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翻译
柔性结构可以把非结构构件从框架中分离出来，已经被很多框架结构验证，没有剪力墙元存在，实际的或潜在的，所有分区和填充墙甚至是电梯和楼梯栏杆都完全从框架中分离出来。围护构件安装在摇杆和托辊上（无腐蚀性材料）。除了表8.2列出的之外还有很多缺陷，比如在遭遇中度地震影响后 层间侧向位移和变形可能会超限。在钢筋混凝土里节点设计比较困难。在传统结构中非结构构件不提供潜在的承载力（额外的安全度）。
过去几年为了克服柔性结构变形产生的不利，（形成了一种通过各种方式,如剪力墙(各种形式),支撑(各种形式),基础隔离和能量吸收装置以避免使用传统抗弯框架的一种趋势这些将会：
（1）减少侧向位移；
（2）减少钢筋混凝土节点设计问题；
（3）确保整个结构的塑性变形协调一致；
防止柱子因p-delta效应而失稳（即由竖向荷载和侧向偏移导致的二次弯曲）。
总之，可以说在很多情况下选择刚性或柔性结构都可选择，但当在二者中选择时得仔细考虑两种结构形式的各自优势。
8.3.7结构材料的选择
在地震中结构可靠度在很大程度上取决于结构、建筑、设备所选用的材料。所有构件都使用理想材料似乎不可能，因为这会受到当地施工技术及能力、资金限制，政治决策等的影响。
单就抗震而言，理想材料都具有以下特性：
- 高延性；
- 搞强重比；
- 均匀性；
- 异面异弹性；
- 容易使受力均匀。
一般的，结构规模越大，以上特性更重要。作为例证，表8.3给出了建筑主要结构材料的适用性，标题“good reinforced masonry”指配筋砌体将会在10.4.4节中讲到。
抗震性能可靠度理论
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结构形式 |
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高层 |
多层 |
低层 |
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结构材料适用性 大致排序 |
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（1）钢筋 |
（1）木材 |
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（2）现浇钢筋混凝土 |
（2）现浇钢筋混凝土 |
（2）现浇混凝土 |
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（3）预制混凝土1 |
（3）钢材 |
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（4）预应力混凝土 |
（4）预应力混凝土 |
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（5）配筋砌体1 |
（5）配筋砌体 |
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（6）预制混凝土 |
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（7）原始配筋砌体 |
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这两者材料也仅仅符合在多层中使用的标准，确实，在这种情况下有些地震工程都不会使用这两种材料。
许多全预制混凝土体系在需要高韧性的抗震结构中不适合使用，因为不利于实现结构的整体性和连续性。
当然表8.3给出的适用性也不是一成不变的，因为这取决于很多东西比如说材料的质量和地域性，结构形式，当地的施工能力。
所有这些因素都同等重要，在多层结构中选用钢材和现浇钢筋混凝土是没问题的，因为涉及起来比较简单，虽然每个结构都需要考虑它的功能，但在高层中钢材也能发挥出很好的效果。而木结构适用于低层建筑，部分原因是它有较高的强重比，但设计时须谨慎。第十章对不同材料的使用作进一步的讨论。发展中国家在选择建筑材料、资金成本、可利用性、科技时要考虑特殊问题。这些因素的进一步讨论由弗洛里斯给出（1969）。
