结构防线的设置
目前,我国工程界一个比较重要的设计理念是将结构的所有竖向构件均作为抗侧力构件,采用相同或相近的设计标准,各构件的抗震能力与抗震需求的比值基本是一样的,亦即结构各构件之间的抗地震破坏能力基本是无差别的。
因此,建筑结构在强烈地震下一旦出现损伤,就有可能出现大量的破坏部位,进而导致结构的抗震能力衰减过快,易损性高。
事实上,依据建筑抗震冗余度理论,对于建筑的结构构件可以采取区别对待的办法,根据构件的重要性不同采用不同的设计对策,加大各组构件之间抗地震破坏能力的差别,进而为建筑抗震安全留设足够的冗余度。
衢州房屋安全检测机构提醒具体来说,可按下述方法实现之:
(1)注意普通承重构件与抗侧力构件的差别,构建合理的抗侧力体系:
构置结构防线时,首先应根据刚度相对大小、重力荷载的承担情况等对结构构件进行分组,其次应采取区别对待的对策,根据分组的不同采取用不同的设计目标和对策,借以实现结构防线的层次化。
实际工程中,可将承担重力荷载较小、刚度较大的构件分为一组,作为结构的主要抗侧力构件,组成结构的抗侧力体系,原则上,要求承担全部楼层地震作用;其余构件作为结构的普通承重构件,即次要抗侧力构件,不考虑其对整体结构抗震能力的贡献,但要求其能够适应适应抗侧力体系的变形需求,同时,在主要抗侧力体系损伤退化或退出工作后,仍具有足够的竖向承载能力和抗震能力。
对于钢筋混凝土框架结构,可将其中承担重力荷载较小的若干榀框架,设置为结构的抗侧力构件,进而组成结构的抗侧力体系,由其承担结构的全部地震作用;其余框架作为普通的承重框架,核定整体建筑的抗震能力时,该部分框架的抗震能力不计入,但这些框架应能适应适应抗侧力体系的变形需求,同时,具有足够的竖向承载能力和抗震能力。
对于钢筋混凝土抗震墙结构来说,可将其中若干承重较小、刚度较大的墙段作为主要抗侧力构件,组成结构的抗侧力体系,承担结构的全部地震作用;其余承重较大或强度较小的墙段、以及个别柱子等构件作为普通承重构件。
对于钢筋混凝土框架-抗震墙结构、框架-核心筒结构来说,可将其中承重相对较小的若干榀框架以及刚度较大的抗震墙(核心筒)等构件作为结构的主要抗侧力构件,组成结构的抗侧力体系——框架-抗震墙体系(或框架-核心筒体系);其余框架为普通承重构件。
(2)抗侧力体系的优化配置,形成延性屈服机制
对于结构的抗侧力体系而言,同样可以基于冗余度理论进行层次化布局与控制。工程操作时,可通过采取适当的措施来控制其中构件或杆件的屈服破坏顺序,使抗侧力体系的破坏过程层次化、渐进式发展,进而实现延性屈服机制,增加结构的冗余度。
对于混凝土框架结构,其抗侧力体系是由抗侧力构件——框架组成,实际工程设计时,可通过“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点若杆件”等一系列设计和构造措施,实现“先梁后柱”的整体屈服机制,使抗侧力体系的破坏过程按照梁—柱—柱脚的顺序发展,延长结构的倒塌破坏时间。
对于混凝土抗震墙结构,其抗侧力体系是由各抗震墙段组成,工程设计时,可以在保持抗震墙段的抗剪承载能力不变、即整体结构抗震能力不变的前提下,通过采取连梁刚度折减等手段,适当降低连梁的抗震承载能力、相应增加墙肢的抗震能力,进而使抗震墙段实现连梁先屈服、墙肢后屈服的破坏机制,增加结构的冗余度。
对于混凝土框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,其抗侧力体系是由框架和抗震墙段组成的双重体系。其中,抗震墙段一般刚度较大、且重力荷载相对较小,是该体系抗震能力的主要贡献者,一般可作为该体系的第一道防线;框架刚度相对较小、且承重较大,抗震能力相对较小,一般作为该体系的第二道防线使用。这类结构抗侧力体系中的框架和抗震墙段尚应分别按上述框架和抗震墙段的设计措施进行设计,进一步增加结构的倒塌冗余度。