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探究抗震结构延性设计　　概要：一般来说，经济的抗震结构设计不应侧重获取必要的动力特性及结构特性，使得设计地震下的反应水平是可拒绝接受的。有所不同的结构类型或者功能，其仅次于可拒绝接受的变形值也有所不同。

本文通过个人的多年工作经验及涉及资料探究抗震结构延性设计。　　关键词：地震,抗震,延性设计,方案　　1前言　　在地震起到下，结构在确实过热前，有一个较小的塑性变形能力（结构延性），即结构在一个较小的地震下有可能超过或者相似屈服状态；而在较小的地震下，结构的若干部位将相继转入屈服后的非弹性变形状态，并且随着地震力的减小，结构中转入弹塑性变形的部位激增，再行转入屈服的部位弹塑性变形也减小。

结构通过这种变形力学系统较多的地震传到的能量，将其转换成热能。　　在某些结构中，如细长独立国家的塔楼、烟囱，或者由互为布置的核心筒和由此往外悬挑楼板构成的悬挑式建筑，这些结构的稳定性，各不相同构成此结构的单个主要构件的刚性和整体性。在这些实例中，主要构件不容许屈服，设计不应在弹性反应的基础上展开。然而，对于大部分建筑物，尤其是那些由刚性相连框架构件及其他多次超强静定结构构成的建筑物，较为经济的作法是，容许一些临界形变构件在中-强震下再次发生屈服。

就是说建筑物不应按比确保线性弹性反应拒绝显著较低的的力展开设计。分析和经验指出，享有充足结构冗余度的结构，即使容许某些构件再次发生屈服，仍可以设计成能安全性地遭受反感的地面运动。

由于容许按此减少力的水平设计的结构在强震下再次发生非弹性变形，于是明确提出了可选拒绝，即必须确保屈服构件需要在不明显降低强度的同时，忍受充足的非弹性变形。就是说，它们必需享有充足的延性。这样，当结构的强度（或者屈服强度）大于为确保线弹性反应所需的强度时，不应使其有充份的延性。

　　2延性与屈服强度　　对完全相同的初始基本周期T1一般观测结果解释，在等价的地震强度和结构周期的条件下，延性市场需求随结构的强度或者屈服水平的减少而提升。故一般水平或强度的减少而增加，为阐述此观点，考虑到两个初始基本周期完全相同的横向悬臂墙。

这回应在完全相同质量及质量产于下其刚性属性完全相同，如图10-2右图（横坐标：转角，纵坐标：屈服水平）。　　图10-2延性比市场需求随结构的屈服图10-3屈服水平对延性市场需求的影响　　其中，两个结构的理想力-变形曲线分别标记为（1）和（2）分析表明，在完全相同的输出运动起到下，具备完全相同基本周期及必要性质的结构，其仅次于水平偏移大致相同。这种现象相当大程度上是归咎于局部加速度的增大，预示着因结构临界形变部分的屈服使刚性增大，所以偏移变大。

由于在横向悬臂中，基础的旋转相当大程度上要求了基础上部各点的偏移，对于墙水平或强度的减少而增加底部出铰区的仅次于旋转，某种程度可以观测到大体大于的仅次于水平偏移。可以从图10-3（(a)图：横坐标：水平偏移；纵坐标：楼层；中上：弹性。

(b)图：横坐标：旋转延性；纵坐标：楼层）看见，该图回应具备某种程度基本周期（T1=1.4秒），但有所不同屈服水平My独立国家结构墙的动力分析结果。该结构是在1940年ElCentro地震波前10秒东西向分量起到下，其强度为该地震波规定的南北向分量的1.5倍。如图10-3a右图，除了结构屈服水平很低的情况外，有所不同结构的仅次于偏移基本相同。

图10-3回应其适当的延性拒绝，用仅次于偏移角max与第一次屈服偏移角y之比回应。图中确切地表明了延性市场需求随屈服水平的减少而减少。图（10-4）为独立国家结构墙基础的旋转延性市场需求与挠曲屈服水平及初始基本周期的关系曲线。

