¿Cuáles son las especificaciones de diseño sísmico actuales en mi país?
Los desastres sísmicos son repentinos y tienen muy poca previsibilidad hasta el momento. Han causado graves pérdidas a la sociedad humana y son uno de los desastres más graves entre varios desastres naturales. Con base en el nivel científico y las condiciones económicas existentes, nuestro país ha propuesto "tres niveles" de objetivos de fortificación de edificios contra terremotos, que comúnmente se conocen como "no dañados por pequeños terremotos, reparables por terremotos moderados y no colapsados por grandes terremotos". " En términos generales, los terremotos pequeños, medianos y grandes se refieren a terremotos comunes, terremotos de intensidad de fortificación y terremotos raros con probabilidades superiores a 50 años del 63%, 10% y 2 a 3% respectivamente. 1 Determinación de la fuerza sísmica de diseño estructural 1.1 Viabilidad de valores bajos de fuerza sísmica En la década de 1980, los códigos de diseño de varios países reconocían el hecho de que bajo la acción de un terremoto, antes de que una estructura realmente falle, existe una mayor capacidad de deformación plástica (ductilidad estructural) , es decir, la estructura puede alcanzar o estar cerca del estado de fluencia bajo un pequeño terremoto, mientras que bajo un terremoto más grande, varias partes de la estructura entrarán gradualmente en el estado de deformación inelástica después de ceder, y a medida que aumenta la fuerza sísmica, aumenta el número de partes de la estructura que entran en deformación elástico-plástica, y también aumenta la deformación elástico-plástica de las partes que entran primero en fluencia. Mediante esta deformación, la estructura disipa más energía del terremoto y la convierte en energía térmica.
Para la ley conjunta "fuerza sísmica de diseño-ductilidad", podemos entenderla a partir de la relación entre fuerza sísmica y estructura: por un lado, diseñar una estructura con fuerza sísmica baja y disiparla mediante mayor inelástica. Por otro lado, cuanto mayor es la deformación inelástica de la estructura, más grave es la reducción de la rigidez, mayor es la amortiguación, más crece la estructura con una alta relación de períodos y la fuerza sísmica de diseño. Se reduce la fuerza sísmica total que sufre la estructura. Esto nos permite utilizar un nivel de respuesta sísmica menor que la intensidad de fortificación como acción sísmica utilizada en el diseño sin reducir la capacidad portante vertical de los componentes y asegurando la ductilidad de la estructura. Por otro lado, si la fuerza sísmica de diseño es menor, la parte flexible de la estructura necesita lograr una mayor deformación inelástica sin reducir la capacidad de carga horizontal y vertical después de la fluencia, lo que requiere que la estructura tenga un mejor rendimiento de ductilidad.
De esta manera, necesitamos resolver los siguientes dos problemas:
A. Cómo establecer una conexión adecuada entre la intensidad de la acción sísmica de la fortificación y el valor de la fuerza sísmica de diseño;
B. Cómo establecer una relación correspondiente entre la fuerza sísmica de diseño y la ductilidad estructural requerida.
Para la pregunta A, muchos académicos representados por N.M. Newmark creen que la aceleración sísmica de la intensidad de la fortificación está determinada por el coeficiente de reducción de la fuerza sísmica R (China, Estados Unidos y otros países) o el coeficiente de desempeño estructural q (Europeo ***, Nueva Zelanda, etc.) se reduce a la aceleración de diseño estructural, lo que equivale a darle a la estructura una menor capacidad de carga elástica. Sin reducir la capacidad de carga vertical, la estructura puede soportar terremotos más grandes a través de una deformación inelástica después. cediendo, logrando el objetivo de "no caer bajo un gran terremoto". Por lo tanto, la clave para adoptar fuerzas sísmicas de diseño bajas es garantizar que la estructura y los componentes alcancen la ductilidad requerida bajo grandes terremotos. Para el coeficiente de reducción de la fuerza sísmica R o el coeficiente de desempeño estructural q, los códigos de diseño de varios países tienen métodos de tratamiento ligeramente diferentes, pero en términos generales, R o q son la relación entre la acción sísmica de la intensidad de la fortificación y la acción sísmica utilizada en el diseño de la sección estructural. Cuanto mayor sea R o q, mayor será la capacidad de ductilidad que la estructura debe lograr; cuanto menor sea R o q, menor será la capacidad de ductilidad que la estructura debe lograr. De esta forma podremos lograr "no caer bajo un gran terremoto".
