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1、如何优化抗震墙结构及抗震墙抗弯刚度探讨 - 结构理论 摘要：在框架抗震墙的设置中，抗震墙数量的多少，主要影响着 框架抗震墙体系的安全、合理与经济。在抗震墙数量过少的情况 下，容易导致结构不安全的情况发生；如果抗震墙的数量过多，将 会加大地震的作用并且没有经济实惠的效果，抗震墙结构的优越性 难以得到充分发挥。所以本文对怎样优化抗震墙的抗弯刚度及其结 构做出了专门的研究。关键词：抗震墙结构；抗震墙抗弯刚度在结构设置中，抗震墙数量的多少，主要影响着框架抗震 墙体系的否安全、合理与经济。如果设置的抗震墙数量过少，将会 导致结构不安全的现象发生；如果抗震墙的数量过多，将会加大地 震的作用并且没有经济实惠
2、的效果，使得框架抗震墙结构的优越 性难以得到充分发挥。按照建筑抗震设计规范(GB5001122001) 当中的相关规定，经过研究发现：在框架抗震墙的结构中，抗震 墙在其底端承受的水平地震弯矩值在总的地震弯矩值中所占的比例 不低于 50%，否则，框架部分就应当根据框架体系来完成其设计。 许多专家针对抗震墙的数量在框架抗震墙结构中是否合理的情况 进行了研究，得出一个基本原则，抗震墙在满足规格的结构侧移方 面和层间侧移角限制的前提下，数量越少越好。本文对怎样优化抗 震墙的抗弯刚度及其结构做出了专门的研究。1 优化抗震墙结构、抗震墙抗弯刚度的意义抗震墙的抗弯刚度不仅影响着抗震墙结构，也能够对框架抗震墙
3、结构的抗震效果及其合理经济性产生巨大影响。当其结构体 系确定下来之后，在其它因素固定的情况下，抗震墙的抗弯刚度一 经确定，与之相对应的结构自振周期也会确定下来，进而地震作用 也得以确定。以抗震设计方面的经验教训作为参考，在抗震墙的抗 弯刚度过小的情况下，遭遇地震之后，将会出现不小的变形情况， 这将造成比较严重的震害；相反，如果抗弯刚度太大，致使结构自 振周期变短，进而引发相应的地震作用也随之增大。在实际抗震设 计的过程中，一般需要花费一定的费用和时间进行多次的试算之后， 才能够得出比较恰当的抗弯刚度。因此，在抗震设计的过程中，怎 样进行简单快捷的计算，既能够使抗震的安全性得以保障，又能够 使抗
4、震墙的适当的抗弯刚度的确定过程更具合理安全性，是个非常 重要的研究课题。日本曾经以它的国内地震后的统计资料为依据， 提出了一个指标：“壁量” 或者“ 壁率” 与震害的相互关系，但是这一 指标仅仅关系着建筑面积，不能有效的反映影响抗震墙的数量确定 因素，比较粗略，并且也不合乎我国国情。到目前为止，我国在这 方面取得的成就大都是以旧的抗震规范为依据取得的，并且大部分 是以原来的刚性地基作为假设进行研究的。2 底部框墙结构抗震设计中应注意的问题底端框墙结构体系的设计过程中尤其重视概念设计，在底部 框墙的结构中，墙量的数量多少、墙片大小情况、平面样式、剪力 墙的设置方案、框架柱网的设计、以及对跨度尺寸
5、的把握等方面， 都是该方案合理与否的影响因素。其中，剪力墙在低矮墙的范畴之内，它的抗剪刚度比较大，假如需要设计的墙肢太长且需要较为复 杂的平面形式，将会导致局部受到过大的强度以及受力集中情况的 出现。在抗震设计中，剪力墙的数量并不是绝对的，有时很少的剪 力墙就能够满足上下层抗侧刚度比限值，所以在布置剪力墙的过程 中，必须坚持对称、均匀、分散、周边的原则，保持墙片长度适宜， 不能过长，墙片高度和宽度的比值在 1.5 左右比较合适， “L”“T” 这两 种平面形式能够提高抗侧刚度，不适合被采用， “一” 字形就比较适合。 只有每一片的剪力墙的刚度都被弱化，均匀分散多道设防的效果才 能得到更好地实现
