【導讀】discussed.requirements(ordriftcontrol).

　　

【正文】 并在分析中采用一些替代方法。 本論文的主要目的是為鋼筋混凝土結構的抗震提供一些基本原則。有一些簡單的并且容易實施的抗震的基本原則。它 們在地震分析和實驗研究中，和對過去地震的觀察報告中得到不斷的發(fā)展。 2 基本原理及要求 除非定義了很好的設計原理，否則不能夠舍棄基本的設計原則。 普遍接受的設計原理可以如下概述： 建筑物在小型和頻繁的地震中不能有結構破壞，通常也不能有非結構性破壞。 建筑物在偶然的，中等的地震中不應該有結構性破壞（可修復）。 建筑物在罕遇地震中不能倒塌。在這種地震中，結構不能作為處于彈性范圍內(nèi)考慮。鋼筋的屈服使得構件在關鍵部位產(chǎn)生塑性鉸。 除非設計要求超出了設計原理，一般的設計原理才不會有實際意義。作者認為設計要 求可以概括為以下三組： 強度要求 延性要求 剛度要求 (位移控制 ) 這三個要求將會簡短地在下列段落中討論。 強度要求 結構中的構件應該有足夠的強度來安全地承受設計荷載。由于設計者已經(jīng)熟知這一需求 , 在此不再詳細討論。然而，需要指出設計者應該通過承載力設計來避免構件的脆性失效（ 1）。圖 1展示了梁在承載力設計時需要滿足的基本原則。如果設計剪力是通過在梁兩端布置極限彎矩計算出來的 ,設計者就能確定彎曲破壞會在受剪破壞之前發(fā)生。 延性要求 一般來說把鋼筋混凝土結構設計成在大多數(shù)地震中是處于彈性狀態(tài)的，是不經(jīng)濟的。人們已經(jīng)證明出如果結構有能力消耗大量的能量，并滿足由規(guī)范建議的水平線荷載的建筑物就可以在強烈的地震中幸存下來。能源的消耗主要是由塑料鉸的大旋轉(zhuǎn)提供。通過非線性變形的能源消耗需要結構中的構件和它們的連接擁有足夠的“延性”。延性是指構件在巨大幅度的變形下通過非線性變形來消耗能量，并且沒有巨大的強度損失。 足夠的延性可以通過指定最小量和恰當?shù)募毠?jié)設計來完成（ 2）。 剛度要求 設計一幢建筑物的重力負荷時，設計者應該考慮適用性和極限強度。在抗震設計中，強加的極限側移可以被考慮為對實用性的要求。然而，抗震設計中的側移限值比實用性要求更重要。 剛度限值通常是表示為相對的層間側移與層高的比值 (層間剛度 )。過度的層間側移將引起非結構構件的損害。在多數(shù)情況更換或修理此構件是昂貴的。過度的層間側移會引起非常大的第二彎矩重分部 (P效果 )，它能危及結構的安全和穩(wěn)定性。因此對層間位移的控制被認為是抗震設計中最重要的要求之一。最近墨西哥和智利的地震就證明了這一要求的重要性 (1)。在土耳其建筑法規(guī)中， 層間位移的限值是 ，這里的 h是層高。 3 從過去地震學習到的經(jīng)驗教訓 對過去地震的分析和實驗研究所獲得的經(jīng)驗使我們關于抗震設計的知識不斷得到發(fā)展。作者相信從過去地震中學習到的經(jīng)驗教訓是所有其它經(jīng)驗來源之中最重要的，因為地震在建筑物上做了最現(xiàn)實的實驗測試。 作者對土耳其過去 30 年期間的地震所造成的破壞進行了重新評估。這次再評估顯示超過 90% 的損害是由下列因素之一或其中某幾個原因共同導致的： a. 建筑物外形的錯誤選擇 (總體外形或結構的體系選擇 )。 b. 不充分的細節(jié)設計及細節(jié)設計 中的比例關系和錯誤。 c. 不充分的監(jiān)督引起的工程質(zhì)量的不佳。 值得一提的是由以上三類造成的破壞似乎同樣適用于在其他國家觀察到的地震損害。這三種原因?qū)喍痰卦诮酉聛淼亩温渲械玫接懻摗? 建筑物外形 建筑物的抗震設計應該在建筑設計階段就開始。如果建筑師選擇的總體外形是錯誤的，它對結構工程師來說會使建筑物抗震變得非常困難和昂貴?？偟脑瓌t是平面設計應盡可能的對稱。翼緣的長度 (T 型， L 型，十字型建筑物 ) 引起的新轉(zhuǎn)角不應該太大。如果翼緣的長度不是短的，那么這些應該通過是擴充的連接使其與主體建筑物分開。