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某大楼连梁剪切粉碎震害的计较阐发与思虑

发布日期:2019-07-18

  ! 工 程 结 构 ! 某大楼连梁剪切粉碎震害的计较阐发取思虑 刘育博 , 杨富涌 , 宇 摘 要 1 1 2 (1 . 四川省建建设想院, 四川成都 610071 ; 2 . 四川省建建科学研究设想院, 四川成都 610071) 针对彭州 饭馆从楼 抗震墙连梁 的剪切破 坏 , 采 用中国建研 院 PKPM 的 SATW E 法式进行 原 设想烈度下多遇地动计较以及 5! 12 地动彭州市区现实烈度下 中震不平 服计较 , 将发生破 坏的连梁 计 算成果取现实震害进行对比 , 取得了大体分歧性 。 由此以 本工程 为例 , 调整受 损连梁 的跨高 比 , 使 其正在遭 遇 烈度下达到连梁延性受力机制 。 尔后针对连梁设想 , 提呈现有 多遇地动 下的连梁 ? 强剪弱 弯 #并不 必然能 保 证中震大震下连梁的延性粉碎 。 更多需要沉视协调抗震墙刚度 、 加强概念设想 。 环节词 连梁 ; 震害 ; 剪切粉碎 ; 跨高比 ; 剪压比 ; 延性粉碎 ; A 强剪弱弯 中图分类号 TU 352 1+ 1 文献标识码 1 工程震害综述 彭州饭馆 位 于成 都彭 州 市区。设 计 完成 于 1992 年 12 月 , 从体于 1998 年落成。从楼地下一 层、 地 上十八 层。布局 形式为框架 - 抗震墙 布局。设 防烈 度为 7 度 , 根据 ?建 建抗 震设想规范 % GBJ 11- 89 进行抗震设想。布局平面安插及楼 层层高环境详图 1 和表 1。 从楼层典型平面可 以看出 , 该布局 全体刚度 大。正在布局 单体体量不大的情 况下 , 中 部的抗 震墙 闭合 构成筒 体 , 且数 量较多。但抗震墙洞口连梁设置普 遍较高 , 各层连梁 高度均 同表 2 列出的 LL1、 LL 2 , 且连梁跨高比极小 ( 均小于 2 5) 。 5! 12 地动震害 表示 为 LL1 和 LL2 的正在 首层 至十 三层 [ 收稿日期 ] 2010- 04- 06 四川建建 第 30 卷 3 期 2010. 06 147 ! 工 程 结 构 ! 呈现分歧程度的交叉 斜裂痕。 LL 1 发生 严沉剪切 粉碎 , 次要 集中正在二层 ~ 八层段 : 交叉斜裂痕自连梁 支座两头 呈对角曲 线贯通。上部混凝土完全 压碎 , 构成 很大的 浮泛。 LL 2 因为 跨高比相对较大 , 裂痕 类型 虽然 属于剪 切型 , 但 仍然呈 现出 一些弯剪组合特征 , 其受损环境相对 较轻。其余结 构构件如 框架柱、 框架梁、 剪力墙以及其它部 位连梁均 无裂痕呈现 , 震 后无破损环境。 2 SATW E 法式计较取工程震害对比 因为该工程震 害集中 表现 正在两个 抗震 墙筒 体相连 的连 LL 2 计较成果正在 3 、4 、 5 层均 未跨越 剪压比 上限 , 虽然 取震害 中的剪切粉碎有必然差别 , 但取裂痕呈现 出的些许弯 剪组合 特征也是根基相 符的。同 时施 工质量 差和 预埋 孔洞对 连梁 现实抗剪能力减弱也会 对该连梁粉碎模式发生一些影响。 梁 LL1、 LL 2 上 , 为使阐发 具有针 对性 , 本文 将工 做的沉 点也 集中于此。