抗震設防目標與設計方法

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抗震設防目標

抗震設防目標是指建筑結構遭遇不同水準的地震影響時,對結構、構件、使用功能、設備的損壞程度及人身安全的總要求。建筑設防目標要求建筑物在使用期間,對不同頻率和強度的地震,應具有不同的抵抗能力,對一般較小的地震,發生的可能性大,故又稱多遇地震,這時要求結構不受損壞,在技術上和經濟上都可以做到;而對于罕遇的強烈地震,由于發生的可能性小,但地震作用大,在此強震作用下要保證結構完全不損壞,技術難度大,經濟投入也大,是不合算的,這時若允許有所損壞,但不倒塌,則將是經濟合理的。因此,中國的《建筑抗震設計規范》中根據這些原則將抗震目標與三種烈度相應,分為三個水準,具體描述為:

第一水準

當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震(或稱小震)影響時,建筑物—般不受損壞或不需修理仍可繼續使用。

第二水準

當遭受本地區規定設防烈度的地震(或稱中震)影響時,建筑物可能產生一定的損壞,經一般修理或不需修理仍可繼續使用。

第三水準

當遭受高于本地區規定設防烈度的預估的罕遇地震(或稱大震)影響時,建筑可 ?地震設防標準由丙類提升為乙類。

能產生重大破壞,但不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。通常將其概括為:“小震不壞,中震可修、大震不倒”。

結構物在強烈地震中不損壞是不可能的,抗震設防的底線是建筑物不倒塌,只要不倒塌就可以大大減少生命財產的損失,減輕災害。一般,在設防烈度小于6度地區,地震作用對建筑物的損壞程度較小,可不予考慮抗震設防,在9度以上地區,即使采取很多措施,仍難以保證安全,故在抗震設防烈度大于9度地區的抗震設計應按有關專門規定執行。所以《建筑抗震設計規范》適用于6~9度地區。

設計方法

第—階段設計是(小震不壞)按小震作用效應和其他荷載效應的基本組合驗算結構構件的承載能力,以及在小震作用下驗算結構的彈性變形。具體的說是在方案布置符合抗震設計原則的前提下,以眾值烈度(小震)下的地震作用值作為設防指標,假定結構和構件處于彈性工作狀態,計算結構的地震作用效應(內力和變形),驗算結構構件抗震承載力,并采取必要的抗震措施。這樣既滿足了在第—水準下具有必要的承載力(小震不壞),同時又滿足了第二水準的設防要求(損壞可修)。另外,對于框架結構和框架——剪力墻結構等較柔的結構,還要驗算眾值烈度下的彈性間層位移,以控制其側向變形在小震作用下不致過大。對大多數的結構,可只進行第一階段設計,而通過概念設計和抗震構造措施來滿足第三水準的設計要求。

第二階段設計是(中震可修)彈塑性變形驗算,對特殊要求的建筑和地震時易倒塌的結構,除進行第一階段設計外,還要按大震作用時進行薄弱部位的彈塑性層間變形驗算和采取相應的構造措施,實現第三水準(大震不倒)的設防要求。首先是要根據實際設計截面尋找結構的薄弱層或薄弱部位(層間位移較大的樓層或首先屈服的部位),然后計算和控制其在大震作用下的彈塑性層間位移,并采取提高結構變形能力的構造措施,達到大震不倒的目的。

(其中,上面提到的小震、基本烈度、大震之間的大致關系為:小震比基本烈度低1.55度;大震比基本烈度高1度左右。)

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