规范阅读报告

1、读书报告摘要：在毕业之际，学院为了使四年来我们所学的专业知识更系统化，更专业，同时也为了能更好的了解公路桥梁结构的知识，更好的完成毕业设计。学生自己需要阅读了大量的书籍和资料。通过这一期间的学习，不管从结构的概念设计、结构设计、还是抗震设计都有了进一步的理解。特别是对抗震的设计有了进一步的深刻的了解。关键词：公路工程 桥梁工程 抗震全世界每年大约发生500万次地震，其中绝大多数地震都很小，只有用非常灵敏的仪器才能测量到，但还是有1%的地震是人们能够感觉得到的，而更少的地震会造成严重的破坏。虽然能造成破坏的地震比较少，但给人类社会带来严重的灾难，造成人身伤亡和经济损失。所以作为我们道路桥梁技术人

2、员，就要研究如何防止和减少道路桥梁由于地震造成的破坏。在国内外抗震设防的目标是要求建筑在使用期间，对不同频率和强度的地震，应具有不同的抵抗能力，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。道路桥梁在使用期间对不同强度的地震应具有不同的抵抗能力。当设计基准期为50年时，则50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度。50年内超越概率约10%的烈度大体上相当于现行地震区划图规定的基本烈度，将它定义为第二水准的烈度。罕遇地震烈度是罕遇的地震，它所产生的烈度在50年内的超越概率为2%，可作为第三水准的烈度。抗震规范提出了二阶段设计方法以实现上述3个烈度水准的抗震的设防要求。第一阶段的设计是在放

3、方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应的众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其他荷载效应按一定的组合系数进行组合，并对结构构件截面进行承载力验算，以控制其侧向变形不要过大。这样，既满足第一水准下必要的承载力可靠度，又可以满足第二水准的设防要求。除了进行第一阶段的设计外，还要进行第二阶段的设计，即按与基本烈度相对应的罕遇烈度验算结构的弹塑性层间变形是否符合规范要求，如果有变形过大的薄弱层，则应修改设计或采取相应的构造措施，以使其能够满足第三水准的设防要求。抗震设计包括计算设计和概念设计，计算设计只是定性的分析结构的受力

4、，不能很好考虑到地震的复杂性和不确定性。而概念设计指在进行结构设计时,首先着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计准则,全面合理地解决结构设计中基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节,从根本上提高结构的抗震能力;有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。由于地震作用不确定性,以及结构计划假定与实际情况的差异,使“设计计算,”很难有效地控制结构在地震作用下的薄弱环节,因此,对结构抗震设计来说,“概念设计”比“计算设计”更为重要。场地的选择、建筑选型与“强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的抗震设计准则以及充分考虑结构的延性和P-效应。当充分考

5、虑到上述内容后,道路桥梁在中震情况下破坏不是很严重以及在大震（罕遇地震）不至于倒塌。这也就是抗震设计的最终目的。选择工程场址时，应该进行详细的勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的道路桥梁。对建筑有利的地段，一般指位于开阔平坦地带的坚硬场地上或密实均匀的硬场地土。对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般指条状突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土，故河道、断层破碎带、暗埋沟谷或半挖半填地基等。在实际工程

6、中，由于建筑功能的要求、场地的限制、城市建筑形式的美观要求以及某些多层厂房巾工艺设备布置的需要等，建筑平面和立体形状往往不可避免地形成不规则形状。在历次破坏性地震中，很多不规则钢筋混凝土结构都显示出因结构不对称引起的扭转效应而加重了震害。我国新的<<建筑抗震设计规范争(GBJn一89)虽已补充了考虑扭转效应的反应谱振型分析法，但对弹性阶段尚可适用，而用于弹塑性动力分析尚有不少困难。由于结构质量中心与刚度中心的不重合所导致的平移一扭转祸联振动，在弹塑性阶段的动力反应与弹性反应有很大差异。因此，研究平而、立面不规则的结构弹塑性地震反应问题具有很现实的工程意义。建筑平面和立面的规整性是整

7、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，以免地震时发生鞭梢效应，同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，即使不可避免时，也应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对

8、规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能兼顾建筑造型，又满足使用功能要求的前提下，将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方；同时又能有效地提高工程的抗震性能。扭转不规则时，应计及扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍。凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。 平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数,应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：竖向抗侧力构件不连续时，该构件传

