Strategije načrtovanja in postavitve potresne odpornosti za okvirne konstrukcije iz armiranega betona

Osnovne seizmične značilnosti AB okvirnih konstrukcij

Za razliko od strižnih stenskih in cevnih struktur se RC okvirne strukture v celoti zanašajo na tramove in stebre, da se uprejo bočnim potresnim obremenitvam. Primarne potresne slabosti vključujejo čezmerne bočne premike pod potresnim vzbujanjem, krhke strižne odpovedi stebrov in spojev med nosilci in stebri ter progresivna tveganja zrušitve zaradi neuravnotežene porazdelitve sil. Za razliko od zidanih konstrukcij s slabo duktilnostjo ali jeklenih konstrukcij s fleksibilno deformacijo imajo AB okvirji zmerno duktilnost, kar omogoča ciljano potresno optimizacijo z optimizacijo konstrukcijskih detajlov in pomožnimi potresnimi napravami.

Temeljno načelo načrtovanja potresne odpornosti okvirja RC jemočan steber-šibek žarekmehanizem, ki daje prednost odpovedi plastičnih tečajev nosilca pred odpovedjo stebra. Ta nadzorovani način odpovedi zagotavlja, da struktura razprši seizmično energijo z deformacijo žarka, hkrati pa ohranja celotno navpično nosilnost, kar učinkovito preprečuje nenaden strukturni kolaps med potresi.

1. Konvencionalna potresna nastavitev: Standardna zasnova strukturne optimizacije

Za RC okvirne zgradbe v območjih z nizko do srednjo potresno intenzivnostjo (6 do 7-stopenjska utrdba) in običajne civilne zgradbe je konvencionalna potresna zasnova stroškovno najučinkovitejša rešitev, ki se osredotoča na strukturno optimizacijo sistema in ojačitev konstrukcijskih podrobnosti.

Najprej optimizirajte strukturno postavitev, da zagotovite ravninsko in navpično pravilnost. Nepravilna torzija, nenadne spremembe togosti in navpične prekinitve bodo okrepile seizmične odzive. Projektanti morajo stebre in nosilce razporediti enakomerno, se izogibati velikim odprtinam in asimetričnim postavitvam ter ohraniti dosledno navpično togost okvirja. Omejitev strukturne višine in razmerja stranic je prav tako kritična; razumno razmerje stranic učinkovito zmanjša tveganje prevračanja konstrukcije pri potresih.

Drugič, dosledno upoštevajte merila oblikovanja močan steber-šibek nosilec, močan strižno-šibek upogib in močan spoj-šibek člen. Izboljšajte razmerje med upogibno zmogljivostjo stebrov in nosilcev, da zagotovite oblikovanje plastičnih tečajev na nosilcih namesto na stebrih. Izboljšajte strižno ojačitev za tramove in stebre, da preprečite krhko strižno okvaro pred upogibnim popuščanjem. Spoji med nosilci in stebri, kot ključni deli s koncentrirano silo, potrebujejo gosto ojačitev stremena, da izboljšajo omejitev jedrnega območja in preprečijo pokanje in poškodbe spoja.

Poleg tega so bistveni standardizirani konstrukcijski detajli. Neprekinjene talne plošče delujejo kot toge diafragme za enakomeren prenos potresnih obremenitev na vsak okvir. Razumna razdalja med stremeni, dolžina pritrdišča vzdolžne ojačitve in stopnja trdnosti betona neposredno določajo duktilnost in potresno žilavost AB okvirjev. Ta običajna shema je primerna za večino navadnih stanovanjskih in poslovnih zgradb z nizkimi stroški vzdrževanja in stabilnim delovanjem.

2. Seizmična nastavitev disipacije energije: shema ojačitve dušenja

Za srednje visoke stavbe z RC okvirjem v območjih z visoko seizmično intenzivnostjo (8 do 9-stopinjska utrdba) in pomembne javne zgradbe, kot so šole in bolnišnice, preprosta običajna zasnova ne more izpolniti zahtev potresne varnosti na visoki ravni. Dodajanje naprav za disipacijo energije je prednostna optimizirana rešitev za RC okvirne strukture.

