基于性能的耐久性損傷RC構(gòu)件時(shí)變抗震設(shè)計(jì)方法研究

梁 巖, 李 杰, 羅小勇, 陳 淮

(1.鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，鄭州 450001；2.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，長沙 410075)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在長期使用過程中，受環(huán)境及荷載的影響，材料的力學(xué)性能將隨服役年限的延長而發(fā)生退化，進(jìn)而導(dǎo)致抗震性能降低。日本阪神地震及汶川地震震害調(diào)查表明：建造年代越久遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)一般震害較嚴(yán)重，其原因除了早期設(shè)計(jì)不盡完善之外，就是惡劣環(huán)境引起結(jié)構(gòu)損傷的累積降低了結(jié)構(gòu)抗震性能[1]。地震引起的建筑物破壞的主要原因一方面是結(jié)構(gòu)在長期使用過程中，由于材料老化、不利環(huán)境及使用不當(dāng)?shù)仍斐赡途眯該p傷，這種損傷積累直接導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)承載力下降、耐久性降低、抗震性能退化[2]；另一方面則是由于現(xiàn)行抗震計(jì)算理論和規(guī)范還存在著不足之處[3]。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高，對建筑抗震設(shè)計(jì)要求也越來越高，以混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范為例，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全水平和安全儲備從74規(guī)范以后逐漸提高，如表1所示。

地震中建筑結(jié)構(gòu)的倒塌主要是由于結(jié)構(gòu)的耗能能力差和塑性變形能力不滿足所需的變形要求，基于承載力的設(shè)計(jì)不能保證結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的塑性變形或延性要求，而采用基于性能的設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到此目的[4]。因此，考慮耐久性退化影響因素，采用基于性能的設(shè)計(jì)方法對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)是必要的。目前國內(nèi)外對鋼筋混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中還未涉及耐久性要求，耐久性設(shè)計(jì)中也未設(shè)計(jì)抗震的要求。

結(jié)構(gòu)抗震性能隨著使用年限的延長發(fā)生降低，但另一方面，隨著結(jié)構(gòu)后續(xù)使用年限的減少，基于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的地震作用也有所降低?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，如何共同考慮二者的影響，目前還未見相關(guān)研究報(bào)道。本文是在作者已有研究成果[6-10]的基礎(chǔ)上，采用基于性能設(shè)計(jì)方法，考慮典型耐久性環(huán)境的影響，以及隨著后續(xù)使用年限的減少后基于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的地震作用的降低，探討基于性能的耐久性損傷鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)變抗震設(shè)計(jì)方法。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范安全性能對比

1 基于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的時(shí)變地震作用

設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)耐久性損傷的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮基于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的時(shí)變地震作用。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是與評估基準(zhǔn)期相對應(yīng)，后續(xù)使用期內(nèi)小震烈度對應(yīng)的重現(xiàn)期，對某一具體結(jié)構(gòu)來說，它應(yīng)是一個(gè)隨后續(xù)使用期變化的量[11]。

地震重現(xiàn)期TR為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T和超越概率P的函數(shù)[12]

TR=1/[1-(1-P)1/T]

(1)

對于不同的基本烈度區(qū)，地震重現(xiàn)期為X的設(shè)防烈度I可以表示為[13]

I=a(logX)2+blogX+c

(2)

式中:a，b，c為常數(shù)，對于不同基本烈度區(qū)取值不同。

強(qiáng)度提高系數(shù)k是一個(gè)與典型環(huán)境下使用年限內(nèi)配箍特征值λv有關(guān)的量，隨著λv的增加而增大。將k計(jì)算式(9)代入式(13)求解λv將使計(jì)算變得復(fù)雜，不易應(yīng)用。當(dāng)λv在0.05～0.2內(nèi)時(shí)(這個(gè)范圍覆蓋了工程常規(guī)的配箍特征值)，k變化范圍為1.12～1.44，簡化計(jì)算時(shí)，取k=1.4，則式(13)可簡化為

峰值加速度A與地震烈度I之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系式為[14]

2.7.1 瘧原蟲感染對按蚊吸血的影響 按蚊叮吸正常對照小鼠和感染瘧原蟲小鼠的吸血率顯示，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中，叮吸正常對照組小鼠按蚊的7.8 min吸血率維持在42%左右，而叮吸瘧原蟲感染小鼠按蚊的吸血率可高達(dá)93%左右，見圖6A。目視法統(tǒng)計(jì)的吸血率結(jié)果與稱重法的計(jì)算結(jié)果一致，見圖6B。

