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什么样的结构或构件才谈抗震等级？

发布于：2024-07-08 13:43:08 来自：建筑结构/结构资料库 [复制转发]

近日，有人问我：输煤栈桥钢桁架的杆件是否需要考虑抗震等级？思考之后，觉得有如下文字可与大家分享。

抗震等级，是建、构筑物抵抗地震作用时，进行结构设计的重要概念，然而，在《建筑抗震设计规范》中并未见到其术语解释，在新实施的《建筑与市政工程抗震通用规范》中也未见其明确定义。百度百科有云“抗震等级是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准”，根据设防类别、结构类型、烈度和房屋高度四个因素确定，而采用不同抗震等级进行的具体设计”。严格来说，这个词条基本上不是一个描述性语句结构。那么抗震等级到底该怎么进行核心理解呢?

建构筑物抗震设计，遵循“两阶段三水准”的设计原则，其中三水准是指“小震不坏，中震可修，大震不倒”，大震不倒更是利用建筑结构各构件的延性和耗能机制，将地震输入结构的能量进行动能、机械能转化和热能耗散。抗震等级即是通过对不同重要程度和设计目标的构件进行设计内力的调整，使其发生预设的破坏模式和耗能途径，并通过抗震构造措施使延性构件或耗能构件的作用得以发挥。

这样看来，抗震等级的概念，可以概括为“ 为实现不同抗震设防目标及延性耗能机制等规定的结构或结构构件有区别的抗震措施分级 ”。其中的抗震措施包含内力调整及各种抗震构造措施的规定，后者如轴压比限值、钢筋混凝土构件的配箍率、钢结构构件的板件宽厚比等。

在《建筑抗震设计规范》中，已经规定了一些结构或构件的抗震等级，但结构体系林林总总，包罗万象，仍有一些结构形式或构件未有明确规定。根据其概念内涵，哪些结构或构件配得上谈抗震等级，可以整理如下：

1、静定结构可不考虑抗震等级。静定结构由于其无赘余自由度，某个截面破坏即宣告破坏，所以其没有受力途径转换即塑性铰区的耗能过程，故无法规定其中部分构件的抗震等级。如屋架、桁架、悬臂梁等，规范中有对其高烈度下水平及竖向地震的计算要求，但未规定其抗震等级，仅规定了他们在一般荷载下的重要性等级。所以其内部各组成部分的承载力水平一荣俱荣，一损俱损。当然，由于长细比要求引起的应力比差异则是另外一个概念。

2、刚体不考虑抗震等级。刚体或作为一个质点，由于其强度极大，不考虑其自身变形，只有整体位移等特征，故其不存在能量吸收和耗散的需求，此时可不考虑抗震等级的规定。一些类刚体的结构或构件也无需有抗震等级的概念，比如一些安全度要求极高的建筑，或者通过隔震措施等显著减少地震能量输入从而无自身变形的结构。对于隔震层以上的上部结构，当其地震效应明显减弱至某一水平时，可不考虑上部构件的内力调整，即弱化抗震等级概念。

3、脆性材料或弹性材料、脆性结构或脆性破坏模式等不考虑抗震等级。如砖石结构，由于其无显著的耗能破坏模式，因而规定其抗震等级只能是勉为其难。

4、耗能途径、耗能模式不明确的结构不宜规定抗震等级。如轻钢房屋结构、薄壁钢结构等，其密布杆件及蒙皮效应带来的设计方法无法详细梳理，一般以产品的整体实验结果作为其承载性能的代表，这类结构规定其抗震等级也无法落实到每个杆件。对于接触类结构，如木结构，虽然其榫卯节点能显著耗能，但其受力模式复杂，无法形成统一的计算模型，因而也不宜规定其抗震等级。

除了上面各类结构和构件外，通常理解的楼面次梁，如果在大震时承担起转移传力路径，参与内力重分配的作用时，则宜规定其抗震等级。如框支剪力墙的一些非框架次梁，上部也有承重墙体，此时可按其重要性进行适当的措施加强。一些厚板转换的体系，则楼板也规定其抗震等级。

对于隔震结构中的支座部分，由于耗能集中于内部铅芯或其他支座类型的耗能部件，有专门的设计规定，在规定变形指标下的验算或部件产品验收规则下，从细部满足其耗能要求，不用再规定抗震等级。

对于非结构构件，或者非主体结构的结构构件，其局部体系内如果存在耗能需求时，则也可规定其抗震等级。但此抗震等级的各类措施应与大主体有所区别。

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抗震等级的结构构件结构