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抗震设计标准:如何优化建筑结构安全性?

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:基于国际上的这一趋势,我国1989 年颁布的GBJ 11—89 《建筑抗震设计规范》就提出了与这一抗震设计思想相一致的“三水准”设计原则。上述“三水准,二阶段”抗震设防目标的通俗说法就是:小震不坏,中震可修,大震不倒,即GB 50011—2001 《建筑抗震设计规范》规定的抗震设计标准:在发生概率较大的中小地震作用下,使结构处于弹性阶段工作;在罕见的大地震作用下,允许结构破坏,但不允许倒塌。在设计地震的基础上,考虑最大可能的诱发地震。

抗震设计标准:如何优化建筑结构安全性?

20 世纪80 年代,很多国家的抗震设计规范采用了如下的抗震设计思想:在建筑物使用寿命期限内,对不同频度和强度的地震,要求建筑物具有不同的抵抗地震的能力。即对较小的地震,由于其发生的可能性大,因此遭遇到这种多遇地震时,要求结构不受损坏,这在技术上和经济上都是可以做到的;对于罕遇的强烈地震,由于其发生的可能性小,当遭遇到这种地震时,要求做到结构不受损坏,这在经济上是不合算的。比较合理的做法是,应当允许损坏,但在任何情况下不应倒塌。

基于国际上的这一趋势,我国1989 年颁布的GBJ 11—89 《建筑抗震设计规范》就提出了与这一抗震设计思想相一致的“三水准”设计原则。

第一水准:当遭受到多遇的低于本地区设防烈度的地震 (简称 “小震”)影响时,建筑物一般应不受损害或不需修理仍能继续使用。

第二水准:当遭受到本地区设防烈度的地震 (简称 “中震”)影响时,建筑物可能有一定的损坏,经一般修理或不经修理仍能继续使用。

第三水准:当遭受到高于本地区设防烈度的罕遇地震 (简称 “大震”)时,建筑物不致倒塌或不致发生危及生命的严重破坏。

在具体做法上为简化计算起见,采取“二阶段”设计法。

第一阶段设计:按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力,以及在小震作用下验算结构的弹性变形,以满足第一水准抗震设防目标的要求。

第二阶段设计:在大震作用下验算结构的弹塑性变形,以满足第三水准抗震设防目标的要求。

对于第二水准抗震设防目标的要求,规范以抗震措施来加以保证。(www.xing528.com)

上述“三水准,二阶段”抗震设防目标的通俗说法就是:小震不坏,中震可修,大震不倒,即GB 50011—2001 《建筑抗震设计规范》规定的抗震设计标准:在发生概率较大的中小地震作用下,使结构处于弹性阶段工作;在罕见的大地震作用下,允许结构破坏,但不允许倒塌。前者是强度控制设计,后者是变形控制设计。

关于小震和大震的定义,在日本规范里把使结构产生加速度反应为0.2g 的地震称为中小地震。我国地震烈度区划图上给出的地震烈度(基本烈度)50 年的超越概率为10%,基本烈度与众值烈度之差的平均值约为1.5 度。因此新规范建议比基本烈度小1 度的地震称为小震,比基本烈度大1 度的地震称为大震。对小震进行强度校核,隐含着遇到基本烈度地震时,结构的破坏控制在可修复的程度。对大震,计算建筑物的弹塑性变形,此弹塑性变形控制在不大于楼层不倒塌的最大变位角(允许变位角)与楼层高度的乘积。

国际大坝委员会 (ICOLD)准则:大坝的抗震设计,常按不同的地震震级标准,要求大坝处于不同的安全状态。

(1)运行地震(OBE)。在100 年使用期内超越概率为50%的峰值加速度,震后大坝结构基本完好无损,地震时和地震后运行部分可继续工作。

(2)最大设计地震(MDE)。约100 年一遇,震后大坝结构有部分损坏,但可修复。与安全有关的大坝重要部分,在地震后可继续运行。

(3)最大可信地震(MCE)。根据已有地质地震资料确定的最大可信地震。此时大坝结构临近破坏,尚能有控制地放水以降低水库水位,不致发生不可控制的下泄洪水

(4)设计地震及极限水库诱发地震(DBRI E ERIE)。在设计地震的基础上,考虑最大可能的诱发地震。此时大坝结构临近破坏,尚能有控制地放水以降低水库水位,不致发生不可控制的下泄洪水。

我国现行SL 203—97 《水工建筑物抗震设计规范》对水工建筑物抗震设防目标进行了说明,认为目前仍以地震烈度作为各类工程抗震设防依据的基本指标,确保在遭遇设计烈度地震时,不发生严重破坏及其次生灾害。考虑到目前对地震规律和水工建筑物地震破坏机理认识的局限性,以及我国的具体国情,要在强震时完全避免某些局部损坏,将导致工程设计很不经济,有些目前在技术上也有一定困难,故容许有轻微损坏,但经一般处理后仍能正常运用,也在一定程度上体现了 《建筑抗震设计规范》 “小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。

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