淺析結構影響系數對建筑抗震設計的影響

摘? 要：結構影響系數是指結構在承受地震荷載時，維持完全彈性狀態所需的基底剪力，與結構維持非彈性狀態下所需基底的比值。該系數與結構形式密切相關，根據反應譜法可總結出各類型結構體系的結構影響系數，并以此指導建筑抗震設計。

關鍵詞：建筑抗震設計;結構安全;結構影響系數

中圖分類號：TU352.11? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）078-0000-00

0 引言

隨著現代社會建筑行業的日趨成熟，結構安全意識的逐步深入，人們對結構抗震設計的關注也愈發強烈。近年來，多次重大災害地震造成的影響觸目驚心，房屋損壞，路田失修，給人們的基本生活受到帶來了嚴重的影響。相應的，近一段時間內，我國對結構抗震設防的等級要求也逐漸增強，對結構設計及施工中的安全性管控日益嚴格。利用結構影響系數將抗震設計分類，以簡化抗震設計過程，可便于工程應用。

1 建筑抗震設計現狀

1.1 抗震設計的一般思路

進行抗震設計時，一般會根據項目設計所處不同地域定位其不同的設防烈度，即確定設計基本地震加速度值，再根據場地條件（Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類），即場地土質類型（巖石、密實土、松散土、淤泥土），對設防烈度及加速度進行補正。再根據建筑布置形式，即建筑體型抗水平、抗豎向承載力的不利影響，遴選滿足結構抗震要求的建筑形式。接下來根據結構抗震設防要求，核對地震力傳遞路徑，校核受力構件地震力的承載能力，對受力薄弱部位進行加強。對非受力構件及配套設施，應保證其震時安全且不會脫落。在材料的選用上，應選用滿足相應抗震等級所對應荷載強度要求的結構材料（砌體、混凝土、鋼結構等）。滿足結構設計的強度、剛度、穩定性等。若所建項目為大型公共項目，還需增設地震設防觀測設施[1]。

1.2 傳統抗震設計存在的問題

在設計步驟上，結構設計針對各個不同單體需進行重復計算，設計的時效主要取決于設計師的經驗。不利于設計中對整體結構形式的把控，也不便于校核抗震設計的準確性。

在設計內容上，我國采用的抗震設計理念是小震彈性的設計思路，即僅考慮結構處于彈性狀態下所能承受的極限承載力。而現代的設計抗震設計思路是考慮建筑體系震時所保持的延性和極限基底剪力（結構超強）。即考慮在地震作用下結構超過彈性受力階段，進入彈塑性階段，時在保持結構安全的前提下所能承受的最大荷載。這種設計方法可以最大限度地使結構構件發揮結構構件自身的延性受力作用性能，在一定程度上減少結構設計的復雜程度和施工造價。因此，這種新型的設計思路就要求我們在設計時適當折減彈性反應效應[2]。

實際上，對于相似的結構形式，在承受地震力作用時，會產生相似的應力反應體系。這就使得我們可以通過對結構抗震體系進行歸類，以此總結對抗震設計要求進行總結。傳統意義上，我們將抗震結構分為承重墻體系、框架體系、支撐體系等等，針對不同的體系，其震時應力應變不同，但相似類型的體系，在震時有相似的應力應變;如果能選擇某一描述應力應變效應的數值，對相似結構震時反應加以刻畫描述，則可作為該種結構的抗震反應效力評判值。

結構影響系數正是具有這樣效力的結構體型系數。

2 結構影響系數

2.1 結構影響系數的定義

結構影響系數，是指在地震作用下，結構處于彈性狀態時結構的基底剪力與結構處于彈塑性狀態時結構的基底剪力之比，即是設計地震作用效力與規范中效力限值的比值[3]。在抗震設計時，通常使用結構影響系數對抗震設防下的結構反應譜進行折減，并進一步計算出結構的地震效應[4]。我國現行的抗震設計方法中，就隱含有結構影響系數的概念，根據規范推算，我國給定的結構影響系數為2.8125，但未根據不同結構形式進行區分[5]。目前，國際上很多國家對結構抗震都有著深入的研究。在歐洲規范EC8中，結構影響系數的取值為6，在日本結構標準規范IAEE1992中，結構影響系數的取值為3.3，在美國規范IBC2006中，結構影響系數的取值為8.5。

2.2 結構影響系數在結構抗震中的研究現狀

結構影響系數概念是由美國應用技術規范最早提出，其來源于觀察結構震后的性能反饋。隨著研究的不斷深入，結構影響系數又被細分為延性折減系數和、超強折減系數以及阻尼折減系數的乘積。

二十世紀六十年代，A.S.Veletsos通過彈性位移估算了結構的最大的彈塑性位移，得出了位移準則。九十年代初期C.M.Uang分析比較了各個國家的位移放大系數的區別，并研究了結構的破壞模式對系數的影響。進入2000年，我國對相關系數的研究也逐步深入，對大量地震反應模型進行分析，討論了結構層數和場地類別的變化對不同結構體系彈塑性位移放大系數的影響。

3 結語

總之，不同的抗震體系有其不同的結構影響系數，隨著結構抗震設計的發展，人們關于不同結構形式結構影響系數的研究也在不斷深入。相信在不久的將來，結構抗震設計思路將更加細化、更加完備，抗震設計的發展也將日益成熟。

參考文獻

[1] GB50011-2010.建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[12] 任云峰，顧強.K形偏心支撐鋼框架結構影響系數[J].蘇州科技學院學報（工程技術版），2008（2）：1-5.

[23] 楊俊芬，顧強.抗震設計中的結構影響系數及其研究進展[J].地震工程與工程振動，2008（4）：58-63.

[3] GB50011-2010.建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[4] 李成.多層抗彎鋼框架的結構影響系數和位移放大系數[D].上海：同濟大學，2008.

[5] 翟長海，謝禮立.抗震規范應用強度折減系數的現狀及分析[J].地震工程與工程振動，2006（2）：1-7.

收稿日期：2020-07-03

作者簡介：王朝玉（1994—），男，陜西西安人，碩士研究生，研究方向：鋼結構抗震。

Application of Structural Influence Coefficient in Seismic Design of Buildings

WANG Chaoyu1，2

（1.Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.， Xi'an Shaanxi 710075;

2.Xi'an University of Technology， Xi'an Shaanxi? 710048）

Abstract： The structural influence coefficient means that when the structure is subjected to earthquake loads， the base shear force required to maintain a fully elastic state， the ratio to the substrate required to maintain the structure in an inelastic state. The coefficient is closely related to the structure form， according to the response spectrum method the structural influence coefficient of each type of structural system can be summarized， which can guide the seismic design of buildings.

Keywords： Seismic design of buildings; Structural safety; Structural influence coefficient