A=10Ilg 2-0.01(cm/s2)

(3)

評估地震作用影響系數(shù)最大值αmax與地震烈度的關(guān)系可表示為

αmax=10Ilg 2-2.755

(4)

根據(jù)以上原理，考慮后續(xù)使用年限內(nèi)地震發(fā)生的可能性，以抗震設(shè)防烈度7度為例，隨著后續(xù)使用年限的不同，評估烈度、水平地震影響系數(shù)最大值及峰值加速度的時(shí)變性如圖1所示。

(a)地震烈度

(b)水平地震影響系數(shù)最大值

(c)峰值加速度

2 基于性能的耐久性環(huán)境下構(gòu)件時(shí)變抗震性能設(shè)計(jì)方法

鋼筋混凝土構(gòu)件的變形能力主要取決于截面塑性轉(zhuǎn)動量，而影響截面塑性轉(zhuǎn)動量的主要因素是截面的變形能力和塑性鉸的長度。塑性鉸長度可根據(jù)現(xiàn)有研究成果的經(jīng)驗(yàn)公式確定，而截面的變形能力與混凝土力學(xué)性能及相對受壓區(qū)高度ξ有關(guān)。箍筋約束作用可以有效改善混凝土延性，若能建立塑性鉸區(qū)極限轉(zhuǎn)動量θu或截面曲率延性μφ與相對受壓區(qū)高度ξ及配箍特征值λv之間的定量關(guān)系，則可由變形的性能要求定量設(shè)計(jì)構(gòu)件的配箍特征值，也可確定構(gòu)件的變形能力，評估構(gòu)件在指定變形需求下的性能狀態(tài)。

2.1 典型耐久性環(huán)境下構(gòu)件變形關(guān)系建立

以受彎構(gòu)件為例，根據(jù)構(gòu)件截面的曲率關(guān)系可得

εcu(E,T)=[xn(E,T)-a′]φu(E,T)

(5)

式中：E,T為典型耐久性環(huán)境及使用時(shí)間，各參數(shù)均為二者的函數(shù)；xn為受壓區(qū)高度，xn=ξnh0；ξn為實(shí)際受壓區(qū)高度系數(shù)；h0為截面有效高度；a′為箍筋內(nèi)邊緣到混凝土受壓邊緣的距離。

構(gòu)件截面的曲率延性可表示為

φu(E,T)=μφ(E,T)φy(E,T)

(6)

式中：φu為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)截面極限曲率；φy為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)截面屈服曲率；μφ為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)截面曲率延性系數(shù)。

由表2可知，在隨著使用年限的增長，時(shí)變目標(biāo)曲率延性有所降低，但應(yīng)箍筋配置應(yīng)滿足配箍特征值要求，從而才能保證構(gòu)件的變形能力，使得結(jié)構(gòu)具有良好抗震性能。

εcu(E,T)=0.004+

(7)

式中：ρv為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)體積配箍率；εsu為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)約束箍筋極限拉應(yīng)變；fyh為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)箍筋屈服應(yīng)力；fcc為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)約束混凝土峰值應(yīng)力，由式(8)確定

fcc(E,T)=kfc0(E,T)

(8)

式中：fc0為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)無約束混凝土強(qiáng)度；k為約束混凝土強(qiáng)度提高系數(shù)，由式(9)確定

keλv(E,T)-1.254

(9)

式中：ke為矩形截面有效約束系數(shù)，取0.75；λv為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)配箍特征值，由式(10)確定

(10)

從偏于保守的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，取式(16)的上限值代入式(14)，實(shí)際受壓區(qū)高度系數(shù)ξn(E,T)≈ξβ(E,T)≈ξ(E,T)/β，并近似取h0與h相等，可使式(14)得以簡化

(11)

若忽略式(5)中的a′，則

εcu(E,T)=xnφu(E,T)=

ξn(E,T)h0μφ(E,T)φy(E,T)

(12)

代入式(11)可得

文章認(rèn)為不合理低價(jià)游是旅游者、旅行社和相關(guān)管理部門故意無視的結(jié)果。只有消除事前的故意無視，事后的默認(rèn)補(bǔ)償才能得以解決。如何消除故意無視呢？

λv(E,T)=

(13)

