钢筋混凝土建筑结构现代抗震设计思路

    摘要：结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单
纯保证结构承载能力的

“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”

的一系列转变。

 

　　关键词：建筑结构

 抗震思路发展历程 

　　一

. 抗震设计思路发展历程 

　　随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变
化。

 

　　最初，在未考虑结构弹性动力特征，也无详细的地震作用记录统计资料的条件下，经
验性的取一个地震水平作用（

0.1 倍自重）用于结构设计。到了 60 年代，随着地面运动记录

的不断丰富，人们通过单自由度体系的弹性反应谱，第一次从宏观上看到地震对弹性结构
引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势，揭示了结构在地震地面运动的随机激励
下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾，当时规范所取的设计用地面运
动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度，这些结构大多数
却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究，人们发现设计结构时
取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力，当发生更大地震时，结构的部位进入屈
服后非弹性变形状态，并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此，也逐渐形成
了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服，并达到屈服后非弹性变形状态来耗散能量的
现代抗震设计理论。

 

　　由以上可以看出，结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线
性理论，从单纯保证结构承载能力的

“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形

性能力的

“耗”的一系列转变。 

　　

 二. 现代抗震设计思路 

　　现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心主要指在不
同滞回规律和地面运动特征下，结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的
关系。

 

　　

60 年代开始，研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下，通过对

不同周期，不同屈服水准的非弹性单自由度体系做动力分析，得到了有关弹塑性反应下最
大位移的规律：对

T 大于 1.0 秒的体系适用“等位移法则”，即非弹性反应下的最大位移等于

同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。对于

T 在 0.12－0.5 秒之间的结构，适用“等能量

法则

”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。当“等能

量原则

”适用时，随着 R 的增大，位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与 R 相同的

比例增长更快。由以上规律我们可以看出，如果以结构弹性反应为准，把结构用来做承载能
力设计的地震作用取的越低，即

R 越大，则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的

非弹性位移就越大，位移延性需求就越高。这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。规
律初步揭示出不同弹性周期的结构，当其弹塑性屈服水准取值大小不同时，在同一地面运
动输入下屈服水准与所达到的最大非弹性位移之间的关系。也揭示出了延性能力和塑性耗能
能力是屈服水准不高的结构在较大地震引起的非弹性动力反应中不致发生严重损坏和倒塌
的主要原因。让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。