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5，5 抗震變形驗(yàn)算5。5 1，根據(jù)本規(guī)范所提出的抗震設(shè)防三個(gè)水準(zhǔn)的要求。采用二階段設(shè)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn),即.在多遇地震作用下。建筑主體結(jié)構(gòu)不受損壞 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件.包括圍護(hù)墻,隔墻，幕墻。內(nèi)外裝修等，沒(méi)有過(guò)重破壞并導(dǎo)致人員傷亡.保證建筑的正常使用功能.在罕遇地震作用下.建筑主體結(jié)構(gòu)遭受破壞或嚴(yán)重破壞但不倒塌、根據(jù)各國(guó)規(guī)范的規(guī)定。震害經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果及工程實(shí)例分析 采用層間位移角作為衡量結(jié)構(gòu)變形能力從而判別是否滿足建筑功能要求的指標(biāo)是合理的 對(duì)各類(lèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算、實(shí)現(xiàn)第一水準(zhǔn)下的設(shè)防要求,彈性變形驗(yàn)算屬于正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算、各作用分項(xiàng)系數(shù)均取1,0 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，國(guó)外規(guī)范規(guī)定需考慮一定的非線性而取有效剛度。本規(guī)范規(guī)定與位移限值相配套,一般可取彈性剛度、當(dāng)計(jì)算的變形較大時(shí)、宜適當(dāng)考慮構(gòu)件開(kāi)裂時(shí)的剛度退化.如取0,85EcI0，第一階段設(shè)計(jì),變形驗(yàn)算以彈性層間位移角表示 不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型給出彈性層間位移角限值范圍，主要依據(jù)國(guó)內(nèi)外大量的試驗(yàn)研究和有限元分析的結(jié)果、以鋼筋混凝土構(gòu)件,框架柱,抗震墻等，開(kāi)裂時(shí)的層間位移角作為多遇地震下結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值，計(jì)算時(shí)。一般不扣除由于結(jié)構(gòu)重力P.效應(yīng)所產(chǎn)生的水平相對(duì)位移，高度超過(guò)150m或H,B.6的高層建筑?？梢钥鄢Y(jié)構(gòu)整體彎曲所產(chǎn)生的樓層水平絕對(duì)位移值、因?yàn)橐詮澢冃螢橹鞯母邔咏ㄖY(jié)構(gòu)、這部分位移在計(jì)算的層間位移中占有相當(dāng)?shù)谋壤?加以扣除比較合理.如未扣除，位移角限值可有所放寬，框架結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果表明.對(duì)于開(kāi)裂層間位移角,不開(kāi)洞填充墻框架為1,2500,開(kāi)洞填充墻框架為1，926。有限元分析結(jié)果表明.不帶填充墻時(shí)為1。800,不開(kāi)洞填充墻時(shí)為1,2000、本規(guī)范不再區(qū)分有填充墻和無(wú)填充墻，均按89規(guī)范的1。550采用、并仍按構(gòu)件截面彈性剛度計(jì)算。對(duì)于框架、抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻,其開(kāi)裂層間位移角 試驗(yàn)結(jié)果為1.3300。1.1100.有限元分析結(jié)果為1.4000.1，2500,取二者的平均值約為1，3000,1.1600，2001規(guī)范統(tǒng)計(jì)了我國(guó)當(dāng)時(shí)建成的124幢鋼筋混凝土框.墻,框,筒、抗震墻 筒結(jié)構(gòu)高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)果 在多遇地震作用下的最大彈性層間位移均小于1、800。其中85。小于1 1200，因此對(duì)框,墻，板柱。墻、框 筒結(jié)構(gòu)的彈性位移角限值范圍為1、800、對(duì)抗震墻和筒中筒結(jié)構(gòu)層間彈性位移角限值范圍為1,1000,與現(xiàn)行的混凝土高層規(guī)程相當(dāng).對(duì)框支層要求較框。墻結(jié)構(gòu)加嚴(yán),取1。