¿Cuáles son las ideas para el diseño sísmico de estructuras de edificación en mi país?
Con el continuo desarrollo de la investigación teórica sobre la resistencia sísmica de las estructuras de los edificios, las ideas de diseño sísmico estructural también han sufrido una serie de cambios. Inicialmente, sin considerar las características dinámicas elásticas de la estructura y sin datos estadísticos detallados sobre los registros de acción sísmica, se utilizó una acción sísmica horizontal empírica (0,1 veces el peso propio) para el diseño estructural. Las ideas de diseño sísmico estructural han pasado de ser elásticas a no lineales, de basadas en la experiencia a basadas en teorías no lineales, de la "resistencia" que simplemente asegura la capacidad de carga de la estructura a la "pérdida" que permite que la estructura ceda y le da a la estructura una cierta capacidad de deformación inelástica una serie de transformaciones.
1 Ideas y relaciones de diseño sísmico moderno
Los contenidos principales de las ideas de diseño sísmico moderno formadas bajo la teoría sísmica actual son:
1.1 Selección y determinación razonables de Estructuras Nivel de fluencia acción sísmica. Generalmente, primero se utiliza una aceleración máxima del suelo estadísticamente significativa como valor indicador de la fuerza del terremoto en el área (es decir, para terremotos medianos), y luego se obtienen diferentes aceleraciones de diseño del movimiento del suelo (es decir, para terremotos pequeños) usando diferentes R (sísmicos). coeficientes de reducción de fuerza) para llevar a cabo el diseño resistente de la estructura, determinando así el nivel de fluencia de la estructura.
1.2 Formular medidas antisísmicas efectivas para asegurar que la estructura tenga la capacidad de ductilidad correspondiente al R utilizado en el diseño. Estas incluyen principalmente medidas de ajuste de fuerzas internas (columnas fuertes y vigas débiles, corte fuerte y flexión débil) y medidas estructurales sísmicas.
El concepto de diseño sísmico moderno se basa en el estudio del comportamiento inelástico de las estructuras. Su núcleo es la relación, que se refiere principalmente al nivel de fluencia y vibración natural de la estructura bajo diferentes leyes histeréticas y movimientos del suelo. características.La relación entre el período y la respuesta dinámica inelástica máxima. Entre ellos, R es el coeficiente de reducción de la fuerza sísmica de la respuesta elástico-plástica, denominado coeficiente de reducción de la fuerza sísmica y μ es la relación entre el desplazamiento de respuesta inelástica máximo y el desplazamiento de fluencia, que se denomina coeficiente de ductilidad por desplazamiento.
Con la profundización del conocimiento de las leyes de acción sísmica, esta ley ha sido aceptada por las regulaciones de varios países. En el diseño sísmico, para el mismo tipo de estructura en la misma zona de intensidad, se pueden usar diferentes R según la situación, es decir, se usan diferentes efectos sísmicos para el diseño de resistencia. Cuando el valor de R es grande, es decir, cuando el efecto sísmico utilizado para el diseño es pequeño, los requisitos de ductilidad de la estructura son más estrictos, a la inversa, cuando el valor de R es pequeño, es decir, cuando el efecto sísmico utilizado para el diseño; es grande, los requisitos de ductilidad de la estructura son Solo pregunte y relájese.
2 Medidas sísmicas para asegurar la ductilidad de la estructura
Después de seleccionar razonablemente el nivel de fluencia y los requisitos de ductilidad de la estructura, se necesitan medidas sísmicas para garantizar que la estructura tenga las ductilidad requerida. Esto asegura que la estructura pueda alcanzar objetivos de fortificación sísmica bajo terremotos moderados y grandes. Las medidas antisísmicas sistémicas incluyen los siguientes aspectos:
2.1 "Columnas fuertes y vigas débiles": aumentar artificialmente la capacidad de flexión de las columnas con respecto a las vigas, provocando que la estructura de hormigón armado pierda plasticidad en los extremos de las vigas debajo. un gran terremoto La bisagra aparece antes y la rotación plástica es mayor cuando se alcanza el desplazamiento no lineal máximo, mientras que la bisagra plástica en el extremo de la columna aparece más tarde y la rotación plástica es menor cuando se alcanza el desplazamiento no lineal máximo, o incluso ninguna; La bisagra de plástico no aparece. Esto asegura que el marco tenga un mecanismo plástico de disipación de energía relativamente estable y una gran capacidad de disipación de energía plástica.
