1、底框抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計2008-01-181結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框結(jié)構(gòu)底框結(jié)構(gòu)是我國內(nèi)地及廣大中西部地區(qū)臨街建筑中仍普遍采用的一種結(jié)構(gòu)，從抗震性能上講具有頭重腳輕、上剛下柔的特點，是一種對抗震不利的結(jié)構(gòu)形式。 以下先分析底部框架-抗震墻的特點2008-01-182結(jié)構(gòu)工程師培訓教材一.底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力 及變形特點 底部框架-抗震墻磚房是由底部（底部框架為一層或兩層）為框架-抗震墻和上部幾層為磚混結(jié)構(gòu)兩種承重和抗側(cè)力構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系。2008-01-183結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點通過大量的研究、試驗及震害調(diào)查表明，底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)具有較好的承載力、變形和耗能能

2、力，而上部幾層為磚混結(jié)構(gòu)，有一定的承載能力，其變形和耗能能力較差。 2008-01-184結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點底部框架-抗震墻結(jié)構(gòu)一般為延性破壞，而上部磚混結(jié)構(gòu)則為脆性破壞。這類建筑為了滿足使用上的要求，一般底部框架為空曠大廳，作為商店、茶房等，上部多層砌體結(jié)構(gòu)作為住宅、辦公或賓館標間等，上部砌體結(jié)構(gòu)在平面布置上縱橫墻較密，不僅重量大，且側(cè)向剛度也大，而底部柔性框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比上部小得多，在布置上就形成了“下柔上剛”的結(jié)構(gòu)形式。 2008-01-185結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點地震時，這類建筑物由于上下結(jié)構(gòu)形式不同，結(jié)構(gòu)剛度地震時，這類

3、建筑物由于上下結(jié)構(gòu)形式不同，結(jié)構(gòu)剛度沿著豎向變化不均勻，在多層磚房的過渡層處剛度呈現(xiàn)突變狀態(tài)，在剛度突變處易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，從而可能導致大的非線性變形。另外該結(jié)構(gòu)形式的重心較高，房屋頂部的側(cè)移較大，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯。2008-01-186結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻的結(jié)構(gòu)受力及變形特點底層框架-抗震墻磚房結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層處，荷載傳遞路線發(fā)生了變化或中斷，上部多層砌體結(jié)構(gòu)是由承重墻傳遞荷載，荷載傳遞到底層框架時，都會出現(xiàn)梁柱受力不均衡，從而導致框架產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 2008-01-187結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻結(jié)構(gòu)破壞主要特征 1震害多數(shù)發(fā)生在底層，表現(xiàn)為“上輕下重”。由于底層框架-抗震

4、墻磚房結(jié)構(gòu)上部重量大，底層柔，是頭重腳輕的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)平面布置剛度和質(zhì)量如不對稱，也促使底層框架產(chǎn)生較大的側(cè)移變形，使底層柔性框架易于遭受扭曲破壞。2008-01-188結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻結(jié)構(gòu)破壞主要特征2底層的破壞又表現(xiàn)為墻比柱重、柱比梁重、角柱大于內(nèi)柱、短柱大于一般柱；3有些設(shè)計不合理的底層框架磚房甚至比相同層數(shù)和高度的普通磚混房屋破壞還嚴重。 2008-01-189結(jié)構(gòu)工程師培訓教材二.底框-抗震墻的抗震設(shè)計為保證實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震原則，建筑設(shè)計抗震規(guī)范（GBS0011-2001）對底框結(jié)構(gòu)底部框架層與上層剛度比做出了明確規(guī)定，嚴格控制底層框架和上部

