建筑结构抗震设计.doc

众所周知,当我们设计一般的结构时,往往要求结构在规定荷载作用下处于或基本处于弹性工作阶段,结构设计要有足够的强度,保证安全,又要有足够的刚度,保证结构的变形在使用许可范围之内。这种预应力结构内力的分析与设计一般采用弹性分析法。在实际工程中,按照这样的原则设计出来的结构,如果没有遇到特别的情况,在预期的荷载作用下,极少出现严重破坏、过度变形等不正常状态。而地震作用则不同,由于地震本身的随机性很强,在某一地区,在某一基准期内,可能出现的最大地震动是一个随机变量,事先无法预知。相对于上述荷载,地震动的影响次数少,作用时间短,各次地震的强度差异很大。若要求在各种强度地震动下,结构仍然保持弹性状态是很不经济的,甚至是不可能的。因此,结构的抗震设计与结构抗御其他荷载作用的设计是不同的,结构工程师应准确理解与把握结构抗震设计的基本原理。、建筑抗震的三水准我国在89规范修订的同期,即20世纪70年代后期至80年代中期,国际上关于建筑抗震设防思想出现了一些新的趋势,其中最具代表性的当属美国应用技术委员会ATC的研究报告ATC3—06。其在回顾和总结了1976年以前的地震灾害第一次尝试性地对结构抗震设计的风险水准进行了量化,同时还明确提出了建筑的三级性能标准:(1)允许建筑能抵抗较低水准的地震动而不破坏;(2)在中等水平地震动作用下主体结构不被破坏;(3)在强烈地震作用下,建筑不会倒塌,确保生命安全。另外,对某些重要设备,特别是应急状态下对公共的安全和生命其主要作用的设备,在地震时和地震后要保持正常运行。基于上述趋势,89规范结合我国的经济能力,在78规范的基础上对抗震设防标准作了如下一些规定:(1)在遭受本地区规定的基本烈度地震影响时,建筑(包括结构和非结构部分)可能有损坏,但不致危及人民生命财产安全,不需修理或稍加修理即可恢复使用;(2)在遭受较常遇到的、低于本地区规定的基本烈度的地震影响时,建筑不损坏;(3)在遭受预估的、高于基本烈度的地震影响时,建筑不致倒塌或发生危及人民生命财产的严重破坏。上述三点规定可概述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”这样一句话,即89规范以来,我国建设工程界秉承的抗震设防思想。按照上述抗震设防思想,从结构受力角度看,当建筑遭遇第一水准烈度地震(小震)时,结构应处于弹性工作状态,可以采用弹性体系动力理论进行结构和地震反应分析,满足强度要求,构件应力完全与按弹性反应谱理论分析的计算结果相一致;当建筑遭受第二水准烈度地震(中震)时,结构越过屈服极限,进入非弹性变形阶段,但结构的弹塑性变形被控制在某一限度内,震后残留的永久变形不大;当建筑遭遇第三水准烈度地震(大震)时,建筑物虽然破坏比较严重,但整个结构的非弹性变形仍受到控制,与结构倒塌的临界变形尚有一段距离,从而保证了建筑内部人员的安全。二、科学布局建筑平面和立面建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度;对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地