第四章建筑抗震概念設(shè)計構(gòu)造概念設(shè)計是根據(jù)人們在學(xué)習(xí)和實(shí)際中所建立的正確概念，運(yùn)用人的思想和判別力，正確和全面地把握構(gòu)造的整體性能。即根據(jù)對構(gòu)造品性〔承載才干、變形才干、耗能才干等〕的正確把握，合理地確定構(gòu)造總體與部分設(shè)計，使構(gòu)造本身具有好的品性?？拐鸶拍钤O(shè)計包括正確的場地選擇，合理的構(gòu)造選型和布置、正確的構(gòu)造措施等。強(qiáng)調(diào)抗震概念設(shè)計是由于地震作用的不確定性〔隨機(jī)性、復(fù)雜性、間接性和耦連性〕和構(gòu)造計算假定與實(shí)踐情況的差別。這使得其計算結(jié)果不能全面真實(shí)地反映構(gòu)造的受力、變形情況，并確保構(gòu)造平安可靠。構(gòu)造抗震設(shè)計存在的不確定要素主要有：1．地面運(yùn)動的不確定性。地震時的地面運(yùn)動是多維的，地震動的各個分量對建筑物都起破壞作用。歷次地震中強(qiáng)震儀曾經(jīng)多次記錄到地面運(yùn)動的三個正交平動分量，即一個豎向分量和兩個程度分量，此外還有地面運(yùn)動的轉(zhuǎn)動分量。2．構(gòu)造分析的影響。影響構(gòu)造動力特性和動力反響的要素：質(zhì)量分布的不確定性；根底與上部構(gòu)造的協(xié)同作用；節(jié)點(diǎn)的非剛性轉(zhuǎn)動；偏心、改動及P-—Δ效應(yīng)；柱軸向變形。思索或不思索節(jié)點(diǎn)非剛性轉(zhuǎn)動的影響程度可達(dá)5%—10%；思索柱軸向變形，自振周期能夠加長15%，加速度反響能夠降低8%；思索P-—Δ效應(yīng)能夠添加位移10%。3．資料的影響?；炷恋膹椥阅Ａ侩S著時間及應(yīng)變程度而改動。隨著時間的增長，混凝土的彈性模量比施工完成后能夠降低50%，在應(yīng)變增大的情況下還能夠繼續(xù)降低，這意味著自振周期能夠增長25%，減小加速度反響10%。4．阻尼的變化。鋼筋混凝土構(gòu)造阻尼比普通為5%，但當(dāng)受震松動以后阻尼比可達(dá)20%—30%，自振周期差別達(dá)50%左右。5．根底差別沉降的影響。按普通荷載設(shè)計的框架構(gòu)造，當(dāng)?shù)卣鹣禂?shù)采用0.10，根底差別沉降1cm能夠呵斥設(shè)計彎矩72%的誤差，而這種誤差在設(shè)計中普通未予思索。6．地基承載力。思索地震的偶爾性以及短期忽然加載的影響，在計算地震對地基的影響時，地耐力取值往往提高33%—50%，這些數(shù)值都是人為估計，從而也帶來設(shè)計上的差別。因此目前抗震設(shè)計程度遠(yuǎn)未到達(dá)科學(xué)的嚴(yán)密程度。要使建筑物具有盡能夠好的抗震性能，首先應(yīng)從大的方面入手，做好抗震概念設(shè)計。假設(shè)整體設(shè)計沒有做好，計算任務(wù)再細(xì)致，也難免在地震時建筑物不發(fā)生嚴(yán)重的破壞，乃至倒塌。20余年以來，世界上一些大城市先后發(fā)生了假設(shè)干次大地震，經(jīng)過震害分析對建筑物的破壞規(guī)律有了更多的認(rèn)識，從而獲得了抗震設(shè)計閱歷，確定了構(gòu)造抗震概念設(shè)計的要點(diǎn)。地震是一種隨機(jī)振動，有著難于把握的復(fù)雜性和不確定性。要準(zhǔn)確把握預(yù)測建筑物能蒙受地震的特性及參數(shù)一時髦難做到。構(gòu)造分析方面，由于未能充分思索構(gòu)造的空間作用、非彈性性質(zhì)、資料時效、阻尼變化等多種要素，也存在不確定性。計算設(shè)計彈性計算(反響譜實(shí)際)時程分析彈性時程分析彈塑性時程分析概念設(shè)計：立足于工程抗震根本實(shí)際及長期工程抗震閱歷總結(jié)的工程抗震根本概念，往往是構(gòu)造良好構(gòu)造性能的決議性要素，這即是所謂的“概念設(shè)計〞。概念設(shè)計：〔空間作用、非線性性質(zhì)、資料時效、阻尼變化等不確定的要素)剛度分布構(gòu)件延性能量輸入房屋體形構(gòu)造體系概念設(shè)計的內(nèi)容：建筑場地選擇建筑選型與構(gòu)造布置設(shè)置多道抗震防線1.避開抗震危險地段地震危險地段：地震時能夠發(fā)生崩塌、滑坡、地陷、地裂、泥石流等地段，以及震中烈度為8度以上的發(fā)震斷裂帶在地震時能夠發(fā)生地表錯位的地段。