正立 面的對稱性沒有比平面的對稱性重要。然而，在建筑設計中沿建筑高度的突變從抗震觀點看不可取的。建筑幾何中垂直方向的不規(guī)則是常見的。建筑外形的突變引起強度和剛度的不連續(xù)和突然變化。突變的影響程度跟建筑物的分開部分的大小和相對比例有關系。大體上設計者應該使建筑物沿高度方向的強度和剛度變化盡可能小。 就結構的體系來說，每個人都可以展示一些更好的抗震設計的基本規(guī)則。在展示這些規(guī)則之前 , 需要提醒工程師的是非結構的填充墻會極大影響框架的受力，除非它是獨立于框架的。 沿建筑物高度的剛度突變應該避免。如果某一樓層的剛度明顯比 其余各層小(軟層 )，會由于該層過度的側移導致該層過早的失效。如圖 2所示，樓層的剛度變化不僅與結構構件有關，而且與非結構構件比如填充墻有關。 柱子的最大剪力值可以用柱子兩端施加的彎矩容許值 (極限彎矩 )的和除以層高取得圖 4。這就意味著，如果柱子的長度是五分之一的層高，那么該柱將承受五倍大的剪力值。由于這個原因?qū)⒁鸺袅ζ茐牡奈ｋU，所以短柱無論在哪都應該避免。圖 4 展示了由結構或非結構構件引起的短柱。 有柔性地板構件的結構 (平板或由淺梁構成的托梁體系 )應該有堅固的柱子或剪力墻 (或斜支撐 )來避免過度的側移。如果承受豎 向荷載的構件不夠堅固，會引起如圖 5 所示的高度的彎矩二次重分部。 1967 年 Adapazari 和 1985 年在墨西哥發(fā)生的地震中發(fā)現(xiàn)破壞的建筑物中有柔性樓板和細柱。 更多關于建筑外形的討論，請讀者參考文獻 2 比例和細節(jié)設計 結構構件的尺寸不僅影響強度，而且影響建筑的整體剛度。鑒于從過去地震得到的經(jīng)驗，作者認為承受豎向荷載的構件的截面積和與樓板面積的比值是衡量抗震性能的一個重要的參數(shù)。這一比值也叫“密度比”。作者研究了伊斯坦布爾的歷史紀念建筑物中這一比值的變化，這些建筑物在過去的幾個世紀中承受了一些嚴重的地震。發(fā)現(xiàn)這一比值在 和 之間變化。比如，圖 6 顯示的 S252。leymaniye 的清真寺的平面圖。作者將指出其中承重構件的幾何布置的對稱性。在 S252。leymaniye 中的密度比大約是 對土耳其的抗震設防地區(qū)建造的現(xiàn)代 混凝土建筑物的調(diào)查研究，顯示平均密度比少于 。作者發(fā)現(xiàn)它的比值非常低，估計大約在 到 之間。 在 Vina del Mar 城市，智利的混凝土建筑物 (4 到 23 層 )的密度比很高，為(3)。這似乎是 1985 年期間在智利發(fā)生的地震中建筑物只產(chǎn)生了較小破壞的原因之一，地震當時引起了強烈的地面運動。 需要指出密度比是衡量側移剛度的一個重要參數(shù)，樓板的相對剛度也對總體剛度產(chǎn)生很大影響。 細節(jié)設計應該為抗震期間的耗能考慮必要的延性。一個設計優(yōu)秀但是沒有足夠細節(jié)設計的鋼筋混凝土結構將會遭受相當大的破壞。 細節(jié)設計不能實現(xiàn)除非設計者能對混凝土的抗震性能有了深刻的理解。細節(jié)設計的基本原則是在緊要部位和結合處提供必需的強度和延性。必要時還應切斷鋼筋并重疊接合，并有足夠的錨固長度。在關鍵部位即會產(chǎn)生塑性鉸的地方應采用加密箍筋。土耳其的經(jīng)驗顯示不充分的細節(jié)設計跟過去 30 年內(nèi)發(fā)生的地震中觀察到的破壞關系很大。大部份的破壞歸結于不充分的錨固長度或者不充分的接合長度和不充分的位移限制。 圖 7， 8和 9概述了梁， 柱和建筑墻體的基本設計規(guī)則。 工程 實際建造的結構可以抵抗地震作用，然而設計圖紙上的結構不能抵抗地震作用。不管設計的方法有多好，不可能設計出抗震建筑物除非設計的工程項目是在適當?shù)谋O(jiān)督下完成的。大部份的發(fā)展中國家強調(diào)設計階段，質(zhì)量控制，監(jiān)督通常是被看不起，而且被工程師忽略。 