중국 건축 구조물의 내진 설계 아이디어?

건축 구조의 내진 이론 연구가 계속 발전함에 따라 구조의 내진 설계 사상에도 일련의 변화가 일어났다. 처음에는 구조의 탄성 동력 특성과 상세한 지진 작용 기록 통계를 고려하지 않고 구조 설계는 경험 수준 지진 작용 (0. 1 이중 자중) 을 채택했다. 구조적 내진 설계의 사상은 탄성에서 비선형, 경험에서 비선형 이론, 단순한 구조적 하중력을 보장하는' 저항' 에서 구조 항복 허용, 구조에 일정한 비탄성 변형 능력을 부여하는 일련의 변화를 겪었다.

1 현대 지진 설계의 생각과 관계

현행 지진 이론 하에서 형성된 현대 지진 설계 사상은 주로 다음과 같다.

1. 1 지진의 작용을 합리적으로 선택하여 구조의 항복 수준을 결정하다. 일반적으로 통계적 지진 최고 가속도를 해당 지역의 지진 강도의 기호 값 (즉, 중진) 으로 사용한 다음 R (지진력 감소 계수) 에 따라 설계의 지진 가속도 (즉, 작은 지진) 를 사용하여 구조의 강도를 설계하여 구조의 항복 수준을 결정합니다.

1.2 는 설계에 사용된 R 에 해당하는 연성이 구조에 있는지 확인하기 위해 효과적인 내진 조치를 취해야 합니다. 주로 내부 힘 조정 조치 (강한 기둥 약한 빔, 강한 전단 약한 굽힘) 및 내진 구조 조치가 포함됩니다.

현대 내진 설계 이념은 구조의 비탄성 성능에 대한 연구에 기반을 두고 있으며, 그 핵심은 관계이며, 주로 체회 규칙과 지면 진동 특성에 따라 구조의 항복 수준, 자진주기, 최대 비탄성 동력 반응 사이의 관계를 가리킨다. 여기서 R 은 탄성 플라스틱 반응의 지진력 감소 계수로, 약칭 지진력 감소 계수라고 합니다. μ는 변위 연성 계수라고 하는 항복 변위에 대한 최대 비탄성 반응 변위의 비율입니다.

지진 작용 법칙에 대한 인식이 깊어짐에 따라 이 법칙은 이미 국가 규범에 의해 받아들여졌다. 내진 설계에서 동일한 강도 영역의 동일한 유형의 구조에 대해 상황에 따라 다른 R 을 사용할 수 있습니다. 즉, 강도 설계에 다른 지진 작용이 사용됩니다. R 값이 크면 설계에 사용되는 지진 작용이 적고 구조의 연성 요구 사항이 더 엄격합니다. 반대로 R 값이 작을 때, 즉 설계에 사용된 지진의 작용이 클 경우 구조의 연성 요구 사항을 완화할 수 있습니다.

2 구조물의 연성을 보장하는 내진 조치

구조의 항복 수준과 연성 요구 사항을 합리적으로 선택한 후, 중간, 대지진 하에서 구조물이 내진방지 목표를 달성할 수 있도록 내진조치를 통해 구조가 실제로 필요한 연성을 확보할 필요가 있다. (윌리엄 셰익스피어, 지진, 지진, 지진, 지진, 지진, 지진, 지진) 시스템의 내진 조치에는 다음과 같은 측면이 포함됩니다.

2. 1 "강기둥 약보": 빔에 대한 기둥의 굽힘 능력을 인위적으로 증가시켜 강진 하에서 빔 끝 소성 힌지가 일찍 나타나 최대 비선형 변위에 도달할 때 가소성 회전이 크다. 기둥 끝 소성 힌지가 늦게 나타나 최대 비선형 변위에 도달할 때 플라스틱 회전이 작고 플라스틱 힌지가 전혀 나타나지 않습니다. 이렇게 하면 프레임워크가 비교적 안정적인 플라스틱 에너지 소비 메커니즘과 더 큰 플라스틱 에너지 소비 능력을 확보할 수 있습니다.

2.2 "강한 전단 약한 굽힘": 전단 파괴는 기본적으로 연성이 없습니다. 한 부위에 전단 손상이 발생하면 해당 부위가 구조의 내진 능력에서 완전히 빠져나가고 기둥 끝의 전단 파괴로 인해 구조의 부분 또는 전체가 무너질 수 있습니다. 따라서 강진 하의 대체 비탄성 변형에서 구조의 모든 구성요소가 먼저 절단되지 않도록 기둥 끝, 빔 끝 및 노드의 결합 전단력을 인위적으로 증가시킬 수 있습니다.

2.3 내진 구조 조치: 내진 구조 조치를 통해 플라스틱 힌지를 형성하는 부위에 충분한 소성 변형 능력과 플라스틱 에너지 소모 능력을 확보하는 동시에 구조의 무결성을 보장합니다.

이 체계의 내진 조치 개념은 이미 세계 각국에서 받아들여졌지만, 에너지 소모기구에 대해서는 각각 뉴질랜드와 미국을 대표하는 두 가지 다른 생각이 있다. 먼저, 이 두 가지 아이디어는 모두 빔 끝의 플라스틱 힌지를 우선적으로 유도하는 전제하에 세워졌다.

가소성 역학의 메커니즘 개념에 구애받지 않고 대지진에서 다음과 같은 가소성 에너지 소비 메커니즘을 실현할 수 있다면 내진 설계의 기본 요구 사항을 보장할 수 있습니다. 1 빔 끝 가소성 힌지 에너지 소모가 주요 요인입니다. (2) 기둥 끝 (하단 기둥 하단 포함) 플라스틱 힌지의 출현은 제한되지 않지만, 굽힘 능력을 적절히 향상시킴으로써 강한 지진에 의한 기둥 끝의 플라스틱 회전은 플라스틱 회전 능력에서 충분한 여유를 갖는다. ③ 같은 층의 각 기둥의 상하 양단은 시간에 따라 소성 변형 상태에 있다.