說真的，一個(gè)品牌的成功，因素肯定是多方面的，從品質(zhì)到堅(jiān)持，從外部環(huán)境到歷史的機(jī)遇，從優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)到強(qiáng)大的執(zhí)行力，從策略到戰(zhàn)略……如果作為一個(gè)商業(yè)案例來分析，沒有個(gè)幾十頁，根本無法稍微深入點(diǎn)講清楚。但有時(shí)候，一些細(xì)節(jié)和側(cè)面也可見一斑。

λv(E,T)=

(14)

由式(14)可得典型環(huán)境下使用年限內(nèi)構(gòu)件截面配箍特征值與相對受壓區(qū)高度及曲率延性的λv-ξn-μφ關(guān)系。對于給定曲率延性μφ，確定受壓區(qū)高度系數(shù)ξn后就可計(jì)算所需的λv，進(jìn)而確定所需的箍筋。

文獻(xiàn)[17]表示：可采用無約束截面在極限狀態(tài)下的受壓區(qū)高度可以近似代替約束截面在任意指定延性下的受壓區(qū)高度，可采用無約束截面的屈服曲率可近似代替約束截面的屈服曲率。ξβ(E,T)為矩形應(yīng)力圖形計(jì)算的受壓區(qū)高度系數(shù)，與規(guī)范的等效矩形應(yīng)力受壓區(qū)高度系數(shù)ξ關(guān)系見式(15)，ξ取0.8。

(15)

由圖3及圖4可知：隨著使用年限的增長，構(gòu)件截面曲率延性及極限轉(zhuǎn)動量逐漸減小，構(gòu)件變形能力降低。若考慮耐久性退化，為保證典型環(huán)境下使用年限內(nèi)構(gòu)件的抗震性能，則應(yīng)根據(jù)使用年限及典型的耐久性環(huán)境對規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件抗震性能設(shè)計(jì)要求做適當(dāng)調(diào)整。

Priestley[18]指出鋼筋混凝土截面的屈服曲率與截面配筋基本無關(guān)，而與截面高度和受拉鋼筋屈服應(yīng)變有關(guān)，提出的混凝土梁截面屈服曲率經(jīng)驗(yàn)式(16)。

(16)

式中：εsy(E,T)為典型環(huán)境下使用年限內(nèi)縱筋屈服應(yīng)變；hb為構(gòu)件截面高度。

其中，10%是Priestley考慮到大多數(shù)范圍內(nèi)此公式計(jì)算的截面屈服曲率與實(shí)際截面的φby偏差。

美國專利鏈接制度實(shí)施幾十年以來，隨著第IV段專利挑戰(zhàn)數(shù)量的增加，因此而引發(fā)的訴訟數(shù)量也隨之增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1992-2001年10年間，美國共有75件針對首個(gè)第IV段專利聲明提起的專利訴訟，每年平均僅有7.5件；? 同注釋?。而在2003年至2009年7年間就有238件此類訴訟，每年平均達(dá)34件，且每年的訴訟量逐年上升。? RBC Capital Markets Corp. Analyzing Litigation Success Rates，January 15, 2010.

將式(10)代入式(7)，整理可得

毛先舒從“含蓄為正”出發(fā)，在《竟陵詩解駁議》中批評鐘惺“指義淺率，展卷即通”，不滿“竟陵派”的“高談性靈”“一往欲盡”，在評價(jià)杜甫的詩句“文章有神交有道”時(shí)顯出不滿，毛先舒批評道：“雖云深老，且起有勢，卻是露句，宋人宗此等失足耳?！倍凇对娹q坻》第三卷中對張若虛的《春江花月夜》給予很高的評價(jià)：“不著粉澤，自有腴姿，而纏綿蘊(yùn)藉，一意縈紆，調(diào)法出沒，令人不測，殆化工之筆哉！”

λv(E,T)=

COPD急性加重期患者因氣道黏液分泌亢進(jìn),氣道分泌物增加,加上患者心肺功能差、咳嗽無力、痰液黏稠,易堵塞呼吸道,引起感染,誘發(fā)呼吸衰竭或心力衰竭等并發(fā)癥,危及患者生命,積極排痰是治療COPD急性加重期的關(guān)鍵。

