抗震设计在现行规范中的实现

1、抗震设计在现行规范中的实现主 要 内 容一、抗震性能目标和设计方法和“三水准”、 “两阶段”的介绍三、基于性能的抗震设计方法简介二、传统的抗震设计方法一、“三水准”的抗震设防目标当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不需修理可继续使用小震不坏；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经一般性修理仍可继续使用中震可修；当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏大震不倒。二、针对“三水准”的“两阶段”设计方法第一阶段：第一阶段：小震作用下的承载能力验算和变形验算。第一阶段计算方法是按照弹性反应谱计算的，此时建筑处

2、于弹性阶段。在这个阶段的设计中，建筑物满足了第一水准小震不坏；此外依靠概念设计和抗震措施构造措施来满足建筑物第二水准和大部分建筑物第三水准的抗震目标；第二阶段：第二阶段：对于少部分建筑，进行大震下的弹塑性变形验算，以此来满足第三水准大震不倒。结论：结论：由上可见，两阶段的抗震设计包括三部分的内容：概念设计、抗震计算以及抗震措施。这就是传统的抗震设计方法，具体内容将在第二部分中介绍。三、基于性能的抗震设计时更具体的目标规范中规定，对于使用功能或其他方面有专门要求的建筑，当采用抗震性能化设计抗震性能化设计时，具有更具体或更高的抗更具体或更高的抗震设防目标震设防目标。当以提高抗震安全性为主时，结构构

3、件对应于不同性能要求的承载力参考指标，可按右表的示例选用。当需要按地震残余变形确定使用性能时，结构构件除满足提高抗震安全性的性能要求外，不同性能要求的层间位移参考指标，可按下表的示例选用。此外，规范对结构构件细部构造对应于不同性能要求的抗震等级，也有相关的示例：注意：这里的抗震性能目标，都是针对抗震性能化设计而言的。这种设计方法区别于传统的设计方法，也就是目前广泛研究的基于性能的抗震设计，将在第三部分中做一些介绍。四、区别于“三水准”的抗震性能目标简介l我国规定了： 不坏、可修、不倒l美国规定了： 正常使用、立即入住 生命安全、防止倒塌l日本规定了： 正常使用、易修复、生命安全目录第二部分 两

4、阶段的设计方法(传统的抗震设计)包括三部分的内容：抗震计算抗震措施概念设计一、概念设计1、原因我的解释：立足于工程抗震的基本理论和长期工程抗震的基本经验而形成和总结出的关于工程抗震的基本概念，并依据此概念进行工程抗震设计。规范中的解释：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。2、定义由于地震动的随机性和建筑物的动力特性、所在场地、材料以及结构内里的不确定性，地震破坏很难预测。因此，为了保证结构具有足够的抗震可靠性，在进行结构的抗震设计时，必须综合考虑多种因素的影响，着重从建筑物的总体上进行抗震设计，这就是结构的概念设计。3、概念设计的

5、内容场地选择、平立面布置结构选型与结构布置、多道的抗震防线、刚度承载力和延性的匹配、结构的整体性、非结构部件的处理。概念设计中的平立面布置一、平面不规则二、竖向不规则返回二、抗震计算（作用和抗力，变形）1、承载能力验算注意：注意：RERE不大于不大于1 1有关RE的一些说明一、为什么地震影响系数不大于11、快速加载下的材料强度较静力时的有所提高，因此地震作用下的材料强度会增加。2、地震作用属于偶然荷载，结构的可靠度要求会低一些，所以用借用非地震作用表达式时，可靠度应该相应降低。二、重力效应在地震作用下RE的取值注意：对重力荷载也进行折减，显然是不符合概念的，所以应该像上式一样，只对风荷载和地震

6、荷载进行折减，如果还要用第一个式子进行计算，那么也要要求2、弹性变形验算对于弹塑性变形的验算，方法同上类似，位移角的规定更加严格，位移需要加上相应的增大系数。三、抗震措施 除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施。 根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。比如：轴压比、最小截面尺寸、最小配筋率、箍筋加密1、定义抗震措施都包括，要细分抗震构造措施2、抗震设计思想从破坏机制讲起两种破坏机制： 柱子是框架结构中最重要的构件，即使个别的柱子失效，也可能引起结构的全面倒塌；另一方面柱子是偏压构件，它的变形能力也远不如弯曲作用为主的梁。为此很自然

7、的会得出“强柱弱梁强柱弱梁”的设计思想。 框架结构的合理屈服机制是在梁上出现塑性铰，但出现塑性铰后，不一定是受弯，也有可能是受剪破坏。所以，为了防止在塑性铰出现后梁发生剪切破坏，要求梁具有抗剪能力，即“强剪弱弯强剪弱弯”。2、框架结构抗震设计的思想强柱弱梁这些设计思想都是通过一定的抗震措施来实现的。基于承载能力基于延性强剪弱弯强节点、强锚固增加构件和结构的延性（柱和梁都有）四、构件抗震设计的一般流程按照设计思想，对作用进行放大根据混凝土一般原理用放大后的作用进行构件设计符合概念设计满足抗震措施要求具体实施、体现抗震措施概念设计抗震计算强柱弱梁 柱子是框架结构中最重要的构件，即使个别的柱子失效，

