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[抗震] 我思故我在第二篇:五一前的樂章,我讀抗規之7.2.4

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樓主
發表于 2013-4-27 20:47 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-28 08:48 編輯

隱藏內容更精彩!:
      
        
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        這只是規范的一個小點,自己的理解,和為了弄懂華麗一定的心思。不管如何,對大家來說不是很有用,可是對自己還是成就感獲得的同時,也是一個節點。希望自己什么時候加上“上節點高”吧。

針對:建筑抗震設計規范 GB50011-2010  7.2.4

正文內容
7.2.4  底部框架-抗震墻砌體房屋的地震作用效應,應按下列規定調整:
1  對底層框架-抗震墻砌體房屋,底層的縱向和橫向地震剪力設計值均應乘以增大系數;其值應允許在1.2~1.5范圍內選用,第二層與底層側向剛度比大者應取大值。
2  對底部兩層框架-抗震墻砌體房屋,底層和第二層的縱向和橫向地震剪力設計值亦均應乘以增大系數;其值應允許在1.2~1.5范圍內選用,第三層與第二層側向剛度比大者應取大值。(個人注:為什么是采用第三層與第二層側向剛度比?因為7.1.8-4規定底層與底部第二層側向剛度應接近。)
3  底層或底部兩層的縱向和橫向地震剪力設計值應全部由該方向的抗震墻承擔,并按各墻體的側向剛度比例分配。----------------------------------------------------------強條!!!
對應規范條文說明:
      
       底部框架-抗震墻砌體房屋是我國現階段經濟條件下特有的一種結構。強烈地震的災害表明,這類房屋設計不合理時,其底部可能發生變形集中,出現較大的側移而破壞,甚至坍塌。近十多年來,各地進行了許多試驗研究和分析計算,對這類結構有進一步的認識。但總體上仍需持謹慎的態度。其抗震設計上需注意:
1  繼續保持2001規范對底層框架-抗震墻砌體房屋地震作用效應調整的要求。按第二層與底層側移剛度的比例相應地增大底層的地震剪力,比例越大,增加越多,以減少底層的薄弱程度。通常,增大系數可依據剛度比用線性插值法近似確定
底層框架-抗震墻砌體房屋,二層以上全部為砌體墻承重結構,僅底層為框架-抗震墻結構,水平地震剪力要根據對應的單層的框架-抗震墻結構中各構件的側移剛度比例,并考慮塑性內力重分布來分配。
作用于房屋二層以上的各樓層水平地震力對底層引起的傾覆力矩,將使底層抗震墻產生附加彎矩,并使底層框架柱產生附加軸力。傾覆力矩引起構件變形的性質與水平剪力不同,本次修訂,考慮實際運算的可操作性,近似地將傾覆力矩在底層框架和抗震墻之間按它們的有效側移剛度比例分配。需注意,框架部分的傾覆力矩近似按有效側向剛度分配計算,所承擔的傾覆力矩略偏少。
……(沒有摘抄完,偷懶一下,嘿嘿~

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 樓主| 發表于 2013-4-27 20:48 | 只看該作者

第二部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:14 編輯

{問題1:大者取大值的理解和計算處理}

       一開始咋看之下本人是不理解側向剛度比大者取大值的意思,按照條文說明的觀點,仔細分析應該是下面這樣的。
      首先是這種結構形式的特點、
        底部框架砌體房屋主要指結構底層或底部兩層采用鋼筋混凝土框架--抗震墻的多層砌體房屋。
        這類結構主要用于底部需要大空間,而上面各層采用較多縱橫墻的房屋,如底層設置商店,餐廳的多層住宅,旅館,辦公樓等建筑。
        這類建筑因底部剛度小,上部剛度大,豎向剛度急劇變化,抗震性能差。地震時往往在底部出現變形集中,產生過大側移而嚴重破壞,甚至倒塌。為了防止底部因變形集中而發生嚴重震害,在抗震設計中必須在結構底部加設抗震墻,不得采用純框架布置。
       其抗震墻的數量應根據第二層(底部為兩層時選第三層)與底層(兩層時為第二層)的縱橫側移剛度比值要求來確定。該類建筑的總高度和層數均有限值。[1]

