钢筋混凝土结构抗震设计思路和理解

钢筋混凝土结构抗震 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思路和理解 钢筋混凝土结构抗震设计思路和理解 摘要:文章首先回顾了建筑结构抗震设计思路的发展历程，并主要探讨了钢筋混凝土抗震设计的基本思路——设计力延性准，在此基础上介绍了能力设计法的具体应用。 关键词:钢筋混凝土;抗震;设计 目前，世界各国的抗震规范几乎都采用这样一种思路:采用按可能遭遇的地震强弱划分地震分区;根据各地区的历史发生地震的统计结果或对地质构造的历史考察给出具有明确统计含义的设防水准地面运动峰值加速度;再利用加速度反应谱给出不同周期下结构的反应加速度;通过地震力调整系数r得到设计用加速度水准。同时，多数国家都认同这样的观点，设防烈度水准可以取用不同的值，选用越高的设防烈度水准，结构的延性要求也就越低，选用越低的设防烈度水准，结构的延性要求就越高。结构延性保障的先决条件是构件的延性，在采用一系列措施保障构件延性的基础上，再通过有效合理的连接，同时结构体系选择合理，刚度分布合理的条件下就能基本保证结构的延性。 一.抗震设计思路的简单回顾 建筑结构抗震的发展是随着人们都地震动和结构特性的认识不断深入而逐渐发展起来的，从诞生至今不过百年的历史，大致有以下几个发展阶段: (1) 静力阶段，它最先由日本大森房吉教授通过对当时有限的 震害观测和理论认识提出的抗震设计理论,仅仅适用于刚体结构。它没有考虑结构的动力特性和场地差别对建筑结构的影响,不加区分的对所有结构都采用一个统一水平地震力v=kw(k?0.1;w为结构的重量)来考虑地震作用效应的影响。 (2)反应谱阶段，随着真实地震动记录的获取和结构动力学理论的发展，1940年美国的biot教授提出了弹性反应谱的概念，反应谱是单自由弹性体系在获取的众多地震记录的激励下，结构周期与响应之间的关系，包括加速度反应谱，速度反应谱，位移反应谱。它综合考虑了结构的动力特性，至今仍然是各国规范设计地震力取值的基础。 (3)动力理论阶段，随着对地震动认识和理解的不断加深，认识到反应谱的一些不足，如对地震动持时的影响考虑不周，再加上计算机性能的提高，使得动力法逐渐发展起来了，它的本质直接求解动力方程，但是由于地震时地面运动加速度极不规则，对于微分方程无法求出它的闭合解，因此多采用数值积分法。通常的做法是对已记录的地震波进行连续分段处理，每段的数据都看做不变的，然后作用到结构上，通过动力平衡方程来求得此刻的加速度、速度、位移反应，接着与前一段的加速度、速度、位移进行叠加，把叠加的结果作为下一时段的初始数据，依此类推，最终求得结构在所给出低周反复地震波下的加速度、速度和位移动力反应变化过程。 作为基于性能抗震设计的基础，应该对某一具统计意义的特定水 平地震作用下的结构位移，速度和加速度进行准确的评估，还应该有一个合理的评估 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和可用的评估工具。正是因为这个目的，提出和发展了pushover方法和能力谱方法。pushover方法的基本思路是采用静力加载，假定某一分布形式的侧向荷载作用在结构上，逐渐加载直到达到结构控制点目标位移或结构破坏，从而得到控制点的水平侧移与基底剪力关系曲线，用以评估结构的抗震性能。pushover方法依赖于侧向力的分布形式和弹塑性反应谱目标位移的确定。 二. 钢筋混凝土抗震设计的基本思路——设计力延性准 在弹性反应谱提出之后，人们发现由此计算所得的结构反应与实际地震时结构的破坏现象有一定的矛盾，主要是按弹性反应谱算得的结构反应加速度为当时习惯性设计地震力的取值大好几倍，而且按照习惯性取定的设计地震力的作用下设计的房屋结构，在地震中结构体系的损伤并不严重。