浅谈钢筋混凝土建筑结构低温抗震模式

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摘要:抗低温抗震是混凝土建筑结构质量判断标准之一。我国属地震多发国家,需要考虑抗震设防的地域辽阔,研究钢筋混凝土结构的抗震性能在我国具有充分的必要性,本文分析探讨钢筋混凝土结构与砌体结构的基本抗震设计思路和方法。此外,结构钢对温度很敏感。当温度降低时,钢的响应从延展状态向易碎状态逐渐递增过渡。金属材料韧性的丧失可以通过核查低温时的应力―应变的关系观测。

Abstract: Low temperature and seismic resistantis one of the structure quality criterion. China is an earthquake-prone country,it needs to consider the vast earthquake-proof. It is necessary to study the seismic performance of reinforced concrete structures in China. The article analyzes the seismic resistant design and methods of reinforced concrete structures and masonry structures . In addition,the structural steel is very sensitive to temperature. The response state of steel transits from extension to fragile when the temperature decreases. The loss of metal toughness can be observed by checking stress - strain relations at low temperature .

关键词:低温;抗震;模式

Key words: low temperature;seismic resistant;mode

中图分类号:TU37 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0145-01

1混凝土建筑结构抗震模式分析

1.1 地震与混凝土结构模式的关系地震是一种随机震动,很难把握其规律,这就难以准确预测。地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。地震具有突发性的特点,至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。国际上按照地震的能力大小把地震分为小震、中震和大震。当小震来临,应确保所有的结构构件在抵抗地震作用力时,具有足够的强度,使其基本上处于弹性状态。并通过验算小震作用下的弹性位移共同来保证结构不坏;在中震作用下,结构的某些关键部位超过弹性强度,进入屈服,发生较大变形,达到非线形阶段,这时,就要特别提出延性要求。当中震来临的时候,因为结构具有非弹性特征,某些关键部位超过其弹性强度,进入塑性状态;当大震来临的时候,结构的非线性变形非常大,也可能发生不可修复的破坏。处于这个阶段的结构就需要通过计算它的弹塑性变形来保证结构不致倒塌。

在同一个设防烈度下,地震力降低系数越大,地震作用就越小,那么,小的地震作用设计出来的结构的屈服水准就越低,意味着结构在相应强烈程度地震下形成的非弹性变形就越大,这就要求结构具有较大的延性来保证它较大的非弹性变形的实现,因而对延性提出的要求就更高。地震力降低系数的大小实际上就决定了设计地震力取值的大小,从而决定了对延性要求的大小。

1.2 混凝土建筑结构抗震的“三水准设防目标”一般来说,混凝土建筑结构抗震要达到以下三个基本目标才是可靠的:小震不坏,中震可修,大震不倒。“三水准”对应的是三个不同水准的地震烈度。第一水准烈度称为众值烈度,比基本烈度约低一度半,50年超越概率为63%;第二水准烈度为基本烈度(一般取当地区抗震设防烈度),其50年的超越概率约为10%;第三水准烈度为预估的罕遇烈度,比基本烈度高出一度,50年的超越概率为2%~3%。

2钢筋混凝土结构抗震设计的基本步骤

钢筋混凝土结构抗震设计的基本步骤:①把握好建筑结构的“抗震概念设计”。这其中包括对结构整体的抗震设计与规划,如建筑场地的选择、地基和基础的抗震验算和抗震措施、建筑结构的平面和立面布置、抗震结构体系的确定、多道抗震防线的设置、刚度及承载力和延性的匹配等。把握好建筑结构的抗震概念设计,从根本上消除建筑结构中的抗震薄弱环节,再辅以必要的结构计算和构造措施,就有可能使设计出来的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。②必须对结构进行地震作用的计算和对结构构件进行抗震设计,使结构和结构构件既满足抗震承载力要求又满足变形要求。变形要求包括弹性变形要求和抗震规范规定的结构薄弱层的弹塑性变形要求。对结构构件抗震承载力的计算应按荷载效应的基本组合或偶然组合,采用极限状态表达式进行计算。对于弹性变形验算应取多遇地震作用标准值产生的楼层内最大弹性层间位移与计算楼层层高之比不大于弹性层间位移角限值。对于需要进行弹塑性变形验算的结构,其薄弱层弹塑性层间位移与该层层高之比应不大于规范规定的弹塑性层间位移角限值。③保证建筑结构的抗震构造措施。抗震构造措施是指根据抗震概念设计原则,一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。抗震构造措施是保证混凝土结构和构件延性的必要手段。如对钢筋混凝土框架结构的梁和柱,规范对梁、柱的截面尺寸和材料的选择,对纵向钢筋的配筋率、箍筋的加密区长度、最大间距、最小直径等都有严格的要求。因此,相关的抗震构造措施在抗震设计中都必须达到全面、充分的落实和体现。

3混凝土建筑结构抗低温模式分析

抗低温也是混评判凝土建筑结构质量的一个重要标准。坐落于地震活跃的寒冷地区的钢筋混凝土桥能在冬天经受地震。如果冬天发生地震,钢筋混凝土能同时经受高应变和低温的影响。这些同时作用的影响会改变这些材料的基本的机械性能,也有可能改变这些结构的受震状态。

低温对钢的影响:钢是混凝土结构稳定性的主要因素。结构钢对温度很敏感,当温度降低时,钢的响应从延展状态向易碎状态逐渐递增过渡。金属材料韧性的丧失可以通过核查低温时的应力-应变的关系观测。当温度降低时,屈服点和极限强度点的值都会增大,而裂痕会从较低的应变值时开始。

低温下混凝土的状态也跟固化处理有关,但更重要的是受样本致冷时湿度的影响。Berkovitch也说已经发现混凝土在现场致冷至低温时的几种常规趋势,观察到抗拉强度临界递增时,抗压强度和杨氏模量也不可忽视地递增了。最后,有关通常可得到的受应变率和低温同时影响的混凝土的压缩应力―应变状态的数据很少。混凝土建筑实践已经指出,在高张拉率、低温状态,混凝土处于抗压应力―应变状态的湿度影响;4.7低温地震型刺激下,钢筋混凝土成分响应的全过程中的基本单一循环应力―应变状态的推断。张拉试验的结果表明在应变增加、温度下降时钢筋的屈服强度和抗张强度适度地增加。

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