二级结构师

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2 地震力降低系数的大小决定了设计地震力取值的大小，从而决定了对延性要求的大小

由上所述，用于承载力设计的地震作用可以取到小震水平，当更大的地震来临的时候，则靠结构的延性去抵抗。所以，我们并不取用设防烈度地震作用力来进行结构承载力设计，而需要把设防烈度地震力降低一个系数，称为地震力降低系数。

地震力降低系数取得越大，设计地震作用就取得越小;地震力降低系数取得越小，设计地震作用就取得越大。在同一个设防烈度下，地震力降低系数取得越大，地震作用就越小，那么按此小的地震作用设计出来的结构的屈服水准就越低，意味着结构在相应强烈程度地震下形成的非弹性变形就越大，这就要求结构具有较大的延性来保证它较大的非弹性变形的实现，因而对延性提出的要求就更高。这一延性等级的结构即为较低设计地震力取值2较高延性要求的“高延性等级”结构。地震力降低系数取得

越小，地震作用就越大，那么按此大的地震作用设计出来的结构的屈服水准就越高，意味着结构在相应强烈程度地震下形成的非弹性变形就越小，这就只需要要求结构具有较小的延性来保证它较小的非弹性变形的实现，因而对延性提出的要求就越低。这一延性等级的结构即为较高设计地震力取值2较低延性要求的“低延性等级”结构。同理，在同一个设防烈度下，地震力降低系数取为中等，地震作用也为中等，因而对延性提出的要求也为中等。这一延性等级的结构即为中等设计地震力取值2中等延性要求的“中等延性等级”结构。这样，地震力降低系数的大小实际上就决定了设计地震力取值的大小，从而决定了对延性要求的大小。

中国规范规定把设防烈度地震作用降低约3 倍来进行承载力设计，即设防烈度地震作用反应谱除以地震承载力降低系数3 ，而得到设计所用的反应谱。并且中国规范按设防烈度从大到小对结构延性提出了从高到低的要求，具体是用抗震等级来表示，共分为一级、二级、三级、四级四个等级。

初步印象是：中国的地震力降低系数的取值偏低。这似乎说明中国的地震力取值较高，因而并不需要对结构提出高延性要求。其实不然，在对比了中国和西方国家的设防地震作用反应谱曲线之后，我们发现，在中长周期范围内，西方要比中国高，也就是说，中国在较低的反应谱水平下降低3 倍，跟西方在较高的反应谱水平下降低5 倍，甚至更多之后的作用水平是相差不多的，这就说明，中国对抗震结构应提出相当于西方地震力降低系数等于5 ，甚至高一档次的高延性要求。

3 “能力设计法”已为各国普遍接受

通过能力设计法以选择性质不同的主要抗侧力构件，在地震作用影响产生大变形的情况下，能够形成较好的耗能机制。

为了使钢筋混凝土结构在地震引起的动力反应过程中表现出必要的延性，就必须通过能力设计法，使塑性变形更多地集中在比较容易保证良好延性性能或者具有一定延性能力的构件上。能力设计法的具体思路有三步：

(1) 第一步是选择一个可接受的塑性变形机构。所选机构的位移延性应该靠塑性铰处最小非线性转动来达到。一旦选定了合适的塑性变形机构，就可以精确地确定能量耗散部位。能力设计法在选择塑性变形机构的选择上存在两种不同的方案：

一种是“梁铰机构”。其具体措施是人为地较大幅度增加柱端的抗弯能力，使除底层柱底以外的各柱端在较强地震作用下，原则上不进入屈服后状态，即不出现塑性铰。由于柱端原则上不进入屈服，曲率较小，因此对除底层柱底的其它各层柱端不必提出严格的轴压比控制条件，即不必一定要把柱端的受力状态控制在离大、小偏心受压界限状态尚有一定距离的延性较好的大偏心受压状态。这种机构主要靠梁端出铰来耗散地震能量。

另一种是“梁柱铰机构”。其具体措施是只在一定程度上人为增大柱的抗弯能力，因此，从总体上说，柱端虽然与梁端相比相对较强，但在较强和很强地震作用下，柱端仍有可能进入屈服，只不过梁端出现塑性铰的机会较多、较早，塑性转动较大;柱端塑性铰则出现相对较迟，塑性转动相对较小。只要对柱的轴压比控制较严，使柱端不出现小偏心受压和离大、小偏压分界状态过近的大偏心受压情况，再通过加强对柱端塑性铰区的约束，就可以使柱端具有所需的、不十分苛刻的塑性转动能力(延性能力) 且不致压溃。这种机构主要靠梁柱共同出铰来耗散地震能量。

对比以上两种方案，前者实际上是提高了柱的强度，加强了柱的弹性变形能力。在实际配筋当中，纵筋用量相对较多，箍筋用量相对较少。后者实际上是提高了柱的塑性变形能力，在实际配筋当中，纵筋用量相对较少，箍筋用量相对较多。

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（责任编辑：中大编辑）

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