우리나라 내진조치에서 에너지 소모 메커니즘에 대한 고려도 기본적으로 이 사고를 따르고,' 기둥가소성 힌지 메커니즘' 모델을 채택하여 뉴질랜드의 가소성 역학에 기반한' 이상적인 빔 힌지 메커니즘' 모델을 포기한다.

내진 설계에서, 무연성의 전단 파괴를 피하기 위해, 우리는' 강한 전단 약한 굽힘' 의 조치를 취하여 구성요소의 굽힘 하중력과 전단력 사이의 관계를 처리한다. 주목할 만하게도, 지진이 아닌 전단 파괴에 비해 지진의 작용에 따른 전단 파괴는 다르다.

연성은 지진의 매우 중요한 특성이다. 내진 조치를 통해 구조의 연성을 보장하려면 연성에 영향을 미치는 요소를 명확히 해야 한다. 빔, 기둥 등의 구성요소에 대한 연성의 영향 요인은 결국 콘크리트의 극한 압력 변형과 파괴 시 압축 영역의 높이라는 가장 근본적인 두 가지로 귀결될 수 있습니다. 연성에 영향을 미치는 다른 요소들은 본질적으로 이 두 가지 기본 요소의 확장이다. 내진 설계에서 구조의 연성을 보장하기 위해, 종종 다음과 같은 조치를 취한다. 당긴 철근의 보강 비율을 제어하고, 일정한 수의 압축 철근을 보장하고, 등자를 증가시켜 세로 철근이 구부러지거나 국부적으로 구부러지지 않도록 하고, 압축 콘크리트를 제한하고, 기둥의 축 압비를 제한한다.

중국의 내진 설계 개념의 단점

세계 다른 나라의 지진 연구 성과를 참고한 결과, 중국은 점차 자신의 선진적인 지진 설계 사상을 형성하였다. 그 중 대부분은 현대 내진 설계 이념에 부합하지만, 앞으로 개선해야 할 단점도 많다.

가장 주목할 만한 것은 외국 규범에 비해 중국의 내진 규범이 상호 관계에 대한 인식에 약간의 차이가 있다는 것이다. 유럽과 뉴질랜드 규범은 지진 작용 감소 계수 ("중진" 지면 진동 가속도와 "작은 지진" 지면 진동 가속도의 비율) 에 따라 연성 수준을 분류합니다. "작은 지진" 값이 높을수록 연성 요구 사항이 낮고 "작은 지진" 값이 낮을수록 연성 요구 사항이 높아집니다. 미국 UBC 규범은 같은 원칙에 따라 연성 등급을 분류하지만 고강도 영역에서는 높은 연성 등급을, 저강도 영역에서는 낮은 연성 등급을 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 지진 사고는 모두 법에 부합한다. 현재 우리나라 지진작용 할인계수는 2.8 1 으로 구조 단면 하중력 설계 및 변형 검사에 사용되는 작은 지진은 고정 통계적 의미를 부여한다. 연성에 대한 요구는 R-μ 관계가 아니라 내진 등급을 기초로 하는 반면, 내진 등급의 본질은 주로 강도 구역에 의해 결정된다. 이로 인해 동일한 R 이 서로 다른 μ에 대응하여 R-μ 관계와 일치하지 않는 다른 내진 조치를 취할 수 있습니다. 이 아이디어는 낮은 강도 영역의 구조적 연성 요구 사항이 낮을 수 있다는 결과를 낳는다.

일반적으로 사용되는 4 가지 지진 분석 방법

지진 이론이 발달하면서 각종 지진 분석 방법이 연구와 설계 분야에 끊임없이 등장하고 있다. 구조 설계에서는 내부 힘 조합 및 단면 설계에 사용되는 지진 작용 값을 결정해야 합니다. 구조물의 내진 성능 분석은 내진 연구의 중요한 부분입니다. 비선형 시간 이력 분석과 비선형 정적 해석은 현재 일반적으로 사용되는 몇 가지 내진 해석 방법입니다. 그것들의 기본 원리와 단계는: 우선, 어떤 방법으로 가능한 지진의 작용에 따른 구조의 목표 변위를 구하는 것이다. 그런 다음 구조에 수직 하중을 가하는 동안 지진 작용을 나타내는 수평 정적 하중 세트를 단조로운 증분으로 구조에 적용하고 대상 변위에 도달하면 하중 증가를 중지합니다. 마지막으로, 하중 매달림 상태의 구조에 대한 내진 성능을 평가하여 구조가 수평 지진에 의해 기능 요구 사항을 충족시킬 수 있는지 확인합니다.

현대 내진 설계 사상이 제기된 이래, 세계 각국의 내진 학술계와 공학계는 대량의 철근 콘크리트 구성요소의 내진 성능 실험과 같은 많은 새로운 성과를 거두었다. 컴퓨터 기술의 급속한 발전에 따라 더욱 정확한 비선형 동력 응답 프로그램을 편성하였다. 설계 방법에서는 기존의 힘 기반 내진 설계 방법에 얽매이지 않고 성능과 변위에 기반한 새로운 내진 설계 개념을 시도하기 시작했습니다. 이런 환경에서 중국의 내진 설계 아이디어도 자신의 부족함을 개선하는 동시에 끊임없이 발전해야 한다.

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