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2008-02-02 16:05 【大 中 小】【打印】【我要糾錯(cuò)】
1.R-μ-T關(guān)系及其應(yīng)用
在二十世紀(jì)五十年代,當(dāng)美國(guó)的權(quán)威人士G.W.Houser導(dǎo)出了第一條地震反應(yīng)譜和對(duì)地震激勵(lì)下的彈性反應(yīng)規(guī)律的研究很快被學(xué)術(shù)界接受后,人們很快發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與當(dāng)時(shí)的抗震設(shè)計(jì)方法相矛盾的問(wèn)題,那就是例如對(duì)一個(gè)第一振型周期為0.5s~1.5s,阻尼比為0.05的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)加速度約為地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度的1.5~2.5倍,比如賦予上述結(jié)構(gòu)一個(gè)不大的地面運(yùn)動(dòng)加速度0.15g,則根據(jù)反應(yīng)譜導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度已達(dá)到0.23g~0.375g,而世界各國(guó)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)定中一般用來(lái)確定水平地震力大小的加速度只有0.04g~0.15g,但讓人不解是,震害表明,雖然設(shè)計(jì)用的反應(yīng)加速度很小,但結(jié)構(gòu)在地震中的損傷卻不太大。這么大的差距是不能用安全性或設(shè)計(jì)誤差來(lái)解釋的,于是,各國(guó)的學(xué)術(shù)界加緊了對(duì)這一問(wèn)題的研究,大家通過(guò)對(duì)單自由度體系的屈服水準(zhǔn)、自振周期(彈性)以及最大非彈性動(dòng)力反應(yīng)之間的關(guān)系;同時(shí)還研究了當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)特征(包含場(chǎng)地土特征)不同時(shí),給這種關(guān)系帶來(lái)的變化,我們把這方面的研究工作關(guān)系其中R是指在一個(gè)地面運(yùn)動(dòng)下最大彈性反應(yīng)力與非彈性反應(yīng)屈服力之間的比值,稱(chēng)為彈塑性反應(yīng)地震力降低系數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)地震力降低系數(shù)或者反應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù);μ為最大非彈性反應(yīng)位移與屈服位移的比值,稱(chēng)為位移延性系數(shù);T則為按彈性剛度求得的結(jié)構(gòu)自振周期。研究表明,對(duì)于長(zhǎng)周期(指彈性周期且T>1.0s)的結(jié)構(gòu)可以適用“等位移法則”,即彈性體系與彈塑性體系的最大位移反應(yīng)總是基本相同的;而對(duì)于中周期(指彈性周期且0.12s<T<0.5s)的結(jié)構(gòu),則適用于“等能量法則”,即非彈性反應(yīng)下的彈塑性變形能等于同一地震地面運(yùn)動(dòng)輸入下的彈性變形能。
之所以存在上訴規(guī)律,我們應(yīng)該注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)特性。首先,通過(guò)人為措施可以使結(jié)構(gòu)具有一定的延性,即結(jié)構(gòu)在外部作用下,可以發(fā)生足夠的非線性變形,而又維持承載力不會(huì)下降的屬性。這樣就可以保證結(jié)構(gòu)在進(jìn)入較大非線性變形時(shí),不會(huì)出現(xiàn)因強(qiáng)度急劇下降而導(dǎo)致的嚴(yán)重破壞和倒塌,從而使結(jié)構(gòu)在非線性變形狀態(tài)下耗能成為可能。其次,作為非線彈性材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在一定的外力作用下,結(jié)構(gòu)將從彈性進(jìn)入非彈性狀態(tài)。在非彈性變形過(guò)程中,外力做功全部變?yōu)闊崮,并傳入空氣中耗散掉。我們可以進(jìn)一步以單質(zhì)點(diǎn)體系的無(wú)阻尼振動(dòng)來(lái)分析,在彈性范圍振動(dòng)時(shí),慣性力與彈性恢復(fù)力總處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),體系能量在動(dòng)能、勢(shì)能間不停轉(zhuǎn)換,但總量保持不變。