地震危險地段包括：斷層峻峭的山區(qū)存在液化或光滑夾層的坡地大面積采空區(qū)4.1場地選擇對建筑抗震有利的地段：開闊平坦地帶的鞏固場地土或密實(shí)均勻的中硬場地土。對建筑抗震不利的地段：條狀突出的山嘴，孤立的山包和山梁的頂部，高差較大的臺地邊緣，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡的邊緣脆弱土、宜液化土、故河道、斷層破碎帶、暗埋塘浜溝谷或半挖半填地基在平面分布上成因、巖性、形狀明顯不均勻的地段2.選擇有利抗震的場地1.建筑平面布置平面宜簡單、規(guī)那么、對稱，減少偏心；質(zhì)量和剛度變化均勻，防止樓層錯層；平面長度不過長，突出部分長度l不過大；L、l等值滿足要求；不宜采用角部重疊的平面圖形或細(xì)腰形平面圖形。4.2建筑的平立面布置根據(jù)1985年墨西哥地震震害資料，墨西哥國家重建委員會首都地域規(guī)范與施工規(guī)程分會分析了房屋破壞緣由，按房屋體型分類統(tǒng)計得出的地震破壞率列于表2。從表中可以看出，拐角形建筑的破壞率很高，高達(dá)42%。表2墨西哥地震房屋破壞緣由建筑特征破壞率〔%〕拐角形建筑42剛度明顯不對稱15低層懦弱8碰撞15不規(guī)則類型定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%,或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層平面不規(guī)那么類型2.建筑立面布置豎向體型規(guī)那么、均勻，防止有過大的外挑和內(nèi)收。構(gòu)造的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)那么的構(gòu)造。構(gòu)造豎向抗側(cè)力構(gòu)件宜上下延續(xù)貫穿。1971年美國圣菲南多地震，Olive-View醫(yī)院位于9度區(qū)，主樓遭到嚴(yán)重破壞。它是一幢剛度和強(qiáng)度在底層突變的建筑的典型震例，其教訓(xùn)值得自創(chuàng)。該主樓是六層鋼筋混凝土房屋，其剖面如圖11所示。該幢建筑三層以上為框架-—剪力墻體系，底層和二層為框架體系，而二層有較多的磚隔墻。該構(gòu)造上、下層的側(cè)向?qū)娱g剛度相差約為10倍。地震后，上面幾層震害很輕，而底層嚴(yán)重偏斜，縱向側(cè)移達(dá)600mm，橫向側(cè)移約600mm，角柱出現(xiàn)嚴(yán)重的受壓酥碎景象。Olive—View醫(yī)院主樓剖面不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等向下傳遞)樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%立面不規(guī)那么類型有利的房屋體形<1>平面方形、圓形、矩形、正六邊形、正八邊形、橢圓形L形、T形、十字形、U形、H形、Y形<2>立面變化要均勻不利對抗震不利的構(gòu)造布置方式3.建筑物的高度現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度〔m〕構(gòu)造類型烈度678(0.2g)9框架60504024框架—抗震震墻全部落分框支12010080—筒體框架—中心中柱—抗震墻807055—注：1房屋高度指室外地面到檐口或屋面板頂?shù)母叨取膊凰妓鞑糠滞怀鑫蓓敳糠帧常?/p>

4.房屋的高寬比構(gòu)造類型框架、板柱-剪力墻5432框架-剪力墻5543剪力墻6654筒中筒、框架-中心筒6654非抗震設(shè)計抗震設(shè)防烈度6、7度8度9度A級高度鋼筋混凝土高層建筑構(gòu)造適用的最大高寬比建筑物的高寬比是一個需求慎重思索的問題，建筑物的高寬比愈大，地震作用的側(cè)移愈大，程度地震力引起的傾覆作用愈嚴(yán)重。由于宏大的傾覆力矩在底層柱和根底中所產(chǎn)生的拉力和壓力比較難于處置，為有效地防止在地震作用下建筑的傾覆，保證有足夠的地震穩(wěn)定性，應(yīng)對建筑的高寬比有所限制。1967年委內(nèi)瑞拉加拉加斯地震曾發(fā)生明顯由于過大傾覆力矩引起破壞的震害實(shí)例。該市一幢18層的公寓，為鋼筋混凝土框架構(gòu)造，地上各層均有磚填充墻，地下室空闊。在地震中，由于傾覆力矩在地下室柱中引起很大的軸力，呵斥地下室很多柱子被壓碎，鋼筋壓彎呈燈籠狀。另一震害實(shí)例是1985年墨西哥地震時，該市一幢9層鋼筋混凝土構(gòu)造由于程度地震作用使整個房屋傾倒，埋深2.5m的箱形根底翻轉(zhuǎn)了45o，并連同根底底面的摩擦樁拔出。5.