材料的选择跟理想刚度有很大的联系（8.3.6部分）。柔性结构在选择材料时要慎重，有些材料比如配筋砌体就不适合。在另一方面，虽然更大的刚度是理想的，有时候对角支撑和钢筋混凝土剪切板可能会被纳入钢框架，但是柔性结构基本上采用钢结构。当然，混凝土可以用来实现几乎任何程度的刚度。
这里给出一句警告关于非结构构件材料对结响应的影响。在分区里的主要的非结构构件可能会增大柔性结构的刚度，因此在结构分析中必须考虑。这个内容在8.3.8部分会进行详细讨论。
8.3.8失效模式控制
整个体系的失效模式
构成失效模式控制理论的假定是构成结构的元素将提供极限状态所需的最低强度的能量守则（8.2节）。这意味着不能超越一些整体失效的概率。对一些刚度比较大或是脆性较大，可能只是简单地为了满足地震弹性设计的结构，即符合表8.1（2b）的条款。
然而，一般情况下理想的设计不仅仅是满足整体失效概率低于允许值还要求体系理想的失效模式比其他模式更可能发生。这就增加了设计的可靠性减少潜在的损失和增加的整体安全。不可取的结构失效模式有:
- 那些导致结构整体失稳的（特别是竖向承载力失稳的）；
- 涉及突然失稳的（如脆性破坏或屈曲模式）。
以上的理论适用于任何形式的荷载，对中到大地震作用尤其重要，因为这种形式的荷载对结构的破坏比其他环境荷载要大，并且一般涉及应力入侵到结构部分塑性区。因此这是对塑性发展的区域和方式的最理想的控制，即失效模式控制。
为了减少以上（1）和（2）两个失效模式发生的概率，地震规范通常规定增加竖向承载力构件和承受剪力和压力构件的强度。图8.9分析了抗弯框架的失效模式。很明显，柱的侧移机制就没有梁的理想，所以前者会比后者提前导致全体倒塌。然而，尽管在设计上使塑性铰出现在梁上而不是在柱上是可能的、理想的，但在竖向结构中完全消除塑性铰是不可能的。大量的潜在塑性铰一般要求最低水平的柱子或墙，甚至是最先发生的破坏模式，如图8.9（b）所示。虽然梁塑性铰区域机制更可取，有时候结构外形决定柱塑性铰失效模式不能控制。在这种情况下，与上述理论一致，有些地震规范要求以更高的荷载水平进行结构设计。在一般情况下，可能发生的失效模式的数量随着不同地震下元素和可能会在不同区域形成的塑性铰的数量的增肌而增加（夏普和卡尔，1975）。塑性铰控制的详细描述不可能完全基于纯线性框架分析，因为在纯线性分析中塑性铰不一定只在最大力矩位置出现。
通过抑制不良故障机制发生的可能性可以大大降低合理失效模式的数量,正如上面所讨论的,但是一些不确定性的整体失效方式仍然存在除非失效模式在所有建筑元素的施工中进行系统地控制。在1970年代这种做法在新西兰得到发展(Paulay，1979),它被称为容量设计。这个过程要求设计师利用结构整体失效的统计，这就要求结构的一些构件（主要是梁）在破坏时是因为较高的能量耗散而屈服，其他结构构件（主要是柱）在其他可能发生屈服的区域有足够的承载力。这个原理只能运用于许多没有附属构件的结构中，否则可能会有疑问。理论上，它不仅提供了最大的安全度，而且通过预测破坏可能发生的地方可以使设计者提高结构的可修性和相互作用性。
柱侧移
(a)
梁侧移
(b)
图8.9 多层框架结构中塑性铰的选择
对于单层建筑(除非有非常重的屋顶)以及在低震害地区的的大多数建筑物，失效模式控制通常被认为并不必要。然而，在世界的不同地区和国家，包括美国和新西兰的中等地震以及高地震灾害区，失效模式控制正在设计规范中以某种形式的的容量设计程序方式被实施。
在前述的讨论中，我们已经讨论了如何通过使用一些方法来构建系统以实现控制结构失效模式的目的。然而，这些好的想法总是难以实现，因为如果那些不是上部结构的构件，即按正常地震响应分析的部分，没有得到适当的设计和建造。因此，如下讨论的，那些非结构和下部结构有合适的形式很有必要。
最后，值得注意的是，失效模式控制将通过有效的工艺实施，设计的可建性起着至关重要的作用。
非结构部分及失效模式控制
非结构构件在任何给定类型的结构地震反应的可靠性或可预测性中具有重要作用。考虑到结构的形式，重要的是注意，一些通常情况的非结构元素会使结构对地震非常敏感。这意味着任何东西都会干扰结构在地震作用下的自由变形。在建筑物中，重点考虑的构件是覆盖层、外围填充墙和内隔墙。在这些构件是由非常柔软的材料制成的地方，它们不会对结构产生显著的影响。然而，经常由于非结构原因希望使用刚性材料如预制混凝土，混凝土块或砖来建造这些部位。这些构件会对结构的性能以及安全有重要的影响。尽管这些元素可能承载小的垂直载荷，它们可以在地震中的作为剪力墙产生以下重要的负面或正面的影响。它们是：