1000、鋼結(jié)構(gòu)在彈性階段的層間位移限值 日本建筑法施行令定為層高的1.200，參照美國(guó)加州規(guī)范、1988，對(duì)基本自振周期大于0、7s的結(jié)構(gòu)的規(guī)定，本規(guī)范取1、250.單層工業(yè)廠房的彈性層間位移角需根據(jù)吊車(chē)使用要求加以限制，嚴(yán)于抗震要求、因此不必再對(duì)地震作用下的彈性位移加以限制。彈塑性層間位移的計(jì)算和限值在本規(guī)范第5.5 4和第5。5 5條有規(guī)定、單層鋼筋混凝土柱排架為1.30、因此本條不再單列對(duì)于單層工業(yè)廠房的彈性位移限值、多層工業(yè)廠房應(yīng)區(qū)分結(jié)構(gòu)材料，鋼和混凝土。和結(jié)構(gòu)類(lèi)型，框 排架，分別采用相應(yīng)的彈性及彈塑性層間位移角限值。框排架結(jié)構(gòu)中的排架柱的彈塑性層間位移角限值.在本規(guī)范附錄H第H,1節(jié)中規(guī)定為1，30 5，5,2 震害經(jīng)驗(yàn)表明,如果建筑結(jié)構(gòu)中存在薄弱層或薄弱部位 在強(qiáng)烈地震作用下，由于結(jié)構(gòu)薄弱部位產(chǎn)生了彈塑性變形。結(jié)構(gòu)構(gòu)件嚴(yán)重破壞甚至引起結(jié)構(gòu)倒塌.屬于乙類(lèi)建筑的生命線工程中的關(guān)鍵部位在強(qiáng)烈地震作用下一旦遭受破壞將帶來(lái)嚴(yán)重后果 或產(chǎn)生次生災(zāi)害或?qū)葹?zāi),恢復(fù)重建及生產(chǎn),生活造成很大影響，除了89規(guī)范所規(guī)定的高大的單層工業(yè)廠房的橫向排架、樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0、5的框架結(jié)構(gòu) 底部框架磚房等之外、板柱?？拐饓敖Y(jié)構(gòu)體系不規(guī)則的某些高層建筑結(jié)構(gòu)和乙類(lèi)建筑也要求進(jìn)行罕遇地震作用下的抗震變形驗(yàn)算、采用隔震和消能減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)、對(duì)隔震和消能減震部件應(yīng)有位移限制要求,在罕遇地震作用下隔震和消能減震部件應(yīng)能起到降低地震效應(yīng)和保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的作用、因此要求進(jìn)行抗震變形驗(yàn)算、考慮到彈塑性變形計(jì)算的復(fù)雜性。對(duì)不同的建筑結(jié)構(gòu)提出不同的要求.隨著彈塑性分析模型和軟件的發(fā)展和改進(jìn)。本次修訂進(jìn)一步增加了彈塑性變形驗(yàn)算的范圍、5。5.3。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層,部位。彈塑性變形計(jì)算。12層以下且層剛度無(wú)突變的框架結(jié)構(gòu)及單層鋼筋混凝土柱廠房可采用規(guī)范的簡(jiǎn)化方法計(jì)算。較為精確的結(jié)構(gòu)彈塑性分析方法、可以是三維的靜力彈塑性,如push.over方法，或彈塑性時(shí)程分析方法，有時(shí)尚可采用塑性?xún)?nèi)力重分布的分析方法等,5 5.4。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及高大單層鋼筋混凝土柱廠房等結(jié)構(gòu).在大地震中往往受到嚴(yán)重破壞甚至倒塌.實(shí)際震害分析及實(shí)驗(yàn)研究表明.除了這些結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)較小而變形較大外 更主要的是存在承載力驗(yàn)算所沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的薄弱部位，其承載力本身雖滿足設(shè)計(jì)地震作用下抗震承載力的要求.卻比相鄰部位要弱得多,對(duì)于單層廠房.這種破壞多發(fā)生在8度,類(lèi)場(chǎng)地和9度區(qū)、破壞部位是上柱，因?yàn)樯现某休d力一般相對(duì)較小且其下端的支承條件不如下柱，對(duì)于底部框架,抗震墻結(jié)構(gòu)、則底部和過(guò)渡層是明顯的薄弱部位、迄今。各國(guó)規(guī)范的變形估計(jì)公式有三種、一是按假想的完全彈性體計(jì)算,二是將額定的地震作用下的彈性變形乘以放大系數(shù)。即、up，ηp、ue 三是按時(shí)程分析法等專(zhuān)門(mén)程序計(jì)算 其中采用第二種的最多。本條繼續(xù)保持89規(guī)范所采用的方法,1.