       根據抗規3.4.2的規定,建筑設計宜擇優選用規則的形體,其抗側力構件的平面布置宜規則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小、避免側向剛度和承載力突變。而這種結構體系屬于沿側向的側移剛度不規則(有軟弱層,這個軟弱層是底層或者底部兩層)。
      
     至于為什么上下剛度差別很大,朱總給出了自己的解釋。[2]

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 樓主| 發表于 2013-4-27 20:48 | 只看該作者

第三部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 22:16 編輯

結論是結構不規則,體系極不合理,底層或底部兩層很薄弱!
   
      為了減少底層的薄弱程度,即提高底部的剛度,需要對底層的地震剪力進行放大處理,自然就需要一個[增大系數,那么有了這個[增大系數之后,為了方便設計人員和程序實現規,專家們自然也就會想著法給這個系數取值,就有了這個系數取多大該如何取值的問題。
     底層是薄弱的,而薄弱的概念是由剛度比較得來的,說一個東西不好之前其實必然有一個客觀存在的標準,這里這個標準就是上部結構的剛度,而底層的薄弱必然是與上層砌體結構的剛度對比之后得到的結論,于是就可以用上下剛度比來決定[增大系數。那么具體如何取值呢
      首先,1.2≤[增大系數]≤1.5,這是系數取值的范圍。
      7.1.83,4小條對上部與下部的側向剛度比給出了嚴格的規定,過大的話在強烈地震作用下會造成薄弱的底層彈塑性變形集中,彈性位移增大,會加速底層的破壞,如果過小,由于底層縱橫向抗震墻設計過多,底層過強,又會使薄弱樓層轉移到上部抵抗變形能力相對較差的磚房層,這也是不利的。[3]

      其次,是如何確定[增大系數具體取值的問題,以6度區底層框架-抗震墻砌體房屋為例,按照7.1.8-3的規定底層框架-抗震墻砌體房屋的縱橫兩個方向,第二層計入構造柱影響的側向剛度與底層側向剛度的比值,67度時不應大于2.5,8度時不應大于2.0,且均不應小于1.0”,可知K2/K1剛度比的上下限值,1.0≤K2/K1≤2.5,即可以用線性插值了。見圖1

   
    上面是按照規范條文解釋的一種線性內插法,需要注意的一點是上部砌體需要計入構造柱的影響,這點在PKPM軟件中的實現應該是通過SATWE特殊構件補充定義中定義構造柱的方法來考慮構造柱對上部砌體剛度的影響(個人猜想,非官方)。

此處會衍生出一個問題:計入構造柱的影響,是指將構造柱本身的抗側移剛度和墻體剛度疊加在一起?還是指構造柱阻止了墻體的彎曲變形而導致砌體墻體的側移剛度只計入剪切變形不考慮彎曲變形????


至于人工計算時如何考慮目前自己還不是很清楚,先按下不表。上面一個問題同樣如此,歡迎大家討論。

備注:在一注論壇www.rbxrhd.icu上類似的帖子有
《抗規》7.2.4條底部框架-抗震墻地震作用的疑惑
http://www.rbxrhd.icu/forum.php?mod=viewthread&tid=2475&fromuid=4284
關于《抗震》7.2.4條和7.2.5條的疑惑
http://www.rbxrhd.icu/forum.php?mod=viewthread&tid=3538&fromuid=4284
   
    其實這里確定增大系數好像還有另外一種方法,按照帖子中超超大神的說法“到底怎么取規范里面也沒明說,某本參考書里面提到過這個地方的取法,貌似是取得剛度比的二分之一次方。具體哪本書我也不記得了,你可以查查。”是K2/K1的平方根。又問正在準備一注專業考試的身邊的同事(我崇拜的大神~),好像是按照某平方曲線進行插值,下圖2中紅線所示