防震縫的合理設(shè)置合理設(shè)置防震縫，可以將體型復(fù)雜的建筑物劃分為“規(guī)那么〞的建筑物，從而降低抗震設(shè)計的難度，提高抗震設(shè)計的可靠度。防震縫的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)建筑類型、構(gòu)造體系和建筑體型等詳細(xì)情況區(qū)別對待。高層建筑設(shè)置防震縫后，給建筑、構(gòu)造和設(shè)備設(shè)計帶來一定困難，根底防水也不容易處置。因此，高層建筑經(jīng)過調(diào)整平面外形和尺寸，在構(gòu)造上和施工上采取措施，盡能夠不設(shè)縫〔伸縮縫、沉降縫和防震縫〕。但以下情況應(yīng)設(shè)置防震縫，將整個建筑劃分為假設(shè)干個簡單的獨(dú)立單元：〔1〕平面或立面不規(guī)那么，又未在計算和構(gòu)造上采取相應(yīng)措施；〔2〕房屋長度超越規(guī)定的伸縮縫最大間距，又無條件采取特殊措施而必需設(shè)伸縮縫時；〔3〕地基土質(zhì)不均勻，房屋各部分的估計沉降量〔包括地震時的沉陷〕相差過大，必需設(shè)置沉降縫時；〔4〕房屋各部分的質(zhì)量或構(gòu)造的抗推剛度懸殊過大；對于體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)那么的建筑構(gòu)造，可按實(shí)踐需求在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，構(gòu)成多個較規(guī)那么的抗側(cè)力構(gòu)造單元。以下情況須設(shè)抗震縫：1、平面長度和突出部分尺寸超越限值，而又沒有采取加強(qiáng)措施。2、各部分構(gòu)造剛度相差懸殊，而又沒有采取有效措施。3、各部分構(gòu)造質(zhì)量相差很大時。4、房屋有較大錯層時。鋼砼構(gòu)造的防震縫最小寬度應(yīng)符合以下要求：1、框架構(gòu)造房屋的防震縫寬度，當(dāng)高度不超越15m時可采用70mm；超越15m時，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每添加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。2、框架-抗震墻構(gòu)造房屋的防震縫寬度可采用1.項(xiàng)規(guī)定數(shù)值的70%，抗震墻構(gòu)造房屋的防震縫寬度可采用1.項(xiàng)規(guī)定數(shù)值的50%；且均不宜小于70mm。3、防震縫兩側(cè)構(gòu)造類型不同時，宜按需求較寬防震縫的構(gòu)造類型和較低房屋高度確定縫寬。4.3構(gòu)造選型與構(gòu)造布置1、構(gòu)造選型單從抗震角度思索，作為一種好的構(gòu)外型式，應(yīng)具備以下性能：〔1〕延性系數(shù)高〔2〕強(qiáng)度/重力的比值大〔3〕勻質(zhì)性好〔4〕正交各向同性〔5〕構(gòu)件銜接具有整體性、延續(xù)性和較好的延性，并能發(fā)揚(yáng)資料的全部強(qiáng)度。鋼砼構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)：1、經(jīng)過現(xiàn)場澆筑，可構(gòu)成具有整體式節(jié)點(diǎn)的延續(xù)構(gòu)造2、就地取材3、造價較低4、有較大的抗側(cè)移剛度，從而減小構(gòu)造側(cè)移，維護(hù)非構(gòu)造構(gòu)件遭破壞。5、良好的設(shè)計可以保證構(gòu)造具有足夠的延性。鋼砼構(gòu)造的缺陷：1、周期性往復(fù)程度荷載作用下，構(gòu)件剛度因裂痕開展而遞減。2、構(gòu)件開裂處鋼筋的塑形拉伸，使裂痕不能閉合3、低周往復(fù)荷載下，桿件塑性鉸區(qū)反向斜裂痕的出現(xiàn)，將混凝土擠碎，產(chǎn)生永久性的“剪切滑移〞