Opornice z omejenim upogibanjem (BRB) so najpogosteje uporabljene komponente za disipacijo energije za okvirje RC. Za razliko od navadnih jeklenih opornikov, ki se zlahka upognejo pod stiskanjem, BRB ohranjajo stabilno natezno in tlačno nosilnost ter popolnoma razpršijo seizmično energijo s plastično deformacijo pod potresi. Nameščeni med stebre in tramove okvirja BRB bistveno izboljšajo stransko togost konstrukcije, nadzorujejo premikanje med etažami in zmanjšajo prenos potresne obremenitve na glavni okvir. To ščiti originalne AB nosilce in stebre pred poškodbami in močno izboljša strukturno obnovitev po potresu.

Dušilniki z viskozno tekočino so še ena idealna izbira za seizmično ojačitev okvirja RC. Kot naprave za disipacijo energije, ki so odvisne od hitrosti, porabljajo seizmično energijo prek viskoznega upora tekočine, učinkovito zavirajo strukturne vibracije in zmanjšujejo pospešek tal in premike med etažami. Viskozne dušilke imajo majhne strukturne poškodbe, brez preostalih deformacij po potresih in so primerne za okvirne konstrukcije, ki zahtevajo visoko udobje in normalno uporabo po potresu.

Glavna prednost seizmične nastavitve za disipacijo energije je, da prenese porabo seizmične energije iz glavne RC strukture na dodatne dušilne naprave. Glavni okvir ostane elastičen med zmernimi in majhnimi potresi in utrpi minimalne poškodbe med močnimi potresi, s čimer se uresničuje cilj seizmične zasnove, ki temelji na učinkovitosti, "brez poškodb pri manjših potresih, popravljiva pri zmernih potresih in brez zrušitve pri večjih potresih".

3. Seizmična nastavitev osnovne izolacije: Shema potresne zaščite na visoki ravni

Tehnologija osnovne izolacije je uporabna za nizke in srednje visoke RC javne zgradbe z visokimi zahtevami potresne utrdbe. Za razliko od struktur za disipacijo energije, ki zmanjšajo potresni odziv s porabo energije, osnovne izolacijske strukture podaljšajo obdobje strukturnih naravnih vibracij z izolacijskimi ležaji, pri čemer se izognejo resonanci s talnimi seizmičnimi valovi in ​​izolirajo večino potresne energije od zgornje konstrukcije.

Skupni izolacijski sistem za RC okvirje uporablja svinčene gumijaste ležaje (LRB) ali gumijaste ležaje z visokim dušenjem (HDRB), ki so nameščeni na vrhu temelja. Izolacijska plast učinkovito prekine prenos seizmične sile in tako ohranja RC okvir nadgradnje v skoraj togem stanju z izjemno majhnimi deformacijami in skoraj brez strukturnih poškodb po potresih.

Pomembno je upoštevati, da ima izolacija baze stroge omejitve uporabe. Ni primeren za visoke AB okvirje in konstrukcije z velikimi razmerji med višino in širino, saj lahko prevelik prevrnitveni moment povzroči napetost in okvaro ležaja. Za običajne nizke zgradbe RC okvirja je izolacija temeljev najzanesljivejša seizmična shema, še posebej primerna za ključne zgradbe, ki potrebujejo normalno delovanje po potresih.

4. Smernice za izbiro sheme za seizmično načrtovanje RC okvirja

Razumna izbira potresnih shem glede na pogoje gradnje je ključ do ravnovesja med varnostjo in ekonomičnostjo. Za običajne stanovanjske objekte z nizkimi RC okvirji v potresnih območjih 6–7 stopinj optimizirajte običajne strukturne podrobnosti in uporabite standardno zasnovo močnih stebrov s šibkimi nosilci, da izpolnite zahteve specifikacij. Za srednje visoke okvirje v območjih z visoko intenzivnostjo in pomembnih javnih stavbah dajte prednost shemam odvajanja energije z BRB ali viskoznimi blažilniki za ekonomsko izboljšanje potresne učinkovitosti.

Za ključne javne zgradbe, ki zahtevajo uporabo v nujnih primerih po potresu, imajo osnovni izolacijski sistemi prednost za doseganje ultra visoke potresne zaščite. Nepravilne RC okvirne strukture s torzijskimi učinki in neenakomerno togostjo bi morale imeti naprave za disipacijo energije za ciljno prilagajanje togosti in nadzor vibracij, da bi odpravili seizmično šibke dele.