成為目前各國抗震設(shè)計規(guī)范的主要方法。應(yīng)該說這種設(shè)計方法是在對結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)尚無法準(zhǔn)確預(yù)知情況下的一種以承載力設(shè)計為主的方法。 EGM的定量表示 我國 2022 年頒布的抗震規(guī)范屬于基于承載力和構(gòu)造保證延性抗震設(shè)計要求的范疇。 規(guī)范以可靠度理論為基礎(chǔ) ,以地震重現(xiàn)周期為設(shè)防目標(biāo)提出了小震不壞、中震可修、大震不倒的三個概率水準(zhǔn)。 EGM的定量表示 同時提出了彈性階段承載力設(shè)計和彈塑性階段變形驗算的二階段設(shè)計理論。規(guī)范吸收了延性設(shè)計的核心思想 ,明確了強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)節(jié)點(diǎn)等構(gòu)造措施。 EGM的定量表示 同時 , 抗震規(guī)范還新增加了對結(jié)構(gòu)規(guī)則性的定量描述 ,規(guī)定了限值指標(biāo) ,第一次引入了扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的概念。 汶川地震圖片 汶川地震災(zāi)害中的一項數(shù)據(jù)顯示：成都地區(qū)的中高層建筑在災(zāi)害中并沒有受到嚴(yán)重的破壞，而汶川地區(qū)震害中心的一些中低層建筑大部分倒塌破壞。這些表明，我們不能將建筑物倒塌的責(zé)任完全歸結(jié)于設(shè)計理論的不完善，方法的不先進(jìn)；而是伴隨著綜合經(jīng)濟(jì)實力，施工質(zhì)量，設(shè)計水平，等多方面的因素 。