5、砌體結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比3。6， 7 度不大于2. 5， 8度不大于2.0，同時不應(yīng)小于1.0；2008-01-1810結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻的抗震設(shè)計底部兩層框架時，除底部一、二層框架的側(cè)移剛度應(yīng)相互接近外，對第三層砌體結(jié)構(gòu)與二層側(cè)移剛度比，6， 7 度不大于2.0， 8 度不大于1. 5，且均不應(yīng)小于1. 0。2008-01-1811結(jié)構(gòu)工程師培訓教材底框-抗震墻的抗震設(shè)計同時，為了實現(xiàn)抗震設(shè)防三個水準目標，在底部框架一抗震墻進行抗震設(shè)計時，必須采用合理的建筑方案和結(jié)構(gòu)體系。 2008-01-1812結(jié)構(gòu)工程師培訓教材增強結(jié)構(gòu)的抗扭能力1.底層框架應(yīng)沿著縱橫兩個主軸方向?qū)ΨQ布置一定數(shù)量

6、的鋼筋混凝土抗震墻，嚴格避免質(zhì)量和剛度在平面的不對稱而使底層框架遭受扭曲破壞的危險。最好使抗震墻連成“T”或“L”形的剛性角墻，以增強結(jié)構(gòu)的抗扭能力，在平面內(nèi)設(shè)置在房屋的盡端、樓層電梯間兩側(cè)及平面剛度有變化的轉(zhuǎn)角附近。2008-01-1813結(jié)構(gòu)工程師培訓教材增強底層結(jié)構(gòu)的剛度、強度和延性底層框架中對稱設(shè)置鋼筋混凝土抗震墻，大大增強了底層結(jié)構(gòu)的剛度、強度和延性，對底層的側(cè)向位移具有很好的控制作用，從而增強底層框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。2008-01-1814結(jié)構(gòu)工程師培訓教材2合理控制層側(cè)移剛度和薄弱層位置 結(jié)構(gòu)薄弱樓層的承載能力和變形、耗能性能如何將影響和決定底部框架-抗震墻磚房的抗震能力?？刂葡?/p>

7、鄰樓層的側(cè)移剛度比，主要是為了使結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間彈性位移沿樓層分布較為均勻，但不能確定樓層側(cè)移剛度小的樓層就是薄弱樓層，特別是對于由兩種抗側(cè)力構(gòu)件組成的底部框架-抗震墻磚房更是如此。 2008-01-1815結(jié)構(gòu)工程師培訓教材小結(jié)抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計應(yīng)考慮的最關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案選取是否合理，對安全和經(jīng)濟起決定性的作用?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系的確定，與設(shè)計項目的經(jīng)濟和技術(shù)條件（地震性質(zhì)、場地條件）有關(guān)系，是綜合的系統(tǒng)決策，需要從多方面考慮。2008-01-1816結(jié)構(gòu)工程師培訓教材三.現(xiàn)階段抗震設(shè)計分析存在的問題 1加速度設(shè)計反應(yīng)譜用于抗震設(shè)計的局限 （1）強震地面運動長周期成分的存在地震學研究和

8、強震觀測證明，強震情況下，地面運動確定存在長周期分量，其周期可以長達10 秒甚至100 秒，地震震級從5 級到8 級，其譜值在10 秒期處最大相差不超過50 倍，在100 秒周期處，不超過250 倍。2008-01-1817結(jié)構(gòu)工程師培訓教材加速度設(shè)計反應(yīng)譜的局限 在震級M5 時，周期在3 秒以內(nèi)，信噪比已經(jīng)大到可以滿足工程使用要求了。同時還證明，譜曲線至少存在二個拐角周期。2008-01-1818結(jié)構(gòu)工程師培訓教材加速度設(shè)計反應(yīng)譜的局限（2）現(xiàn)有強震加速度記錄中長周期成份的損失由于強震儀頻率響應(yīng)范圍的限制無法記錄到超過10 秒以上的地面運動成分，在超過5 秒以上的成分中也存在失真，而且在對加

9、速度記錄進行誤差修正時將數(shù)字化過程零線修正所產(chǎn)生的噪聲濾出的同時也將地面運動長周期分量濾去了。 2008-01-1819結(jié)構(gòu)工程師培訓教材加速度設(shè)計反應(yīng)譜的局限（3）關(guān)于加速度反應(yīng)譜長周期段的二次衰減反應(yīng)譜理論證明，加速度反應(yīng)譜曲線存在三個控制段，分別是：加速度、速度和位移控制，設(shè)計反應(yīng)譜“平臺段”是加速度控制段，速度控制段以1/T 形式衰減，位移控制段則以1 /T2 形式衰減。這己成為地震工程界共同認可的常識。但是真正實用起來遇到問題，即長周期段的譜值太小，對抗震設(shè)計沒有控制作用。 2008-01-1820結(jié)構(gòu)工程師培訓教材加速度設(shè)計反應(yīng)譜的局限（4）長周期結(jié)構(gòu)對地震加速度反應(yīng)的滯后和遲鈍周

