多道抗震設(shè)防

無論選用何種材料、何種結(jié)構(gòu)體系的抗震結(jié)構(gòu)， 都宜設(shè)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(qiáng)脈沖對建筑物產(chǎn)生多次往復(fù)式?jīng)_擊， 造成累積式破壞； 如果建筑物采用的是單結(jié)構(gòu)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(shè)了多重抗震體系的建筑物， 在第一道防線的抗側(cè)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jìn)一步破壞。這種抗震設(shè)計概念是對付高度地震的一種經(jīng)濟(jì)有效的辦法， 且已應(yīng)用到實(shí)際工程中， 如前面提到的馬那瓜美洲銀行就是一個應(yīng)用多道抗震防線概念的成功實(shí)例。

美國林同炎國際設(shè)計公司設(shè)計這一工程（美洲銀行）時所采取的指導(dǎo)思想是： 在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的等效靜力地震荷載作用下， 結(jié)構(gòu)具有較大的抗推剛度以滿足變形方面的要求； 當(dāng)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(gòu)件的屈服過渡到另一個具有較高變形能力的結(jié)構(gòu)體系。據(jù)這一指導(dǎo)思想， 該大樓采用了12. 55 m×12. 55 m 的芯筒作為主要的抗風(fēng)和抗震構(gòu)件， 不過， 該芯筒又由4 個“L”形小筒構(gòu)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(qiáng)整體性的芯筒 .進(jìn)行抗震設(shè)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(dú)立構(gòu)件時的受力狀態(tài)。這樣， 當(dāng)小筒間連梁完全破壞后， 整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)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(jié)構(gòu)自震基本周期加長， 地震反應(yīng)減弱， 有利于保持結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。該大樓的震害表現(xiàn)（ 表1） 說明這種設(shè)計思想是成功的。據(jù)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(shè)計的， 設(shè)計的水平地震力相當(dāng)于0. 06 g， 這就是說大樓經(jīng)受住了6 倍于設(shè)計的地震力。

震后， 美國伯克利加州大學(xué)對這幢大樓進(jìn)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(dú)工作兩種狀態(tài)，計算出結(jié)構(gòu)的動力特性和對馬拉瓜地震的反應(yīng)（結(jié)果見表2） .從表中可以看出， 在“大震”時結(jié)構(gòu)的基本周期延長了1. 5 倍， 結(jié)構(gòu)底部地震力減少了一半， 但結(jié)構(gòu)頂部位移增加了一倍。

結(jié)構(gòu)抗震措施之多道抗震設(shè)防體系有哪些要求？

無論選用何種材料、何種結(jié)構(gòu)體系的抗震結(jié)構(gòu)，都宜設(shè)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(qiáng)脈沖對建筑物產(chǎn)生多次往復(fù)式?jīng)_擊，造成累積式破壞；如果建筑物采用的是單結(jié)構(gòu)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(shè)了多重抗震體系的建筑物，在第一道防線的抗側(cè)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jìn)一步破壞。這種抗震設(shè)計概念是對付高度地震的一種經(jīng)濟(jì)有效的辦法，且已應(yīng)用到實(shí)際工程中，如前面提到的馬那瓜美洲銀行就是一個應(yīng)用多道抗震防線概念的成功實(shí)例。

美國林同炎國際設(shè)計公司設(shè)計這一工程（美洲銀行）時所采取的指導(dǎo)思想是：在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的等效靜力地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)具有較大的抗推剛度以滿足變形方面的要求；當(dāng)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(gòu)件的屈服過渡到另一個具有較高變形能力的結(jié)構(gòu)體系。據(jù)這一指導(dǎo)思想，該大樓采用了12.55m×12.55m的芯筒作為主要的抗風(fēng)和抗震構(gòu)件，不過，該芯筒又由4個“L”形小筒構(gòu)成，小筒外邊尺寸4.6m×4.6m，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(qiáng)整體性的芯筒。進(jìn)行抗震設(shè)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(dú)立構(gòu)件時的受力狀態(tài)。這樣，當(dāng)小筒間連梁完全破壞后，整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)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(jié)構(gòu)自震基本周期加長，地震反應(yīng)減弱，有利于保持結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。該大樓的震害表現(xiàn)說明這種設(shè)計思想是成功的。據(jù)測算，該次地震在大樓中引起的水平地震力至少是0.35g，大樓是1963年設(shè)計的，設(shè)計的水平地震力相當(dāng)于0.06g，這就是說大樓經(jīng)受住了6倍于設(shè)計的地震力。

震后，美國伯克利加州大學(xué)對這幢大樓進(jìn)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(dú)工作兩種狀態(tài)，計算出結(jié)構(gòu)的動力特性和對馬拉瓜地震的反應(yīng)。從表中可以看出，在“大震”時結(jié)構(gòu)的基本周期延長了1.5倍，結(jié)構(gòu)底部地震力減少了一半，但結(jié)構(gòu)頂部位移增加了一倍。