上世纪60年代，newmark通过对不同周期的初始刚度相同的单自由度体系在多波输入的条件下进行了 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，提出了等位移原理和等能量原理，并提出了结构延性的概念。其后，又深入地研究了单自由体系的屈服水准与弹性自振周期以及结构最大非弹性动力反应之间的关系，这就是习惯上所说的r-μ-t效应的理论。通过这些研究，揭示了延性能力和塑性耗能是结构在取用屈服水准不高的情况下，在大震下结构不发生严重破坏和不倒塌的保证。到这里，关于设计地震力取值大小的基本问题就得到了 解决，就是抗震时地震力取值的大小不是一个确定的数值，而是和结构延性性能和耗能机制相关的量值。这里需要说明的是，设计地震力取值仅仅解决了一个方面的问题，而对结构延性性能保障方面的措施还必须得以保证，这将在下面一节讨论 三. 能力设计法 上面一个部分着重讨论了设计地震力取值的问题，但要保证结构在大震下的性能，还需要制订有效的抗震措施，使结构确实具备所需要的保持竖向承载力条件下非弹性变形能力，这就是所谓的能力设计法。 能力设计法主要通过以下三种措施给予保证:1. 增大柱相对于梁的抗弯能力，人为的引导结构的出铰部位。2. 提高相对于正截面承载力的抗剪能力，避免出现非延性的剪切破坏。3. 对有可能出现塑性铰的部位，采用相应的构造措施，保证必要的非弹性变形性能。 首先对出铰的合理部位进行讨论，各国大致的思路差不多，都偏向于使梁端先于柱端出现的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。这种出铰方案有以下优点:梁的延性易于控制，且一般情况下比柱的延性大;梁铰比柱铰形成的整体塑性变形小;梁铰机构形成的塑性变形比较稳定。在承认优先形成梁铰的前提下，还有两种不同的设计方法，一种是由新西兰为代表的，倾向于形成理想的梁铰机构，就是保证梁端出现塑性铰，而柱子除底层外，均不出现塑性铰，此时对除底层柱外给柱子相对于 梁比较大的超强系数(大概2.0)，好处是这时柱子(除底层外)不需要进行复杂的配箍，因为采用这样的系数能保证出铰很明确。但正是由于这种设计方法追求理想的梁饺机构导致底层柱子相比较弱，就有出铰的可能，相应就必须采用构造措施保证这个部位的塑性变形性能。同时，如若底层出铰对结构的影响就会较大，一旦压溃可能会导致结构的整体倒塌，这就必须从构造上给予保障，增加了构造的难度。另一种方案包括美国、欧共体、中国等，这种方案引导结构柱铰晚于梁铰出现，同时可不限制铰的出现，但要求结构不形成层侧移结构，这时对柱子的超配系数比起新西兰要求的要小(大概1.4)，同时对柱子采用配箍筋加以约束的方案。其实对柱子采用超配系数的确定问题比较复杂:梁端构造的超配的影响;梁柱端塑性铰出现内力重分布的影响;屈服前的非弹性特征可能使柱子的实际弯矩大于弹性分析得到的弯矩;材料差异所带来的不确定因素;结构非弹性特征的发育导致结构动力特性变化所带来的影响等等。按照能力设计的要求，剪力墙的塑性铰一般出现在墙肢的底部。联肢剪力墙的承载力和延性与洞口连梁的承载力和延性有很大的关系，一般尽可能的设计成弱连梁，有意识的引导连梁在地震时首先屈服，然后是底部墙的屈服，也就是预计塑性铰区的屈服。 避免出现过早剪切破坏的原因很简单，就是因为剪切破坏属于脆性破坏，不利于保证结构的延性，保证的办法就是按照抗震等级的不同对所有的梁、柱、墙等构件采用相对于抗弯的不同的超配系数。 抗震抗剪的基本要求是在梁端塑性铰大震中所需塑性转动之前不发生剪切破坏，这与非抗震抗剪有概念性的差异。对于各种不同的结构构件的抗剪机理和我国规范的处理方式，这里有必要说明一下。梁:抗震时由于低周的反复作用使得梁出现交叉斜裂缝，斜裂缝的分布决定了抗震的抗剪能力比非抗震有所下降，原因:抗震时的剪切破坏发生在纵筋屈服之后，这时裂缝较大;交叉裂缝的出现对混凝土的损伤更加严重;抗震时加大梁端负弯矩的数值，导致较大的剪力值出现在梁的下端，由于下端没有现浇板，更容易破坏。