工程師應該認識到抗震的一些重要要求，也就是由實際尺寸，材料的性質(zhì)和在現(xiàn)場工地完成的加固措施決定的結構的強度，延性和剛度。差的監(jiān)督造成不佳的材料質(zhì)量和鋼筋的錯誤安放。土耳其的經(jīng)驗顯示不充分的監(jiān)督已經(jīng)成為過去發(fā)生的地震造成的破壞的最主 要因素。 根據(jù)這些討論，我們可以得出結論，為了更好的抗震，第一步是糾正過去范的錯誤。如果建筑外形，細節(jié)設計和建筑監(jiān)督不能改進的話，完善的法規(guī)和精密的分析方法也是不能避免未來地震導致的破壞。 4 設計的建議 這個部分的主要目標是詳細說明普通鋼筋混凝土結構設計的一些簡單規(guī)則。一般來說，作者所說的一般結構是十層的。 各因素的概括 在說設計規(guī)則之前，有必要先陳述一些有關地震作用和鋼筋混凝土結構抗震的實際情況。 地面運動的特性不能被人們充分認識。 當受到強烈的地面運動時，結構不再處于彈性狀態(tài)。屈服點可 能在不同的位置產(chǎn)生，并且大部份的能源消耗發(fā)生在這些部位。 結構的反應不僅和地面運動有關，同樣跟結構的動力因素有關，比如質(zhì)量，剛度和阻尼。對于鋼筋混凝土結構來說，很難估計它的剛度和阻尼，因為裂痕和徐變在地震作用之前就發(fā)生了。 非結構構件影響結構的受力。 為了分析一幢建筑，第一，通過許多簡單的假設，來制作出一個簡單的模型。分析僅針對這個模型而不針對真正的建筑物。由假定制作的模型也會產(chǎn)生一些錯誤。 一些重要的動力因素如質(zhì)量，剛度和阻尼決定于實際尺寸和材料在施工期間獲得的強度。這些因素跟設計者在設計階段 所假設的不同。鑒于這些事實，我們可以很容易看出在鋼筋混凝土結構的抗震設計中有許多不確定因素。工程師必須意識到這些因素的存在，不能僅依靠分析得到的數(shù)據(jù)。更加精密，復雜的分析方法很容易使工程師忽略結構的真實受力，使其成為數(shù)字的奴隸。一般來說，簡單的方法加上根據(jù)受力做出的正確判斷可以進行良好的抗震設計。 簡單的方法 結構的抗震力可以通過以下簡單的步驟得到： （靜力或動力） ，根據(jù)設計圖紙進行施工 作者認為對于一般的住宅或是十層的建筑物來說，可以通過以下簡單的規(guī)則來獲得較大的抗震力。以下給出的規(guī)則運用到了土耳其的一個自治市，它們可以作為設計者的借鑒，并檢驗呈交給這個自治市的方案的可行性。第一條規(guī)則涉及了前面談到的密度比。對于民用住宅和十層建筑物來說，承受豎向荷載的構件（結構墻和柱子）的面積和應該滿足以下等式。 Av= (1) Av樓層處所有豎向結構構件的代表性的面積和（ m2） Ap樓層處的面積（ m2） 作為這一規(guī)則的補充，每一柱子的代表面積還應滿足下列條件： Ac =(n) (2) 但是柱子的最小尺寸不能小于 25x25cm。 Ac柱子的代表面積（ m2） At柱子的附屬面積 (m2) n層數(shù) 第二條規(guī)則是關于最小量要求和細節(jié)設計。這些因素在圖 7， 8， 9 展示的梁，柱結構墻中得到概括。 作為這兩個規(guī)則的補充，設計者應該選擇一個合理的外形并且配合在施工階段的良好監(jiān)督。如果這些簡單的規(guī)則能夠遵循，一些要求能夠滿足的話，對于大多數(shù)具體的建筑來說，即使在沒有進行側移分析的情況下，也能得到充分的抗震力。 5 總結 在地震作用下，鋼筋混凝土結構的反應不僅跟地面運動的 特性有關，而且跟結構的動力特性有關。由于在估計地面運動和結構特性中存在許多不確定因素，我們只能期望得到一些大概的結果。我們可以根據(jù)以往的經(jīng)驗和判斷對分析得到的數(shù)據(jù)進行篩選。 只有對結構抗震知識的掌握才能做出正確的判斷。對以往發(fā)生的地震造成的破壞的重新評估發(fā)現(xiàn)通過一些簡單的規(guī)則可以大大提高抗震性。這些簡單的規(guī)則已經(jīng)在本論文中得到概括。