如果某次振動(dòng)過(guò)大,體系進(jìn)入屈服后狀態(tài),則體系在平衡位置的動(dòng)能將在最大位移處轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能和塑性變形能兩部分,其中,塑性變性能將耗散掉,從而減小了體系總的能量。由此我們可以想到,在地震往復(fù)作用下,結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過(guò)程中,如果進(jìn)入屈服后狀態(tài),將通過(guò)塑性變性能耗散掉部分地震輸給結(jié)構(gòu)的累積能量,從而減小地震反應(yīng)。同時(shí),實(shí)際結(jié)構(gòu)存在的阻尼也會(huì)進(jìn)一步耗散能量,減小地震反應(yīng)。此外,結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)后,其側(cè)向剛度將明顯小于彈性剛度,這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)瞬時(shí)剛度的下降,自振周期加長(zhǎng),從而減小地震作用。
2.我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的不足之處
抗震規(guī)范規(guī)定,我國(guó)的抗震設(shè)防目標(biāo)必須堅(jiān)持“小震不壞,中震可修,大震不倒”的原則,而建筑應(yīng)根據(jù)其使用功能的重要性分為甲類(lèi)、乙類(lèi)、丙類(lèi)、丁類(lèi)四個(gè)抗震設(shè)防類(lèi)別。甲類(lèi)建筑應(yīng)屬于重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑,地震作用應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求,其值應(yīng)按批準(zhǔn)的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定;抗震措施,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求,當(dāng)為9度時(shí),應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。乙類(lèi)建筑應(yīng)屬于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑,抗震措施,一般情況下,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6-8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求,當(dāng)為9度時(shí),應(yīng)符合比9度抗震設(shè)防更高的要求。丙類(lèi)建筑應(yīng)屬于甲、乙、丁類(lèi)以外的一般建筑,地震作用和抗震措施應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。我們知道,一棟建筑在大震下能否不倒,已經(jīng)不是看其承載力的大了了,而是看它的延性是否能夠到達(dá)設(shè)計(jì)要求。由上面的建筑物抗震類(lèi)別劃分可以看出,我們對(duì)甲、乙、丙、丁建筑物延性的要求是依次從高到低的,此時(shí),結(jié)構(gòu)的延性實(shí)際上是由其抗震措施來(lái)決定的,現(xiàn)以一棟乙類(lèi)建筑和丙類(lèi)建筑為例:
表 1
設(shè)防烈度 | 抗震措施烈度 | 實(shí)際延性 |
6 | 7(6) | 低 |
7 | 8(7) | 中等 |
8 | 9(8) | 稍高 |
9 | 比9度高(9) | 高 |
說(shuō)明:在抗震措施烈度中,括號(hào)外為乙類(lèi)建筑,括號(hào)內(nèi)的為丙類(lèi)建筑。
由表1可以看出,如果按規(guī)范設(shè)計(jì),就可能會(huì)出現(xiàn)9度(設(shè)防烈度)下的丙類(lèi)建筑的延性比7度(設(shè)防烈度)下的乙類(lèi)建筑延性還要高的情況出現(xiàn),而根據(jù)上面所述的R-μ-T理論關(guān)系的研究可以知道,當(dāng)R取值不變時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)的延性要求也應(yīng)該是不變的,與處在什么烈度區(qū)沒(méi)有關(guān)系,如果R-μ-T理論關(guān)系的研究結(jié)果是正確的,那么我國(guó)規(guī)范對(duì)甲、乙、丙三類(lèi)建筑的要求就存在概念性矛盾。