根據(jù)規(guī)范要求，以長沙典型的耐久性環(huán)境下一級框架為例，截面尺寸為350 mm×800 mm，按規(guī)范規(guī)定的配箍特征值λbv及最小配筋率設(shè)計(jì)，跨中箍筋HPB300為Φ8@200，受拉鋼筋HPB335配置3Φ22，受壓鋼筋HPB335配置2Φ14，混凝土取C30，按本文方法計(jì)算規(guī)范值所達(dá)到的極限變形能力。將計(jì)算得到的曲率延性要求及構(gòu)件端部塑性極限轉(zhuǎn)動量見圖3及圖4。

(17)

至此建立了典型環(huán)境下使用年限內(nèi)構(gòu)件配箍特征值的簡化計(jì)算式(17)。據(jù)此可僅由矩形應(yīng)力圖法得到ξ(E,T)，設(shè)定目標(biāo)曲率延性μφ(E,T)，可計(jì)算典型環(huán)境下使用年限內(nèi)配箍特征值λv(E,T)。

以長沙典型耐久性環(huán)境為例，構(gòu)件截面取350 mm×800 mm，受拉鋼筋9根直徑為32 mm HPB400級鋼筋，受壓鋼筋4根直徑為22 mm HPB400級鋼筋。地震中，構(gòu)件發(fā)生延性破壞時(shí)，延性系數(shù)約為10～20，本文中目標(biāo)曲率延性取15，設(shè)計(jì)使用年限為100年，根據(jù)以上方法該構(gòu)件在設(shè)定目標(biāo)曲率延性下變形能力設(shè)計(jì)見表2。

約束混凝土極限壓應(yīng)變εcu采用Paulay等[15]改進(jìn)的Mander等[16]的計(jì)算公式

表2 構(gòu)件變形能力設(shè)計(jì)

2.2 典型耐久性環(huán)境下構(gòu)件基于性能設(shè)計(jì)

本文采用鋼筋混凝土構(gòu)件關(guān)鍵受力區(qū)域塑性鉸區(qū)的變形來度量其破損狀態(tài)，見式(19)

(18)

式中：θ為構(gòu)件端部的塑性鉸轉(zhuǎn)動設(shè)計(jì)需求量；θu為構(gòu)件端部塑性鉸區(qū)極限轉(zhuǎn)動量；DI為破損指標(biāo)，具體值由性能要求設(shè)定。

構(gòu)件端部的塑性鉸長度l可取0.5h，根據(jù)性能要求所確定的構(gòu)件端部典型環(huán)境下使用年限內(nèi)目標(biāo)曲率φu及目標(biāo)曲率延性μφ為

(19)

(20)

將式(19)和式(20)代入式(17)經(jīng)整理得到

λv(E,T)=

教師在談話過程中要給予學(xué)生足夠的尊重，這種尊重最基本的表現(xiàn)便是傾聽學(xué)生的訴說。教師要讓學(xué)生將事件發(fā)生的經(jīng)過以學(xué)生自己的角度進(jìn)行講述，讓學(xué)生將自己心中的實(shí)際想法表達(dá)出來。教師對于學(xué)生的錯(cuò)誤要幫助其進(jìn)行分析和改正，而不能以訓(xùn)斥的和挖苦的方式對待學(xué)生。幫助學(xué)生改正和彌補(bǔ)錯(cuò)誤是首要任務(wù)，話難聽、臉難看的談話對于學(xué)生來說毫無意義，只能夠加深師生之間的對立，使本就叛逆心較強(qiáng)的學(xué)生與教師進(jìn)行對抗。

(21)

式(21)為設(shè)計(jì)構(gòu)件變形能力所需的構(gòu)件端部塑性鉸轉(zhuǎn)動需求量θplb及性能要求破損指標(biāo)DI的關(guān)系式，設(shè)計(jì)流程見圖2。周定松等的計(jì)算結(jié)果表明：塑性鉸轉(zhuǎn)動量與受壓區(qū)高度都相同時(shí)，不同性能目標(biāo)下所需的約束箍筋用量差別較大，對于較高的性能要求，則需更多的約束箍筋，以滿足設(shè)定性能目標(biāo)對變形性能的要求。

以長沙典型耐久性環(huán)境為例，構(gòu)件最大破損指標(biāo)取0.8，相對受壓區(qū)高度取0.2，塑性鉸區(qū)轉(zhuǎn)動需求量為0.01，根據(jù)以上方法該構(gòu)件在設(shè)定目標(biāo)性能下配箍設(shè)計(jì)見表3。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①實(shí)驗(yàn)室檢查、影像學(xué)以及臨床表現(xiàn)均符合急性扁桃體炎診斷標(biāo)準(zhǔn)；②患者知情同意并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①伴有急、危重疾病者；②先天性呼吸系統(tǒng)疾病、精神異常者；③入院前采用抗生素、抗病毒藥物治療者。