9、递给水平转换构件的地震内力应乘以1.251.5的增大系数；楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。砌体结构和单层工业厂房的平面不规则性和竖向不规则性，应分别符合本规范有关章节的规定。体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元抗震设计的前提是考虑了构件的塑性，即考虑了塑性角的出现。塑性铰:两个无限靠近的相邻截面，当截面弯距达到极限弯距时，可以产生有限的相对转角，这种截面称为塑性铰。塑性铰应具备以下3个特征:(1)有一定的范围(称塑性铰区);(2)有限的转角;(3)塑性铰是单向铰;所谓单向铰是因为塑性铰

10、只能沿弯距增大方向发生有限的相对转角，如果沿相反方向变形，则截面立即恢复其弹性刚度而不再具有铰的性质。对于钢筋混凝土结构来说，在一定长度范围内，杆件受拉钢筋屈服，强度不变，变形增大，在受压区棍凝土破坏之前，产生有限相对转角的塑性铰。考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端负弯距进行调幅，可通过选取适当的调幅系数等措施，使塑性铰出现在梁两端，而梁中及柱内则不允许出现，以利于释放地震能量。控制截面的习编值在于控制塑性铰区纵向受拉钢筋的最大配筋率，以保证梁有足够的曲率延性。“强节点弱”。结构节点不应先于梁柱屈服破坏，以体现在节点抗剪承载力不低于梁柱抗震承载力。在往复交替的地震水平荷载作用下，当钢筋棍凝土结

11、构节点核心区内的主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，结构节点往往会出现X形的交叉斜裂缝，进而导致节点区域发生脆性剪切破坏，引起梁端和柱端钢筋在节点核心区的锚固失效，整个构件就会就会变成机动构架，失去承载力而倒塌;对于钢筋混凝土结构，为防止梁柱节点核心区斜裂缝的出现，使节点核心区混凝土对钢筋具有良好的约束作用，从而确保钢筋的锚固效果。“强柱弱梁”。要求结构的梁在端部先出现塑性铰，使结构柱的受弯承载力大于结构梁的受弯承载力。以形成梁铰型延性结构。避免柱先于梁屈服破坏，实现途径是使柱端受弯承载力之和大于梁端受弯承载力之和，这是设计常用的、且容易实现的方式;柱端增设型钢则是在柱的截面尺寸受到限制时采用的特

12、殊方式。通过这方式，可以提高结构延性，使结构柱子能经受较大的变形，以吸收更多的地震能量;在梁端先产生塑性铰，使地震能量得以释放，避免结构倒塌。 “强剪弱弯”。在梁端塑性铰的转动过程中，要求梁和柱的斜截面受剪承勒力大于其正截面受弯承载力，使之可能发生的将是延性破坏而非脆性破坏。为使梁的破坏形式由弯剪破坏转变为弯曲破坏，可按抗震规范限制结构梁柱端部截面的组合剪力设计值;调整结构梁柱端部截面的组合剪力设计值，以提高剪切抗力同时按相关规范采取恰当的箍筋形式和足够的体积配箍率，以提高构件的剪切抗力，防止斜裂缝的出现和开展，避免地震时发生脆性的剪切破坏。 “强压弱拉”。钢筋受拉屈服在前，混凝土受压破坏在后

13、。这是杆件截面产生塑性铰的前提。要使受拉区钢筋的屈服先于受压区棍凝土破坏，则要控制柱的轴压比、限制梁的受拉配筋率及受压区高度。柱的延性有利于释放结构的地震能量，防止因柱的脆性破坏而引起结构的倒塌，在确定结构柱的截面尺寸时必须控制其轴压比。 设计准则的最终目的一提高构件延性。延性是指结构抵抗变形的能力,一般可用延性系数来衡量,延性系数=nd/y, nd为极限变形,y为屈服变形。由于力变与变形是广义指标,延性系数也是广义概念,对某栋道路桥梁,常用位移延性系数来表示。按“大震不倒”的设计原则,多数道路桥梁在大震下要求允许有足够延性,延性好的道路桥梁可吸收较多的地震能量,变形能力较强,且其破坏属延性破