图中结果是由20层独立国家结构墙模型在地震运动起到下的动力非线性分析获得的，共计输出6个有所不同频率特性的地震波，每次持续10秒，强度为1940年ElCentro记录地震波规定的南北向分量的1.5倍。某种程度指出，延性市场需求随着屈服水平减少而减少；某种程度，延性市场需求随着结构基本周期快速增长而减少。上述强度或屈服水平与延性间的关系，是规范条款对延性较低的材料或者体系明确提出更高的强度拒绝（通过登录更大的设计水平荷载）的基础。

　　图10-4旋转延性的市场需求图10-5旋转延性与作为度量非线性变形的仅次于意味著旋转的关系图　　3悬臂墙最近研究结果　　在最近一项由Priestley和Kowalsky所作的关于独立国家悬臂墙的研究中指出，屈服曲率与屈服力矩没必要的比例关系；这与图10-2右图大不相同，在他们显然不会导致根本性错误。事实上，他们早已证明，在等价的钢材屈服应力下，屈服曲率意味着是的墙长度的函数。当横截面强度随抗弯钢筋的数量或轴向荷载等级的变化而变化时，墙的强度和刚性也出比例地变化。

这意味著不是横截面刚性，而是屈服曲率不应作为基本的横截面特性。由于墙的屈服曲率同墙长成反比，所以结构中长度有所不同的墙体无法设计成同时屈服。另外，设计的墙应与其长度的平方L2成比例，而非当前设计假设的L3。

　　不应留意的是，以上找到只限于于悬臂墙。　　4延性设计方案　　对于设计地震力－延性牵头法则，我们可以一方面设计较低地震力的结构，通过更大的非弹性变形力学系统丢弃更加多的地震能量；另一方面结构非弹性变形越大，刚性减少就越相当严重，阻尼减小，周期升高，设计地震力的结构快速增长就越多，结构受到的总地震力减少也越少。

这就使得我们在设计过程中，在不减少构件线脚承载力确保结构延性的前提下，可以取一个大于布防烈度地震反应水准作为设计中取的地震起到。反过来谈，若使用的设计地震力就越较低，结构屈服部位在屈服后水平和线脚承载力不减少的前提下必须超过的非弹性变形就越大，也就必须结构有更佳的延性性能。　　将布防烈度地震加速度通过地震力减少系数R（中，美等国）或结构性能系数q（欧共体，新西兰等）折减为结构设计加速度，相等于彰显结构一个较小的屈服承载力，结构在线脚承载力不减少的情况下，通过屈服后的非弹性变形来遭受更大的地震，构建大震不推倒的目标。因而，使用较低设计地震力的关键在于确保结构及构件在大震下超过所需的延性。

对于地震力减少系数R或结构性能系数q，各国设计规范不存在稍微有所不同的处置手法，不过总体而言R或q皆为布防烈度地震起到与结构横截面设计所用的地震起到的比值。R或q越大，则拒绝结构超过的延性能力越大，R或q就越小，则结构必须超过的延性能力就越小。

这样皆能构建大震不推倒。　　国外一般有如下三种设计方案：（1）较高地震力较低延性方案；（2）中等地震力中等延性方案；（3）较低地震力较高延性方案。　　低地震力方案主要确保结构的承载力，较低地震力方案主要确保结构的延性。

实际震害指出，这三种方案，从抗震效果和经济性来看，都能超过布防目标。我国的抗震设计使用的是方案（3）即较低地震力较高延性方案，即使用显著大于布防烈度的小震地面运动加速度来确认结构的设计地震起到，并将它与其他荷载内力展开人组，展开横截面设计，通过钢筋混凝土结构在屈服后的地震反应过程中构成更为不利的耗电机构，使结构主要的耗电部位具备丰的屈服后变形能力好来构建大震不推倒的目标。

当然，我们还要看见一点，虽然这三个方案都能确保大震不推倒，但是在提高结构在中小地震下的性态方面，方案（3）意味着提升结构的延性水平而结构的屈服水准并没明显提高是显著不如方案（1）和（2）的。也就是说，在确保小震自在，中震可修方面，方案（1）和（2）是高于方案（3）的。

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