但此时箍筋的作用与非抗震时的作用相差无几，规范上对此不利作用的考虑是采取对抗剪 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 中对混凝土项0.6的折减，同时，为了避免非延性的斜压破坏，采用了比非抗震时更严厉的限制措施，把截面的剪力设计值比非抗震时乘以0.8的折减系数。柱:规范中对抗震时柱的抗剪公式的处理原则一样，也是对混凝土项采用0.6的折减系数，同样采用更严厉的措施防止斜压破坏，把截面的剪力设计值比非抗震时乘以0.8的折减系数。但由于一般情况下，柱的轴压力比较大，这种压力对于柱出现塑性铰后对构件的抗剪性能偏有力，按照这种思路，柱采用和梁一样的折减似乎不大合理。墙:抗震时，国内几乎没有相关的试验资料，仅仅是采用对非抗震的抗剪公式对混凝土项和钢筋项都采用了0.8的折减系数，同时，为防止斜压破坏，采用限制剪压比的办法，把截面的剪力设计值比非抗震时乘以0.8的折减系数。需要说明的是，一般情况下，剪力墙抗剪 存在问题的部位大概是下部几个楼层。节点:主要的承受剪力构件，节点剪力主要是依靠桁架机构、斜压杆机构、箍筋的约束效应三个机构或途径来承受。桁架机构主要是抵抗钢筋主拉应力，斜压杆机构主要是抵抗混凝土及钢筋产生的主压应力，箍筋的约束效应则是增强混凝土的抗剪能力。随着节点区内混凝土非线性的发展，桁架结构的作用不断减小，而后两者的作用却在不断增强。因此，节点抗震的主要目标是在反复受力的情况下，通过加强斜压杆机构和箍筋约束效应来避免核心区混凝土斜向压溃从而使节点在达到预计的大震反应之前不发生剪切破坏。 最后，讨论一下在预计出现塑性铰的部位如何保障构件的非弹性变形性能。1. 在以塑性铰的长度为基础，配加密箍筋目的是从构造上对框架梁、柱塑性铰区的受压区混凝土提供约束，并约束纵向受力钢筋，防止它在保护层混凝土脱落后过早压屈，以保证梁、柱端塑性铰的转动能力;并要求柱子的钢筋搭接应该位于塑性铰区以外的部位;抗震结构的最小配筋率比非抗震结构的要大。2. 采用对框架梁的混凝土受压区高度和柱的轴压比进行了相关的要求;还有对梁的跨高比进行了限定。3. 节点:为了避免当弹性变形较大时，梁端的钢筋屈服区向节点内渗透，贯穿节点的梁筋粘结退化与滑移加剧，从而使框架刚度和耗能性能进一步退化，规范中要求贯穿节点的每根梁筋直径不宜大于柱截面高度的1/20。4. 剪力墙在周期反复荷载作用下的塑性变形能力与墙肢的轴压比的大小有着 密切的关系。规范相应规定了对一、二级抗震等级的剪力墙，在塑性铰可能出现的底部加强部位，规定了重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比限值。而且要求一、二级抗震等级下，当剪力墙底部可能出现塑性铰的区域内轴压比较大时，应通过约束边缘构件为墙肢两端的混凝土提供足够的约束;对三、四级抗震等级的剪力墙肢，用构造边缘构件为墙肢两端的混凝土提供约束。 四. 一些补充说明 上面的所有讨论的基础都是基于设计使用年限为50年的丙类建筑，对于甲级和乙级的房屋建筑应该按照抗震规范3.1.3条，采用相应的对地震力的取值和抗震措施。对于设计使用年限为100年及其以上的丙类建筑，结构设计时应另行确定在其设计基准期内的活荷载、雪载、风载和地震作用的取值，确定结构的可靠度指标以及确定钢筋保护层厚度等构件的有关参数的取值。结构抗震设计所采用的基本地震加速度、抗震措施，应根据结构形式、设计使用年限、原设计基本地震加速度等条件专门研究后确定。 此外，由于抗震的受力特性，对钢筋和混凝土的材性和相应的构造做法应有一些基本的要求，如箍筋的135度弯钩;钢筋和混凝土材料的选用等，设计应给予充分的考虑。