6、。底端框墙结构的柱网一般保持在 6.0m 左右的范 围之内，不能太大，而且框架中的大梁悬墙的数量最好不要超过一 道，其大梁横断面的高度应该保持在 1/51/8 梁跨的范围之内，柱 网过大会导致配筋以及大梁断面的异常现象发生，而且伴随着上部 悬墙数量的增多呈现加重的趋势。配筋和大梁断面太大的情况下， 会加重强梁弱柱问题在底框结构中的影响，大大降低该类房屋结构 的安全系数。保持柱网尺寸的合理性，给以规定的限值，控制框架 梁上的悬墙数量，十分有利于底部框墙结构的完善。在对底部框墙 结构进行设计的过程中，应该严格控制其侧移刚度比，其合理工作 特性的表现之一为底端合理的柔韧性降低了地震作用，并且令上部
7、取得先机，屈服于下部，达到吸收地震能量的目标，减弱地震力向 上传达的力度，降低上部砌体结构的破坏力。与此同时，底部因为 剪力墙的合理布置，再加上底框所用的钢筋混凝土的特有性能，与上部相比，其抗震性能有比较大的优势，进而改善了整个结构的抗 震性能。在底部框墙结构的设计上，上下刚度比的优越匹配有利于 促进其抗震性能的发挥，不管在什么情况下，下部框墙层和上部砖 砌体的侧移刚度比例不低于 1，这是能够把薄弱层控制在底层使其 不向上移动的保障。3 确定抗震墙适宜抗弯刚度中考虑避免共振效应的对策现在的高层建筑中，通过震害的例子能够充分说明：场地的 周期性质对震害的程度以及结构的动力性能影响重大。以美国加州
8、 1974 年发布的抗震设计规定中的注释为依据，它指出：由于冲积层 土壤和高层建筑之间可能会引起共振条件的产生，使得其结构遭遇 强烈反应后对长周期的冲积层产生巨大的破坏力。所以，在较为软 弱的地基上设计高层建筑的时候，研究抗震设计中如何规避共振引 发的的严重破坏极为重要。本文以为：有效规避共振引发的震害对 高层建筑的破坏，关键的办法就是控制高层建筑的自振周期，本质 上就是控制其抗震墙的抗弯刚度，本文研究的策略是：在抗震设计 中，人为地对高层建筑的自振周期实行强有力的宏观调控，使得场 地的卓越周期 Tp 和基本自振周期 T1 之间形成明显的错位，也就是 说：具体上就是 T11.30Tp。以限制建
9、筑物的变形条件作为出发点，针对框架抗震墙结 构体系和抗震墙分别提出了图表曲线或者系统的公式，在计算之后 得出结论，反映了建筑物的场地种类、总高度、总重力的负荷、抗 震设防烈度、以及地基土壤条件等因素，这些因素可以影响抗震墙抗弯刚度的确定，并且使其合乎规范的顶点位移限值条件，不仅考 虑到了结构和地基的相互作用，也叫天然的柔性地基条件，还考虑 到了桩基条件，也就是结构、土壤和桩的相互作用，还可以参考传 统规范的刚性地基条件，除此以外，还应该在计算抗弯刚度的过程 中同时考虑规避共振效应的举措，并且在宏观上对抗震墙的抗弯刚 度进行调控，以期能够达到保障抗震的安全性、提高设计的效率和 合理运用所需材料的
10、效果。4 结论经过分析得出结论，在房屋设计过程中要想获得优良的抗震 性能，要求结构设计人重点把握概念设计，并且熟知符合规格的控 制参数，还要对不同的模型进行成规模的分析计算，从而得到合理 的设计效果。这对各个专业提出了要求：需要侧重点一致并且互相 协调。影响抗震设计质量的关键因素是建筑专业，建筑师需要对抗 震进行概念设计，这样看起来其重要性远大于结构工程师，因为建 筑专业掌握着概念设计的主动权。参考文献1刘春旭,赵丽莉.底部框架抗震墙砖房的结构抗震与建筑方 案J.房材与应用.2005(02)2颜冬莲.底部框架- 抗震墙砖房的抗震构造设计J.国外建材 科技.2005(03)3章冬梅.底部框架- 抗震墙房屋设计的心得J.科技创新导报. 2008(27) 4秦从律,张爱晖.消能支撑加固底部框架砌体房屋的弹塑性 地震反应分析J.建筑结构学报.2005(04)5常业军,张富有.底部框架-抗震墙房屋抗震审查中的若干问 题探讨J.工程抗震与加固改造.2005(05)