Para la pregunta B, generalmente existen tres opciones de diseño en el extranjero: (1) fuerza sísmica mayor - esquema de ductilidad menor (2) fuerza sísmica media - esquema de ductilidad media (3) fuerzas sísmicas relativamente bajas - mayor; Opciones de ductilidad. El esquema de alta fuerza sísmica asegura principalmente la capacidad de carga de la estructura, y el esquema de baja fuerza sísmica asegura principalmente la ductilidad de la estructura. Los daños reales del terremoto muestran que estas tres opciones pueden lograr los objetivos de fortificación desde la perspectiva de la resistencia a los terremotos y la economía. El diseño sísmico de mi país adopta el esquema (3), que es el esquema de menor fuerza sísmica-mayor ductilidad, es decir, la aceleración del movimiento del suelo de pequeños terremotos que es significativamente menor que la intensidad de la fortificación se utiliza para determinar la acción sísmica de diseño del estructura, y se combina con otras fuerzas internas de carga A través del diseño de combinación y sección transversal, la estructura de hormigón armado forma un mecanismo de consumo de energía más favorable durante la respuesta al terremoto después de ceder, de modo que las principales partes de la estructura que consumen energía. tener buenas capacidades de deformación posterior al ceder para lograr el objetivo de "no caer bajo un gran terremoto".
Por supuesto, también debemos ver que si bien estas tres opciones pueden asegurar que "un gran terremoto no colapsará", en términos de mejorar el comportamiento de la estructura ante terremotos medianos y pequeños, la opción (3) sólo mejora el nivel de ductilidad de la estructura pero no El nivel de rendimiento no ha mejorado significativamente, lo que obviamente es inferior a las opciones (1) y (2). En otras palabras, las opciones (1) y (2) son mejores que la opción (3) en términos de garantizar que "no se dañe en terremotos pequeños y pueda repararse en terremotos moderados".
Las vibraciones sísmicas se propagan bajo tierra y en la superficie en forma de ondas. Debido a la incertidumbre de las características de la fuente del terremoto, los mecanismos de falla, las vías de propagación y otros factores, son altamente aleatorias. Para conocer las diferentes respuestas de las vibraciones sísmicas a diferentes estructuras, es necesario construir un puente entre las características de las vibraciones sísmicas y las respuestas estructurales. Dado que las características de forma del espectro de respuesta sísmica reflejan las características de la respuesta dinámica máxima de diferentes tipos de estructuras, la curva del espectro del coeficiente de influencia sísmica se utiliza generalmente en varios proyectos como base para calcular los efectos sísmicos.
La curva del espectro de mi país considera de manera integral los efectos de la intensidad, la distancia del epicentro, el tipo de sitio, el período de vibración natural estructural y la relación de amortiguación. Según el mapa de zonificación de parámetros sísmicos de China recientemente revisado, se proporciona la aceleración sísmica básica de diseño bajo intensidad de fortificación sísmica (terremoto moderado). A través de la influencia de factores como la magnitud del terremoto, la distancia del epicentro y la categoría del sitio en el espectro de respuesta estructural, el código sísmico establece el factor de amplificación dinámica en 2,25. Según datos estadísticos, la intensidad de los terremotos frecuentes es aproximadamente 1,55 grados menor que la intensidad básica, lo que equivale a una reducción de 0,35 veces la fuerza sísmica, es decir, el coeficiente de reducción de la fuerza sísmica es 1/0,352,8. Así, se obtiene la aceleración de diseño de la estructura durante un pequeño terremoto, y la relación entre su valor y la aceleración de la gravedad es el valor máximo del coeficiente de influencia del terremoto horizontal durante un pequeño terremoto.