笔 者采 用中 国建 研院 PKPM 软件 SATW E ( 2006 年 10 月版 ) 对该工程起首 进行 原有设 防烈 度 7 度下的 多遇 地动计较 , 查验其小震 下的 平安 机能 , 尔后 按照 国度地 震局 发布的 ?汶川 8 0 级地 震烈度 分布图 %彭州 市区 的 烈度 ( 7 度 ) 进行弥补计较。并将法式计较成果取震害进行对比。 2 1 7 度多遇地动下的对比 7 度下的 多遇地动 下 , 本 文将法式计 算成果取 图纸现实 配筋做了对比 , 对 于框 架梁柱 而言 , 二者 根基 吻合。但 是针 匹敌震 墙 的 连梁 , 尤 其 是 连 接左 左 两 个 筒 体 的 连 梁 LL1、 LL2, 计较和实配值 存正在 较大 差别。 以下 列出 LL 1 正在 2 、3、 4 层的实配值和法式计 算值 ( 表 3) 。 3 关于连梁设想的一些思虑 针对本工程特点 , 抗震墙做为第一道 抗震防地吸 收了绝 大大都地动力 , 从而相连框架的安 全性。可是连 梁的破 坏模式并不抱负 , 做为 毗连 摆布筒 体的 次要 程度构 件 , 发生 脆性剪切粉碎的曲 接后 果 , 是摆布 筒体 改变 成 墙肢 , 分 别承受响应 的地动 剪力。其 抗侧 刚度大 幅降 低。若是 烈度更大 , 则该建建的抗震平安机能会 严峻 。抱负 的连梁粉碎机制 , 应是连梁受弯后 , 正在支 座构成塑性 铰。 既耗散地动能量 , 同时继续束缚两侧抗 震墙的变 形。曲到地 震力增大到某种程 度使得 其承 受的弯 矩超 过塑 性铰转 动能 力时 , 端部混凝土受压区压碎为止。这种 粉碎模式正在 抗震中 阐扬的感化远优于前者。设想延性 连梁 , 次要是节制 合适的 跨高比。就本工程 , 笔者针对 LL 1 测验考试了两种体例来 增大连 梁的跨高比 : 减 小连 梁高、 减 小连 梁高 度 同时 增 大跨 度 ( 表 5、 表 6) 。 形成此差别的缘由是多方 面的 : ( 1) 其时计较法式 TBSA 和目前选用的 SATW E 法式单 元模 型分歧。 TBSA 空间 杆系 模子针对连梁计 算 偏 小。 ( 2 ) 遵 循 的 ?抗 震 设 计规 范 % G BJ 11- 89 和 G B 50011- 2001 正在内力调整系数分歧。 从目前的 设想目光来看 , 跨高比 如斯 小的 连梁 , 其箍 筋配 置是存 正在安 全现患的。 2 2 烈度 下的计较阐发 正在 7 度烈度 ( 即 7 度设防烈度 ) 下 , 为较 实正在地表现 其时的地动感化 , 笔者采用中震不方 法验算该 布局的承 载力。具体步调是 : 将程度地动影 响系数 max 调至 7 度中震 值 0 23, 把 荷载分项系 数改 为 1 0, 打消 抗震 承载 力调 整系 数 RE, 同时材料强度取尺度值。也就是说 , 降低 布局的平安 储蓄 , 正在相对实正在的环境下采用振型分化 反映谱法 计较布局 的地动反映。 计较成果表白 , 该结 构超 筋环境 呈现 正在 LL1 位 置 , 自二 层至十三层 均为 剪压比 跨越 上限 , 即 V 0 15f c bh 0。 LL 2 正在 二层和六层呈现不异 的情 况。表 4 列出 LL1、 LL 2 正在二 至六 层的剪力值。 能够看出 LL1、 LL2 的计较成果 和现实 连梁破 坏情 况大 体 趋向是分歧 的。 LL 1 正在地动中 裂痕 沿两 端支 座对 角曲 线 贯 穿。