首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之六十四——美标钢结构抗震(16)

海外工程十五年之六十四——美标钢结构抗震(16)

3.6抗震设计类别是什么?如何确定?

按抗震设计类别分类是《建筑规范》用于调整由地震引起的结构失效对社会造成的风险量的一种程序。这种风险是几个因素的函数,包括:

•建筑工地发生强烈地面震动的可能性;

•结构对地震的抵抗力;以及,

•发生故障的后果。

该规范使用其中两个因素,即经历强烈地面震动的风险和失败的后果来确定结构的抗震设计类别。一旦确定了抗震设计类别,规范通过各种设计和详细措施来调节结构对地震引起的破坏的抵抗力。

根据从国家地震灾害图中获得的响应加速度系数值,根据场地等级调整,确定发生强烈地面震动的风险。根据占用类别确定结构失效的后果(见第3.2节)。

六种抗震设计类别,标记为ABCDEF,由规范确定。

•抗震设计A类包括所有预计不会发生破坏性地震的结构,无论其占用情况如何。

•抗震设计B类结构是指可能经历修改后的Mercalli六级地震烈度的IIIIII类占用结构。这些结构的设计必须能承受此类震动产生的力,但由于震动不是很强烈,规范允许使用延性有限的系统。

•抗震设计类别C通常对应于可能经历强度VII震动的占用类别IIIIII。除了要求对所产生的力进行结构设计外,建筑规范还要求对此类建筑物中生命安全至关重要的非结构部件进行锚固和支撑,以防地震。

•抗震设计类别D通常对应于可能经历强度VIIIIX震动的IIIIII类占用结构。规范要求这些结构应具有延性抗震荷载体系,对非结构构件进行更广泛的保护,并采取严格的施工质量保证措施。

•抗震设计类别E对应于居住类别IIIIII,这些结构位于主要活动断层的几公里范围内,可能会经历强度X或更高的震动。除了D类抗震设计的所有要求外,此类结构的设计必须符合不规则性的限制性限制。

第四类占用的结构如果发生地震破坏,将对社会造成重大和不可接受的风险。因此,这些结构被分配到下一个更高的抗震设计类别,如果它们是一个较低的占用类别的话。因此,位于预计将经历最大强度VII运动的场地上的占用类别IV结构将被指定为抗震设计类别D,而不是C。抗震设计类别F对应于位于主要活动断层附近的占用类别IV结构。

3.7什么是特殊、中等和普通抗震体系?

将大多数结构设计成能够在不损坏的情况下抵抗非常严重的地震,这在经济上是不实际的,因为在建筑物的使用寿命期间,这种地震可能永远不会发生。因此规范中包含的设计方法要求结构设计为承受有限程度的损伤,同时仍试图避免倒塌。具有质量、刚度和强度均匀分布的结构,以及详细说明能够承受超过其弹性极限的循环应变而不丧失承载能力的抗震系统,能够以这种方式表现其性能。不具备这些特性的结构将遭受严重损坏,并可能倒塌,除非设计有足够的强度。

多年来,工程师和研究人员观察到,结构匀称细密,变形分布均匀;定义良好的屈服区和非弹性行为区,以及足够的构造,以允许这种非弹性行为发生而不丧失承载能力,可以经受广泛的非弹性变形而不会坍塌,即使设计的强度相对较低。由于一个结构的构造和特征偏离了这些理想,它承受强烈震动而不倒塌的能力需要越来越大的强度。

认识到这一点,包含在建筑规范中的设计方法根据结构系统的配置和构造特征,规定了结构必须具有的侧向强度。具有非弹性抵抗强烈地面震动的理想特性的结构称为特殊结构;以非弹性方式抵抗强地震能力低的结构称为普通结构。具有这两类特征的结构称为中间结构。

AISC 341规定了支撑框架结构、抗弯框架结构、剪力墙结构和双体系结构的具体构造要求,必须将其分为普通结构、特殊结构和中等结构。SEI/ASCE 7规定了抗震结构所需的强度,它根据体系是特殊的、中间的还是普通的来确定这种强度。特殊结构可以设计成相对于中等和普通结构的力大大降低,因为它们假定能够承受更大的非弹性需求。SEI/ASCE 7还对可使用这些不同系统的结构的抗震设计类别和高度进行了限制。


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