En comparación con otros países, el coeficiente de reducción de la fuerza sísmica de mi país es R2.7~2.8, su valor es equivalente al "marco de ductilidad limitada" de Nueva Zelanda (R=3); *** Entre ductilidad DC "L" (R=2,5) y ductilidad media DC "M" (R=3,75) ligeramente más pequeño que el "marco general" americano (R=3,5); Desde una perspectiva puramente R, parece que los requisitos de ductilidad de las especificaciones de China durante grandes terremotos se encuentran en el nivel de "estructura de ductilidad media" en comparación con otros países. Sin embargo, el valor del coeficiente de aceleración máxima del movimiento horizontal del suelo bajo la intensidad de fortificación de China es menor que el de otros países (consulte la tabla a continuación). Los coeficientes de amplificación dinámica estructural no son muy diferentes y están alrededor de 2,25. Además, en comparación con otros países, la sección de meseta de la curva del espectro de mi país es muy pequeña y la sección descendente es más pronunciada, lo que resulta en un valor más bajo del espectro de respuesta. De hecho, el R=2,8 de China es equivalente. El R=5,0 del organismo europeo es aproximadamente 5,0, por lo que, en esencia, nuestro país adopta el esquema de "menor fuerza sísmica-mayor ductilidad". En comparación con otros países, los requisitos de ductilidad requeridos en caso de grandes terremotos deberían ser elevados. Especificaciones nacionales: EE.UU. UBC 1997 Nueva Zelanda NZS3101 Europea EC8 China GB50011-2001 Coeficiente de aceleración 0.075~0.400.21~0.420.12~0.360.05~0.401.2 Cálculo de efectos sísmicos A medida que la teoría del espectro de respuesta continúa madurando, varios países han Para efectos estructurales, se aceptan métodos como el método de corte de base y el método del espectro de respuesta de descomposición modal. Las especificaciones de mi país estipulan:
El método de corte inferior es adecuado para estructuras con una altura de no más de 40 m, donde la deformación por corte es el factor principal y la rigidez de la masa se distribuye uniformemente a lo largo de la altura, así como estructuras que se aproximan a un solo punto de masa. La fuerza sísmica total de la estructura se determina y luego se distribuye a lo largo de la altura de acuerdo con una distribución de triángulo invertido, teniendo en cuenta la fuerza concentrada adicional en el vértice donde la fuerza sísmica en la parte superior puede aumentar durante un terremoto.
El método del espectro de respuesta de descomposición modal es adecuado para la mayoría de los sistemas estructurales de edificios existentes. El grado de participación de los diferentes modos de vibración en cada período en la respuesta al sismo se considera a través de la combinación de modos de vibración. Para estructuras que no realizan cálculos de torsión, primero determine los valores estándar de la acción sísmica horizontal de cada modo de vibración en cada punto de partícula, y luego determine el efecto de la acción sísmica horizontal de acuerdo con la fórmula para estructuras que realizan cálculos de acoplamiento de torsión; , tomar dos desplazamientos horizontales ortogonales de los pisos y tres grados de libertad de desplazamiento angular, determinar los valores estándar de acción sísmica de cada modo de vibración en las dos direcciones horizontales y direcciones angulares de cada piso, y determinar el efecto de la acción sísmica horizontal según o.
La especificación también estipula que para edificios particularmente irregulares, edificios de Categoría A y edificios de gran altura dentro del rango de altura enumerado en la Tabla 5.1.2-1 de la especificación, se debe utilizar el método de análisis elástico de historia del tiempo. Se utiliza para realizar análisis estructurales bajo terremotos frecuentes. Para cálculos complementarios, se puede tomar el valor mayor del valor promedio de los resultados del cálculo de múltiples curvas de historia temporal y los resultados del cálculo del método del espectro de respuesta de descomposición modal. Además, los resultados del análisis temporal elástico general son útiles para determinar la ubicación de las capas débiles.
Para edificios de gran altura en áreas de 9 grados, se considera la fuerza sísmica vertical y se adopta un método similar al de la fuerza de corte inferior, excepto que el valor de la fuerza sísmica vertical es aproximadamente 0,57 veces. el valor de la fuerza sísmica horizontal.
Para estructuras de período largo, la aceleración y el desplazamiento del movimiento del suelo durante los terremotos pueden tener un mayor impacto en la estructura, y el método del espectro de respuesta de descomposición modal no puede estimar esto. El nuevo código también agrega pisos a los requisitos para. la fuerza cortante sísmica horizontal mínima, ver el Artículo 5.2.5 del código sísmico. 2 Cálculo de la deformación sísmica estructural Los requisitos de los tres niveles de fortificación sísmica se garantizan mediante un diseño en dos etapas: el cálculo de la capacidad de carga bajo terremotos frecuentes, la estructura principal del edificio no se daña y los componentes no estructurales no se dañan excesivamente. dañado para garantizar el uso normal del edificio; raro La estructura principal del edificio resultó dañada por la acción de un terremoto, pero no colapsó. La verificación de la deformación sísmica estructural es una parte muy importante del diseño en dos etapas.
En la primera etapa del diseño, el cálculo de la deformación se expresa mediante el ángulo de desplazamiento elástico entre capas. Esto es para garantizar que los componentes estructurales y no estructurales no se agrieten o tengan grietas evidentes, y para garantizar el rendimiento sísmico general de la estructura. La nueva especificación aumenta el alcance del cálculo de la deformación Para edificios de gran altura con deformación principalmente por flexión, se puede deducir la deformación por flexión general de la estructura, porque esta parte del desplazamiento es un desplazamiento inofensivo para la estructura, pero el nivel de comodidad humana sí lo es. diferente.