抗震構(gòu)造體系確實(shí)定<抗震規(guī)范>關(guān)于抗震構(gòu)造體系，有以下各項(xiàng)要求：〔1〕應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳送途徑〔2〕宜有多道抗震防線，應(yīng)防止因部分構(gòu)造或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個體系喪失抗震才干或?qū)χ亓Φ某休d才干?！?〕應(yīng)具備必要的強(qiáng)度以及良好的變形才干和耗能才干〔4〕宜具有合理的剛度和強(qiáng)度分布，防止因部分減弱或突變構(gòu)成薄弱部位，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中，對能夠出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震才干。1．構(gòu)造力求對稱，以防止改動。對稱構(gòu)造在單向程度地震動下，僅發(fā)生平移振動，各層構(gòu)件的側(cè)移量相等，程度地震力那么按剛度分配，受力比較均勻。非對稱構(gòu)造由于質(zhì)量中心與剛度中心不重合，即使在單向程度地震動下也會激起改動振動，產(chǎn)生平移—改動耦連振動。由于改動振動的影響，遠(yuǎn)離剛度中心的構(gòu)件側(cè)移量明顯增大，從而所產(chǎn)生的程度地震剪力那么隨之增大，較易引起破壞，甚至嚴(yán)重破壞。為了把改動效應(yīng)降低到最低程度，可以減小構(gòu)造質(zhì)量中心與剛度中心的間隔，圖14給出了由抗震墻和框架組成的主抗側(cè)力構(gòu)件的不利布置的實(shí)例和受引薦的實(shí)例。構(gòu)造布置的普通原那么圖14樓層平面內(nèi)質(zhì)量和側(cè)向剛度的關(guān)系〔平面上接受重力的框架未畫出〕在國內(nèi)外地震調(diào)查資料中，不難發(fā)現(xiàn)角柱的震害普通較重，這主要由于角柱受改動反響最為顯著。1972年尼加拉瓜的馬那瓜地震，位于市中心15層的中央銀行，有一層地下室，采用框架體系，設(shè)置兩個鋼筋混凝土電梯井和兩個樓梯間，都集中布置在主樓兩端一側(cè)，兩端山墻還砌有填充墻，如圖15所示。這種構(gòu)造布置呵斥質(zhì)量中心與剛度中心明顯不重合，偏心很大，顯然對抗震不利。1972年發(fā)生地震時，該幢大廈遭到嚴(yán)重破壞，五層周圍柱子嚴(yán)重開裂，鋼筋壓屈，電梯井墻開裂，混凝土剝落。圍護(hù)墻等非構(gòu)造構(gòu)件破壞嚴(yán)重，有的倒塌。因此，需求合理布置抗側(cè)力構(gòu)件。例如，在構(gòu)造布置時，應(yīng)特別留意具有很大抗推剛度的鋼筋混凝土墻體和鋼筋混凝土的芯筒位置，力求在平面上要居中和對稱。此外，抗震墻沿房屋周邊布置，可以使構(gòu)造具有較大的抗扭剛度和較大的抗傾覆才干。圖15馬那瓜中央銀行構(gòu)造平面〔a〕低層平面；〔b〕剖面2．豎向布置力求均勻。構(gòu)造抗震性能的好壞，除取決于總的承載才干、變形和耗能才干外，防止部分的抗震薄弱部位是非常重要的。1976年羅馬尼亞地震，普魯耶什有一幢四層框架體系房屋，底層為咖啡館，無隔墻。上面幾層為住宅，磚隔墻較多。受震后，底層因柱子折斷而倒塌，上面幾層整體坐落。布加勒斯特市的一幢9層框架體系大樓，上部為住宅，底層為商店，同一次地震后，底層嚴(yán)重破壞，瀕臨倒塌。圖16所示“薄弱層〞機(jī)構(gòu)的存在是地震中建筑物破壞的常見緣由之一。圖16薄弱層導(dǎo)致的破壞構(gòu)造薄弱部位的構(gòu)成，往往是由于剛度突變和屈服承載力系數(shù)突變所呵斥的。剛度突變普通是由于建筑體型復(fù)雜或抗震構(gòu)造體系在豎向布置上不延續(xù)和不均勻性所呵斥的。由于建筑功能上的需求，往往在某些樓層處豎向抗側(cè)力構(gòu)件被截斷，呵斥豎向抗側(cè)力構(gòu)件的不延續(xù)，導(dǎo)致傳力道路不明確，從而產(chǎn)生部分應(yīng)力集中，并過早屈服，構(gòu)成構(gòu)造薄弱部位，最終能夠?qū)е聡?yán)重破壞甚至倒塌。豎向抗側(cè)力構(gòu)件截面的突變也會呵斥剛度和承載力的猛烈變化，帶來部分區(qū)域的應(yīng)力劇增和塑性變形集中的不利影響。屈服承載力系數(shù)的定義是按構(gòu)件實(shí)踐截面、配筋和資料強(qiáng)度規(guī)范值計算的樓層受剪承載力與罕遇地震下樓層彈性地震剪力的比值。這個比值是影響彈塑性地震反響的重要參數(shù)。假設(shè)各樓層的屈服承載力系數(shù)大致相等，地震作用下各樓層的側(cè)移將是均勻變化的，整個建筑將因各樓層抗震可靠度大致相等而具有較好的抗震性能。假設(shè)某樓層的屈服承載力系數(shù)遠(yuǎn)低于其他各層，出現(xiàn)抗震薄弱部位，那么在地震作用下，將會過早屈服而產(chǎn)生較大的彈塑性變形，需求有較高的延性要求。因此，盡能夠從建筑體型和構(gòu)造布置上使剛度和屈服強(qiáng)度變化均勻，盡量減少構(gòu)成抗震薄弱部位的能夠性，力求降低彈塑性變形集中的程度，并采取相應(yīng)的措施來提高構(gòu)造的延性和變形才干。