关于抗震设计规范‘设计地震分组’的讨论

关于抗震设计规范设计地震分组的讨论 前几天在东南西北人看到一个关于设计地震分组的帖子，好多人的讨论不得要领，所以我在这里就专门做一下总结。这个网友提的问题是这样：有个问题总是困扰我很久了，简单地说有下：1.设计地震分组第一组，第二组，第三组究竟反映的是什么，从第一组到第三组反反映的是一种什么趋势？谁更有利？也就是说同一场地更易发生地震的地方是分为第一组呢还是第三组？2.从第一组到第三组，特征周期是渐渐增大的，根据地震影响系数曲线，则有从第一组到第三组，其地震影响系数也是渐渐增大的，那是不是可以这样理解：地震分组第三组比第一组受地震影响更严重呢，但从规范上的分组来看，好像又与这是相反的！这今人很是不理解！3.从第一组到第三组是不是反映了从近震到远震的顺序呢？如果是这样，那应该是第一组受地震影响更严重啊！这又与规范上的地震影响系数计算公式是相反的！热切盼望大家发表意见！然后，这个网友得出结论：还有个问题想请教一下，“地震影响系数越大则受损越厉害，地震影响系数越小受损越小”这种说法成立否？如果成立，地震影响系数是随特征周期增大而增大的，第一组的特征周期比第三组的小，也就是说近震的特征周期比远震的小，那么根据规范中地震影响系数的计算公式则可推出：在建构筑自震周期相同前提下，近震所受地震影响比远震小些！也就是震中的比远处的建构筑物所受地震影响更小些！这显然与事实及常理不合，这也正是困扰我很久的地方。我给出的回答是这样的：首先，“地震影响系数越大则受损越厉害，地震影响系数越小受损越小”这种说法成立否？应该是“地震影响系数越大则受地震作用越厉害，地震影响系数越小受地震作用越小”。在我国抗震设计规范中，有底部剪力法和反应谱法，说到底都是静力抗震阶段，因为反应谱法是地震影响系数是一个伪反应谱，它根据大量真正的地震反应谱的形状所确定具有相似性状的一个相似体。我们看规范两种方法其实都是这样一个形式：地震影响系数(max)=a(max)/g所以说，这个如果成立，地震影响系数是随特征周期增大而增大的，第一组的特征周期比第三组的小，也就是说近震的特征周期比远震的小，那么根据规范中地震影响系数的计算公式则可推出：在建构筑自震周期相同前提下，近震所受地震影响比远震小些！是你的理解错误，是不对的，你没有理解全面。从上式，我们知道a(max)是根据设防烈度选取的。那么，设防烈度是怎么来的？我们在查规范的时候，要用到一个烈度区和地震动区划，这没有画在规范上，但是搞地震研究的人知道，前者规定了设防烈度，后者决定了设计基本地震加速度。这里，设防烈度一旦确定，a(max)就确定了，故而地震影响系数(max)=a(max)/g也就确定了，可以看出跟设计地震分组的关系不大。我们根据历史地震、地质构造、断层活动性评价和地震记录分析等等确定潜在地震的位置、震级和震源深度。然后，我们发现地震烈度I和地震动A有一个关系，设为 I=y1（A）.我们还知道，I是随着距离R和震级M有一个衰减关系，设为I=y2（M，R），这样就有A=y（M，R）。从上面的关系我们可以看出什么啊？就是，某个地方可能发生何种程度的破坏性(I，A)，以及发生地震的范围(设计地震分组)，都是根据历史地震、地质构造、断层活动性评价和地震记录分析等等设定好了的。经过分析，可以得出一个平均意义上的，或者是满足一定可靠度的I和A。然后，根据各地的经济水平和建筑物的重要性，可以给出一个折减，这个折减关系是多参数的非线性的。好了，现在我们在设计的时候有了设防I、设计A，你可以看到这两个东西的选取已经包含了M和R的影响了。那为什么还要给出地震设计分组呢？是多此一举么？我们知道，结构的地震反应受下面地基土的影响很大，同样的结构，在同样的地震作用下，当下面的地基土的分布（包括厚度和土的性质）场地类别，不一样结构的反应就不一样。对于结构有个地震周期，对于场地，有个滤波作用。远震经过滤波作用，这个滤波作用使得短周期成分很快就衰减了，长周期成分被保留，并根据不同的场地而得到不同程度的放大。在查表的时候，场地类别会有勘察资料告诉你；那么设计地震分组，就是告诉你，附近能影响结构的地震分布，比如，第一组，就是说地震发生的距离比较近，第三组，就是地震发生比较远。