摘要：在框架—抗震墻的設(shè)置中，抗震墻數(shù)量的多少，主要影響著框架—抗震墻體系的安全、合理與經(jīng)濟(jì)。在抗震墻數(shù)量過少的情況下，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全的情況發(fā)生；如果抗震墻的數(shù)量過多，將會加大地震的作用并且沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的效果，抗震墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性難以得到充分發(fā)揮。所以本文對怎樣優(yōu)化抗震墻的抗彎剛度及其結(jié)構(gòu)做出了專門的研究。
關(guān)鍵詞：抗震墻結(jié)構(gòu)；抗震墻抗彎剛度
在結(jié)構(gòu)設(shè)置中，抗震墻數(shù)量的多少，主要影響著框架—抗震墻體系的否安全、合理與經(jīng)濟(jì)。如果設(shè)置的抗震墻數(shù)量過少，將會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全的現(xiàn)象發(fā)生；如果抗震墻的數(shù)量過多，將會加大地震的作用并且沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的效果，使得框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性難以得到充分發(fā)揮。按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB5001122001)當(dāng)中的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：在框架—抗震墻的結(jié)構(gòu)中，抗震墻在其底端承受的水平地震彎矩值在總的地震彎矩值中所占的比例不低于50%，否則，框架部分就應(yīng)當(dāng)根據(jù)框架體系來完成其設(shè)計。許多專家針對抗震墻的數(shù)量在框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中是否合理的情況進(jìn)行了研究，得出一個基本原則，抗震墻在滿足規(guī)格的結(jié)構(gòu)側(cè)移方面和層間側(cè)移角限制的前提下，數(shù)量越少越好。本文對怎樣優(yōu)化抗震墻的抗彎剛度及其結(jié)構(gòu)做出了專門的研究。
1 優(yōu)化抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻抗彎剛度的意義
抗震墻的抗彎剛度不僅影響著抗震墻結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)蚣?mdash;抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震效果及其合理經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生巨大影響。當(dāng)其結(jié)構(gòu)體系確定下來之后，在其它因素固定的情況下，抗震墻的抗彎剛度一經(jīng)確定，與之相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)自振周期也會確定下來，進(jìn)而地震作用也得以確定。以抗震設(shè)計方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)作為參考，在抗震墻的抗彎剛度過小的情況下，遭遇地震之后，將會出現(xiàn)不小的變形情況，這將造成比較嚴(yán)重的震害；相反，如果抗彎剛度太大，致使結(jié)構(gòu)自振周期變短，進(jìn)而引發(fā)相應(yīng)的地震作用也隨之增大。在實(shí)際抗震設(shè)計的過程中，一般需要花費(fèi)一定的費(fèi)用和時間進(jìn)行多次的試算之后，才能夠得出比較恰當(dāng)?shù)目箯潉偠�。因此，在抗震設(shè)計的過程中，怎樣進(jìn)行簡單快捷的計算，既能夠使抗震的安全性得以保障，又能夠使抗震墻的適當(dāng)?shù)目箯潉偠鹊拇_定過程更具合理安全性，是個非常重要的研究課題。日本曾經(jīng)以它的國內(nèi)地震后的統(tǒng)計資料為依據(jù)，提出了一個指標(biāo)：“壁量”或者“壁率”與震害的相互關(guān)系，但是這一指標(biāo)僅僅關(guān)系著建筑面積，不能有效的反映影響抗震墻的數(shù)量確定因素，比較粗略，并且也不合乎我國國情。到目前為止，我國在這方面取得的成就大都是以舊的抗震規(guī)范為依據(jù)取得的，并且大部分是以原來的剛性地基作為假設(shè)進(jìn)行研究的。
2 底部框墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中應(yīng)注意的問題
底端框墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計過程中尤其重視概念設(shè)計，在底部框墻的結(jié)構(gòu)中，墻量的數(shù)量多少、墻片大小情況、平面樣式、剪力墻的設(shè)置方案、框架柱網(wǎng)的設(shè)計、以及對跨度尺寸的把握等方面，都是該方案合理與否的影響因素。其中，剪力墻在低矮墻的范疇之內(nèi)，它的抗剪剛度比較大，假如需要設(shè)計的墻肢太長且需要較為復(fù)雜的平面形式，將會導(dǎo)致局部受到過大的強(qiáng)度以及受力集中情況的出現(xiàn)。