純框架——單一抗側(cè)力體系〔倒塌率較高〕框－墻、框－撐體系、筒－框、筒中筒4.4多道抗震防線多道抗震防線〔1〕一個抗震構(gòu)造體系，應(yīng)有假設(shè)干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的構(gòu)造構(gòu)件銜接起來協(xié)同任務(wù)〔2〕抗震構(gòu)造體系應(yīng)有最大能夠數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有認(rèn)識的建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使構(gòu)造可以吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)?！惨弧吃O(shè)置多道抗震防線單一構(gòu)造體系只需一道防線，一旦破壞就會呵斥建筑物倒塌。特別是當(dāng)建筑物的自振周期與地震動杰出周期相近時，建筑物由此而發(fā)生的共振，更加速其倒塌進(jìn)程。假設(shè)建筑物采用的是多重抗側(cè)力體系，第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在劇烈地震作用下遭到破壞后，后備的第二道乃至第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件立刻接替，抵擋住后續(xù)的地震動的沖擊，可保證建筑物最低限制的平安，免于倒塌。在遇到建筑物根本周期與地震動杰出周期一樣或接近的情況時，多道防線就更顯示出其優(yōu)越性。當(dāng)?shù)谝坏揽箓?cè)力防線因共振而破壞，第二道防線接替任務(wù)，建筑物自振周期將出現(xiàn)較大幅度的變動，與地震動杰出周期錯開，使建筑物的共振景象得以緩解，防止再度嚴(yán)重破壞。1．第一道防線的構(gòu)件選擇第一道防線普通應(yīng)優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或少負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選擇軸壓比值較小的抗震墻、實(shí)墻筒體之類的構(gòu)件作為第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件。不宜選擇軸壓比很大的框架柱作為第一道防線。在純框架構(gòu)造中，宜采用“強(qiáng)柱弱梁〞的延性框架。2．構(gòu)造體系的多道設(shè)防我國采用的最為廣泛的是框架—剪力墻雙重構(gòu)造體系，主要抗側(cè)力構(gòu)件是剪力墻，它是第一道防線。在彈性地震反響階段，大部分側(cè)向地震力由剪力墻承當(dāng)，但是一旦剪力墻開裂或屈服，剪力墻剛度相應(yīng)降低。此時框架承當(dāng)?shù)卣鹆Φ姆蓊~將添加，框架部分起到第二道防線的作用，并且在地震動過程中框架起著支撐豎向荷載的重要作用，它接受主要的豎向荷載?？蚣堋畛鋲?gòu)造體系實(shí)踐上也是等效雙重體系。假設(shè)設(shè)計得當(dāng)，填充墻可以添加構(gòu)造體系的承載力和剛度。在地震作用下，填充墻產(chǎn)生裂痕，可以大量吸收和耗費(fèi)地震能量，填充墻實(shí)踐上起到了耗能元件的作用。填充墻在地震后是較易修復(fù)的，但須采取有效措施防止平面外倒塌和框架柱剪切破壞。單層廠房縱向體系中，可以以為也存在等效雙重體系。柱間支撐是第一道防線，柱是第二道防線。經(jīng)過柱間支撐的屈服來吸收和耗費(fèi)地震能量，從而保證整個構(gòu)造的平安。3．構(gòu)造構(gòu)件的多道防線聯(lián)肢抗震墻中，連系梁先屈服，然后墻肢彎曲破壞喪失承載力。當(dāng)連系梁鋼筋屈服并具有延性時，它既可以吸收大量地震能量，又能繼續(xù)傳送彎矩和剪力，對墻肢有一定的約束作用，使抗震墻堅持足夠的剛度和承載力，延性較好。假設(shè)連系梁出現(xiàn)剪切破壞，按照抗震構(gòu)造多道設(shè)防的原那么，只需保證墻肢平安，整個構(gòu)培育不至于發(fā)生嚴(yán)重破壞或倒塌?！皬?qiáng)柱弱梁〞型的延性框架，在地震作用下，梁處于第一道防線，其屈服先于柱的屈服，首先用梁的變形去耗費(fèi)輸入的地震能量，使柱處于第二道防線。在超靜定構(gòu)造構(gòu)件中，贅余構(gòu)件為第一道防線，由于主體構(gòu)造已是靜定或超靜定構(gòu)造，這些贅余構(gòu)件的先期破壞并不影響整個構(gòu)造的穩(wěn)定。