比如同样是7度，第一组就是说地震发生在本地较近距离处，短周期地震动占影响的的绝大多数，对应规范伪反应谱的那个水平段比较短；第三组就是地震发生在本地较远距离处，长周期地震动占影响的的绝大多数，对应规范伪反应谱的那个水平段比较长。但是，水平段的值受到这个设计分组的影响了么？没有，对吧！这个影响没有在规范中明确给出来，因为后面的内容太多了，所以规范只给给出全国各地的设计分组、防防烈度以及设计基本加速度。你不明白，又做抗震设计，只能说你没有把这个东西掌握好。有兴趣，找找抗震方面的资料看看吧！ 对于这个问题，我打算有时间，再重新开一系列帖子，专门的讲一讲现行规范的由来，以及对国外规范、科研的借鉴，特别要把建筑抗震设计规范的一些黑匣子给讲清楚了。因为，我发现好多设计人员对这些黑匣子搞不清楚，缺乏专门的抗震理论的修养；而很多网站和个人博客上的讲解根本不得要点，自己都没有理解，人云亦云，造成了很多误解。最后，我的这一系列帖子，希望大家多提意见。我争取把这一系列帖子开下去，因为我自己现在也特别忙，尽力吧。同样是7度设防，第一组就是说地震发生在本地较近距离处，短周期地震动占影响的的绝大多数，对应规范伪反应谱的那个水平段比较短这个Tg小嘛；第三组就是地震发生在本地较远距离处，长周期地震动占影响的的绝大多数，对应规范伪反应谱的那个水平段比较长这个Tg大，就是要考虑长周期因素的影响嘛。什么是地震反应啊？就是结构受到地震作用，结构由此而产生的的力、力矩、位移、变形等等，这些反应不但要受地震作用的影响，场地的影响，还有结构自身动力特性的影响。这里的结构动力特性，简单地说主要是基本振型以及其相对应的基本频率。那么，他们主要受什么的影响？对，就是刚度、质量及其分布。那么刚度主要受什么影响啊？具体到设计中，你是用结构和构件的尺寸来实现粗略的刚度保证的.相同破坏程度的近震（第一组）和远震（第三组），它们接受的是不同地震带传过来的地震效应，我觉着关键点在这。也是我主要要阐明的观点。设防烈度是针对建筑物本身抗震能力的，地震对建筑物的破坏程度主要要素是：频谱特性（共振）、时间、能量。我们要做的是避免共振，和尽可能的把能量耗散。共振：避免地震的卓越周期与场地的卓越周期还有结构物的卓越周期一致或接近。我们设计时的振型分解，其功能之一是避免共振。能量耗散：如今最基本、最常用的是利用结构物的延性设计与自身具有的阻尼特性来进行能量耗散，最容易出现的的麻烦事就是首层过早出铰，以至能量耗散潜能无法发挥最大作用。说这些就是想和博主聊聊！随便聊的，想到哪说哪，博主可以指出我的出彩之处与不足之处，慢慢的，我们都会在不知不觉中提升了自己，理解了彼此。结构设计贵在交流。博主回复：地震三要素是：频谱特性（共振）、时间、峰值。你说的能量，目前并不作为地震的主要要素。能量在结构的耗散机制，我认为主要取决于结构。现在能量在结构中的耗散，最主要的就是用一个损伤指数来衡量，这还用于政策决策和损伤评估，是一个很有效的指标。现在的各种损伤指数，是针对不同结构类型提出来的，因为不同结构其能量耗散不同。我们常说的框架结构，由于现浇钢筋混凝土楼板的存在，很多预定的理想破坏模式不能实现，比如先梁后柱，先弯曲后剪切，等等。这一点在汶川地震中尤其明显，很多梁柱节点处，都是柱子剪坏，梁板还是好好地。正对大多数的框架结构的现状，我觉得用剪切模型来模拟是很恰当的，我一个师兄的硕士论文做的就是针对这种模型的损伤指数，可用一个函数式表示：D=f（y,w）y为层间位移，w为各层的能量耗损。我觉得做得很不错，很实用。能量耗散：如今最基本、最常用的是利用结构物的延性设计与自身具有的阻尼特性来进行能量耗散，最容易出现的的麻烦事就是首层过早出铰，以至能量耗散潜能无法发挥最大作用。这个原因是，由于刚性板、梁的共同加强和作用，对底层柱把能量像上层传播有一个阻滞作用。这样说的原因，不是说梁板太强，而是底层柱相对来说比较弱。地震来时，弱者承担的能量耗散更大，因而损伤更严重。我们在都江堰某政府小区考察，这其实是一个底框结构，仅有4层，但是它底部的柱子做到800 X 800，上面三层仅仅是各墙角设置240 X 240的构造柱。周围好多甚至是请设计公司设计过的房子都坏了，这有着小区的类似结构的房子，连个裂纹都没有，这说明什么？1.地震时地面运动的加速度。可以作为确定烈度的依据。在以烈度为基础作出抗震设防标准时,往往对相应的烈度给出相应的峰值加速度。