3 基于性能的耐久性環(huán)境下構(gòu)件時(shí)變抗震性能設(shè)計(jì)要求

GB 50011—2011《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.4條規(guī)定：沿梁全長頂面、底面的配筋，一、二級不應(yīng)少于2Φ14，且分別不應(yīng)小于梁頂面、底面兩端縱向配筋中較大截面面積的1/4。GB 50011—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》抗震設(shè)計(jì)條文11.3.6條對框架梁的縱向受拉鋼筋的配筋率作出了相應(yīng)規(guī)定；11.3.9條對箍筋的面積配筋率ρsv亦作出了相應(yīng)規(guī)定。

圖2 耐久性退化構(gòu)件基于性能設(shè)計(jì)流程

使用年限破損指標(biāo)受壓區(qū)高度塑性鉸轉(zhuǎn)動需求量配箍特征值00.390.3640.010.132300.560.3630.010.117500.720.3070.010.093700.840.2570.010.0741000.980.1940.010.060

同治六年(1867)三月,圖庫爾共收集了3000余人，四月，又收集3000余名潰兵，四月之后，又陸續(xù)收集4000余人，在近三個(gè)月時(shí)間里，共收集萬余人之多。九月，又有部分塔爾巴哈臺十蘇木蒙古人西移，陸續(xù)至噶扎勒巴什淖爾一帶。[注]中國邊疆史地研究中心、中國第一歷史檔案館合編：《清代新疆滿文檔案匯編》279，“同治五年四月十六日塔爾巴哈臺領(lǐng)隊(duì)大臣圖庫爾奏瀝陳塔爾巴哈臺城失陷情形折”，廣西師范大學(xué)出版社，2012年，第421～422頁。

應(yīng)用x2檢驗(yàn)比較整改前后的藥品基數(shù)不合理，標(biāo)識不清，無標(biāo)識以及擺放不合理情況。搜集比較的數(shù)例為300例。

圖3 曲率延性隨使用年限變化

圖4 極限轉(zhuǎn)動量隨使用年限變化

4 典型耐久性環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)建議

根據(jù)GB/T 50475—2008《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“鋼筋發(fā)生適量銹蝕的極限狀態(tài)應(yīng)為鋼筋銹蝕發(fā)展導(dǎo)致混凝土構(gòu)件表面開始出現(xiàn)順筋裂縫，或鋼筋截面的徑向銹蝕深度達(dá)到0.1 mm”，根據(jù)作者研究結(jié)果，構(gòu)件達(dá)到耐久性極限狀態(tài)時(shí)，按箍筋與縱筋銹蝕程度計(jì)算，一般大氣環(huán)境下，其使用年限分別為27年與44年；近海大氣環(huán)境下，其使用年限分別為28年與39年。若以“鋼筋發(fā)生適量銹蝕狀態(tài)作為極限狀態(tài)”，此處假設(shè)鋼筋發(fā)生適量銹蝕時(shí)銹蝕率為10%，則構(gòu)件達(dá)到耐久性極限狀態(tài)時(shí)，按箍筋與縱筋銹蝕程度計(jì)算，一般大氣環(huán)境下，其使用年限分別為34年與58年；近海大氣環(huán)境下，其使用年限分別為32年與50年。換言之，箍筋銹蝕控制著結(jié)構(gòu)構(gòu)件的服役年限，文獻(xiàn)[20]也體現(xiàn)了該類似結(jié)論。但另一方面，對鋼筋混凝土構(gòu)件抗震耐久性設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮縱筋銹蝕導(dǎo)致的承載力下降所造成的不利影響。以未發(fā)生耐久性退化時(shí)構(gòu)件曲率延性及極限轉(zhuǎn)動量為標(biāo)準(zhǔn)，抗震設(shè)計(jì)最低限值提高系數(shù)為1，則建議設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)最低限值提高系數(shù)計(jì)算見表4。其中：配筋率提高系數(shù)是根據(jù)鋼筋隨使用年限增長銹蝕率增大求得；配箍特征值提高系數(shù)是根據(jù)本文提出的基于性能的耐久性損傷鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)變抗震設(shè)計(jì)方法求得。

