我国8度0.3g区RC剪力墙抗震能力需求分析

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近年来大震频发,城市高层建筑的防震减灾能力显得十分重要。剪力墙构件是高层建筑结构的关键构件,强震中实现合理的预期破坏模式是有效提高高层结构抗震性能特别是抗倒塌能力的有效保障。新西兰知名学者T.Paulay提出的能力设计思路就是引导结构实现预设破坏模式,悬臂剪力墙构件的能力设计目标为“强剪弱弯”和“底部出弯曲铰”,各国规范都提出了相应的抗弯和抗剪能力设计措施。国外学者对大震下RC剪力墙弯矩和剪力放大规律进行了大量研究,提出了计算放大系数的计算公式,而我国研究较少,规范规定缺乏针对性的研究,亟需展开大量工作。本文针对我国8度0.3g区的RC剪力墙抗震能力需求展开研究,考虑的因素有结构高度、框剪结构刚度比和剪力墙结构整体性系数,研究RC剪力墙大震下弯矩和剪力需求沿结构高度的分布规律。论文分析总结了各国规范关于RC剪力墙能力设计方法的规定和各国学者提出的能力设计调整措施表达式;通过2个框剪结构算例和1个剪力墙结构算例检验了中国2010规范RC剪力墙能力设计措施的有效性;对基于预设破坏模式的12个框剪结构算例和7个剪力墙结构算例进行了大震弹塑性时程分析,统计了大震下RC剪力墙弯矩和剪力需求沿结构高度的分布规律,统计了考虑大震轴力影响的弯矩和剪力放大系数及其沿结构高度的分布规律,供设计参考。主要结论如下:①RC剪力墙抗弯和抗剪能力调整系数各国规范规定的分布形式和数值明显不同,中国较国外数值偏小。②严格按中国2010规范设计的剪力墙构件在大震下出现了非预期破坏模式,底部加强区以上部位有受弯破坏,底部加强区有受剪破坏。③框剪结构刚度比越大,弯矩放大系数越大;联肢墙整体性系数越大,弯矩放大系数越大;结构越高,弯矩放大系数越大。总体上弯矩放大系数大于中国2010规范的抗弯调整系数,部分楼层大震抗弯需求超过了构造抗弯能力。④随着框剪结构刚度比增加或联肢墙整体性系数增加,底部加强区的剪力放大系数有所增加,底部加强区以上部位剪力放大系数先变大后减小;结构高度增加,剪力放大系数变大。总体上剪力放大系数大于中国2010规范的抗剪调整系数,部分算例剪力墙底部大震抗剪需求还超过了构造抗剪能力,需进行加强。⑤由于内力重分布,框剪结构的弯矩和剪力放大系数较剪力墙结构小。⑥RC剪力墙沿结构高度的大震弯矩需求大小不同,建议采用三折线包络设计方法;剪力墙结构中RC剪力墙构件底部截面的水平筋构造配筋率应提高,整体性系数越大,提高得越大。
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