4．工程實(shí)例：尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈尼加拉瓜的馬拉瓜市美洲銀行大廈，地面以上18層，高61米，就是一個運(yùn)用多道抗震防線概念的勝利實(shí)例〔圖17所示〕。由于這幢大樓位于地震區(qū)，設(shè)計指點(diǎn)思想是：在風(fēng)荷載和規(guī)范規(guī)定的等效靜力地震荷載的作用下，構(gòu)造具有較大的抗推剛度，以滿足變形方面的要求；但在大震作用下，建筑物遭到的地震力很大時，經(jīng)過某些構(gòu)件的屈服，過渡到另一個具有較高變形才干的構(gòu)造體系，繼續(xù)有效地任務(wù)。根據(jù)這一指點(diǎn)思想，該大樓采用11.6m×11.6m的鋼筋混凝土芯筒作為主要的抗震和抗風(fēng)構(gòu)件。但是，該芯筒又有四個小芯筒組成，每個L形小筒的外邊尺寸為4.6m×4.6m。在每層樓板處，采用較大截面的鋼筋混凝土連系梁，將四個小筒連成一個具有較強(qiáng)整體性的大筒。圖17馬拉瓜市美洲銀行大廈〔a〕平面；〔b〕剖面該大廈在進(jìn)展抗震設(shè)計時，既思索四個小筒作為大筒的組成部分發(fā)揚(yáng)整體作用時的受力情況，又思索連系梁損壞后四個小筒各自作為獨(dú)立構(gòu)件的受力形狀，且小筒間的連系梁完全破壞時整體構(gòu)造仍具有良好的抗震性能。1972年12月馬拉瓜發(fā)生地震時，該大廈經(jīng)受了考驗(yàn)。在大震作用下，小筒之間的連梁破壞后，動力特性和地震反響顯著改動：根本周期T1加長1.5倍，構(gòu)造底部程度地震剪力減小一半，地震傾覆力矩減少3/5，但是構(gòu)造頂點(diǎn)側(cè)移加大一倍，分析結(jié)果列于表7。結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)4個小筒整體任務(wù)時4個小筒單獨(dú)任務(wù)時根本周期〔s〕1.33.3構(gòu)造底部地震剪力〔KN〕2700013000構(gòu)造底部地震傾覆力矩〔KN·m〕37000030000構(gòu)造頂點(diǎn)位移〔mm〕120240表7美洲銀行大樓對馬那瓜地震的反響第一道防線的構(gòu)件選擇1、雙重體系優(yōu)先選擇不負(fù)擔(dān)或梢負(fù)擔(dān)重力荷載的豎向支撐或填充墻，或選擇軸壓比較小的框架柱兼作第一道防線。2、單一體系強(qiáng)柱弱梁的延性設(shè)計利用贅余桿件增多抗震防線1、連系梁的作用〔贅余桿件的屈服及變形〕2、新的抗震概念一方面利用贅余桿件的屈服和變形，來耗散地震能量；另一方面利用贅余桿件的破壞和退出，使整個構(gòu)造從一種穩(wěn)定體系過渡到另一種穩(wěn)定體系，實(shí)現(xiàn)周期的變化，以防止地震動杰出周期長時間繼續(xù)作用一同的共振效應(yīng)。實(shí)例：1972年12月馬那瓜地震一萬幢房屋嚴(yán)重破壞或倒塌尼加拉瓜的美洲銀行大廈〔18層、61m；1963年設(shè)計；6倍于設(shè)計地震力〕采用高延性構(gòu)件〔構(gòu)造〕提高承載力只能推遲構(gòu)造進(jìn)入塑性階段；提高延性，不僅能削減地震反響，而且提高了構(gòu)造抵御地震的才干。

最大允許變形，屈服變形4.5剛度、承載力和延性的匹配2．采用高延性構(gòu)件〔1〕延性的作用彈性地震反響分析的著眼點(diǎn)是承載力，用加大承載力來提高構(gòu)造的抗震才干；彈塑性地震反響分的著眼點(diǎn)是變形才干，利用構(gòu)造的塑性變形的開展來抗御地震，吸收地震能量。因此提高構(gòu)造的屈服抗力只能推遲構(gòu)造進(jìn)入塑性階段，而添加構(gòu)造的延性，不僅能減弱地震反響，而且提高了構(gòu)造抗御劇烈地震的才干?！?〕延性與地震作用的關(guān)系對大量單自在度體系的分析結(jié)果闡明，彈塑性構(gòu)造與對應(yīng)的彈性構(gòu)造〔剛度、阻尼一樣，但無屈服點(diǎn)〕的地震反響之間，存在著如下關(guān)系：1．長周期構(gòu)造地震作用下，彈塑性構(gòu)造的最大側(cè)移近似等于對應(yīng)彈性構(gòu)造的最大側(cè)移〔圖18〕。假想的彈性構(gòu)造沒有屈服點(diǎn)，所接受的最大地震力為F。實(shí)踐的彈塑性構(gòu)造地震作用增長到Fy時，構(gòu)造發(fā)生屈服，荷載不再上升。由于A點(diǎn)的位移等于C點(diǎn)的位移，故有令，那么有μ為構(gòu)造的延性系數(shù)。