表4 抗震設(shè)計(jì)限值調(diào)整系數(shù)

由表4可知，構(gòu)件使用年限內(nèi)典型耐久性環(huán)境下，建議對規(guī)范限值進(jìn)行修正，特別是配箍特征值限值應(yīng)適當(dāng)提高，從而保證構(gòu)件的抗震性。以鋼筋混凝土構(gòu)件的相對受壓區(qū)高度限值ξb為例，考慮耐久性環(huán)境及使用年限后，縱向受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土破壞同時(shí)，發(fā)生時(shí)有屈服點(diǎn)的普通鋼筋的鋼筋混凝土構(gòu)件的相對受壓區(qū)高度限值ξb可按下列公式計(jì)算

(22)

式中：β1為系數(shù)，按GB 50011—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.6條計(jì)算；fy(E,T)為典型環(huán)境下，使用年限內(nèi)鋼筋屈服強(qiáng)度；Es(E,T)為典型環(huán)境下，使用年限內(nèi)鋼筋彈性模量；εcu(E,T)為典型環(huán)境下，使用年限內(nèi)混凝土極限壓應(yīng)變；

權(quán)巍，趙云秀，韓成，等.基于立體圖像感興趣區(qū)域及對比度的舒適度評價(jià)模型[J].光子學(xué)報(bào)，2018，47(12)：1210002

以長沙典型耐久性環(huán)境為例，常用縱筋選用HRB335及HRB400，由上式及材料力學(xué)性能的劣化研究成果，可計(jì)算構(gòu)件的相對受壓區(qū)高度限值ξb隨使用年限的變化趨勢見圖5。

圖5 配置不同等級鋼筋的ξb變化趨勢

由圖5可知：一般大氣環(huán)境下，規(guī)范規(guī)定的構(gòu)件相對受壓區(qū)高度限值應(yīng)隨設(shè)計(jì)使用年限的增長適當(dāng)降低，從而保證構(gòu)件的延性。

在全球化大背景下，企事業(yè)單位可能會面臨新的形勢、新的任務(wù)、新的機(jī)遇、新的挑戰(zhàn)，要想在新環(huán)境下有出色的表現(xiàn)，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中占一席之地，完善單位內(nèi)部控制是關(guān)鍵，進(jìn)而制定出合理的內(nèi)部控制建設(shè)方案。

根據(jù)GB 50011—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》抗震設(shè)計(jì)條文11.3.1條要求，考慮使用年限內(nèi)典型耐久性環(huán)境的影響，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，梁正截面受彎承載力計(jì)算中，計(jì)入縱向受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度，應(yīng)符合下列要求：

一級抗震等級

x≤0.25μE,Th0

(23)

二、三級抗震等級

x≤0.35μE,Th0

(24)

式中：μE,T為構(gòu)件延性退化比。

由式(23)及式(24)以一般大氣環(huán)境為例，構(gòu)件端部的相對受壓區(qū)高度限值隨使用年限的取值變化趨勢見圖6。由圖6可知：典型環(huán)境內(nèi)構(gòu)件規(guī)范規(guī)定的相對受壓區(qū)高度限值應(yīng)隨設(shè)計(jì)使用年限的延長適當(dāng)降低，保證構(gòu)件的延性，從而避免結(jié)構(gòu)在地震中突然倒塌。

圖6 不同抗震等級下的ξb變化趨勢

隨著使用年限的延長，鋼筋銹蝕對構(gòu)件抗震性能影響較大，是造成構(gòu)件抗震耐久性退化的主要原因。鋼筋銹蝕程度較大，主要是因?yàn)楣拷畋Ｗo(hù)層厚度相對較小，加大保護(hù)層厚度可推遲鋼筋開始銹蝕時(shí)間，降低使用年限內(nèi)鋼筋銹蝕率。GB 50011—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》從混凝土碳化、鋼筋脫鈍和銹蝕的耐久性角度考慮，修訂后的保護(hù)層厚度比原規(guī)范有所加大。但是，對于構(gòu)件承受拉應(yīng)力時(shí)，加大保護(hù)層厚度易使混凝土在過早開裂，降低結(jié)構(gòu)正常使用性能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不滿足正常使用極限狀態(tài)。因此，對構(gòu)件抗震耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，是否需要對混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行調(diào)整，還有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié) 論