我國(guó)取R=3.33,與國(guó)外規(guī)范相比較,我們對(duì)乙類(lèi)和丙類(lèi)建筑的是比較合理,而對(duì)于甲類(lèi)建筑則過(guò)于偏松,對(duì)丁類(lèi)建筑過(guò)于嚴(yán)格了。
目前,國(guó)際上逐步形成了一套“多層次,多水準(zhǔn)性態(tài)控制目標(biāo)”的抗震理念。這一理念主要含義為:工程師應(yīng)該選擇合適的形態(tài)水準(zhǔn)和地震荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建筑物的性態(tài)是由結(jié)構(gòu)的性態(tài),非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和體系的性態(tài)以及建筑物內(nèi)容物性態(tài)的組合。目前性態(tài)水準(zhǔn)一般分為:損傷出現(xiàn)(damage onset)、正常運(yùn)作(operational)、能繼續(xù)居住(countinued occupancy)、可修復(fù)的(repairable)、生命安全(life safe)、倒塌(collapse)。性態(tài)目標(biāo)指建筑物在一定程度的地震作用下對(duì)所期望的性態(tài)水準(zhǔn)的表述。對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)采用多重性態(tài)目標(biāo),比如美國(guó)的“面向2000基于性態(tài)工程的框架方案”曾對(duì)一般結(jié)構(gòu)、必要結(jié)構(gòu)、對(duì)安全起控制作用的結(jié)構(gòu)分別建議了相應(yīng)的性態(tài)目標(biāo)―基本目標(biāo)(常遇地震下完全正常運(yùn)作,少遇地震下正常運(yùn)作,罕遇地震下保證生命安全,極罕遇地震下接近倒塌,相當(dāng)與中國(guó)的丙類(lèi)建筑)、必要目標(biāo)(少于地震下完全正常運(yùn)作,罕遇地震下正常運(yùn)作,極罕遇地震下保證生命安全,相當(dāng)與中國(guó)的乙類(lèi)建筑)、對(duì)安全其控制作用的目標(biāo)(罕遇地震下完全正常運(yùn)作,極罕遇地震下正常運(yùn)作,相當(dāng)與中國(guó)的甲類(lèi)建筑),目前中國(guó)正在進(jìn)行用地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃分圖代替基本烈度區(qū)畫(huà)圖的工作。對(duì)重要性不同的建筑,如協(xié)助進(jìn)行災(zāi)害恢復(fù)行動(dòng)的醫(yī)院等建筑,應(yīng)該按較高的性態(tài)目標(biāo)設(shè)計(jì)。此外,也可以針對(duì)業(yè)主對(duì)建筑提出的不同抗震要求2. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的核心抗震措施我國(guó)抗震設(shè)計(jì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出的基本上是“高延性要求”,也就是要求結(jié)構(gòu)在較大的屈服后塑性變形狀態(tài)下仍保持其豎向荷載和抗水平力的能力,對(duì)于有較高延性要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)必須使用能力設(shè)計(jì)法進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)。“能力設(shè)計(jì)法”的要求是在設(shè)計(jì)地震力取值偏低的情況下,結(jié)構(gòu)具有足夠的延性能力,具體做法是通過(guò)合理設(shè)計(jì)使柱端抗彎能力大于梁端從而使結(jié)構(gòu)在地震作用下形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”,即塑性變形或塑性鉸出現(xiàn)在比較容易保證具有較大延性能力的梁端;通過(guò)相應(yīng)提高構(gòu)件端部和節(jié)點(diǎn)的抗剪能力以避免構(gòu)件發(fā)生非延性的剪切破壞。其核心是:
。1)“強(qiáng)柱弱梁”措施:主要是通過(guò)人為增大相對(duì)于梁的抗彎能力,使塑性鉸更多的出現(xiàn)在柱端而不是梁端,讓結(jié)構(gòu)在地震引起的動(dòng)力反應(yīng)中形成“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”,通過(guò)框架梁的塑性變形來(lái)耗散地震能量。
“強(qiáng)柱弱梁”措施是“能力設(shè)計(jì)法”的最主要的內(nèi)容。