El cálculo de la deformación en la segunda etapa es el cálculo de la deformación elástico-plástica de la capa débil bajo terremotos raros, que está representado por el desplazamiento entre capas elástico-plástico. Con base en la experiencia de daños por terremotos, la investigación experimental y el análisis de los resultados de los cálculos, se propone el ángulo de desplazamiento límite entre capas cuando los componentes y los nodos alcanzan la deformación máxima para evitar el colapso estructural causado por la excesiva deformación elástico-plástica de las capas débiles de la estructura. La especificación estipula claramente el alcance de los cálculos de verificación, pero considerando la complejidad de los cálculos de deformación elástico-plástica y la falta de software práctico, existen diferentes requisitos para diferentes edificios. En desarrollos futuros, el rango de verificación se puede ampliar a un rango mayor, y la estructura se puede incluso diseñar basándose en el método de control de desplazamiento para cumplir con los requisitos especiales para el desplazamiento estructural de ciertos tipos de edificios para garantizar que el desplazamiento estructural esté dentro de un rango rango aceptable.
Cabe señalar que el control de desplazamiento y el diseño sísmico actuales todavía se limitan a la respuesta de la estructura ante un solo terremoto. Es necesario seguir investigando cómo considerar eficazmente el impacto del daño acumulativo en la deformación estructural y el rendimiento sísmico en áreas con alta actividad sísmica y múltiples terremotos para garantizar la seguridad de la estructura durante todo su ciclo de vida. 3 Tomando la estructura del marco como ejemplo para discutir el diseño conceptual sísmico Debido a la complejidad del diseño sísmico de la construcción, el diseño conceptual sísmico es particularmente importante en proyectos reales. Incluye principalmente los siguientes contenidos: el diseño arquitectónico debe prestar atención a la regularidad de la estructura; seleccionar un sistema de estructura de construcción razonable y un diseño de ductilidad de estructuras y componentes resistentes a fuerzas laterales; Este artículo toma el marco como ejemplo para centrarse en el método de diseño por capacidad en el diseño conceptual sísmico.
El método de diseño de capacidad es el contenido principal del diseño de ductilidad estructural, incluido el ajuste de fuerza interna y la estructura de acuerdo con las especificaciones de mi país. Es un método propuesto por los conocidos académicos neozelandeses T. Paulay y Park a finales de la década de 1970 para que las estructuras de hormigón armado tengan suficiente ductilidad cuando el valor de fuerza sísmica de diseño es bajo. La idea central es: guiar la estructura para formar un "mecanismo de bisagra de viga" o "mecanismo de bisagra de viga-columna" a través de "columnas fuertes y vigas débiles" para evitar la falla por corte de la estructura antes de alcanzar la capacidad de ductilidad esperada mediante "cortante fuerte y flexión débil"; y adoptar las medidas estructurales necesarias. Hacer que las piezas que puedan formar bisagras plásticas tengan la capacidad de rotación plástica y la capacidad de disipación de energía necesarias. Asegúrese de que la estructura tenga la ductilidad necesaria según los tres aspectos anteriores. La estructura del marco es una forma estructural común y, por supuesto, su diseño de ductilidad se refleja principalmente en estos tres aspectos. 3.1 Columnas fuertes y vigas débiles El análisis de la respuesta dinámica estructural muestra que la capacidad de deformación de la estructura está relacionada con el mecanismo de falla. Hay tres mecanismos típicos que consumen energía: "mecanismo de bisagra de viga", "mecanismo de bisagra de columna" y "mecanismo de bisagra de viga-columna". Las vigas del "mecanismo de bisagra de viga" y del "mecanismo de bisagra de viga-columna" ceden primero, lo que permite que todo el marco tenga una mayor redistribución de fuerzas internas y capacidades de consumo de energía, grandes desplazamientos finales entre pisos, una gran cantidad de bisagras de plástico y la estructura no se dañará debido a la falla de las bisagras de plástico individuales. Falla general. Por tanto, tiene buena resistencia sísmica y es un mecanismo ideal de consumo de energía para el hormigón armado. Las especificaciones de nuestro país adoptan un esquema de articulación viga-columna que permite que las columnas y los muros de corte se articulan, y adopta medidas relativas de "columnas fuertes y vigas débiles" para retrasar el tiempo de articulación de las columnas. Sin embargo, no se puede descartar por completo la posibilidad de un mecanismo de bisagra de columna en una capa débil. Por lo tanto, es necesario limitar la relación de presión axial de la columna, si es necesario, determinar la capa débil de la estructura mediante un análisis histórico del tiempo para evitarlo. la aparición de un mecanismo de bisagra de columna.