在抗震設(shè)計中，剪力墻的數(shù)量并不是絕對的，有時很少的剪力墻就能夠滿足上下層抗側(cè)剛度比限值，所以在布置剪力墻的過程中，必須堅持對稱、均勻、分散、周邊的原則，保持墻片長度適宜，不能過長，墻片高度和寬度的比值在1.5左右比較合適，“L”“T”這兩種平面形式能夠提高抗側(cè)剛度，不適合被采用，“一”字形就比較適合。只有每一片的剪力墻的剛度都被弱化，均勻分散多道設(shè)防的效果才能得到更好地實(shí)現(xiàn)。底端框墻結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)一般保持在6.0m左右的范圍之內(nèi)，不能太大，而且框架中的大梁懸墻的數(shù)量最好不要超過一道，其大梁橫斷面的高度應(yīng)該保持在1/5～1/8梁跨的范圍之內(nèi)，柱網(wǎng)過大會導(dǎo)致配筋以及大梁斷面的異�，F(xiàn)象發(fā)生，而且伴隨著上部懸墻數(shù)量的增多呈現(xiàn)加重的趨勢。配筋和大梁斷面太大的情況下，會加重強(qiáng)梁弱柱問題在底框結(jié)構(gòu)中的影響，大大降低該類房屋結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。保持柱網(wǎng)尺寸的合理性，給以規(guī)定的限值，控制框架梁上的懸墻數(shù)量，十分有利于底部框墻結(jié)構(gòu)的完善。在對底部框墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制其側(cè)移剛度比，其合理工作特性的表現(xiàn)之一為底端合理的柔韌性降低了地震作用，并且令上部取得先機(jī)，屈服于下部，達(dá)到吸收地震能量的目標(biāo)，減弱地震力向上傳達(dá)的力度，降低上部砌體結(jié)構(gòu)的破壞力。與此同時，底部因?yàn)榧袅Φ暮侠聿贾茫偌由系卓蛩玫匿摻罨炷恋奶赜行阅�，與上部相比，其抗震性能有比較大的優(yōu)勢，進(jìn)而改善了整個結(jié)構(gòu)的抗震性能。在底部框墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，上下剛度比的優(yōu)越匹配有利于促進(jìn)其抗震性能的發(fā)揮，不管在什么情況下，下部框墻層和上部磚砌體的側(cè)移剛度比例不低于1，這是能夠把薄弱層控制在底層使其不向上移動的保障。
3 確定抗震墻適宜抗彎剛度中考慮避免共振效應(yīng)的對策
現(xiàn)在的高層建筑中，通過震害的例子能夠充分說明：場地的周期性質(zhì)對震害的程度以及結(jié)構(gòu)的動力性能影響重大。以美國加州1974年發(fā)布的抗震設(shè)計規(guī)定中的注釋為依據(jù)，它指出：由于沖積層土壤和高層建筑之間可能會引起共振條件的產(chǎn)生，使得其結(jié)構(gòu)遭遇強(qiáng)烈反應(yīng)后對長周期的沖積層產(chǎn)生巨大的破壞力。所以，在較為軟弱的地基上設(shè)計高層建筑的時候，研究抗震設(shè)計中如何規(guī)避共振引發(fā)的的嚴(yán)重破壞極為重要。本文以為：有效規(guī)避共振引發(fā)的震害對高層建筑的破壞，關(guān)鍵的辦法就是控制高層建筑的自振周期，本質(zhì)上就是控制其抗震墻的抗彎剛度，本文研究的策略是：在抗震設(shè)計中，人為地對高層建筑的自振周期實(shí)行強(qiáng)有力的宏觀調(diào)控，使得場地的卓越周期Tp和基本自振周期T1之間形成明顯的錯位，也就是說：具體上就是T1>1.30Tp。
以限制建筑物的變形條件作為出發(fā)點(diǎn)，針對框架—抗震墻結(jié)構(gòu)體系和抗震墻分別提出了圖表曲線或者系統(tǒng)的公式，在計算之后得出結(jié)論，反映了建筑物的場地種類、總高度、總重力的負(fù)荷、抗震設(shè)防烈度、以及地基土壤條件等因素，這些因素可以影響抗震墻抗彎剛度的確定，并且使其合乎規(guī)范的頂點(diǎn)位移限值條件，不僅考慮到了結(jié)構(gòu)和地基的相互作用，也叫天然的柔性地基條件，還考慮到了樁基條件，也就是結(jié)構(gòu)、土壤和樁的相互作用，還可以參考傳統(tǒng)規(guī)范的剛性地基條件，除此以外，還應(yīng)該在計算抗彎剛度的過程中同時考慮規(guī)避共振效應(yīng)的舉措，并且在宏觀上對抗震墻的抗彎剛度進(jìn)行調(diào)控，以期能夠達(dá)到保障抗震的安全性、提高設(shè)計的效率和合理運(yùn)用所需材料的效果。
4 結(jié)論
經(jīng)過分析得出結(jié)論，在房屋設(shè)計過程中要想獲得優(yōu)良的抗震性能，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人重點(diǎn)把握概念設(shè)計，并且熟知符合規(guī)格的控制參數(shù)，還要對不同的模型進(jìn)行成規(guī)模的分析計算，從而得到合理的設(shè)計效果。這對各個專業(yè)提出了要求：需要側(cè)重點(diǎn)一致并且互相協(xié)調(diào)。影響抗震設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵因素是建筑專業(yè)，建筑師需要對抗震進(jìn)行概念設(shè)計，這樣看起來其重要性遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)工程師，因?yàn)榻ㄖ䦟I(yè)掌握著概念設(shè)計的主動權(quán)。
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