例如,中国的新地震烈度表(1980)规定,烈度为、时相对应的峰值加速度平均值分别为0.125g、0.25 g、0.5 g、1.0g。在日本地震烈度表中也包括有与每一烈度相当的地震加速度值。 2.关于抗震规范中设计基本地震加速度与中国地震动参数区划图的地震动峰值加速度值的区别？设计基本地震加速度，指的是建设部1992年7月3日颁发的建标【1992】419号关于统一抗震设计规范地面运动加速度设计取值的通知规定的加速度值，其规定如下： 设计基本地震加速度值：50年设计基准期超越概率10%的地震加速度设计取值，其中取值 7度0.10g,8度0.20g,9度0.40g 这里的设计基本地震加速度的取值与中国地震动参数区划图所规定的地震动峰值加速度相当，只是在0.10g和0.20g之间有一个0.15g,0.20g与0.40g之间有一个0.30g的区域，这两个区分别同7度和8度地区相当 而地震动参数区划图提供了二类场地上，50年超越概率为10%的地震动参数，共2张图 中国地震动峰值加速度 中国地震动峰值加速度A按下法取得： 首先计算加速度反应谱，得加速度的平均值Sa,则A=Sa/B B为动力放大系数 再计算加速度反应谱，得谱速度的平均值Sv,则 Tg=2PiSv/Sa Pi为数学公式中计算面积的pi。爱人者，人恒爱之；敬人者，人恒敬之；宽以济猛，猛以济宽，政是以和。将军额上能跑马，宰相肚里能撑船。最高贵的复仇是宽容。有时宽容引起的道德震动比惩罚更强烈。君子贤而能容罢，知而能容愚，博而能容浅，粹而能容杂。宽容就是忘却，人人都有痛苦，都有伤疤，动辄去揭，便添新创，旧痕新伤难愈合，忘记昨日的是非，忘记别人先前对自己的指责和谩骂，时间是良好的止痛剂，学会忘却，生活才有阳光，才有欢乐。不要轻易放弃感情，谁都会心疼；不要冲动下做决定，会后悔一生。也许只一句分手，就再也不见；也许只一次主动，就能挽回遗憾。世界上没有不争吵的感情，只有不肯包容的心灵；生活中没有不会生气的人，只有不知原谅的心。感情不是游戏，谁也伤不起；人心不是钢铁，谁也疼不起。好缘分，凭的就是真心真意；真感情，要的就是不离不弃。爱你的人，舍不得伤你；伤你的人，并不爱你。你在别人心里重不重要，自己可以感觉到。所谓华丽的转身，都有旁人看不懂的情深。人在旅途，肯陪你一程的人很多，能陪你一生的人却很少。谁在默默的等待，谁又从未走远，谁能为你一直都在？这世上，别指望人人都对你好，对你好的人一辈子也不会遇到几个。人心只有一颗，能放在心上的人毕竟不多；感情就那么一块，心里一直装着你其实是难得。动了真情，情才会最难割；付出真心，心才会最难舍。你在谁面前最蠢，就是最爱谁。其实恋爱就这么简单，会让你智商下降，完全变了性格，越来越不果断。所以啊，不管你有多聪明，多有手段，多富有攻击性，真的爱上人时，就一点也用不上。这件事情告诉我们。谁在你面前很聪明，很有手段，谁就真的不爱你呀。遇到你之前，我以为爱是惊天动地，爱是轰轰烈烈抵死缠绵；我以为爱是荡气回肠，爱是热血沸腾幸福满满。我以为爱是窒息疯狂，爱是炙热的火炭。婚姻生活牵手走过酸甜苦辣温馨与艰难，我开始懂得爱是经得起平淡。爱人者，人恒爱之；敬人者，人恒敬之；宽以济猛，猛以济宽，政是以和。将军额上能跑马，宰相肚里能撑船。最高贵的复仇是宽容。有时宽容引起的道德震动比惩罚更强烈。君子贤而能容罢，知而能容愚，博而能容浅，粹而能容杂。宽容就是忘却，人人都有痛苦，都有伤疤，动辄去揭，便添新创，旧痕新伤难愈合，忘记昨日的是非，忘记别人先前对自己的指责和谩骂，时间是良好的止痛剂，学会忘却，生活才有阳光，才有欢乐。不要轻易放弃感情，谁都会心疼；不要冲动下做决定，会后悔一生。也许只一句分手，就再也不见；也许只一次主动，就能挽回遗憾。世界上没有不争吵的感情，只有不肯包容的心灵；生活中没有不会生气的人，只有不知原谅的心。感情不是游戏，谁也伤不起；人心不是钢铁，谁也疼不起。好缘分，凭的就是真心真意；真感情，要的就是不离不弃。爱你的人，舍不得伤你；伤你的人，并不爱你。你在别人心里重不重要，自己可以感觉到。所谓华丽的转身，都有旁人看不懂的情深。人在旅途，肯陪你一程的人很多，能陪你一生的人却很少。谁在默默的等待，谁又从未走远，谁能为你一直都在？这世上，别指望人人都对你好，对你好的人一辈子也不会