    至于是哪種我也不會呀!!!借來真題翻閱,只看到10年的一道真題是關于底層框架-抗震墻砌體房屋的,沒有涉及到這個[增大系數,不知道各種考友有沒有遇到這樣的習題,方便自己理解一下。可以私信我。

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 樓主| 發表于 2013-4-27 20:48 | 只看該作者

第四部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:01 編輯

{問題2:鋼筋混凝土抗震墻與砌體墻的抗側力剛度比較}
  
       這個問題是自身作為菜鳥存在的一個問題。不理解這種其實不太合理的“底層框架-抗震墻砌體”結構形式,會直觀認為鋼筋混凝土抗震墻的抗側力剛度比砌體剛度自然會大上一些,那么怎么會K2/K1還大于1呢,開始糾結這個問題,糾結了一會。自身問題在于:

①整體剛度與抗側力剛度沒有區分開;

②在對材料性質不熟悉的情況下,靠感覺認為鋼筋混凝土比砌體強,性質好;

③即使是鋼筋混凝土比砌體性質好,那也是在同等條件的前提下,而底層和上部結構的剛度問題是與結構布置,構件尺寸等等很多因素有關的,不能隨意判斷。

  這就是菜鳥的心態吧,以此為戒,學會用所學知識進行分析再下結論。
  
       純屬自我反思,與他人無關。
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5#
 樓主| 發表于 2013-4-27 20:48 | 只看該作者

第五部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:15 編輯

{問題3:地震剪力到底由誰承擔}

       既然規范的7.2.4條規定有底層或底部兩層的縱向和橫向地震剪力設計值應全部由該方向的抗震墻承擔”,為什么后續的7.2.5對框架部分也有地震剪力相關的計算規定?

下面是hawaii前輩的解釋,來自其網易博客。[4]

基本結論:地震剪力應全部由抗震墻承擔并不意味著框架柱的地震剪力為0  !!

建筑抗震設計規范》(GB 50011-2001)(以下簡稱《抗規》)第7.2.4條第3款規定:

       底部框架-抗震墻房屋底層或底部兩層的縱向和橫向地震剪力設計值應全部由該方向的抗震墻承擔,并按各抗震墻側向剛度比例分配。
       但這并非意味著框架柱的地震剪力為0,可能只是為了安全起見,而要求單獨抗震墻本身即可承擔起全部的地震剪力,框架柱所承擔的地震剪力只是做為安全儲備,在設計中沒有按剛度比例去分擔抗震墻的負擔。但在進行框架柱本身的設計時,仍需考慮其按剛度分配到地震剪力,具體的分配方法詳見《震規》第7.2.5條第1款,即:
  
7.2.5 底部框架-抗震墻房屋中,底部框架的地震作用效應宜采用下列方法確定:

1 底部框架柱的地震剪力和軸向力,宜按下列規定調整:

1)框架柱承擔的地震剪力設計值,可按各抗側力構件有效側向剛度比例分配確定;有效側向剛度的取值,框架不折減,混凝土墻可乘以折減系數0.30,磚墻可乘以折減系數0.20

關于這兩條規定的詳細例題可參見施嵐青《2008年一級注冊結構工程師專業考試答題指導》第69頁案例題2.4.3-2和第70-71頁案例題2.4.3-5

最后這個我沒有驗證!!
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6#
 樓主| 發表于 2013-4-27 20:53 | 只看該作者

第六部分:參考文獻

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:16 編輯

參考文獻

[0]抗規必不可少!!最基本的教材!!

