專利名稱：高烈度區(qū)多層框架兩階段抗震設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑抗震領(lǐng)域，特別涉及一種多層框架抗震設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
框架結(jié)構(gòu)以其靈活的建筑布置，較好的抗震性能是常規(guī)多層建筑設(shè)計(jì)的首選方 案。然而在高烈度區(qū)，為了滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》彈性層間位移角限制的要求，柱、梁斷 面通常將被設(shè)計(jì)得非常大，以致感覺不夠經(jīng)濟(jì)和影響建筑使用。另一方面，汶川地震經(jīng)驗(yàn)表 明，常規(guī)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)難以呈現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的延性耗能機(jī)制?！吨藦澗卦龃笙禂?shù)取值對 RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能影響的評估》(土木工程學(xué)報(bào)，2007年1月.)指出，影響鋼筋混凝土框 架結(jié)構(gòu)強(qiáng)柱弱梁的因素主要有材料的非線性特征、 框架柱的軸壓比、樓板的有效參與作用、 填充墻以及鋼筋的超配筋量等，并得出柱端彎矩增大系數(shù)大于2. 0，框架結(jié)構(gòu)才能達(dá)到可以 接受的形成“柱鉸機(jī)構(gòu)”概率的結(jié)論。然而這一系數(shù)遠(yuǎn)大于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6. 2. 2中 的相應(yīng)條款，這使得工程師們目前還無充足依據(jù)采納上述文獻(xiàn)的結(jié)論。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了在高烈度區(qū)設(shè)計(jì)出既滿足結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)要求，又能更好服 從于建筑功能的多層建筑結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是采用兩階段抗震設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)的首先按照場地安評報(bào)告水平地震影響 系數(shù)最大值α lmax，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和計(jì)算，小震下的變形計(jì)算及框架梁的配筋以此為依據(jù)； 然后針對上述模型，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提供的水平地震影響系數(shù)最大值α 2max ( α 2max > α lmax)，重新進(jìn)行小震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果用于框架柱的配筋。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了高烈度區(qū)多層框架兩階段抗震設(shè)計(jì)方法，并大大優(yōu)于常規(guī) 設(shè)計(jì)方法。采用該方法設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)在推覆過程中，梁鉸大量出現(xiàn)，充分耗能，而柱鉸出 現(xiàn)相對較晚，結(jié)構(gòu)延性好、耗能能力強(qiáng)，其抗震性能明顯優(yōu)于常規(guī)設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的框架結(jié) 構(gòu)；減小構(gòu)件尺寸，有效保證框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的延性耗能機(jī)制，經(jīng)濟(jì)性好。附圖及說明附

圖1為按規(guī)范方法設(shè)計(jì)的框架平面布置圖；附圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的框架平面布置圖。
具體實(shí)施例本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。本實(shí)施例設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0. 3g，設(shè)計(jì)地震分 組第一組，場地類別為III類，特征周期為0.45s。工程帶一層地下室，地上四層，層高均為 3. 9m。分別采用基于規(guī)范參數(shù)的設(shè)計(jì)方法和兩階段設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)。方案1——基于規(guī)范參數(shù)的框架結(jié)構(gòu)
考慮到建筑功能安排，尤其是地下室用作車庫，本工程采用框架結(jié)構(gòu)體系是最受 建筑青睞的方案?？蚣芷矫娌贾脠D見圖1，此方案稱為方案1，結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件截面尺寸等相 關(guān)指標(biāo)見表1。計(jì)算結(jié)果表明，方案1能滿足現(xiàn)行各規(guī)范規(guī)程要求。其主要缺點(diǎn)是梁、柱斷 面較大，框架結(jié)構(gòu)預(yù)期的“強(qiáng)柱弱梁”耗能機(jī)制難以呈現(xiàn)。方案2——采用兩階段設(shè)計(jì)法所設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)采用兩階段設(shè)計(jì)法得到了方案2，其具體設(shè)計(jì)過程如下第一步，按照區(qū)域抗震設(shè)防區(qū)劃提供的水平地震影響系數(shù)最大值α lmax(0. 175)， 進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和計(jì)算。框架平面布置圖仍為圖1，但由于地震荷載水平降低了約30%，故構(gòu) 件截面尺寸可 以減小不少，表1數(shù)據(jù)反映了這一點(diǎn)。小震下的變形計(jì)算及框架梁的配筋均 是以此為依據(jù)。第二步，針對上述模型，按照《抗規(guī)》提供的水平地震影響系數(shù)最大值 a2fflax(0. 24)，重新進(jìn)行小震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果用于框架柱的配筋。方案2各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)亦均滿足規(guī)范要求，相比于方案1，由于較大幅度地減小了梁 截面，適當(dāng)?shù)販p小了柱截面，增強(qiáng)了建筑使用性的同時(shí)，也取得了更好的經(jīng)濟(jì)效果。據(jù)計(jì)算 比較，方案2較方案1每平米減少鋼筋用量7. 8%，節(jié)約土建造價(jià)8. 5%。從推覆出鉸過程可以看出，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)，“強(qiáng)柱弱梁”難以保證， 柱鉸出現(xiàn)較早且多；而按照本文方法設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)，由于柱配筋設(shè)計(jì)采用了比梁配筋設(shè) 計(jì)更大的地震荷載工況，致使推覆過程中，梁鉸大量出現(xiàn)，充分耗能，而柱鉸出現(xiàn)相對較晚， 結(jié)構(gòu)延性好、耗能能力強(qiáng)，其抗震性能明顯優(yōu)于前者。靜力彈塑性分析結(jié)果還表明，方案2所得到的承載力譜曲線能與按照設(shè)計(jì)地震分 組為第一組，場地類別為III類，設(shè)防烈度為9度(0. 4g)的罕遇地震的地震需求譜曲線相 交，即能保證在9度罕遇地震時(shí)結(jié)構(gòu)不倒塌。 表1兩種方案結(jié)構(gòu)梁柱斷面比較
權(quán)利要求
高烈度區(qū)多層框架兩階段抗震設(shè)計(jì)方法，其特征是首先按照場地安評報(bào)告水平地震影響系數(shù)最大值α1max，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和計(jì)算，小震下的變形計(jì)算及框架梁的配筋以此為依據(jù)；然后針對上述模型，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》提供的水平地震影響系數(shù)最大值α2max(α2max＞α1max)，重新進(jìn)行小震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果用于框架柱的配筋。
全文摘要
一種高烈度區(qū)多層框架兩階段抗震設(shè)計(jì)方法，其特征是首先按照場地安評報(bào)告水平地震影響系數(shù)最大值α1max，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和計(jì)算，小震下的變形計(jì)算及框架梁的配筋以此為依據(jù)；然后針對上述模型，按照《抗規(guī)》提供的水平地震影響系數(shù)最大值α2max(α2max＞α1max)，重新進(jìn)行小震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果用于框架柱的配筋。本發(fā)明設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)在推覆過程中，梁鉸大量出現(xiàn)，充分耗能，而柱鉸出現(xiàn)相對較晚，結(jié)構(gòu)延性好、耗能能力強(qiáng)，其抗震性能明顯優(yōu)于常規(guī)設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)；減小構(gòu)件尺寸，有效保證框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的延性耗能機(jī)制，經(jīng)濟(jì)性好。
文檔編號E04B1/98GK101967859SQ20101029527
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者劉俊, 陳亞春 申請人:香港華藝設(shè)計(jì)顧問(深圳)有限公司