减少结构振动的自然周期，从而改变地震能量的摄入，改变“官方”结构的地震应力
重新分配结构的横向刚度，从而改变应力分布，有时会产生较大的不对称性；
导致结构过早发生剪切或者冲切破坏；
由于剪切或者冲切，造成过多的自我破坏；
防止其余的抗弯能力不充分框架的失效。
首先，让我们来考虑填充部分的不利影响。基本结构越柔，不利影响会越大；当非结构构件的布置不对称或者楼层不连续时，它们将会特别危险。Stratta和Feldman (1971)曾讨论在1970年五月的秘鲁地震中填充墙的一些影响。
为了努力解决以上问题，可以采用两种相反的办法。第一种方法是将这些额外的剪切构件纳入到正式结构中，并对其进行详细分析。如果建筑基本上刚度很大这种方法是合适的；或者在相应场地条件下刚度较大建筑承受低地震效应是这种方法也是可取的。这意味着，剪切构件本身可能需要《抗震性能可靠性原则》287页中的抗震加固。因此，“非结构部分”被制作成真正的结构。注意对这种复合结构的分析（见第5.4.6节）。
第二种方法是为了防止非结构构件贡献剪切刚度给结构。这种方法很合理特别是当一个柔性结构要求较低的地震响应时。它可以通过设置裂缝来影响结构两侧和顶部的构件。顶部的非结构构件需要加强（用暗销）以免被平面外的力推翻。如果需要填补缝，必须使用柔性很大的材料，针对填充墙的细节给出的建议在10.4.5节和12.2节中给出。
不幸的是，以上的解决方案没有一个是令人满意，因为修复必要的连接、加强、销子、或裂缝修补都是很耗时、昂贵，并且很难合理监督。同时，弹性的填补材料不利于隔声。
从上面的讨论可以看出在遭受中震到大震的地区，在没有抗震条件的现有建筑物中固体填充墙不应该随便增加或拆除。这样可能会在地震中发生意外，在8.3.5节中指出。
最后，填充墙的积极作用（以上（5）项）不应该被忽视。在过去的地震中有些建筑物的性能本应该被填充墙提高。比如，在1931年新西兰霍克湾10级强度的地震中低层预应力钢筋混凝土结构显然免遭砖墙的严重破坏（van de Vorstenbosch et al., 2002）。2001年在Bhuj,印度、新西兰地震中观察到很多这种行为的例子(13.2节)。
虽然有利的填充板应力重分布很容易解释（Sritharan Dowrick,1994),但是很难预测所有的优缺点。然而,看起来简单的无筋填充墙,在平面中处理对称或u型,并建立完整的墙高更可能是有益的,如果它不过早脱落。
基础和失效模式控制
虽然基础的形式对结构的地震响应必须有一个较大的影响，但在这门课中只做简单的比较。下文简要总结一下目前似乎是很好的实践。
关于基础抗震的基本原则是从累计地震作用中得到的。这就需要充分考虑上部结构的动力响应特性和地基。如果基础选择了有利的抗震形式（8.3.1-8.3.6节）那么至少基础形式的规划很可能是健全的，例如：
(1)垂直加载将对称;
(2)倾覆影响不会太大;
(3)平面内结构不会太长。
与非抗震设计、地基土的性质将决定基础的最小埋置深度。在地震区这将考虑以下因素:
- 水平剪力从上部结构到地基土的传播机制；
- 提供地震倾覆力矩（例如抗拔桩；
- 不均匀沉降（图8.10）；
- 天然地基土的液化；
- 地震响应中预埋件的影响。
要精确的评估埋置深度造成的影响并不容易，但是在土壤结构相互作用的分析中可以形成一些这种影响的效应，或者当上部结构分析时决定输入什么水平的地震荷载。
下面列举了三种基本的基础类型：
bull; 独立基础
bull; 筏板基础
bull; 桩基础
当然，锥形基础可能会被结合承台或者筏板用。筏板基础和箱型基础是最有利于抗震的基础形式只要求足够的埋深和刚度。为了满足要求需要详细考虑锥形基础和独立基础的累计效应，这涉及到以上列举的(1)–(3) 和(a)–(e)的很多结构上的要求。累积效应应该提供充足的强度储备去应付目前没有被明确地设计的各种地震动。在这种震动下结构以下的土壤类型发生了变化（图8.10），特别要注意确保下部结构的累积效应可能是必要的。
下部结构的讨论只适用于软弱地基土的结构，拥有坚硬土层的结构自然是完整的因为岩石本身就是媒介。
最后，指出了桩基础通过基础隔震为失效模式控制提供了一个特别的机会，正如8.5.4中所讨论的。
图8.10建立在两种类型的土壤上的典型结构,需要预防不同地震运动
8.4 抗震的具体结构形式
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