結構抗震措施之多道抗震設防體系有哪些要求？

　　無(wú)論選用何種材料、何種結構體系的抗震結構，都宜設置多道抗震防線(xiàn)。一次地震持續的時(shí)間少則幾秒，多則十幾秒甚至更長(cháng)。這樣長(cháng)時(shí)間的地震動(dòng)，一個(gè)接一個(gè)的強脈沖對建筑物產(chǎn)生多次往復式?jīng)_擊，造成累積式破壞；如果建筑物采用的是單結構體系，僅有一道抗震防線(xiàn)，一旦破壞后接踵而來(lái)的持續地震就會(huì )使建筑倒塌；而設了多重抗震體系的建筑物，在第一道防線(xiàn)的抗側力體系遭破壞后，后備的第二道、第三道防線(xiàn)立即接替，抵擋后續的地震沖擊，特別是對于因“共振”而引起的破壞，在第一道防線(xiàn)失效后，結構轉入第二道、第三道防線(xiàn)工作，此時(shí)隨著(zhù)第一道防線(xiàn)破壞塑性鉸出現，結構基本周期已生變化，從而錯開(kāi)了地震動(dòng)卓越周期，建筑物免遭進(jìn)一步破壞。這種抗震設計概念是對付高度地震的一種經(jīng)濟有效的辦法，且已應用到實(shí)際工程中，如前面提到的馬那瓜美洲銀行就是一個(gè)應用多道抗震防線(xiàn)概念的成功實(shí)例。

　　美國林同炎國際設計公司設計這一工程（美洲銀行）時(shí)所采取的指導思想是：在風(fēng)荷載和規范規定的等效靜力地震荷載作用下，結構具有較大的抗推剛度以滿(mǎn)足變形方面的要求；當遭遇更高地震烈度，建筑物所受的地震力很大時(shí)，通過(guò)某些構件的屈服過(guò)渡到另一個(gè)具有較高變形能力的結構體系。據這一指導思想，該大樓采用了12.55m×12.55m的芯筒作為主要的抗風(fēng)和抗震構件，不過(guò)，該芯筒又由4個(gè)“L”形小筒構成，小筒外邊尺寸4.6m×4.6m，在每層樓板處，采用較大截面的鋼筋混凝土連梁將4個(gè)小筒連成具有較強整體性的芯筒。進(jìn)行抗震設計時(shí)，既考慮了4個(gè)小筒作為大筒組成部分發(fā)揮整體作用時(shí)受力狀況，又考慮了連梁損壞后4個(gè)小筒各自作為獨立構件時(shí)的受力狀態(tài)。這樣，當小筒間連梁完全破壞后，整個(gè)結構的抗側力能力也不至降低很多，同時(shí)由于各層連梁兩端出現朔性鉸之后，整個(gè)結構自震基本周期加長(cháng)，地震反應減弱，有利于保持結構的安全和穩定。該大樓的震害表現說(shuō)明這種設計思想是成功的。據測算，該次地震在大樓中引起的水平地震力至少是0.35g，大樓是1963年設計的，設計的水平地震力相當于0.06g，這就是說(shuō)大樓經(jīng)受住了6倍于設計的地震力。

　　震后，美國伯克利加州大學(xué)對這幢大樓進(jìn)行了動(dòng)力分析，分別考慮了4個(gè)“L”型小筒作為一個(gè)整體共同工作和4個(gè)小筒單獨工作兩種狀態(tài)，計算出結構的動(dòng)力特性和對馬拉瓜地震的反應。從表中可以看出，在“大震”時(shí)結構的基本周期延長(cháng)了1.5倍，結構底部地震力減少了一半，但結構頂部位移增加了一倍。