因此
,
虽然控制作为主要抗侧力构件的剪力墙开裂是确
定位移角限值的主要依据
,
但同时还应考虑与其它建筑功能
需求 、
经济性 、
规范的可执行性等综合因素 。
综上所述
,
允许
剪力墙在小震下有适度开裂
,
取接近于试验结果的上限值
(1/ 1100) ,
作为以剪力墙为主要抗侧力构件的结构体系的层
间位移角限值
,
似乎比较合理 。
但考虑到与其他规范的协调
,
在“
新规范
"
中
,
在不区分装修标准后
,
以
1/ 1000
作为抗震墙
结构和筒体结构的层间位移角限值 。
表
1
与弹性层间侧移角限值有关的几组数据
结构体系
计算值
试验值
实际工程值
原限值
建议值
备 注
框架结构
1/ 2000 ,1/ 800
1/ 2500 ,1/ 926
95 % < 1/ 800
1/ 450 (1/ 550)
1/ 550
填充墙适度开裂
剪力墙
1/ 5500
～
1/ 2500
1/ 3333
～
1/ 1110
95 % < 1/ 1100
1/ 650
～
1/ 1100
1/ 1000
不出现明显斜裂缝
2
1
4
层间刚体转动位移所占的比重
建筑结构在水平地震作用下的总层间位移
,
为楼层构件
受力变形产生的位移与结构的整体弯曲变形产生的层间刚
体转动位移之和 。
现在工程界对从高层结构总层间位移中扣
除由于基础转动或结构整体弯曲所造成的层间刚体转动位
移
,
已经讨论了多年
,
然而在规范中如何具体操作却是一个
仍有待研究的问题 。
从总体上看
,
建筑结构中的层间刚体转动位移具有以下
几点规律
:
①结构整体弯曲对剪切型结构层间位移的影响
较小
,
而对弯曲型结构影响较大
;
② 楼层整体弯曲产生的层
间刚体转动位移
,
是由结构底层逐步向上累积并在结构的顶
层达到最大
;
③层间刚体转动位移在总层间位移中所占的
比例
,
将会随着结构高宽比的增大而增大 。
在高层建筑结构中如何扣除层间刚体转动位移
,
目前还
没有简便可行的办法 。
“新规范
"
中规定
,
在计算多遇地震作
用下结构的弹性层间位移时
,
除以弯曲变形为主的高层建筑
外
,
不应扣除结构整体弯曲变形和扭转变形的影响
,
但对于
高度超过
150m
或
H/ B
> 6
的高层建筑
,
可以扣除结构整体
弯曲变形所产生的楼层水平位移值 。
2
1
5
钢结构的层间位移角限值
钢结构在弹性阶段的层间位移角限值
,
日本建筑法实施
令定为
1/ 200
。
参照美国加州规范
(1988)
对基本自振周期大
于
0
1
75
的结构的规定
,
这次我国“
新规范
"
中取
1/ 300
。
3 弹塑性层间位移角限值
对结构在罕遇地震作用下的弹塑性变形验算
,
目前一般
是简化为层间弹塑性变形验算
,
因而大多数规范给出的容许
变形值一般是层间弹塑性位移角限值 。
结构的整体倒塌或局
部倒塌
,
往往是由于个别主要抗侧力构件在强烈地震下的最
大变形超过其极限变形能力所造成的 。
因此
,
弹塑性变形验
算的变形限值
,
除了层间位移角限值外
,
尚应规定那些弯曲
起控制作用的构件的截面塑性铰转角限值 。
“
89
规范
"
规定
,
对高大的单层工业厂房的横向排架 、
楼
层屈服强度系数小于
0
1
5
的框架结构 、
底部框架砖房等
,
要
求进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算 。
本次“
新规范
"
中
增加了对板柱一抗震墙 、
结构体系不规则的高层建筑结构和
乙类建筑在罕遇地震作用下的抗震变形验算要求 。
采用隔震
和消能减震技术的建筑结构
,
对隔震和消能减震部件应有位
移限制要求 。
在罕遇地震作用下
,
隔震和消能减震部件应能
起到降低地震效应和保护主体结构的作用
,
但对隔震和消能
减震部件应有位移限制
,
因此要求进行抗震变形验算 。
对建筑结构在罕遇地震作用下薄弱层
(
部位
)
的弹塑性
变形计算
,
除
12
层以下且层刚度无突变的钢筋混凝土框架
结构和填充墙框架结构 、
不超过
20
层以下且层刚度无突变
的钢框架结构和支撑钢框架结构以及单层钢筋混凝土柱厂
房可采用简化方法计算外
,
要求采用较为精确的结构弹塑性
分析方法
,
可以是三维的静力弹塑性
(
如
Push - over
方法
)
或
弹塑性时程分析方法 。
原则上讲
,
作为罕通地震下结构抗倒塌验算标准的弹塑
性层间位移角限值
,
应该取所验算结构类型中变形能力较差
构件的变形能力值 。
然而
,
许多实际结构是由各种类型的构
件组成的
,
具有多道抗震防线的超静定结构体系
,
比如框
-
墙 、
框
-
筒和多肢墙等结构
,
在罕遇地震作用下
,
这些结构中
各构件之间存在着较大的内力重分布
,
部分构件达到其极限
变形或破坏并不意味着结构一定会发生倒塌 。
这一现象已从
许多震害实例和振动台试验的破坏现象得到证实 。
因此
,
以
构件的极限位移角来确定结构的层间位移角限值
,
是较为可
靠的 。
3
1
1
框架结构的弹塑性位移角限值
在框架结构中
,
由于柱子承受弯 、
剪 、
压的复合作用
,
其
变形能力一般比梁差 。
因此
,
框架柱的塑性变形能力在很大
程度上决定了框架结构的抗倒塌的层间位移角限值 。
“
89
规
范
"
采用的
1/ 50
限值实际上是
50
个剪跨比大于
2
1
5
的柱试
件的极限位移角的下限值 。
根据美国
UBC/ EERC
对大量试
验数据的统计结果
,
剪跨比大于
2
1
0
的柱的极限位移角也几
乎都大于
1/ 50
。
即使那些具有较小剪跨比或较大轴压比的
柱试件
,
也具有比较大的极限位移角 。
“新规范
"
中补充进行
的高轴压比的试验结果表明
,
即使设计轴压比增大到
0
1
9 ,
试件的极限位移角也有
1/ 40
。
国内近期有关文献中报道的
10
个试件中多数发生了剪切破坏
,
最小的极限位移角也有
1/ 30
。
框架结构的弹塑性层间位移
,
是梁 、
柱 、
节点等部件变形
的综合结果 。
因此
,
采用梁
-
柱组合试件的试验结果
,
一般比
单柱试件能更合理地反映框架结构的层间变形能力 。
在修订
“
89
规范
"
中进行的六个弱梁型梁柱组合件试验
,
测得的极
限层间位移角分布区间为
[ 1/ 31 ,1/ 25 ] ,
平均值为
1/ 28
。
根
3
1
第
1
期
吕西林
,
等
:
建筑结构抗震变形验算