2.2 "Fuerte corte y flexión débil": la falla por corte básicamente no tiene ductilidad. Una vez que ocurre la falla por corte en una determinada parte, la parte perderá por completo la resistencia sísmica de la estructura en el extremo de la columna. También puede provocar el colapso parcial o total de una estructura. Por lo tanto, el valor de la fuerza cortante combinada de los extremos de las columnas, los extremos de las vigas y los nodos se puede aumentar artificialmente, de modo que ningún componente de la estructura sufra primero una falla por cortante durante la deformación inelástica alterna bajo un gran terremoto.
2.3 Medidas estructurales sísmicas: Las medidas estructurales sísmicas se utilizan para garantizar que las piezas que forman las bisagras plásticas tengan suficientes capacidades de deformación plástica y disipación de energía plástica, garantizando al mismo tiempo la integridad de la estructura.
Este concepto sistemático de medidas antisísmicas ha sido aceptado por países de todo el mundo, pero para las instituciones consumidoras de energía, han surgido dos ideas diferentes, representadas por Nueva Zelanda y Estados Unidos. En primer lugar, ambas ideas se basan en la premisa de dar prioridad a las bisagras de plástico en el extremo de la viga.
No hay necesidad de limitarse al concepto de mecanismo de la mecánica plástica. Siempre que se pueda implementar el siguiente mecanismo plástico de disipación de energía bajo un gran terremoto, se pueden garantizar los requisitos básicos del diseño sísmico: ①. La disipación de energía de las bisagras plásticas en el extremo de la viga es Principalmente; ② La aparición de bisagras plásticas en el extremo de la columna no está restringida (incluida la base de la columna inferior), sino que se mejora adecuadamente la resistencia a la flexión del extremo de la columna, su rotación plástica. bajo grandes terremotos tiene suficiente margen de su capacidad de rotación plástica ③ En el mismo piso Los extremos superior e inferior de cada columna no están en un estado de deformación plástica al mismo tiempo;
La consideración de los mecanismos de disipación de energía en las medidas antisísmicas de mi país también sigue básicamente esta idea, adoptando el modelo de "mecanismo de bisagra de plástico viga-columna" y abandonando la "bisagra de viga ideal" de Nueva Zelanda basada en plástico. “Mecánica institucional”.
En el diseño sísmico, para evitar la ocurrencia de falla por corte sin ductilidad, adoptamos la medida de "cortante fuerte y flexión débil" para abordar la relación entre la capacidad de flexión y la capacidad de corte de el componente. Vale la pena señalar que la falla por corte bajo la acción de un terremoto es diferente en comparación con la falla por corte no sísmica.
La ductilidad es una propiedad extremadamente importante para la resistencia sísmica. Si queremos asegurar la ductilidad de la estructura mediante medidas de resistencia sísmica, debemos comprender los factores que afectan la ductilidad. Para componentes como vigas y columnas, los factores que influyen en la ductilidad se pueden resumir en última instancia en los dos puntos más fundamentales: la deformación por compresión última del hormigón y la altura de la zona de compresión en el momento de la falla. Otros factores que afectan la ductilidad son esencialmente extensiones de estos dos factores fundamentales. Para garantizar la ductilidad de la estructura en el diseño sísmico, a menudo se toman las siguientes medidas: controlar la relación de refuerzo de las barras de acero en tensión, asegurar un cierto número de barras de acero en compresión, agregar estribos para garantizar que las barras longitudinales no se pandeen ni se pandeen. localmente, y el hormigón de compresión restrictivo limita la relación de compresión axial, etc.