这恰是 剪压比超限 后发生斜压 粉碎的典 型特征 ; 而 从表中 不难看 出 , 表 5 中虽 然减小 LL 1 的高 度 , 制 成其 承受地动剪力降低 , 可是自 身抗剪 能力减 少得更 多。而表 6 则通过增大跨度并 削减高 度相 连系的 体例 最终 处理了 剪压 比超限的问题。阐发缘由 , ( 下转第 150 页 ) 148 四川建建 第 30 卷 3 期 2010. 06 ! 工 程 结 构 ! 较凸起 , 施工难度较大 , 采 用不 同的墩 型将 间接 影响结 构安 全、 工程制价及扶植工期。因而 , 根 据墩型的 分歧 , 本 桥初步 确定采用单肢箱型墩方案、 双肢箱型墩方 案及双肢实 心墩方 案三种分歧的桥型方案 进行比选。 初步计较表白 , E& 波地动力做 用下 , 单肢箱型墩 墩身各 截面强度均满脚规 范要 求 , 且富余 较多 ; 双 肢箱 型墩墩 身各 截面强度均满脚规范要求 , 但富余不多且 配筋较单肢 箱型墩 多 ; 双肢实体墩方案相 对于 双肢箱 型墩 方案 , 结 构系统 的质 量和刚度大 小及 分布 较 为接 近 , 控 制截 面 的地 震力 差 别不 大 , 可是双肢箱型墩方 案截 面尺寸 较大 , 若 采用 不异的 配筋 体例 , 双肢实体墩墩顶、 墩底截面强 度均不满 脚规范要求 , 且 差值较大 , 如加大双肢实心墩截面 , 能够提高 墩身承载能 力 , 但墩身刚度增大 , 地动 力也 响应增 大 , 强度 仍然 不满脚 规范 要求 , 如减小双肢实心墩截面 , 墩身 刚度减小 , 地动力 响应减 小 , 但墩身承载能力降低 , 强度仍是 不克不及满脚 规范要求 ; 如加 大双肢实心 墩截 面配 筋 率 , 虽然 墩 身强 度 可以或许 达到 规 范要 求 , 但钢筋数量添加较多 , 受力不 合理且不 经济。因而 , 本桥 最初确定单肢箱型墩方 案为保举方案。 ( 5) 连系桥位处 的工程 地质情 况 , 选 择合理 的边坡 防护 体例 , 防止施工期和运 营期 边坡 滑塌 , 施工 平安及 运营 期桥墩的平安。 ( 6) 对从梁是采 用双向 预应力 系统 , 仍是采 用三向 预应 力系统进行比选 , 对 梁底曲 线过 渡体例 , 分 别列 举圆曲 线 次抛物线 次抛物线进行比选 , 优化从梁 受力形式 , 合理降低工程制价。 ( 7) 按照地形条 件及工 程地质 环境 , 选择合 理的桥 台形 式 , 别离对沉力式 U 型台和埋 置式轻型台进行比选。 5 桥型方案选择 5 1 桥式选择 按照以上工程特 点 , 并连系制价、 工期等 要求 , 提出从桥 采用持续刚构桥 , 是经济合理、 切实可行的。 5 2 桥跨安插 选择 连系实地勘测成果 , 考虑到通航净空 要求及桥 跨安插的 协调性 , 本桥保举采用从跨 166 m 变截面 持续刚构 逾越小黑 江。因两岸地势 较陡 , 如增 大从 跨跨径 , 虽 然能够 降低 从墩 墩高 , 但从 梁梁高 必需加 大 , 响应制价 增高 , 工期 也加长 , 影 响水库按期蓄水 ; 如减小从跨跨径 , 从梁梁高 能够恰当 降低 , 但从墩墩高加高 , 施工 难度 加大 , 且从 跨必 须满 脚通航 净空 要求 ( 下底宽 150 0 m) , 跨径减小 的余地不 大。分析 考虑工 程制价、 通 航净空 及扶植 工期等因 素 , 从跨选 择 166 m 摆布 跨径逾越小黑江较为合理。正在从跨 跨径确定 的前提下 , 考虑 到削减桥台及根本工程 量 , 边跨跨 径确定 为 90 m。