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对钢筋混凝土建筑结构现代抗震设计思路及关系是什么?

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提问人72643 - 泥土工 2级  举报  

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关键词: ,结构,弹性

   
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回答人:83964831 - 泥土工 2级 - 提交时间:2015/3/12 0:34:00   我也要给他一个好评有用(0)  我要给他一个坏评没用(0)  举报

    在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路,其主要内容是: 
    1.合理选择确定结构屈服水准的地行动用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地动强弱标记值(即中震的),再以差别的R(地动力降低系数)得到差别的设计用地面运动加速度(即小震的)来进行结构的强度设计,从而确定了结构的屈服水准。 
    2.制定有效的抗震办法使结构确实具备设计时接纳的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调解办法(强柱弱梁、强剪弱弯)和抗震结构办法。 
    现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的,其核心是关系,关系主要指在差别滞回规律和地面运动特征下,结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反响间的关系。其中R为弹塑性反响地动力降低系数,简称地动力降低系数;而为最大非弹性反响位移与屈服位移之比,称为位移延性系数;T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。
    60年代开始,研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终稳定的前提下,通过对差别周期,差别屈服水准的非弹性单自由度体系做动力剖析,得到了有关弹塑性反响下最大位移的规律:对T大于1.0秒的体系适用 “等位移准则”即非弹性反响下的最大位移总即是同一地面运动输入下的弹性反响最大位移。对付T在0.12-0.5秒之间的结构,适用“等能量准则”即非弹性反响下的弹塑性变形能即是同一地动地面运动输入下的弹性变形能。当“等能量原则”适用时,随着R的增大,位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R相同的比例增长更快。由以上规律我们可以看出,如果以结构弹性反响为准,把结构用来做承载能力设计的地行动用取的越低,即R越大,则结构在与弹性反响时相同的地行动用下到达的非弹性位移就越大,位移延性需求就越高。这意味着结构务必具有更高的塑性变形能力。规律开端揭示出差别弹性周期的结构,当其弹塑性屈服水准取值巨细差别时,在同一地面运动输入下屈服水准与所到达的最大非弹性位移之间的关系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水准不高的结构在较地面震引起的非弹性动力反响中不致产生严重损坏和坍毁的主要原因。让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。
    之所以存在上诉的规律,我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先,通过人为办法可以使结构具有一定的延性,即结构在外部作用下,可以产生足够的非线性变形,而又维持承载力的属性。这样就可以包管结构在进入较大非线性变形时,不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和坍毁,从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次,作为非线弹性质料的钢筋混凝土结构,在一定的外力作用下,结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过程中,外力做功全部变为热能,并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来剖析,在弹性范畴振动时,惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态,体系能量在动能、势能间连续转换,但总量保存稳定。如果某次振动过大,体系进入屈服后状态,则体系在平衡位置的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两局部,其中,塑性变性能将耗散掉,从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到,在地动往复作用下,结构在振动过程中,如果进入屈服后状态,将通过塑性变性能耗散掉局部地动输给结构的累积能量,从而减小地动反响。同时,实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量,减小地动反响。别的,结构进入非弹性状态后,其侧向刚度将明显小于弹性刚度,这将导致结构瞬时刚度的下降,自振周期加长,从而减小地行动用。 
    随着对规律认识的深入,这一规律已被列国规范所接受。在抗震设计时,对在同一烈度区的同一类结构,可以凭据情况取用差别的R,也就是差别的用于强度设计的地行动用。当R取值较大,即用于设计的地行动用较小时,对结构的延性要求就越严;反之,当R取值较小,即用于设计的地行动用较大时,对结构的延性要求就可松开。 
    目前,国际上逐步形成了一套“多条理,多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为:工程师应该选择合适的形态水准和地动荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态,非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分为:损伤出现(damage onset)、正常运作(operational)、能继续居住(countinued occupancy)、可修复的(repairable)、生命安定(life safe)、坍毁(collapse)。性态目标指建筑物在一定水平的地行动用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应接纳多重性态目标,好比美国的“面向2000基于性态工程的框架方案”曾对一般结构、须要结构、对安定起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标――基本目标(常遇地动下完全正常运作,少遇地动下正常运作,罕遇地动下包管生命安定,极罕遇地动下接近坍毁)、须要目标(少于地动下完全正常运作,罕遇地动下正常运作,极罕遇地动下包管生命安定)、对安定其控制作用的目标(罕遇地动下完全正常运作,极罕遇地动下正常运作)。对重要性差别的建筑,如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑,应该按较高的性态目标设计,别的,也可以针对甲方对建筑提出的差别抗震要求,选择差别的性态目标。 

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