一、结构在地震下的主要特点
地震以波的形式从震源(地面上的相对位置称震中)向周围快速传播,通过岩土和地基,使建筑物的基础和上部结构产生不规则的往复振动和激烈的变形。结构在地震时发生的相应运动称为地震反应,包括位移、速度、加速度。同时,结构内部发生很大的内力(应力)和变形,当它们超过了材料和构件的各项极限值后,结构将出现各种不同程度的破坏现象,例如混凝土裂缝,钢筋屈服,显著的残余变形,局部的破损,碎块或构件坠落,整体结构倾斜,甚至倒塌等等。
在震中区附近,地面运动的垂直方向振动激烈,且频率高,水平方向振动较弱;距震中较远处,垂直方向的振动衰减快,其加速度峰值约为水平方向加速度峰值的1/2~1/3.因此,对地震区的大部分建筑而言,水平方向的振动是引起结构强烈反应和破坏的主要因素。钢筋混凝土结构在地震作用下受力性能的主要特点有:
1、结构的抗震能力和安全性,不仅取决于构件的(静)承载力,还在很大程度上取决于其变形性能和动力响应。地震时结构上作用的“荷载”是结构反应加速度和质量引起的惯性力,它不像静荷载那样具有确定的数值。变形较大,延性好的结构,能够耗散更多的地震能量,地震的反应就减小,“荷载”小,町能损伤轻而更为安全。相反,静承载力大的结构,可能因为刚度大、重量大、延性差而招致更严重的破坏。
2、屈服后的工作阶段——当发生的地震达到或超出设防烈度时,按照我国现行规范的设计原则和方法,钢筋混凝土结构一般都将出现不同程度的损伤。构件和节点受力较大处普遍出现裂缝,有些宽度较大;部分受拉钢筋屈服,有残余变形;构件表面局部破损剥落等。但结构不致倒塌。
3、“荷载”低周的反复作用——地震时结构在水平方向的往复振动,使结构的内力(主要是弯矩和剪力,有时也有轴力)发生正负交变。由于地震的时间不长且结构具有阻尼,荷载交变的反复次数不多(即低周)。所以,必须研究钢筋混凝