14、坏,而非脆性破坏。这样,它破坏时间长,承载力降低慢,能避免倒塌。而现浇结构结构,相应的破坏机构是柱侧移机构和梁侧移机构。其变形能力与破坏机理密切相关。由于柱侧移机构是倒塌机构,必须避免,就要保证梁端首先出现塑性铰,因此结构结构应设计成“强柱弱梁”型。这样,梁先屈服,整个结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,有利于抗震。 提高构件延性才能保证整个道路桥梁延性的实现,下面就结构的梁、柱、节点分别探讨其构造措施:1、梁的抗震构造：梁的截面尺寸不易过宽和过窄要有合适的高宽比，纵向筋不能超量,配筋率不宜大于2.5%,为避免受压区砼在受拉钢筋未屈服时先发生脆性破坏,需配置足够的受压钢筋,梁端截面的底面和顶

15、面纵筋量的比值,对梁变形能力影响较大,应严格按规范规定执行。加密箍筋间距“约束”混凝土,由于估计梁的塑性铰发生在梁端,该处箍筋应加密。箍筋末端应采用135°弯钩,弯钩的平直部分不应小于10d,在应力作用下箍筋不易断开,这可以增加受压区后期抗压强度,充分发挥箍筋抗剪能力。梁纵筋的锚固，规范要求钢筋应连续通过节点核心区,并满足受拉搭接长度要求。钢筋不能在可能出现塑性铰区段内搭接,接头数量与相邻接点间最小距离规范都有所限制。2、柱的抗震要求：柱净高与截面高度(圆柱直径)之比不宜大于4,因为这是影响钢筋砼柱延性,决定柱破坏类型的重要因素,如柱的截面尺寸不符合要求,延性差,必须增加横向钢筋改善

16、延性,否则容易发生脆性破坏。限制轴压比,可提高柱延性,不致使柱产生脆性性质的混凝土压碎破坏。限制柱最小总配筋率,可控制柱变形能力。鉴于角柱受力条件比中柱、边柱差,最小配筋率增大0.2%。在地震力反复作用下,柱端如果箍筋不足,纵筋会被压曲,柱易破坏,而密距钢筋可提高构件及截面的延性和抗震能力。因此,必须在柱端等易破坏部位加密箍筋。与梁同样,柱箍筋末端接口采用135°弯钩及10d直线段,这样可让直线钢筋埋入核心区内,防止柱受压时,砼保护层碎落,使箍筋断开。3、梁柱节点：节点应配置足够箍筋,并保证核心区箍筋量不得小于柱端加密区的实际配筋量,以起到约束砼,阻止纵筋压曲,承受剪力和反向荷载,防

17、止发生脆性破坏的功效。梁柱纵筋必须有可靠的锚固,如果锚固不足,会使钢筋拔出,造成节点破坏。对于顶部节点,需要使柱筋弯折通过节点区锚入梁内,同时梁端上部筋锚入柱中。通过纵横向均设置结构,使梁覆盖节点面积多,增加梁对节点的约束作用,提高抗剪能力说到延性就应该联系到重力二阶效应(P-效应)。结构可能受到重力二阶效应(P-效应)的严重影响,会出现由来回振动变到单向偏移的现象,导致更大的侧向位移,进而削弱了结构的防倒塌能力。我们通常采用楼层剪力放大系数i来考虑P-效应的影响,当二阶效应系数不大于0.1时可不考虑P-效应.在设计中采用强度放大系数来考虑P-效应的影响,该与和延性均相关。动力P-效应对地震力

18、调整系数的影响得一般的构造措施无法满足延性要求;另一方面,对地震力适当地放大就可以使延性要求保持在合适的范围,因此通过分析得到延性要求急剧增加时的临界折减系数就具有非常重要的应用价值,临界结构影响系数C随及阻尼比的增大而增加,其中与阻尼比的关系是因为阻尼比大时弹性反应较小有关.不同周期的临界结构影响系数是不同的,周期越长,临界结构影响系数越小.因此在给定延性需求下的考虑P-效应的地震力折减系数。 结语综上所述,良好的构造措施是保证整个道路桥梁实现抗震设防,达到第三水准的重要保证。正确的构造措施也是保证结构达到预期承载力的前提,否则这个问题也无从谈起。为使抗震设防的结构具有良好的延性,必须做到“强柱弱梁”,梁、柱、节点均应有足够延性,避免短柱深梁,加强角柱,防止结构发生危险的脆性破坏。设多道抗震防线。附：公路钢筋混凝