10、期大于3 秒的長周期結(jié)構(gòu)對于短脈沖型的加速度地面運動，盡管加速度峰值很高，但由于周期很短，結(jié)構(gòu)的反應(yīng)相對遲鈍和滯后。對于此類長周期結(jié)構(gòu)，危險的是地面運動長周期成分與結(jié)構(gòu)的共振作用。在這種情況下仍用現(xiàn)行的加速度設(shè)計反應(yīng)譜進行抗震驗算顯然是力不從心了。 2008-01-1821結(jié)構(gòu)工程師培訓教材2.結(jié)構(gòu)時程分析法存在的問題結(jié)構(gòu)時程分析法即結(jié)構(gòu)直接動力法，是最經(jīng)典的方法。在工程實際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)對同一個建筑結(jié)構(gòu)采用時程分析時，由于輸入地震波的不同造成計算結(jié)果的數(shù)倍乃至數(shù)十倍之差，使工程師無所適從。2008-01-1822結(jié)構(gòu)工程師培訓教材結(jié)構(gòu)時程分析法存在的問題如何能夠從工程應(yīng)用角度確定輸入地震波，

11、使時程分析結(jié)果能否既反映結(jié)構(gòu)最大可能遭受的地震作用，又能滿足工程抗震設(shè)計基于安全和功能的要求，這一關(guān)鍵問題有待進一步解決。2008-01-1823結(jié)構(gòu)工程師培訓教材3地震及其影響的不確定性實際地震的時間、空間和強度，是現(xiàn)有科學水平難以預(yù)估的。抗震設(shè)防的依據(jù)是一個地區(qū)的設(shè)防烈度，由于可資統(tǒng)計分析的歷史地震資料有限，以及地震地質(zhì)背景不夠清楚，在一個地區(qū)發(fā)生超過設(shè)防烈度的地震是完全可能的。2008-01-1824結(jié)構(gòu)工程師培訓教材地震及其影響的不確定性近30多年來，我國發(fā)生的大地震大多數(shù)是超過了原定的基本烈度，因此，設(shè)計時要慎重考慮罕遇地震下結(jié)構(gòu)防倒塌的能力。 2008-01-1825結(jié)構(gòu)工程師培訓

12、教材建筑場地的地面運動的不確定性一個建筑場地的地面運動也是不確定的。美國的研究者對埃爾森特羅臺站的15 次地震記錄表明，不同震源所引起的地震動加速度反應(yīng)譜差別很大；日本的研究者對將淇港灣技術(shù)研究所42 個臺站的222 條水平分量記錄的反應(yīng)譜進行了分類統(tǒng)計，2008-01-1826結(jié)構(gòu)工程師培訓教材場地的地面運動的不確定性結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一臺站上，不同震級、不同方位的地震記錄得到的反應(yīng)譜形狀，有半數(shù)比較一致，半數(shù)相當離散或非常離散。2008-01-1827結(jié)構(gòu)工程師培訓教材建筑場地的地面運動的不確定性實際上，一個地區(qū)的地面運動，是從震源傳來的地震波達到所在地區(qū)的基巖面，并輸入土層后的一種輸出（或反應(yīng)）。地面運動的性質(zhì)除土層又是一個非線性的系統(tǒng)，隨輸入的強度不同，濾波作用也不同。因此，一個場地地面運動的性質(zhì)，隨震源機制、震級大小、震中距和傳播途徑中土層性質(zhì)的不同，不是恒定不變的。不同性質(zhì)的地面運動對建筑的破壞作用不同。2008-01-1828結(jié)構(gòu)工程師培訓教材四