根據(jù)對(duì)構(gòu)件在強(qiáng)震下非線線動(dòng)力分析可知,強(qiáng)震下,由于構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形,因此可以耗散部分地震能量,同時(shí)根據(jù)桿系結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)的分析知道,在保證結(jié)構(gòu)不形成機(jī)構(gòu)的要求下,“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”相對(duì)與“柱鉸機(jī)構(gòu)”而言,能夠形成更多的塑性鉸,從而能耗散更多的地震能量,因此我們需要加強(qiáng)柱的抗彎能力,引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下形成更優(yōu)、更合理的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”。
這一套抗震措施理念已被世界各國(guó)所接受,但是對(duì)于耗能機(jī)構(gòu)卻出現(xiàn)了以新西蘭和美國(guó)為代表的兩種不完全相同的思路。這兩種思路都承認(rèn)應(yīng)該優(yōu)先引導(dǎo)梁端出塑性鉸,但是雙方對(duì)柱端塑性鉸出現(xiàn)的位置和數(shù)量有分歧。
新西蘭追求理想的梁鉸機(jī)構(gòu),規(guī)范中底層柱的彎距增大系數(shù)比其它柱的彎距增大系數(shù)要小一些,這么做的目的是希望在強(qiáng)震下,梁端塑性鉸形成較為普遍,底層柱塑性鉸的出現(xiàn)比梁端塑性鉸遲,而其余所有的柱截面在大震下不出現(xiàn)塑性鉸的“梁鉸機(jī)構(gòu)”。但是新西蘭人也不認(rèn)為他們的理想梁鉸方案是唯一可用的方法,因此他們?cè)谝?guī)范中規(guī)定可以選用兩種方法,一種是上述的理想梁鉸機(jī)構(gòu)法,另一種就是類(lèi)似與美國(guó)的方法。
美國(guó)規(guī)范的做法則希望在強(qiáng)震下塑性鉸出現(xiàn)較早,柱端塑性鉸形成較遲,梁端塑性鉸形成得較普遍,柱端塑性鉸可能要形成得要少一些的“梁-柱塑性鉸機(jī)構(gòu)”(柱端塑性鉸可以在任何位置形成,這一點(diǎn)是與新西蘭規(guī)范的做法是不同的)。中國(guó)規(guī)范和歐洲EC8規(guī)范也是采用與美國(guó)類(lèi)似的方法。
(2)“強(qiáng)剪弱彎”措施:用剪力增大系數(shù)增大梁端,柱端,剪力墻端,剪力墻洞口連梁端以及梁柱節(jié)點(diǎn)中的組合剪力值,并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪截面控制條件驗(yàn)算和受剪承載力設(shè)計(jì),以避免在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)脆性的剪切破壞。
我們?cè)谏蠈W(xué)期學(xué)過(guò),鋼筋混凝土的抗剪能力由混凝土自身的抗剪能力、裂縫界面的骨料咬合力、縱筋銷(xiāo)栓力和箍筋的拉力4部分構(gòu)成,而通過(guò)對(duì)框架梁在強(qiáng)震下的抗剪分析可知,混凝土的梁端抗剪能力在形成塑性鉸后會(huì)比非抗震時(shí)有所下降,主要原因有幾下幾個(gè):1 由結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)的分析可知,梁端總是正剪力大于負(fù)剪力,如果發(fā)生剪切破壞時(shí),剪壓區(qū)一般都在梁的下部,而此時(shí)混凝土保護(hù)層已經(jīng)剝落,且梁下端又沒(méi)有現(xiàn)澆板,所以混凝土剪壓區(qū)的抗剪能力會(huì)比非抗震時(shí)偏低2 由于在強(qiáng)震下剪切破壞要發(fā)生在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下,而非抗震時(shí)的剪切破壞往往發(fā)生在縱筋屈服之前,因此在抗震條件下混凝土的交叉裂縫寬度會(huì)比非抗震情況偏大,從而使斜裂縫界面中的骨料咬合效應(yīng)慢慢退化,加之斜裂縫反復(fù)開(kāi)閉,混凝土體破壞更嚴(yán)重,這使得混凝土的抗剪能力進(jìn)一步被削弱。
3.混凝土保護(hù)層的剝落和裂縫的加寬又會(huì)使縱筋的抗剪銷(xiāo)栓作用有所退化。
我們一般在計(jì)算鋼筋混凝土的抗剪能力時(shí),只計(jì)算了混凝土自身的抗剪能力和箍筋的抗剪能力(V=Vc+Vsv),而把斜裂縫界面中的骨料咬合能力及縱筋的銷(xiāo)栓作用作為它多余的強(qiáng)度儲(chǔ)備。在抗震下梁端的塑性鉸的形成,使得骨料咬合力及縱筋的銷(xiāo)栓作用有所下降,鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度儲(chǔ)備也會(huì)下降,同時(shí)由于混凝土的抗剪能力(Vc)的下降,V也會(huì)比非抗震時(shí)小,如果咬使V不變,那么就只有使Vsv變大,即增加箍筋用量,所以我們可以得出這樣的結(jié)論,在抗震情況下箍筋用量比非抗震時(shí)要大一些,這不是因?yàn)榈卣鹗沽旱募袅ψ兇罅硕黾庸拷钣昧浚怯捎诨炷另?xiàng)的抗剪能力下降,相應(yīng)的必須加大箍筋用量。其他構(gòu)件的原理也相似。