因而 , 本 桥保举采用 ( 90+ 166+ 90)m 预应力 混凝土持续 刚构。并且 恰当加大或减小从 跨跨 径 , 比选 的意义 也不 大 , 故不再 列其 它桥跨安插方案做必 选。 5 3 桥型方案 确定 因为桥位处山 高坡 陡、 地 势险 峻 , 所正在地 区地 震动 峰加 速度较大 , 抗震问题比力凸起 , 从墩 高较高 , 不变性 问题也比 6 竣事语 普洱市碧 云大 桥桥 型 方案 的比 选 分析 考 虑了 地 质、 地 形、 通航要求、 水电坐蓄水要求等各 个方面 , 桥型还要 取本地 的相协调 , 最初确定为 ( 90 + 166 + 90) m 的 单支箱 型墩 持续刚构桥 , 实践证明本桥型可以或许满脚当 初考虑的各 方面的 要求。本工程具有必然的自创意 义 , 能够供同类桥型参考。 参 考 文 献 [ 1] [ 2] 马保林, 李子青 . 高墩大跨持续 刚构桥 [ M ]. : 人平易近 交通出 版社 , 2001 J T J 021- 89 公桥涵设想通用规范 [ S] ( 上接第 148 页 ) 笔者认为 协调连 梁两侧抗 震墙 的刚度 是解 决连梁粉碎模式的次要要素。就本工程 而言 , 因为 LL 1 两侧 筒体刚度太大 , 仅仅通过减小梁高是无法 传送墙体 侧移发生 的庞大剪力的。只要恰当减弱抗震 墙刚度 , 同时连 梁截面又 不克不及取值过小 , 才能从中寻找到均衡。尽 管如许的 成果会制 成布局的自振周期有所加长 , 但将改变连 梁的粉碎 模式极大 改善布局的抗震机能 。 目前 , ?建建抗 震设想 规范 %对 于连 梁的 ? 强 剪弱 弯 # 措 施 , 采纳的是如下准绳 : V b = v b (M lb + M br ) /ln + VGb 但这是正在多遇地 震下的实现的。通过本 工程能够 看出 , 若是正在地动感化达到设防烈度 或更大的环境 , 原先 的延性破 坏就可能改变 为脆 性剪切 粉碎。因 此 , 笔者 认为 , 只要 更大 幅度地增大抗剪能力和抗弯能 力比例 , 同 时注沉连 梁的概念 设想 , 才能无效改善连梁的延性。 震彭州饭馆连梁剪 切粉碎 工程 进行下 多遇 地动 计较以 及实 际烈度下中震不计 算 , 针对发生 粉碎的 连梁 , 二者 取得了大体分歧性。由此提出 , 设想工做 基于多遇地 震下实 现的 ? 强剪弱弯 #的连梁延性受力机制 , 并不成以或许正在中震 以及大震下达到 抱负 变形模 式。并提 出连 梁的 截面高 度和 跨度的选择 , 不只需要 调理 本身的 跨高 比 , 还需 兼顾抗 震墙 体的全体刚度 , 沉视连 梁的 概念设 计 , 方能 最大 可能的 实现 抱负的延性粉碎模式。 参 考 文 献 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] G B 50011 - 2001建建抗震设想规范 [ S ] G B J 11 - 89建建抗震设想规范 [ S ] 包世华. 新编 高层建建 布局 ( 第二 版 ) [ M ] . 北 京: 中国 水利水 电出书社 , 2005 周颖 , 吕西林 . 中震弹性设想取中 震不设 计的理解 取实施 [ J] . 布局工程师 , 2008( 12) 4 竣事语 本文使用中国建研院 PK P M 的 SATW E 程 序对 5! 12 地 150 四川建建 第 30 卷 3 期 2010. 06