Nuestra medida de ajuste común de "columnas fuertes y vigas débiles" es aumentar artificialmente la capacidad de flexión de las columnas e inducir que las bisagras plásticas aparezcan primero en los extremos de las vigas.
Esto tiene en cuenta el posible aumento del momento flector real en la columna durante un terremoto. Antes de que aparezcan las bisagras plásticas en la estructura, la unión entre las barras de acero y el concreto de los miembros estructurales se degrada debido al agrietamiento del concreto en la zona de tensión y la naturaleza inelástica del concreto en la zona de presión, lo que resulta en una reducción en la rigidez de cada componente. La rigidez de la viga se reduce más seriamente que la de la columna bajo compresión. La estructura pasa de la deformación por cortante inicial a la deformación por flexión por cortante. El momento flector en la columna aumenta en proporción al momento flector en el extremo de la viga. al mismo tiempo, el período de la estructura se alarga, lo que afecta todos los aspectos de la estructura. El tamaño del coeficiente de participación del modo de vibración hace que aumente el momento flector de algunas columnas. Por razones estructurales y el aumento artificial de las barras de acero en el diseño, el límite elástico real de la viga aumenta, lo que resulta en rótulas plásticas en la viga y la columna. El momento flector interno aumenta. Después de que aparecen bisagras plásticas en la estructura, las razones anteriores también existen, y el proceso inelástico después de que la estructura cede es el proceso de aumento adicional de la fuerza sísmica, y el momento flector de la columna aumenta con el aumento de la fuerza sísmica. El momento de vuelco causado por las fuerzas sísmicas cambia la fuerza axial real en la columna. El límite de la relación de compresión axial en nuestras especificaciones generalmente puede garantizar que la columna esté dentro del rango de presión de desviación grande. La reducción de la fuerza axial también puede conducir a una reducción en la capacidad de fluencia de la columna.
El código sísmico estipula: Excepto aquellos donde la relación de compresión axial entre la capa superior del marco y la columna es inferior a 0,15 y las vigas de soporte del marco y los pilares del marco, el valor de diseño del extremo de la columna El momento de flexión debe cumplir con los requisitos de 1,4 para el primer nivel y 1,2 para el segundo nivel, el tercer nivel se toma como 1,1 9 grados y la estructura del marco del primer nivel aún debe cumplirlo, determinado en función del área real de la barra de acero. y valor estándar de resistencia del material. La fuerza axial de la columna inferior es grande y la capacidad de rotación plástica es deficiente. Para evitar el colapso después de articular el pie de la columna, los valores de diseño del momento flector combinado de las secciones inferior y final de la columna de la primera, segunda y Las estructuras de marco del tercer nivel se multiplican por los coeficientes de aumento 1,5, 1,25 y 1,15. El momento flector combinado ajustado de las columnas de esquina también debe multiplicarse por un factor no menor a 1,10. El valor de diseño del momento flector combinado de la sección del pilar de muro de corte del primer nivel de resistencia sísmica se ajusta para forzar la aparición de la bisagra plástica en la parte reforzada en la parte inferior del pilar del muro. El valor de diseño del momento flector en. la parte inferior reforzada y la capa superior se toman del diseño de momento de flexión combinado de la sección inferior del valor del pilar de pared, las otras partes se multiplican por un factor de aumento de 1,2. Para estructuras de muros sísmicos parcialmente soportadas por marco, los valores de diseño del momento flector combinado de los extremos superiores de las columnas de los soportes del marco primario y secundario y los extremos inferiores de las columnas de la planta baja deben multiplicarse por los coeficientes de aumento 1,5 y 1,25. respectivamente.