C稱為構(gòu)造影響系數(shù)，其實(shí)踐含義是彈塑性構(gòu)造的等效彈性地震作用的折減系數(shù)。圖18長周期構(gòu)造地震反響2．中等周期構(gòu)造地震作作用下，彈塑性構(gòu)造吸收的能量近似等于對應(yīng)彈性構(gòu)造吸收的能量。從圖19所示的荷載與變形關(guān)系曲線可以看出，彈性構(gòu)造到達(dá)最大位移時所吸收的地震能量，可由三角形面積△OAE來代表；彈塑性構(gòu)造到達(dá)最大位移時所吸收的地震能量，等于梯形面積□OBCD。故有：等式兩邊同乘以，并引入，故有圖19中等周期構(gòu)造地震反響因，代入上式，得：上式給出具有長周期和中等周期彈塑性構(gòu)造地震作用的折剪系數(shù)C。C值隨構(gòu)造延性μ值增大而迅速減小的衰減曲線示于圖20。從中可以看出，增大構(gòu)造延性可以顯著減小所需承當(dāng)?shù)牡卣鹱饔?。圖20地震作用折減系數(shù)與延性的關(guān)系〔3〕延性與耗能：一個構(gòu)造耐震性能，主要取決于這個構(gòu)造的“能量吸收與耗散〞才干的大小，而它又取決于構(gòu)造延性的大小。延性好，那么構(gòu)造經(jīng)過彈塑性變形耗散大量能量，使構(gòu)造免于倒塌。延性是經(jīng)過抗震構(gòu)造措施來保證的。延性的作用：〔四〕剛度、承載力和延性的匹配1．剛度與承載力〔1〕地震力與剛度普通來說，建筑物的抗推剛度大，自振周期就短，程度地震力大；反之，建筑物的抗推剛度小，自振周期就長，程度地震力小。因此，應(yīng)該使構(gòu)造具有與其剛度相順應(yīng)的程度屈服抗力。構(gòu)造剛度不可過大，從而從根本上減小作用于構(gòu)件上的程度地震作用。構(gòu)造也不能過柔，由于建筑的抗推剛度過小，雖然地震力減小了，但構(gòu)造的變形增大，其后果是：〔1〕要求構(gòu)件有很高的延性，導(dǎo)致鋼筋過密?！?〕過大的側(cè)移會加重非構(gòu)造部件的破壞?！?〕P—Δ效應(yīng)使構(gòu)件內(nèi)力增值。美國加州<側(cè)力規(guī)范>〔1988〕和美國<一致建筑規(guī)范>〔1988〕均規(guī)定，當(dāng)層間側(cè)移角超越1/400時，在抗震分析中就要思索P—Δ效應(yīng)引起的側(cè)移增值、構(gòu)件內(nèi)力增值及對構(gòu)造整體穩(wěn)定的不利影響?！?〕承載力與剛度的匹配全墻體系：〔1〕現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土全墻體系抗推剛度大，自振周期小，地震力很大。為防止震害采取以下措施：〔i〕在保證墻體壓曲穩(wěn)定的前提下，加大墻體間距，以降低剛度，減小墻體的程度彎矩和剪力。〔ii〕經(jīng)過適當(dāng)配筋，提高墻體抗拉應(yīng)力的強(qiáng)度。在程度施工縫、墻根部配置鋼筋，提高抗剪才干?！?〕裝配鋼筋混凝土墻。裝配鋼筋混凝土全墻體系抗推剛度大，地震力大，強(qiáng)度小。其薄弱環(huán)節(jié)是墻板的程度接縫，地震時易出現(xiàn)程度裂痕和剪切滑移，1988年前蘇聯(lián)亞美尼亞地震證明了這一點(diǎn)。因此，一方面要加強(qiáng)內(nèi)外墻板接縫內(nèi)的豎向鋼筋，減小房屋整體彎曲時程度接縫受剪承載力的不利影響；另一方面，在程度縫設(shè)暗槽，必要時可在縫內(nèi)設(shè)斜筋?！?〕配筋磚墻：磚墻建筑剛度大，承載力低，延性差。設(shè)構(gòu)造柱可提高延性，但對磚墻的抗剪才干提高非常有限。為使磚墻剪切抗力與其剛度增大引起的地震力相匹配，可在墻內(nèi)設(shè)豎向網(wǎng)狀配筋或設(shè)配筋砂漿帶，且程度鋼筋多于豎向鋼筋，這對提高磚墻的受剪承載力有利?？颉獕w系：〔1〕按側(cè)移限值確定抗震墻的數(shù)量。側(cè)移值由建筑物重要性、裝修等級和設(shè)防烈度來確定?？拐饓穸葢?yīng)使建筑物具有盡能夠長的自振周期及最小的程度地震作用?！?〕抗震墻厚度太厚不利于抗震。這是由于：1．厚墻使建筑周期減小，程度地震力加大；2．厚墻如過大，如600mm厚，除非沿墻厚設(shè)置三層豎向鋼筋網(wǎng)片，否那么很難使其墻體的延性到達(dá)應(yīng)有的要求；3．延性較低的鋼筋混凝土墻體在地震作用下發(fā)生剪切破壞的能夠性以及斜裂痕的開展寬度均加大；4．厚墻開裂后的剛度退化幅度加大，由此引起的框架剪力值也加大。因此抗震墻的厚度要適當(dāng)而不能過厚?？蚣荏w系：純框架體系剛度小，周期長，地震作用小，變形大。