結構抗震措施之多道抗震設防體系有哪些要求？

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結構抗震措施之多道抗震設防體系有哪些要求？

無論選用何種材料、何種結構體系的抗震結構, 都宜設置多道抗震防線。一次地震持續(xù)的時間少則幾秒, 多則十幾秒甚至更長。這樣長時間的地震動, 一個接一個的強脈沖對建筑物產生多次往復式沖擊, 造成累積式破壞; 如果建筑物采用的是單結構體系, 僅有一道抗震防線, 一旦破壞后接踵而來的持續(xù)地震就會使建筑倒塌; 而設了多重抗震體系的建筑物, 在第一道防線的抗側力體系遭破壞后, 后備的第二道、第三道防線立即接替, 抵擋后續(xù)的地震沖擊, 特別是對于因“共振”而引起的破壞, 在第一道防線失效后,結構轉入第二道、第三道防線工作, 此時隨著第一道防線破壞塑性鉸出現(xiàn), 結構基本周期已生變化, 從而錯開了地震動卓越周期, 建筑物免遭進一步破壞。這種抗震設計概念是對付高度地震的一種經濟有效的辦法, 且已應用到實際工程中, 如前面提到的馬那瓜美洲銀行就是一個應用多道抗震防線概念的成功實例。

美國林同炎國際設計公司設計這一工程（美洲銀行）時所采取的指導思想是: 在風荷載和規(guī)范規(guī)定的等效靜力地震荷載作用下, 結構具有較大的抗推剛度以滿足變形方面的要求; 當遭遇更高地震烈度, 建筑物所受的地震力很大時,通過某些構件的屈服過渡到另一個具有較高變形能力的結構體系。據這一指導思想, 該大樓采用了12. 55 m×12. 55 m 的芯筒作為主要的抗風和抗震構件, 不過, 該芯筒又由4 個“L”形小筒構成, 小筒外邊尺寸4. 6 m×4. 6 m, 在每層樓板處, 采用較大截面的鋼筋混凝土連梁將4 個小筒連成具有較強整體性的芯筒 。進行抗震設計時, 既考慮了4 個小筒作為大筒組成部分發(fā)揮整體作用時受力狀況, 又考慮了連梁損壞后4 個小筒各自作為獨立構件時的受力狀態(tài)。這樣, 當小筒間連梁完全破壞后, 整個結構的抗側力能力也不至降低很多, 同時由于各層連梁兩端出現(xiàn)朔性鉸之后, 整個結構自震基本周期加長, 地震反應減弱, 有利于保持結構的安全和穩(wěn)定。該大樓的震害表現(xiàn)( 表1) 說明這種設計思想是成功的。據測算, 該次地震在大樓中引起的水平地震力至少是0. 35 g, 大樓是1963 年設計的, 設計的水平地震力相當于0. 06 g, 這就是說大樓經受住了6 倍于設計的地震力。

震后, 美國伯克利加州大學對這幢大樓進行了動力分析, 分別考慮了4 個“L”型小筒作為一個整體共同工作和4 個小筒單獨工作兩種狀態(tài),計算出結構的動力特性和對馬拉瓜地震的反應(結果見表2) 。從表中可以看出, 在“大震”時結構的基本周期延長了1. 5 倍, 結構底部地震力減少了一半, 但結構頂部位移增加了一倍