Se ha demostrado mediante un análisis de respuesta dinámica no lineal que las medidas de ajuste anteriores de "columnas fuertes y vigas débiles" cumplen básicamente con los requisitos de no caer al suelo en un gran terremoto. En la zona de 7 grados, las barras de acero de las vigas están controladas por cargas de gravedad y las barras de acero de las columnas están controladas básicamente por la relación mínima de refuerzo. La resistencia relativa a la flexión de columnas y vigas aumenta considerablemente. Al mismo tiempo, es difícil tener bisagras plásticas con momento de flexión positivo en la zona de 7 grados, lo que desempeña un papel beneficioso en la resistencia a grandes terremotos. En el área de 9 grados, el área de las barras de acero reales y el valor estándar de resistencia del material se utilizan para calcular el momento flector en la columna. El aumento en las barras de acero estructurales de la viga superior también conduce a un aumento en. el valor de diseño del momento flector en la columna Bajo entrada de múltiples ondas, la bisagra plástica en el extremo de la viga La rotación es grande y el desarrollo es relativamente suficiente La bisagra plástica en el extremo de la columna no está completamente desarrollada y la rotación es. pequeño. La deformación plástica está más concentrada en el extremo de la viga, cumpliendo con los requisitos de diseño de capacidad sísmica. Para el área de 8 grados, la respuesta de desplazamiento sísmico grande es similar a la del área de 9 grados, pero hay más rótulas plásticas en los extremos de las columnas y rotaciones mayores que en el área de 9 grados. son suficientes pero la rotación es pequeña, por lo que el efecto de "columnas fuertes y vigas débiles" no es obvio. Los expertos sugieren que cuando el nivel de resistencia sísmica es de 8 grados, el coeficiente de aumento del momento flector debería ser de 1,35, lo que necesita mejoras adicionales. 3.2 Corte fuerte y flexión débil "Cizallamiento fuerte y flexión débil" tiene como objetivo garantizar que la sección de bisagra plástica no sufra falla por corte antes de alcanzar la deformación inelástica esperada. En lo que respecta a las estructuras comunes, se manifiesta principalmente en los extremos de vigas, extremos de columnas, áreas reforzadas en la parte inferior de los muros de corte, extremos de vigas de conexión en las aberturas de los muros de corte y áreas centrales de los nodos viga-columna. En comparación con la resistencia no sísmica, las medidas de mejora se reflejan principalmente en dos aspectos: aumentar la fuerza de corte actuante y ajustar la capacidad de carga de corte. 3.2.1 Para vigas de pórtico con primer, segundo y tercer nivel de fuerza cortante aplicada y vigas de conexión con una relación entre luz y altura superior a 2,5 en muros sísmicos, los valores de fuerza cortante de diseño son 1,3 para el primer nivel. , 1,2 para el segundo nivel, 1,1 para el tercer nivel y 1,1 para el primer nivel. La estructura del marco y los 9 grados aún deben cumplir. Para las columnas y pilares del marco del primer, segundo y tercer nivel, los valores de diseño de cortante son 1,4 para el primer nivel, 1,2 para el segundo nivel, 1,1 para el tercer nivel, la estructura del marco del primer nivel y 9 grados aún deben cumplir. Para la parte reforzada en la parte inferior de los muros sísmicos del primer, segundo y tercer nivel, el valor de diseño de corte es 1,6 para el primer nivel, 1,4 para el segundo nivel, 1,2 para el tercer nivel y aún deben ser 9 grados. coherente. Para las uniones viga-columna, se verifica la capacidad de carga de corte sísmico del área central de la unión para el primer y segundo nivel sísmico. El tercer y cuarto nivel deben cumplir con las medidas estructurales sísmicas para estructuras de marco con fortificación de 9 grados. y niveles de resistencia sísmica de primer nivel, se ha producido plasticidad en los extremos de la viga, la fuerza cortante de la junta está completamente determinada por el momento flector de fluencia real del extremo de la viga. Se calcula en función del área de acero real. barras en el extremo de la viga y el valor estándar de resistencia del material, y se multiplica por un factor de aumento de 1,15.
Los otros cálculos de primer nivel se basan en el valor de diseño del momento flector del extremo de la viga. El coeficiente de aumento de la fuerza cortante es 1,35 y el segundo nivel es 1,2. 3.2.2 Fórmula de resistencia al corte Capacidad de carga de cortante de vigas continuas de hormigón armado. vigas en voladizo sometidas a cargas repetidas de ciclo bajo en el país y en el extranjero. Los experimentos han demostrado que la reducción de la resistencia al corte de la zona de compresión por corte del hormigón, la reducción de la fuerza de mordida del agregado entre grietas oblicuas y la fuerza del pasador oculto de las barras longitudinales son los principales factores. Razones de la reducción de la capacidad portante de corte de la viga. El código reduce la capacidad de carga de corte del hormigón al 60% de la capacidad no sísmica, y la barra de acero no se reduce. De manera similar, los experimentos sobre la capacidad de carga de cortante de columnas inclinadas muestran que la carga repetida reduce la capacidad de carga de corte de las columnas entre un 10% y un 30%, lo que se debe principalmente a las piezas de hormigón. Se adopta el mismo enfoque que para las vigas. Los experimentos en muros de corte muestran que la carga repetida reduce la capacidad de carga de corte entre un 15% y un 20% en comparación con la carga monótona. Se utiliza un factor de reducción de 0,8 para multiplicar la capacidad de carga de corte no sísmica. La capacidad de carga sísmica de las uniones viga-columna consiste en la capacidad de carga de las barras diagonales de concreto y los estribos horizontales. Los expertos relevantes han dado fórmulas relevantes.
