建筑抗震性能的好坏,除取决于总体的承载力、变形和吸能能力外,避免局部的抗震薄弱环节(如刚度突变、屈服强度比突变等)也十分重要。
《建筑抗震设计规范》规定:
3.5.2 结构体系应符合下列各项要求:
4 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。
抗震薄弱层(部位)的概念,也是抗震设计中的重要概念,包括:
1)结构在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载力分析(而不是承载力设计值的分析)是判断薄弱层(部位)的基础。
2)要使楼层(部位)的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(或部位)的这个比例有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
3)要防止在局部上加强但忽视了整个结构各部位刚性、强度的协调。
4)在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。(www.xing528.com)
《建筑抗震设计规范》规定:
3.5.3 结构体系尚宜符合下列各项要求:
2 宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中。
局部削弱或突变形成薄弱部位有两类:
1)刚度突变。刚度突变是由于建筑体型复杂或主要抗震结构体系在竖向布置的不连续、不均匀而产生的。刚度变化不连续不均匀的部位产生应力集中,应力集中部位如果设计时没有作必要的加强,便先于相邻部位进入屈服,刚度进一步减小,在地震反复作用下,该部位的塑性变形继续发展,称之为塑性变形集中。最终可能导致严重破坏甚至倒塌。
2)屈服强度比ξ(i)突变。屈服强度比ξ(i)的含义不是指截面绝对的强度(配筋量),而是一个相对的比值,是指钢筋混凝土多层结构各层实际抗剪承载力(按实际配筋与材料标准强度计算)与该层弹性层间剪力之比值,这个比值是影响结构弹塑性变形的重要参数。实际抗震设计时,各楼层的屈服强度比ξ(i)往往是不均匀的。如果给出ξ(i)沿楼层高度分布的折线图,则该分布曲线的凹点将会形成结构抗震的薄弱部位,在地震作用下率先屈服而出现较大的弹塑性变形。
结构的塑性变形集中是相当复杂的问题,即使是规则的、刚度和强度变化均匀的结构系统,仍然会在某些部位先于其他部位进入屈服,并在该部位发展变形。即一个结构体系在复杂的地震作用下各部分不会同时进入屈服状态。屈服强度分布不均匀结构的弹塑性变形要比屈服强度均匀的结构复杂得多。因此,当前还是尽可能从体型上、结构体系的设计上使刚度和强度变化均匀,尽量减少形成薄弱部位的因素,努力减少变形集中的程度,并采取相当的抗震构造措施提高结构的变形能力。
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