根據(jù)數(shù)千個(gè)，1，15、層剪切型結(jié)構(gòu)采用理想彈塑性恢復(fù)力模型進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析的計(jì)算結(jié)果、獲得如下統(tǒng)計(jì)規(guī)律、1，多層結(jié)構(gòu)存在.塑性變形集中,的薄弱層是一種普遍現(xiàn)象、其位置,對(duì)屈服強(qiáng)度系數(shù)ξy分布均勻的結(jié)構(gòu)多在底層，分布不均勻結(jié)構(gòu)則在ξy最小處和相對(duì)較小處，單層廠房往往在上柱.2.多層剪切型結(jié)構(gòu)薄弱層的彈塑性變形與彈性變形之間有相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系.對(duì)于屈服強(qiáng)度系數(shù)ξy均勻的多層結(jié)構(gòu),其最大的層間彈塑變形增大系數(shù)ηp可按層數(shù)和ξy的差異用表格形式給出，對(duì)于ξy不均勻的結(jié)構(gòu)、其情況復(fù)雜、在彈性剛度沿高度變化較平緩時(shí).可近似用均勻結(jié)構(gòu)的ηp適當(dāng)放大取值，對(duì)其他情況、一般需要用靜力彈塑性分析,彈塑性時(shí)程分析法或內(nèi)力重分布法等予以估計(jì)、2 本規(guī)范的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜是在大量單質(zhì)點(diǎn)系的彈性反應(yīng)分析基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)得到的.平均值 彈塑性變形增大系數(shù)也在統(tǒng)計(jì)平均意義下有一定的可靠性 當(dāng)然 還應(yīng)注意簡(jiǎn)化方法都有其適用范圍、此外、如采用延性系數(shù)來(lái)表示多層結(jié)構(gòu)的層間變形、可用μ，ηp,ξy計(jì)算.3。計(jì)算結(jié)構(gòu)樓層或構(gòu)件的屈服強(qiáng)度系數(shù)時(shí)。實(shí)際承載力應(yīng)取截面的實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算,鋼筋混凝土梁柱的正截面受彎實(shí)際承載力公式如下.式中 NG為對(duì)應(yīng)于重力荷載代表值的柱軸壓力.分項(xiàng)系數(shù)取1、0,注。上角a表示，實(shí)際的、4、2001規(guī)范修訂過(guò)程中。對(duì)不超過(guò)20層的鋼框架和框架、支撐結(jié)構(gòu)的薄弱層層間彈塑性位移的簡(jiǎn)化計(jì)算公式開(kāi)展了研究、利用DRAIN.2D程序?qū)θ绲钠矫驿摽蚣芎椭锌鐬榻徊嬷蔚娜玟摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了不同層數(shù)鋼結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析,主要計(jì)算參數(shù)如下，結(jié)構(gòu)周期，框架取0。1n.層數(shù)。支撐框架取0 09n 恢復(fù)力模型。框架取屈服后剛度為彈性剛度0.02的不退化雙線性模型.支撐框架的恢復(fù)力模型同時(shí)考慮了壓屈后的強(qiáng)度退化和剛度退化。樓層屈服剪力,框架的一般層約為底層的0，7.支撐框架的一般層約為底層的0,9.底層的屈服強(qiáng)度系數(shù)為0 7，0、3。在支撐框架中,支撐承擔(dān)的地震剪力為總地震剪力的75 框架部分承擔(dān)25 地震波取80條天然波、根據(jù)計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)、純框架結(jié)構(gòu)的彈塑性位移反應(yīng)與彈性位移反應(yīng)差不多 彈塑性位移增大系數(shù)接近1，隨著屈服強(qiáng)度系數(shù)的減小,彈塑性位移增大系數(shù)增大 樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)較小時(shí).由于支撐的屈曲失效效應(yīng),支撐框架的彈塑性位移增大系數(shù)大于框架結(jié)構(gòu),以下是15層和20層鋼結(jié)構(gòu)的彈塑性增大系數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)值,平均值加一倍方差.上述統(tǒng)計(jì)值與89規(guī)范對(duì)剪切型結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)值有一定的差異?？