Para evitar que vigas, columnas, vigas de conexión, muros de corte y nodos sufran fallas baroclínicas, estipulamos un límite superior de capacidad de carga de corte para la sección de corte, es decir, un límite superior del aro. relación.
El análisis de la respuesta dinámica inelástica muestra que las medidas anteriores básicamente cumplen con los requisitos de corte fuerte y flexión débil. Dado que la rotación plástica de vigas y columnas de nivel de resistencia sísmica de Clase II sigue siendo grande bajo un gran terremoto, los expertos relevantes sugieren que el coeficiente de aumento de la fuerza cortante no debería ser muy diferente del de Clase I. Es mejor establecer 1,25 para vigas. y de 1,3 a 1,35 para columnas. Es necesario mejorar aún más la racionalidad de su valor.
Cabe destacar que la tensión en las uniones viga-columna es muy compleja, es necesario asegurar que las barras de acero viga-columna queden ancladas de forma fiable en las uniones, y al mismo tiempo, las uniones. no sufra falla por cortante antes de que ocurra la falla por flexión en los extremos de la viga y la columna. La esencia de esto es que debe entrar en la categoría de "cortante fuerte y flexión débil". Además, las uniones solo ajustan la fuerza cortante de los niveles de resistencia sísmica del primer y segundo nivel, y su coeficiente de aumento es menor que el de las columnas, y las medidas estructurales también son más débiles que las de los extremos de las columnas. Por lo tanto, no vale la pena promover el argumento de los "nodos más fuertes". 3.3 Medidas estructurales Las medidas estructurales garantizan que las áreas de articulación plástica de vigas, columnas y muros de corte alcancen la capacidad de rotación plástica y la capacidad de disipación de energía reales requeridas. Está interrelacionado con "fuerte corte y flexión débil" y "columnas fuertes y vigas débiles", y en conjunto aseguran la ductilidad de la estructura. "Fuerte corte y flexión débil" es el requisito previo para garantizar la capacidad de rotación de la bisagra plástica y la capacidad de disipación de energía; la rigurosidad de "columnas fuertes y vigas débiles" afecta las medidas estructurales correspondientes si se implementan las estrictas "columnas fuertes y vigas débiles". , garantizará que las columnas, excepto la parte inferior, no tengan bisagras de plástico en el exterior y las medidas estructurales correspondientes, como la relación de presión axial, deben ser más flexibles. Nuestro país adopta un enfoque relativamente de "columna fuerte y viga débil" para retrasar el tiempo de articulación de la columna, por lo que se deben tomar medidas estructurales estrictas. 3.3.1 Medidas estructurales de la viga La ductilidad de la sección de articulación plástica de la viga está relacionada con muchos factores. La ductilidad de la sección disminuye con el aumento de la relación del refuerzo del acero en tensión y el límite elástico aumenta con el aumento de la relación del refuerzo del acero en compresión; y la resistencia del hormigón aumenta a medida que aumenta el ancho de la sección; los estribos en el área de la bisagra plástica pueden evitar el pandeo por compresión de las barras longitudinales, aumentar la deformación por compresión última del hormigón y evitar el desarrollo de grietas oblicuas. , resiste la fuerza de corte y aprovecha al máximo las capacidades de deformación y disipación de energía de las vigas de bisagra de plástico. Cuanto menor es la relación altura-luz, mayor es la relación de deformación por corte, que es propensa a daños por grietas oblicuas y reduce la ductilidad; . Si la relación de estribos del refuerzo longitudinal de la viga es demasiado baja, las barras de acero pueden ceder o incluso romperse después de que la viga se agriete. Por lo tanto, el código tiene regulaciones estrictas sobre las relaciones de refuerzo máximas y mínimas de las barras longitudinales de las vigas, la longitud del área de densidad de los estribos, el espaciamiento máximo, el diámetro mínimo, el espaciamiento máximo de las ramas y la relación de volumen de los estribos. Para resistir el posible momento flector positivo en el extremo de la viga y asegurar la ductilidad de la sección, la relación de área de las barras de acero a tracción y compresión en el extremo de la viga es limitada. Al mismo tiempo, también se especifican el ancho mínimo, la relación luz-altura y la relación altura-ancho de las vigas. 