框架的附加側(cè)移與P—Δ效應(yīng)引起相互促進(jìn)的惡性循環(huán)，以致側(cè)向失穩(wěn)而倒塌。當(dāng)鋼筋混凝土框架體系中，存在剛度懸殊的長柱和短柱時，短柱柱身發(fā)生很寬的斜裂痕，這闡明其較小的受剪承載力與較大的剛度不匹配。因此在短柱柱身內(nèi)配斜向鋼筋或足夠多的程度鋼筋，以提供較大的剪切抗力。框筒體系：框筒體系剛度大，周期短，地震作用大，程度地震剪力大。但是在抵抗程度地震剪力方面，框筒體系和框架體系一樣都是靠柱。因此需求留意柱的受剪承載力能否與框筒較大的延性相匹配。在高烈度區(qū)，高層鋼筋混凝土構(gòu)造宜采用“內(nèi)墻筒—外框筒〞體系替代單一框筒體系。2．剛度與延性框架剛度較小，配筋恰當(dāng)時延性較好；墻體剛度較大，除彎曲變形外，剪切變形占有相當(dāng)?shù)谋戎兀有暂^差；豎向支撐屬軸力桿系，剛度大，壓桿易側(cè)向饒曲，延性較差。對于框架—墻體、框架—支撐雙重體系。在地震動繼續(xù)作用下，墻體或支撐剛度大，受力大，那么墻體易先出現(xiàn)裂痕，支撐發(fā)生桿件屈曲，程度抗力減小。而此時框架的側(cè)移遠(yuǎn)小于其限值，框架尚未發(fā)揚(yáng)其本身的程度抗力，即剛度與延性不匹配，各構(gòu)件不能同步協(xié)調(diào)任務(wù)，出現(xiàn)先后破壞的各個擊破情況，大大降低了構(gòu)造的可靠度。為使雙重體系的抗震墻或豎向支撐可以與框架同步任務(wù)，可采用帶豎縫SW。它可使與框架共同承當(dāng)程度地震作用的同步任務(wù)程度大為改善，已實(shí)踐運(yùn)用于日本的多幢高層，如47層京王廣場飯店，55層的新宿三井大廈，60層的池袋辦公大樓。豎向支撐改良為偏交支撐。3．延性要求“構(gòu)造延性〞這個術(shù)語有四層含義：1．構(gòu)造總體延性，普通用構(gòu)造的“頂點(diǎn)側(cè)移比〞或構(gòu)造的“平均層間側(cè)移比〞來表達(dá)；2．構(gòu)造樓層延性，以一個樓層的層間側(cè)移比來表達(dá)；3．構(gòu)件延性，是指整個構(gòu)造中某一構(gòu)件〔一榀框架或一片墻體〕的延性；4．桿件延性，是指一個構(gòu)件中某一桿件〔框架中的梁、柱，墻片中的連梁、墻肢〕的延性。普通而言，在構(gòu)造抗震設(shè)計中，對構(gòu)造中重要構(gòu)件的延性要求，高于對構(gòu)造總體的廷性要求；對構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或部位的延性要求，又高于對整個構(gòu)件的延性要求。因此，要求提高重要構(gòu)件及某些構(gòu)件中關(guān)鍵桿件或關(guān)鍵部位的延性，其原那么是：〔1〕在構(gòu)造的豎向，應(yīng)重點(diǎn)提高樓房中能夠出現(xiàn)塑性變形集中的相對柔性樓層的構(gòu)件延性。例如，對于剛度沿高度均布的簡單體型高層，應(yīng)著重提高底層構(gòu)件的延性；對于帶大底盤的高層，應(yīng)著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構(gòu)件的延性〔圖22-a〕；對于框托墻體系，應(yīng)著重提高底層或底部幾層的框架的延性〔圖22-b〕。圖22提高延性的重點(diǎn)樓層〔a〕大底盤建筑；〔b〕框托墻構(gòu)造體系〔2〕在平面上，應(yīng)著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處，平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處的構(gòu)件延性。對于偏心構(gòu)造，應(yīng)加大房屋周邊特別是剛度較弱一端構(gòu)件的延性〔圖23〕。〔3〕對于具有多道抗震防線的抗側(cè)力體系，應(yīng)著重提高第一道防線中構(gòu)件的延性。如框—墻體系，重點(diǎn)提高抗震墻的延性；筒中筒體系，重點(diǎn)提高內(nèi)筒的延性。〔4〕在同一構(gòu)件中，應(yīng)著重提高關(guān)鍵桿件的延性。對于框架、框架筒體應(yīng)優(yōu)先提高柱的延性；對于多肢墻，應(yīng)重點(diǎn)提高連梁的延性〔圖24a〕；對于壁式框架，應(yīng)著重提高窗間墻的延性〔圖24-b〕。

〔5〕在同一桿件中，重點(diǎn)提高延性的部位應(yīng)是預(yù)期該構(gòu)件地震時首先屈服的部位，如梁的兩端、柱上下端、抗震墻肢的根部等。圖23提高