对于如何减小地震灾害,改善结构抗震性能,可通过这两种途径举行:其中一个是开拓延性构造体系,二是对现有结构体系的增添有用的减震措施。抗震研究和结构工程工作者们一直致力于提高建筑抗震能力,来减轻地震对建筑物的破坏,形成了一套早已被用于实际工程的完整建筑抗震设计理论。传统抗震设计通过增大截面高度,加配钢筋等方法,通过结构本身抗震性能来达到抗震效果。这种方法不仅加大了造价,而且因为结构刚度的增大,地震作用也增强了。以上种种制约着超高层建筑,大跨度空间结构和轻质高强高层建筑的发展和应用。
随着人们对地震认识的加深和建筑物破坏过程的了解和认识日趋成熟,我们发现了新的结构抗震设计方法,比如在重要建筑物中安装耗能控制元件,消耗地震的能量,减轻地震力对结构的损害,这种方法得到了很好的推广。
1.2 传统抗震设计方法与结构抗震体系
1.2.1 传统抗震设计方法
传统的抗震设计要领法是指按照不同地震烈度与不同水平的损坏,对建筑结构进行控制即“小震不坏,中震可修,大震不倒”[4]作为抗震设防目标,通过控制结构的刚度,制作构件如墙,梁,柱和关节如发生了强烈地震可以进入非弹性状态具有更好的延展性,使之能够损耗地震产生的能量,这就是我们常说的“延性结构体系”,这也是目前许多发达国家在结构抗震体系中的设计要领所在。所以从总体上看目前大多数国家使用的结构抗震设计要领即为:若要增大结构的刚度,就要恰当节制并且容许构造构件在地震中可以处于非弹性状态,使结构能具有较大的延性,从而达到结构“裂而不倒”的目标。可是由于我国还无法准确预知地震发生的时间并且难以精确地预计结构在遭遇地震时的强度和特征,故而现在按照结构抗震性能的传统设计要领建造的建筑并没有自我调节和自我节制能力,所以在这种不确定的地震作用下,建筑很可能不满足安全性的要求而产生破坏,造成毁坏,甚至崩溃。因此,改善现有的结构抗震设计体系,探索新的抗震设防标准,它是更经济、 安全、可靠的地震电阻系统和寻求更合理和有效的新抗震技术,已成为工程结构抗震领域中的主要主题,具有重要的现实意义,为有效减轻地震灾害。源-自/751+文,论`文'网]www.751com.cn
1.2.2 结构抗震体系
地震时结构受到的破坏主要是由地球表面的水平振动产生的,所以在结构体系的选择中抗侧力体系选择占有很重要的地位。发生地震时,多高层建筑结构主要受到的就是水平地震作用,是以在设计的时候最为重要的就是结构体系的选择,首选侧力体系。侧向力系统的选择应同时考虑强度、刚度和延性的要求,使三者能在同一结构中得以统一,真正达到基于性能的结构设计。一般来说,抗弯框架作为柔性构造体系,具有杰出的抗震能力。由于其结构简单、刚度均匀性、施工方便、灵活的布局和良好的变形性能,它已成为最常见的结构形式之一。可以用在高烈度地震区遭受大地震作用时,因为弯矩抗性主要由弯矩梁和柱供应,没有充足的侧向刚度来控制结构的层间位移和总位移,造成非结构构件毁伤严重。为了得到充足的侧向刚度,梁柱截面可能会超过强度所需要的尺寸,大断面将导致框架构造失去其经济上的合理性,而且它多为单侧力体系。是以,抗弯曲框架构造在多层建筑中受到的运用是局限的。由框架梁、柱和斜杆组成的的空间支撑桁架,它的刚度强度是很大的,并且很容易满足位移的结构规范的要求。支架变形多为水平伸长和收缩,在弯曲变形时框架受到梁和柱的制约,水平荷载将重点会集在支撑上,而整体结构几乎没有影响。是以,在结构设计上设计师们重点都会优先选择支撑框架的多侧力体系。