3.3.2 Medidas estructurales de las columnas Las columnas son elementos que soportan esfuerzos por compresión y flexión, y la relación de compresión axial tiene un mayor impacto en la ductilidad y la disipación de energía. Cuando la relación de compresión axial es pequeña, la columna sufre un gran daño por polarización, el componente se deforma mucho y la ductilidad es buena, pero la disipación de energía disminuye a medida que aumenta la relación de compresión axial, la disipación de energía aumenta, pero la ductilidad disminuye drásticamente; y los estribos tienen un impacto negativo en la ductilidad. Para columnas diseñadas con bajas fuerzas sísmicas, aseguramos principalmente su ductilidad y ponemos en segundo lugar la disipación de energía. Las especificaciones establecen límites a la relación de presión axial, que generalmente se puede garantizar que se encuentra dentro del rango de presión de polarización grande. Los estribos también desempeñan un papel importante en la ductilidad, restringiendo las barras longitudinales, aumentando la tensión de compresión del hormigón y previniendo el desarrollo de grietas diagonales. Las columnas generalmente están reforzadas simétricamente. Cuanto mayor sea la relación de refuerzo longitudinal, mayor será la deformación de la columna al ceder y mejor será la ductilidad. Por lo tanto, se establecen regulaciones estrictas sobre la relación mínima de refuerzo de las barras longitudinales, la longitud del área de densidad de los estribos, el espaciamiento máximo, el diámetro mínimo, la separación máxima de las ramas y la relación volumétrica de los estribos de las columnas. Al mismo tiempo, se especifican la relación altura-ancho, la relación de luz de corte, la altura mínima y el ancho de la sección de la columna para mejorar el desempeño sísmico.
3.3.3 Medidas de construcción de nodos Los nodos sirven como áreas de anclaje para barras de acero de vigas y columnas y tienen un gran impacto en el desempeño estructural. Para garantizar que bajo la acción de terremotos y cargas verticales, cuando la relación cortante-compresión en el área central del nodo sea baja, se proporcionan las restricciones necesarias para el área central del nodo, la resistencia básica al corte. Se mantiene la estabilidad del nudo en condiciones adversas y se anclan confiablemente las barras longitudinales de vigas y columnas. Se estipula el espaciamiento máximo, el diámetro mínimo y la relación de volumen de los estribos en el área. El anclaje seguro de las barras longitudinales de vigas y columnas en los nodos es el contenido principal de las medidas de construcción conjunta. La especificación contiene disposiciones detalladas sobre el diámetro del refuerzo de la viga que pasa por el nodo medio; la longitud de anclaje del refuerzo longitudinal de la viga y la columna y el método de anclaje; 3.3.4 Medidas estructurales para muros de corte Para garantizar la ductilidad y la capacidad de disipación de energía de los muros de corte, proporcionar restricciones para las extremidades de los muros y evitar la aparición de grandes grietas, la especificación proporciona disposiciones detalladas para los componentes del borde de los muros de corte en; al mismo tiempo, el muro de corte La relación de compresión axial del muro de corte es limitada para garantizar la capacidad de carga y la rigidez lateral del muro de corte, se requiere un espesor mínimo de pared para evitar el corte; Daño de la tensión diagonal y limitar el desarrollo de grietas diagonales, reducir las pequeñas grietas por contracción por temperatura estipular la relación mínima de refuerzo, el espaciamiento máximo y el diámetro mínimo de las barras distribuidas horizontales y verticales en los muros de corte.
En resumen, la estructura del marco utiliza principalmente cálculos y medidas estructurales para lograr el "esquema de diseño que persigue la capacidad del mecanismo de bisagra de la viga", logrando así el objetivo de "no dañarse por pequeños terremotos, ser reparable". por terremotos moderados y reparable por terremotos grandes". El objetivo de la fortificación de tres niveles es "no caer". Referencias
1. Bai Shaoliang et al. Comparación de códigos de diseño de varios países para ver la efectividad de las medidas de diseño para la capacidad sísmica de las estructuras de construcción de hormigón armado en mi país (1 y 2) Escuela de Ingeniería Civil , Universidad de Chongqing, 2001
2. Especificación para el diseño de estructuras de hormigón GB 50010-2002 China Construction Industry Press, 2002
3. Especificación para el diseño sísmico de edificios GB50011-2001 China Construction Industry Press, 2001
4. Reglamentos técnicos para estructuras de hormigón de edificios de gran altura JGJ3-2002 China Building Industry Press, 2002