本文通過對基于性能的耐久性損傷鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)變抗震設(shè)計(jì)方法研究，主要結(jié)論如下：

(1)典型耐久性環(huán)境下，基于性能的鋼筋混凝土構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)應(yīng)對構(gòu)件變形能力進(jìn)行量化處理，由此建立了使用年限內(nèi)典型耐久性環(huán)境下，構(gòu)件破損指標(biāo)、相對受壓區(qū)高度、配箍特征值及曲率延性的量化關(guān)系式，可用于構(gòu)件截面在目標(biāo)曲率延性下的變形能力設(shè)計(jì)。并以實(shí)際構(gòu)件為例，給出了典型環(huán)境下構(gòu)件隨使用年限的增長，在目標(biāo)延性和破損指標(biāo)下所需的箍筋配置計(jì)算方法。

(2)對耐久性退化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能評估，應(yīng)考慮后續(xù)使用年限內(nèi)的地震作用與基于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的地震作用有所不同，本文給出了隨著后續(xù)使用年限的不同，評估烈度、水平地震影響系數(shù)最大值及峰值加速度等地震作用時(shí)變性。

(3)對鋼筋混凝土構(gòu)件抗震耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用年限及耐久性環(huán)境，通過性能目標(biāo)來調(diào)整構(gòu)件設(shè)計(jì)要求。建議對規(guī)范配箍特征值、最小配筋率及相對界限受壓區(qū)高度等抗震指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，從而保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。以一般大氣環(huán)境為例，給出了典型耐久性環(huán)境下，構(gòu)件抗震耐久性設(shè)計(jì)時(shí)的最小配筋率和最小配箍率調(diào)整系數(shù)，以及不同抗震等級下的相對受壓區(qū)高度在不同設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的限值要求。

RESRAD-BIOTA程序由美國能源部開發(fā)，獲得核管會批準(zhǔn)，是一個(gè)用于估算水生和陸地生物輻射劑量的模型軟件，目前其數(shù)據(jù)庫中涵蓋46種放射性核素。該軟件對多種有機(jī)體進(jìn)行了評價(jià)，來開發(fā)默認(rèn)曝露參數(shù)值。如果用戶輸入相應(yīng)的曝露參數(shù)的話，RESRAD-BIOTA還有能力評價(jià)特定有機(jī)體的輻射曝露。該模型采用了三級篩選的方法進(jìn)行生物輻射影響的評價(jià)。

(4)不同地方的斷層情況，經(jīng)地震危險(xiǎn)性概率分析得到的地震PGA超越概率分布函數(shù)也不同，由于缺乏地震危險(xiǎn)性概率分析得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此更合理的地震重現(xiàn)期與設(shè)防烈度的關(guān)系還有待進(jìn)一步分析確定；另外，鋼筋混凝土構(gòu)件配筋率的取值受多種綜合因素的影響，不是為了僅保證延性確定的，本文研究內(nèi)容為耐久性損傷鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)變抗震設(shè)計(jì)提供了一種思路，但定量的設(shè)計(jì)過程還有待進(jìn)一步研究。

[1] 楊光，沈繁鑾.日本阪神地震災(zāi)害的一些調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[J].華南地震,2005,25(1):83-86.

YANG Guang,SHEN Fanluan. Establishment survey data of Japan hanshin earthquake disasters[J]. South China Journal of Selsmology,2005, 25(1):83-86.

[2] CAIMAS J, PLIZZARI G, DU Y. Mechanical properties of corrosion-damaged reinforcement[J]. ACI Materials Journal, 2005,102(4):256-264.

[3] 金偉良,夏晉.汶川地震中混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性的思考[C]∥汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報(bào)告.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：326-334.

[4] 季靜，肖啟艷，黃超，等．基于性能的鋼筋混凝土剪力墻受彎破壞變形限值的研究[J]．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2010，31(9)：35-41.

JI Jing,XIAO Qiyan,HUANG Chao, et al. Research on deformation limits of performance-based RC shear walls controlled by flexure[J]．Journal of Building Structures，2010，31(9)：35-41.

[5] 清華大學(xué)、西南交通大學(xué)、北京交通大學(xué)土木工程結(jié)構(gòu)專家組.汶川地震建筑震害分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2008,29(4):1-9.

Civil and Structural Groups of Tsinghua University,Xinan Jiaotong University and Beijing Jiaotong University. Analysis on seismic damage of buildings in the wenchuan earthquake[J]. Journal of Building Structures, 2008,29(4):1-9.