(3)抗震構(gòu)造措施:通過(guò)相應(yīng)構(gòu)造措施保證可能出現(xiàn)塑性鉸的部位具有所需足夠的延性,具體來(lái)說(shuō)就是塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力和塑性耗能能力。
對(duì)于梁柱等構(gòu)件,延性的影響因素最終可歸納為最根本的兩點(diǎn):混凝土極限壓應(yīng)變,破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實(shí)質(zhì)都是這兩個(gè)根本因素的延伸。
對(duì)于梁而言,無(wú)論是對(duì)不允許柱出現(xiàn)塑性鉸(底層柱除外)的新西蘭方案,還是允許柱出現(xiàn)塑性鉸但控制其出現(xiàn)時(shí)間和程度的方案,梁端始終都是引導(dǎo)出現(xiàn)塑性鉸的主要部位,所以都希望梁端的塑性變形有良好的延性(即不喪失基本抗彎能力前提下的塑性變形轉(zhuǎn)動(dòng)能力)和良好的塑性耗能能力。因此除計(jì)算上滿足一定的要求外,還要通過(guò)的一系列嚴(yán)格的構(gòu)造措施來(lái)滿足梁的這種延性,如:
1.控制受拉鋼筋的配筋率。配筋率包括最大配筋率和最小配筋率,前者是為了使受拉鋼筋屈服時(shí)的混凝土受壓區(qū)壓應(yīng)變與梁最終破壞時(shí)的極限壓應(yīng)變還有一定的差距(梁的最終破壞一般都以受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變,混凝土被壓碎為標(biāo)志的);后者是保證梁不會(huì)在混凝土受拉區(qū)剛開(kāi)裂時(shí)鋼筋就屈服甚至被拉斷。
2.保證梁有一定的受壓鋼筋。受壓鋼筋可以分擔(dān)部分剪力,減小受壓區(qū)高度,另外在大震下,梁端可能出現(xiàn)正彎距,下部鋼筋有可能受拉,。
3.保證箍筋用量,用法。箍筋的作用有三個(gè),一是抗剪,這在前文已經(jīng)說(shuō)過(guò),這里不再充分;二是規(guī)定箍筋的最小直徑,保證縱筋在受壓下不會(huì)過(guò)早的局部失穩(wěn);三是通過(guò)箍筋約束受壓混凝土,提高其極限壓應(yīng)變和抗壓強(qiáng)度。
4.對(duì)截面尺寸有一定的要求。規(guī)范規(guī)定框架梁截面尺寸宜符合下列要求:1>截面寬度不宜小于200mm;2>截面高度與寬度的比值不宜大于4;3>凈跨與截面高度的比值不宜大于4.在施工中,如梁寬度太小,而梁上部鋼筋一般都比較多,會(huì)使混凝土的澆注比較困難,容易造成混凝土缺陷;在震害和試驗(yàn)中多次發(fā)生過(guò)腹板較薄的梁側(cè)向失穩(wěn)的事例,因此提出要求了2;一般我們把跨高比小于5的梁稱(chēng)為深梁,深梁的抗彎和抗剪機(jī)理與一般的梁(跨高比大于5的梁)有所不同,所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中最好能避免設(shè)計(jì)成深梁,如果實(shí)在不能避免,就要去看專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)方法和規(guī)造措施。
柱的構(gòu)造措施也和梁差不多,但是柱除了受彎距和剪力以外,還要承受軸力(梁的軸力一般都很小,在設(shè)計(jì)中都不予以考慮),尤其是高層建筑,軸力就更大了,所以柱還有對(duì)軸壓比的限制,其中對(duì)不同烈度下有著不同延性要求的結(jié)構(gòu)有著不同的軸壓比限值;另外,柱端箍筋用量的控制條件不是簡(jiǎn)單的用體積配箍率,而是用配箍特征值,它同時(shí)考慮了箍筋強(qiáng)度等級(jí)和混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)配箍量的影響。
高強(qiáng)度混凝土(C60以上)的極限壓應(yīng)變都比一般混凝土(C60及其以下)要小一些,而且強(qiáng)度越高,小的越多;另外,強(qiáng)度越高,混凝土破壞時(shí)脆性特征越明顯,這些對(duì)于抗震來(lái)說(shuō)是不利的。
3.常用的抗震分析方法結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是是對(duì)結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)的分析,以下是一些常用的抗震分析方法:
