Сравнения между методом проектирования сейсмостойких конструкций с заданными свойствами и нормативным сейсмостойким проектированием
Нормативное сейсмостойкое проектирование является прообразом метода проектирования сейсмических конструкций с заданными свойствами
В Китае в 80-е годы XX века при пересмотре норм сейсмостойкого проектирования промышленных и гражданских зданий впервые была выдвинута новая цель - здание при малом землетрясении не должно иметь повреждений, при среднем землетрясении его можно восстановить, при сильном землетрясении остов здания не обрушается. В 1989 году официально выпустили «Строительные сейсмостойкие нормы проектирования» GBJ 11-89.
Статистический анализ вероятности возникновения землетрясения в 65 городах сейсмических районов Китая показал, что в 50-летний период вероятность возникновения подобных землетрясений составляет 63%, 10%, 2-3%, а соответствующие им отношения максимальных коэффициентов сейсмических эффектов составили 1:2, 8:4, 5:6. При определении степени разрушения зданий после редких землетрясений на основе «критериев степени сейсмических разрушений зданий» (1990 № 377) уточнили понятие сейсмических бедствий. Такой подход определяет макрорегулирование сейсмических свойств строительных объектов.
Степени разрушений зданий при сейсмических воздействиях
|
Состояние |
Описание разрушения |
Возможность использования |
|
Работоспособно |
Несущие элементы исправны; некоторые ненесущие элементы незначительно разрушаются; во второстепенных элементах возникают разрушения разных степеней |
Здание обычно не требует ремонта и продолжает эксплуатироваться |
|
Незначительное |
Некоторые несущие элементы имеют незначительные трещины, некоторые ненесущие элементы явно разрушаются; во второстепенных элементах возникают разрушения разных степеней |
Здание не требует ремонта или необходим незначительный ремонт, и здание может эксплуатироваться дальше |
|
разрушение |
||
|
Среднее разрушение |
В большинстве несущих элементов возникают незначительные трещины; некоторые ненесущие элементы серьезно разрушаются |
Необходим ремонт, принимаются мероприятия по безопасному использованию |
|
Серьезное разрушение |
Большинство несущих элементов серьезно разрушаются или части здания обрушаются |
Часть здания реконструируется |
|
Обрушение |
Большинство несущих элементов обрушаются |
Необходима замена конструкций |
Для выполнения проектных целей, начиная с третьего уровня в нормах принят сокращенный метод проектирования, разделенный на два этапа. На первом этапе контролируется нагруженность конструктивных элементов и регулирование деформаций. На втором этапе контролируются упругопластические деформации конструкции при сильных землетрясениях. Перемещение слабых элементов легкоразрушающихся конструкций и строительных конструкций, к которым предъявляются особые требования, при сильных землетрясениях должно быть ограничено для того, чтобы избежать обрушения. Поэтому необходимо предпринимать специальные антисейсмические мероприятия. Требования третьего уровня к таким конструкциям включают четкие ограничения перемещений.
В связи с этим можно полагать, что метод проектирования сейсмостойкости, применяемый в Китае с 1989 года уже имел черты метода проектирования заданных свойств. Новые нормативные документы «Строительные нормы проектирования сейсмостойких зданий» (GB50011-2001) и «Технические инструкции по проектированию конструкций высотных зданий» (JGJ 3-2002) в концептуальных понятиях, требованиях и регулировании свойств получили дальнейшее и более конкретное развитие.
Некоторые сравнения между проектированием конструкций с заданными сейсмостойкими свойствами и нормативным сейсмостойким проектированием
|
Объект сравнения |
Нормативное сейсмостойкое проектирование |
Проектирование конструкций с заданными свойствами |
|
1 |
2 |
3 |
|
Проектная цель |
Здание при малом землетрясении не будет иметь повреждений, при среднем землетрясении его можно восстановить, при сильных землетрясениях не обрушается; малое землетрясение имеет точный показатель свойств, большое землетрясение имеет показатель - перемещение; по важности здания разделяют на 4 типа (I,II,III,IV) |
По категории эксплуатационных функций и степени разрушения после землетрясения выдвинуто много ожидаемых свойств, включающих разные конкретные показатели для свойств конструктивных, неконструктивных систем и мероприятия. Выбирают ожидаемые свойства для конкретного объекта |
|
Метод выполнения |
Проектирование по жестким нормам. Упругая работа конструкций при малом землетрясении, рациональное регулирование внутренних усилий и деформаций конструкций при больших землетрясениях, т.е. предполагается, что может выполняться ожидаемая общая проектная цель |
Кроме удовлетворения основных требований необходимо дать обоснования, которые соответствуют ожидаемым требованиям свойств и включают конструктивные схемы, подробный анализ, сейсмостойкие мероприятия и необходимые эксперименты, а также регламент специальных проверок |
|
Применение |
Проектировщиками четко регламентируются высота и симметрия здания. Существующая ограниченность не может соответствовать требованиям развития новых конструктивных систем, техники и новых материалов |
Редко применяется проектировщиками (метод не освоен). Способствует прогрессу в технической сфере, но еще существуют некоторые вопросы, требующие исследования |
Такое сравнение показывает, что метод проектирования конструкций с заданными сейсмостойкими свойствами является важным развитием в проектировании конструкций высотных зданий, характеристики которых превышают соответствующие нормативные пределы, а также при проектировании конструкций со сложной формой. Но для использования в массовом проектировании строительных конструкций необходимо апробация и дальнейшее развитие данного метода.