8、也可能引起结构的全面倒塌；另一方面柱子是偏压构件，它的变形能力也远不如弯曲作用为主的梁。为此很自然的会得出“强柱弱梁强柱弱梁”的设计思想。 一级框架结构和9度的一级框架可以不按照上面的式子进行调整，但是应该符合右侧的要求：规范中对强柱弱梁的实现方法，是将柱子的弯矩乘以一个人为的增大系数。如下：对于为什么会有第二个式子，我是这样理解的:梁的实际抗弯能力是考虑了板钢筋及钢筋的超强影响的。实验表明，在此情况下，梁的 承载能力是可以提高1.65倍以上，加之原有1.2的增大系数，相当放大了将近2倍。这比最大的调整系数1.7还要大。对于一级框架结构和9度框架，结构受力比较大，较平时更加危险，需要考虑实际情

9、况，进行更细致的设计，而不应该再简单的乘一个增大系数。其次，考虑到施工，梁的超筋现象非常常见，如果不按照实际配筋的抗弯承载力，强柱弱梁也是很难满足的。强剪弱弯框架结构的合理屈服机制是在梁上出现塑性铰，但出现塑性铰后，不一定是受弯，也有可能是受剪破坏。所以，为了防止在塑性铰出现后梁发生剪切破坏，要求梁具有抗剪能力，即“强剪弱弯强剪弱弯”。为达到这目的，同强柱弱梁一样，规范中的实现是乘以一个相应的增大系数，如下：对于一级的框架结构和9度的框架，类似于之前，也有另外的要求：一、梁的剪力设计值调整强剪弱弯二、柱的剪力设计值调整强剪弱弯对于一级的框架结构和9度的框架，类似于之前，也有另外的要求：综上所述

10、，为了实现合理的破坏机制，要有“强柱弱梁、强剪弱弯”的设计思想。实现这些思想的主要手段就是人为地加上增大系数。对于一级框架结构和9度的框架，考虑实际情况，给予更细致的要求。三、强柱弱梁和强剪弱弯的小结 框架结构的节点是梁柱的公共部分，节点的失效就意味着梁和柱一起失效。 框架结构的合理破坏机制是梁铰机制，所以要保证形成塑性铰以后，梁端的钢筋不会被拔出，因此要有良好的锚固。 节点核心区的剪切破坏和钢筋的锚固破坏，严重的会引起结构倒塌。 由上得到框架抗震设计的又以一个思想“强节点强节点强锚固、弱构件强锚固、弱构件” 实现方法：对节点剪力进行增大对节点剪力进行增大后直接进行抗震进行抗震验算验算。对于锚

11、固，是增大锚固长度实现的。强节点、强锚固、弱构件强节点弱构件框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值，应按下列公式确定：二、构件的抗震验算 构件的抗震设计方法和非抗震设计方法的原理是完全一样的，在本科阶段中已经学过。唯独不同的是：1、计算所用的内力经过了调整2、考虑了抗震调整系数RE3、考虑到强剪弱弯，在抗剪部分还会有一些细微不同 所以，规范中只对抗剪承载力有专门的规定，对抗弯则没有。这里只对抗剪的验算做一个简单的复习：柱 考虑抗震时：柱不考虑抗震时：梁不考虑抗震时：梁 考虑抗震时：反复荷载下，混凝土部分的承载力下降20%40%节点的抗震验算：1.751.75* *0.6=1.050.6=1.05N

12、0.3fAc三、剪压比的控制 （剪力上限） 当构件的剪力超过一定数值时，导致较早出现斜裂纹，即使增加横向钢筋也不能有效提高其受剪承载力，在横向钢筋没有屈服的情况下，就可能发生混凝土的斜压破坏或者受弯屈服后的剪切变形破坏。这种破坏不是承载能力不足造成的，而是剪切变形超过了混凝土的极限导致的。为了说明截面上名义剪应力的大小，引入一个比值：剪压比剪压比。 控制剪压比剪压比，实际上也就是控制构件的截面尺寸。钢筋混凝土结构的梁、柱、剪力墙和连梁，其截面组合的剪力设计值应符合下列要求：跨高比大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱其截面组合的剪力设计值应符合下列要求：跨高比不大于2.5的连梁、剪跨比不大于2的柱：

13、剪跨比：节点处也有相应的剪压比要求，这里不再详述。广义和狭义=M/(Vh0)=Va/ Vh0= a/ h0 四、和延性有关的抗震措施633 梁的钢筋配置，应符合下列各项要求：梁的钢筋配置，应符合下列各项要求：2 2 梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于算确定外，一级不应小于0.50.5，二、三级不应小于，二、三级不应小于0.30.3。1 1 梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于比，一级不应大于0.250.25，二、三级不应大于，二、三级不应大

14、于0.350.35。3 3 梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径的配梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径的配置也要满足规范的相关要求。置也要满足规范的相关要求。1 1 梁端计入受压钢筋的混凝梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于比，一级不应大于0.250.25，二，二、三级不应大于、三级不应大于0.350.35。2 2 梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于确定外，一级不应小于0.50.5，二、三级不应小于，二、三级不应小于0.30.3。位移延性可达位移延性可达3 3 试验表明，钢筋混凝土长柱的抗震性能主要取决于柱的轴压比、加荷方式、纵向钢筋和箍筋的用钢量等不同轴压比下钢筋混凝土柱荷载-位移关系滞回曲线 （a）轴压比为0.2 （b）轴压比为0.66 63 36 6柱轴压比不宜超过下表的规定；建造于柱轴压比不宜超过下表的规定；建造于类场地且较高类场地且较高的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。的高层建筑，柱轴压比限值应适当减小。降低降低0.050.05再降低再降低0.050.05可增高可增高除此之外，还有一些别的增大构件延性的措施，比如：对柱纵筋的控制，柱箍筋的控制，对梁和柱截面的要求等等。这里