[6] 梁巖.耐久性退化鋼筋混凝土構(gòu)件抗震性能及設(shè)計(jì)方法研究[D].長沙：中南大學(xué)，2014.

[7] 梁巖,羅小勇,張艷芳.反復(fù)荷載作用下銹蝕高強(qiáng)鋼筋的性能變化[J].建筑材料學(xué)報(bào),2015,18(1): 145-149.

LIANG Yan, LUO Xiaoyong, ZHANG Yanfang. Property changes of corroded high-strength steel bars under cycling load[J]. Journal of Building Materials, 2015, 18(1): 145-149.

[8] 梁巖，羅小勇,陳代海.銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件基于地震損傷的恢復(fù)力模型研究[J].振動與沖擊,2015, 34(5):199-206.

LIANG Yan, LUO Xiaoyong,CHEN Daihai. Restoring force model of corroded reinforced concrete members undergoing seismic damage[J]. Journal of Vibration and Shock, 2015, 34(5): 199-206.

[9] 梁巖，陳淮，羅小勇.一般大氣環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件抗震性能時(shí)隨特征[J]．湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，43(3)：104-112.

LIANG Yan, CHEN Huai, LUO Xiaoyong. Time dependent seismic performance of reinforced concrete member under common atmosphere environment[J]．Journal of Hunan University，2016，43(3)：104-112.

[10] 梁巖，李杰，羅小勇.銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件抗震動力性能研究[J].振動工程學(xué)報(bào),2016,29(1):140-147.

LIANG Yan, LI Jie,LUO Xiaoyong. Study on anti-seismic dynamic property of corroded reinforced concrete member[J].Journal of Vibration Engineering,2016,29(1): 140-147.

[11] 孫彬，牛荻濤，董振平.在役結(jié)構(gòu)抗震評估地震作用取值研究[J]．西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，35(4)：312-316.

SUN Bin, NIU Ditao, DONG Zhenping. Research on earthquake action for seismic assessment of existing structures[J]. J.Xi’an Univ. of Arch. & Tech. (Natural Science), 2003, 35(4): 312-316.

[12] 高小旺，鮑靄斌．地震作用慨率模型及統(tǒng)汁參數(shù)[J]．地震工程與工程振動，1985，5(1)：13-22.

GAO Xiaowang, BAO Aibin. Probabilistic model and its statistical for seismic load[J]．Earthquake Engineering and Engineering Vibration，1985，5(1)：13-22.

[13] 趙昕，董佩偉．高層建筑結(jié)構(gòu)基于時(shí)變性能的抗震設(shè)計(jì)方法研究[J].地震工程與工程振動，2014，33(6)：115-121.

ZHAO Xin, DONG Peiwei. Tall building seismic design life-time time-dependent perfomance[J].Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2014，33(6)：115-121.

[14] 劉恢先，廣榮儉，陳達(dá)生．修訂我國地震烈度表的一個(gè)建議方案[C]//地震工程研究報(bào)告集(第四集).北京：科學(xué)出版社，1981：1-13.

[15] PAULAY T，PRIESTLY M J N. Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings[R]．New York：John Wiley，Inc., 1992.

[16] MANDER J B，PRIESTLY M J N，PARK R．Theoretical stress strain model for confined concrete[J].Journal of structural Engineering，ASCE，1998，114(8)：1804-1826．

[17] 周定松，呂西林，蔣歡軍.鋼筋混凝土框架梁的變形能力及基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法[J].地震工程與工程振動，2005，25(4)：60-66.

ZHOU Dingsong,Lü Xilin,JIANG Huanjun. Deformation capacity and performance-based seismic design method for RC frame beams[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2005，25(4)：60-66.

[18] PRIESTLEY M J N. Brief comments on elastic flexibility of reinforced concrete frames and significance to seismic design[J].Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering，1998，31(4):245-259.

[19] 呂西林，周定松，蔣歡軍.鋼筋混凝土框架柱的變形能力及基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法[J].地震工程與工程振動，2005，25(6)：53-61.

Lü Xilin,ZHOU Dingsong, JIANG Huanjun. Deformation capacity and performance-based seismic design method for RC frame columns[J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration，2005，25(6)：53-61.

[20] 蔡立倫．含腐蝕鋼筋之鋼筋混凝土梁耐震行為[D]．臺灣：國立臺灣科技大學(xué)，2011.