3 Algunas deficiencias en las ideas de diseño sísmico de mi país
Basado en el aprendizaje de los resultados de la investigación sísmica de otros países del mundo, nuestro país ha formado gradualmente su propio conjunto de sistemas sísmicos relativamente avanzados. ideas de diseño. La mayoría de ellos están en línea con los conceptos modernos de diseño sísmico, pero también hay muchas imperfecciones que deberán mejorarse en el futuro.
Lo más notable es que, en comparación con los códigos extranjeros, todavía existe una cierta brecha en la comprensión de la relación entre los códigos sísmicos de mi país. Los códigos europeos y neozelandeses dividen los niveles de ductilidad según el coeficiente de reducción de la acción sísmica (la relación entre la aceleración del movimiento del suelo de los "terremotos moderados" y la aceleración del movimiento del suelo de los "pequeños terremotos"). cuanto menores sean los requisitos de ductilidad, cuanto menor sea el valor de "pequeño terremoto", mayor será el requisito de ductilidad. La especificación UBC de EE. UU. divide los grados de ductilidad según el mismo principio, pero se recomienda utilizar grados de alta ductilidad en áreas de alta intensidad y grados de baja ductilidad en áreas de baja intensidad. Todas estas ideas resistentes a los terremotos están en línea con las reglas. En la actualidad, nuestro país ha unificado el coeficiente de reducción de la acción sísmica en 2,81, y también otorga una significancia estadística fija a los pequeños terremotos utilizados para el diseño de la capacidad portante de las secciones estructurales y la verificación de la deformación. Los requisitos de ductilidad no se determinan según la relación R-μ, sino que se dividen según el grado sísmico. La esencia del grado sísmico está determinada principalmente por la zona de intensidad. Esto da como resultado que el mismo R corresponda a diferentes μ, formulando así diferentes medidas antisísmicas, lo cual es inconsistente con la relación R-μ. Esta idea lleva al resultado de que los requisitos de ductilidad estructural en áreas de baja intensidad pueden ser bajos.
4 Métodos de análisis sísmico comúnmente utilizados
Con el desarrollo de la teoría sísmica, siguen apareciendo varios métodos de análisis sísmico en los campos de la investigación y el diseño. En el diseño estructural, necesitamos determinar los valores de acción sísmica utilizados para la combinación de fuerzas internas y el diseño de secciones. El análisis del comportamiento sísmico de las estructuras es una parte importante de la investigación sísmica. El análisis histórico no lineal y el análisis estático no lineal son métodos de análisis sísmico comúnmente utilizados. Sus principios y pasos básicos son obtener primero el desplazamiento objetivo correspondiente de la estructura bajo posibles efectos sísmicos de cierta manera, y luego aplicar una carga vertical a la estructura mientras se aumenta un conjunto de cargas estáticas horizontales que representan los efectos sísmicos de forma monótona. La forma actúa sobre la estructura y el incremento de carga se detiene cuando se alcanza el desplazamiento objetivo. Finalmente, se evalúa el desempeño sísmico de la estructura en el estado de suspensión de carga para determinar si se puede garantizar que la estructura cumpla con los requisitos funcionales. bajo este nivel de acción sísmica.
Desde la introducción de ideas modernas de diseño antisísmico, los círculos académicos y de ingeniería antisísmicos de todo el mundo han logrado muchos resultados nuevos, como la realización de una gran cantidad de pruebas de rendimiento sísmico de componentes de hormigón armado; a través del rápido desarrollo de la tecnología informática, se compiló un programa de respuesta dinámica no lineal con mayor precisión, el método de diseño ya no se limitaba al método de diseño sísmico tradicional basado en la fuerza y comenzó a probar nuevos conceptos de diseño sísmico basados en el rendimiento y el desplazamiento. En tal entorno, las ideas de diseño sísmico de mi país deberían seguir avanzando y al mismo tiempo mejorar sus propias deficiencias.
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