赡芘c鋼結(jié)構(gòu)基本周期較長(zhǎng) 彎曲變形所占比重較大、采用桿系模型時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)計(jì)算,以及鋼結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型的屈服后剛度取為初始剛度的0 02而不是理想彈塑性恢復(fù)力模型等有關(guān)，5。5，5。在罕遇地震作用下 結(jié)構(gòu)要進(jìn)入彈塑性變形狀態(tài).根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn),試驗(yàn)研究和計(jì)算分析結(jié)果 提出以構(gòu)件、梁、柱,墻，和節(jié)點(diǎn)達(dá)到極限變形時(shí)的層間極限位移角作為罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角限值的依據(jù)，國(guó)內(nèi)外許多研究結(jié)果表明,不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈塑性變形能力是不同的。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的彈塑性變形主要由構(gòu)件關(guān)鍵受力區(qū)的彎曲變形,剪切變形和節(jié)點(diǎn)區(qū)受拉鋼筋的滑移變形等三部分非線性變形組成，影響結(jié)構(gòu)層間極限位移角的因素很多.包括，梁柱的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系 配箍率，軸壓比.剪跨比、混凝土強(qiáng)度等級(jí)。配筋率等,其中軸壓比和配箍率是最主要的因素.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的層間位移是樓層梁,柱 節(jié)點(diǎn)彈塑性變形的綜合結(jié)果、美國(guó)對(duì)36個(gè)梁，柱組合試件試驗(yàn)結(jié)果表明,極限側(cè)移角的分布為1、27、1，8，我國(guó)學(xué)者對(duì)數(shù)十榀填充墻框架的試驗(yàn)結(jié)果表明,不開(kāi)洞填充墻和開(kāi)洞填充墻框架的極限側(cè)移角平均分別為1、30和1、38 本條規(guī)定框架和板柱。框架的位移角限值為1.50是留有安全儲(chǔ)備的,由于底部框架砌體房屋沿豎向存在剛度突變、因此對(duì)其混凝土框架部分適當(dāng)從嚴(yán)。同時(shí)、考慮到底部框架一般均帶一定數(shù)量的抗震墻。故類(lèi)比框架、抗震墻結(jié)構(gòu) 取位移角限值為1 100，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下、抗震墻要比框架柱先進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，而且最終破壞也相對(duì)集中在抗震墻單元。日本對(duì)176個(gè)帶邊框柱抗震墻的試驗(yàn)研究表明?？拐饓Φ臉O限位移角的分布為1.333、1，125。國(guó)內(nèi)對(duì)11個(gè)帶邊框低矮抗震墻試驗(yàn)所得到的極限位移角分布為1。192，1，112。在上述試驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,取1。120作為抗震墻和筒中筒結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角限值.考慮到框架，抗震墻結(jié)構(gòu)、板柱,抗震墻和框架、核心筒結(jié)構(gòu)中大部分水平地震作用由抗震墻承擔(dān),彈塑性層間位移角限值可比框架結(jié)構(gòu)的框架柱嚴(yán)，但比抗震墻和筒中筒結(jié)構(gòu)要松、故取1.100。高層鋼結(jié)構(gòu)。美國(guó)ATC3，06規(guī)定 類(lèi)危險(xiǎn)性的建筑，容納人數(shù)較多，層間最大位移角限值為1 67、美國(guó)AISC,房屋鋼結(jié)構(gòu)抗震規(guī)定 1997，中規(guī)定.與小震相比、大震時(shí)的位移角放大系數(shù)，對(duì)雙重抗側(cè)力體系中的框架，中心支撐結(jié)構(gòu)取5 對(duì)框架.偏心支撐結(jié)構(gòu).取4，如果彈性位移角限值為1，300，則對(duì)應(yīng)的彈塑性位移角限值分別大于1 60和1。75 考慮到鋼結(jié)構(gòu)在構(gòu)件穩(wěn)定有保證時(shí)具有較好的延性，彈塑性層間位移角限值適當(dāng)放寬至1.50，鑒于甲類(lèi)建筑在抗震安全性上的特殊要求.其層間變位角限值應(yīng)專(zhuān)門(mén)研究確定、