[1]百度百科    http://baike.baidu.com/view/3819539.htm

[2]朱炳寅      建筑抗震設計規范應用與分析。

[3]鄧澤鋒      淺談對底部框架抗震墻磚房抗震設計的探討

[4]hawaii的博客http://hawaiicn.blog.163.com/

[5]咱們的一注論壇www.rbxrhd.icu    哈哈~~
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7#
 樓主| 發表于 2013-4-27 21:05 | 只看該作者

第七部分:附上鄧澤鋒的那篇文章部分內容

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:15 編輯

3 底部框架結構抗震設計中應注意的問題

  3.1 注重概念設計  
  選擇對抗震有利的建筑場地,簡化建筑體型,講究規則對稱,質量和剛度變化均勻,抗震結構體系合理、明確等是確保抗震設計合理的基本設計內容。同時抗震設計應滿足小震不壞,中震可修和大震不倒的設防目標。《建筑抗震設計規范》(GBJ50011-2001)的第7.1.8條規定,底部應沿縱橫兩方向均勻對稱布置框架-抗震墻體系,并重點強調底部抗震墻應是雙向、對稱布置并縱橫抗震墻相連。由于底部框架墻結構中的剪力墻屬低矮墻,其抗剪剛度相對較大,如果布置的墻肢較長、平面形式復雜,很容易出現局部剛度過大,受力過于集中的現象,甚至經常出現只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側剛度比限值的情況。如果不作處理,則會造成建筑的剛度中心對質量中心的偏心距較大,地震力作用下會對結構產生扭轉效應。  
  底部框墻結構的柱網不宜過大,一般控制在7.5m左右,并且框架梁上懸墻數目不應超過一道。首先從使用功能上,底框結構大多為商住樓,該跨度對應上部可分割為兩開間,無論上部為住宅樓,還是辦公樓,開間尺寸都必須以滿足砌體結構所能實現的功能。  

  3.2 嚴格控制側移剛度比  
  現行抗震規范對底層框架磚房第二層與底層的側移剛度比不僅會影響地震作用下的層間彈性位移,而且對層間極限剪力系數分布、薄弱樓層的位置和薄弱樓層的彈塑性變形集中都有很大影響。因此應嚴格的限制側移剛度比,設計中并對此作控制性驗算。這是因為該比值分析結果表明,當>2時,在強烈地震作用下會造成薄弱的底層彈塑性變形集中,彈性位移增大,會加速底層的破壞;但當<1.2,特別是<1.0時,由于底層縱橫向抗震墻設計過多,底層過強,又會使薄弱樓層轉移到上部抵抗變形能力相對較差的磚房層,這也是不利的。所以,規范GBJ50011-2001規定,6度、7度時不應大于2.58度時不應大于2.0,且均不應小于1.0,實際設計時控制在1.5左右為宜。
  

  3.3 結構體系要合理  
  底部框架磚房的底層或底部兩層均應設置縱橫向的雙向框架體系,因為底部的地震剪力按各抗側力構件的剛度分配,在這些結構混用的體系中,磚墻較框架的抗側力剛度大得多,在地震作用下,磚墻先開裂破壞,而磚墻的變形能力較框架要差得多,這樣會形成磚墻構件先退出工作,導致加重半框架或部分框架的破壞。
  
  結論  
  底部框架抗震墻磚房上部和底部抗震性能差異較大,由于其結構形式特殊,設計不合理講導致地震時的嚴重破壞。設計房屋的平面規則對稱、控制底層和過度層的剛度比,合理布置底部框架抗震墻磚房的結構體系等,能使底部框架抗震墻磚房具有較大的抗震能力和良好的抗震性能。  


補充內容 (2013-4-29 10:55):
還有幾個問題沒有解決,標記一下,盡快解決。

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8#
發表于 2013-4-27 21:23 | 只看該作者
感謝樓主分享,很詳細呀,對規范理解有益
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9#
發表于 2013-4-27 21:36 | 只看該作者
有沒搞錯啊,這么有才的小論文都寫得出來,I真服了U!哈哈!加油!
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10#
匿名  發表于 1970-1-1 08:00
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