框架結構地震水準與非彈性變形關系及框架—剪力墻超強特征分析.pdf

1、到目前為止，國內外研究者已對單一塑性鉸單自由度體系的不同抗震承載力設計用地震作用水準R與體系反應延性需求m的關系作了大量研究，并得出了類似的結論。同時，多數國家制定抗震設計規(guī)范有關規(guī)定時也或直接或隱含地引用了基于單一塑性鉸單自由度體系的Rm-基本規(guī)律，但由于實際結構大部分屬于多次超靜定多自由度體系，不少研究者也試圖把單一塑性鉸單自由度體系R與m之間近似線性的規(guī)律不加改造地推廣應用到實際多次超靜定多自由度體系中，但因多次超靜定多自由度體系

2、受塑性機構類型、結構體系超強及多振型模態(tài)反應特征等一系列因素的影響，其非彈性動力反應特征相對較為復雜，設計用地震作用水準與體系反應延性的基本定義及二者之間的定量關系可能與單一塑性鉸單自由度體系存在本質的不同。因此，要找到多次超靜定多自由度體系中二者之間的對應關系就比較困難。近年來雖有少數研究成果，但僅僅停留在對單一塑性鉸單自由度體系研究成果的修正上，而對不同R取值下結構整體變形、各層層間位移及構件端部塑性鉸轉動三個層面的延性需求m的具體

3、規(guī)律至今尚未見有較為深入的分析研究結果。鑒于罕遇地震水準下的抗震驗算已經逐漸成為驗證新一代抗震思路的核心手段，故有必要對采用不同地震作用水準設計的實際結構在罕遇地震下的非彈性動力反應規(guī)律進行研究，從中找出不同地震作用取值水準與上述三個層面結構變形之間的關系，并歸納出適用于多次超靜定單多自由度體系設計地震作用水準與結構強震非彈性變形需求之間的量化關系，從而給出可供這類結構設計使用的量化依據。
　　基于上述背景，本文主要對以下內容展開

4、分析：
　?、賹鴥韧庥写硇缘膯巍⒍嘧杂啥润w系的Rm-規(guī)律及結構超強研究成果進行總結和評述；
　?、谌匀徊捎玫卣鹆档拖禂礡代表不同設計地震作用水準取值，但m只代表構件端部塑性鉸轉動延性，對位于中國8度0.3g區(qū)的單層單跨、2跨3層及3跨6層典型鋼筋混凝土平面框架結構分別取五檔不同R值進行設計并進行多波輸入下的非彈性動力反應分析，分別從整體結構反應特征、各層層間位移反應特征和各控制部位塑性鉸反應特征三個層面上全面分析多次超

5、靜定多自由度體系的不同設計地震作用水準與非彈性變形之間的關系；
　?、劢Y合本論文所涉及的算例分析解釋結構用較小的地震作用水準進行承載能力設計能夠抵抗設防地震和罕遇地震水準作用的原因；
　?、芾脛恿ν聘卜治鍪侄螌栏癜凑罩袊F(xiàn)行規(guī)范設計的層數不同、連梁剛度不同的處于不同設防烈度區(qū)的典型框架-剪力墻結構進行有效的非彈性動力反應分析，初步考察設防烈度分區(qū)、結構的層數及連梁剛度是否折減對框架-剪力墻結構體系超強的影響規(guī)律。

6、　　從上述研究工作中，本文可以初步得出以下結論：
　?、俦敬畏治鼋Y果明確發(fā)現(xiàn)，不論哪種類型的結構，多次超靜定多自由度體系的整體反應、樓層反應、結構構件延性需求及塑性耗能機構形式雖然隨著R取值的變化而有所變化，但變化幅度遠不及單一塑性鉸單自由度體系那樣明顯。有理由認為，需要針對某一類多次超靜定結構的具體強震性能，給出與單一塑性鉸單自由度體系的Rm-規(guī)律不完全相同的專用Rm-規(guī)律：例如，對本論文已做了系列分析的框架結構類型，一方面，在

7、承載能力設計時可以選取一個比較優(yōu)化的地震力降低系數R，取值不宜過大也不宜過小。另一方面，在這個R取值范圍內，可以認為，不論R取值多少，就塑性鉸屈服后轉動而言，結構都會以某種程度進入非彈性狀態(tài)，且各塑性鉸屈服后的轉動幅度都可能在某個合理的范圍內變化。因此，需在結構體系合理且整體穩(wěn)定性能良好的前提下通過對塑性出鉸部位采取與上述變化范圍內的延性需求對應的抗震措施以保證結構在設防地震及罕遇地震水準下具有足夠的延性能力。
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8、回耗能及結構超強是結構用較小的地震作用水準進行承載能力設計能夠抵抗設防地震和罕遇地震水準作用的三個主要原因，但剛度退化是關鍵因素，且剛度退化的嚴重程度與R取值的大小相關。
　?、蹌恿ν聘卜治鼋Y果表明，框架結構從達到罕遇地震水準點到動力推覆曲線上走平點（即結構失效點）之間的“抗震裕量”值大概為1.4~2.5，且該值在框架-剪力墻結構中已達到了3.5左右，這意味著結構從罕遇地震水準到可以達到的抗極限能力之間還有相當大的潛力水平。因此，

9、罕遇地面運動作用水準所形成的受力狀態(tài)和倒塌過程開始的狀態(tài)是有明顯概念性差異的。
　?、車栏癜凑罩袊F(xiàn)行規(guī)范合理設計的框架-剪力墻結構表現(xiàn)出了不同程度的超強，且明顯高于框架結構已有的研究結果；無論處于0.2g區(qū)還是0.3g區(qū)，連梁剛度是否折減對結構的超強系數影響較大，大致有隨著連梁剛度的增大，結構的超強值呈下降趨勢，但下降的幅度不大，尤其是在0.3g區(qū)這種趨勢更加明顯；結構的層數對超強系數影響不大；結構層數相同時，低烈度區(qū)結構表現(xiàn)出