配筋砌体结构抗震设计多道设防方法_1

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1、配筋砌体结构抗震设计多道设防方法　　1引言　　我国新颁抗震规范[1]中仍采用二阶段设计实现三个水准的设防目标：第一阶段设计进行第一水准的承载力验算，以满足第一水准下具有必要的承载力可靠度，又满足第二水准的损坏可修的目标，并认为对于大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。这样看来现行规范中规定的抗震设计方法仍主要是强度设计方法，如对于高度小于40m刚度分布比较均匀的结构，规范中的方法是首先按照底部剪力法求出结构的地震作用，再根据楼板层的刚度，按照不同的

2、方法把楼层地震剪力分配给抗侧力构件，进行构件的强度设计，结构的延性主要通过构造措施保证。经过以上设计的结构抗震强度基本上达到设计要求，但是由于在设计过程中所有的抗侧力构件相同对待，当面临地震作用时，这些构件面临相同的危险性，即每一个构件都有可能首先进入开裂或破坏，由于破坏发生的先后与构件的强度没有直接关系，如果在地震作用下首先破坏的是主要抗侧力构件，那么由于“主侧力构件”的提前退出工作，造成的危险性将是很大的，而且一般情况下，主要抗侧力构件往往也是主要的承重构件，即使它们的破坏没有造成房屋倒塌，对于

3、它们的修复工作也将是很难完成的。　　T．paulay等[2]给出了能力设计原理，强调建立一个合理的、以明确的和可行的塑性机构方式形成多道防御的重要性；他把结构构件分成主抗侧力体系和次抗侧力体系，“主抗侧力体系是指承受重力荷载和全部侧向地震作用的墙体，次抗侧力体系仅承受重力荷载及面荷载”；进行设计时，按照地震荷载设计主抗侧力体系，次抗侧力体系只要求满足构造要求，没能够对次抗侧力体系给予足够的重视。经杰等[3]提出了双重结构体系的概念，指出了传统抗震结构体系在抗震性能方面的不足。叶列平等[4]利用单自由

4、度模型进行了双重结构体系的参数分析，提出了有关抗震设计的建议。本文针对配筋砌体结构把抗侧力体系分成主抗侧力体系和次抗侧力体系两部分，认为抗震设计过程中应以实现对主抗侧力体系的保护为目标。并针对配筋砌体结构给出了具体的设计方法。　　2基本思想　　在砌体结构设计过程中把抗侧力构件分成两部分，即“主抗侧力体系”和“次抗侧力体系”。“主抗侧力体系”由主要抗侧力构件组成，一般情况下这些构件也是主要的承重构件，它们的作用是，在罕遇地震作用下保证结构不发生倒塌，为“生命安全”提供最后的保障，在多遇地震作用下它们保

5、持弹性状态，在常遇地震下，根据抗震等级，它们可以保持弹性或进入弹塑性状态；“次抗侧力体系”由“主抗侧力体系”以外的其他抗侧力构件组成，可以包括结构中的隔墙、较小的墙垛及部分非主要承重墙，也可以包括耗能减震器件，它们的作用是，在常遇和罕遇地震发生时进入弹塑性状态，吸收大部分地震能量，以起到保护主要抗侧力构件的作用，从某种意义上讲次要侧力构件的作用相当于耗能器，为了达到耗能的作用，结构中“次抗侧力体系”所占比例不能太小。按照以上思想，三水准设防目标可表述为：小震“次抗侧力体系”不坏、中震“次抗侧力体系”

6、可修、大震“主抗侧力体系”可修。　　在进行砌体结构设计时首先确定“主抗侧力体系”及“次抗侧力体系”的组成，然后根据设计地震作用，完成主要侧力构件的强度设计，再通过合理的细部设计使“次抗侧力体系”构件的开裂位移小于“主抗侧力体系”构件的开裂位移，以保证在遭受强烈地震作用时，砌体结构中抗侧力构件分批进入弹塑性状态，从而达到牺牲一部分墙片保护另一部分墙片达到结构安全的目的，而且要通过构造措施提高“次抗侧力体系”构件的延性耗能能力。　　3设计步骤　　根据多道抗震设防的思想，下面具体给出在配筋砌体结构抗震设计

7、过程中，多道抗震设防的实现步骤。　　为了充分发挥次抗侧力体系的延性耗能能力，更好的保护主抗侧力构件，设计时应力求在主抗侧力体系开裂前，使次抗侧力构件经历较长的耗能阶段，即希望次抗侧力构件较早发生开裂。就配筋砌体构件而言，一个理想条件是：使次抗侧力体系的极限位移与主抗侧力体系的开裂位移相等，在设计初期可以按照此目标进行设计。设计过程中首先知道的是构件的截面尺寸，由此即能确定刚度，再根据设计开裂位移确定极限承载力并进行配筋计算即可完成设计。按此，设计步骤如下：1）按结构重要程度确定楼层允许危险系数，进而

8、确定主、次抗侧力体系的允许危险系数、；　　2）由、、确定主、次抗侧力体系的比例，将构件进行分组；　　3）按抗震承载力要求，设计主抗侧力体系；　　4）令次抗侧力体系的极限位移等于主抗侧力体系的开裂位移，并利用刚度确定其极限承载力；　　5)按前步确定的极限承载力设计次抗侧力构件；　　6)满足构造要求，及其他验算。　　具体操作过程请参考后面的补充说明和附录。　　4设计实例与对比分析　　工程概况　　某九层住宅，一至九层平面布置相同，如图-1。楼、地、屋面采用钢筋混凝土现浇板，