1. 底部剪力法底部剪力法實(shí)際上時(shí)振型分解反應(yīng)譜法的一種簡(jiǎn)化方法。它適用于高度不超過(guò)40m,結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu),此時(shí)假設(shè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)將以第一振型為主且結(jié)構(gòu)的第一振型為線性倒三角形,通 過(guò)這兩個(gè)假設(shè),我們可近似的算出每個(gè)平面框架各層的地震水平力之和,即“底部剪力”,此方法簡(jiǎn)單,可以采用手算的方式進(jìn)行,但精確度不高。
2. 振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法的理論基礎(chǔ)是地震反應(yīng)分析的振型分解法及地震反應(yīng)譜概念,它的思路是根據(jù)振型疊加原理,將多自由度體系化為一系列單自由度體系的疊加,將各種振型對(duì)應(yīng)的地震作用、作用效應(yīng)以一定方式疊加起來(lái)得到結(jié)構(gòu)總的地震作用、作用效應(yīng)。此法計(jì)算精度高,但計(jì)算量大,必須通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算。
3. 彈性時(shí)程分析彈性時(shí)程分析法,也稱(chēng)為彈性動(dòng)力反應(yīng)分析。所謂時(shí)程分析法就是將建筑物作為彈性或彈塑性振動(dòng)系統(tǒng),直接輸入地面地震加速度記錄,對(duì)運(yùn)動(dòng)方程直接積分,從而獲得計(jì)算系統(tǒng)各質(zhì)點(diǎn)的位移,速度,加速度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震剪力的時(shí)程變化曲線。而彈性時(shí)程分析法就是把建筑物看成是彈性振動(dòng)系統(tǒng)。
4. 非線(彈)性時(shí)程分析非彈性時(shí)程分析法,也稱(chēng)為非線性動(dòng)力反應(yīng)分析。就是將建筑物作為彈塑性振動(dòng)系統(tǒng)來(lái)輸入地面地震加速度記錄。上面所提到的基于地震反應(yīng)譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法,可以求出多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈性內(nèi)力和變形,同樣可以求得罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。但是它不能確切了解建筑物在地震過(guò)程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移隨時(shí)間的反應(yīng);同時(shí)也難以確定建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)可能存在的薄弱環(huán)節(jié)和可能發(fā)生的震害;由于計(jì)算簡(jiǎn)化,抗震承載力和變形的安全度也可能是有疑問(wèn)的。而時(shí)程分析法就可以準(zhǔn)確而完整的反映結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下反應(yīng)的全過(guò)程狀況。所以,它是改善結(jié)構(gòu)抗震能力和提高抗震設(shè)計(jì)水平的一項(xiàng)重要措施。
5. 非線(彈)性靜力分析:非線(彈)性靜力分析主要是指推覆方法,它從本質(zhì)上說(shuō)是一種靜力分析方法,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力單調(diào)加載下的彈塑性分析。具體地說(shuō),在結(jié)構(gòu)分析模型上施加按某種方式模擬地震水平慣性力的側(cè)向力,并逐級(jí)單調(diào)加大。構(gòu)件一旦開(kāi)裂或屈服,修改其剛度;直到結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)定的狀態(tài)(成為機(jī)構(gòu)、位移超限或達(dá)到目標(biāo)位移)。其優(yōu)點(diǎn)突出體現(xiàn)在;較底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法,它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性特性;較時(shí)程分析法。其輸入數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單,工作量較小。
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