二道防线是强剪弱弯调整么

Question

如题所述

Answer 1

框架剪力墙结构二道防线调整
摘要：框架剪力墙结构二道防线调整可有效提高建筑工程的抗震性能，保证结构安全。框剪结构中剪力墙是第一道防线，框架是二道防线。设计时，要根据规范的原则来设置二道防线，保证二道防线具有一定的抵抗水平荷载的能力，防止第一道防线剪力墙进入塑性造成结构整体破坏。本文以笔者设计的某高层框架剪力墙结构为案例，阐述二道防线的调整理论和方法。
关键词：框剪结构；抗震设计；二道防线调整
引言：
框架剪力墙结构中剪力墙的布置较剪力墙结构灵活，在具有一定刚度和抗震性能的同时，可以满足不同使用功能的要求，在办公、公寓、商业、酒店等高层建筑中得到大量应用。框剪结构在设计时，需设置二道防线，防止设防地震或大震发生时，一道防线进入塑性失去承载能力后结构整体破坏。二道防线的设置，应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中的相关规定。
1.框剪结构二道防线调整的作用
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙两种力学性能不同的抗侧力构件构成，共同抵抗水平及竖向荷载。它的受力特点不同于框架，也不同于剪力墙在剪力墙结构中的受力特点。因为框剪结构底部楼层剪力墙的位移较小，剪力墙主要承担水平作用，上部楼层剪力墙的位移比较大，具有外倾倾向，框架具有内收作用，框架阻止剪力墙按照剪切曲线变形。剪力墙不仅承担上部楼层的水平作用，还需给框架提供附加水平剪力[1]。框架部分的抗剪能力远小于剪力墙部分，因此在遭受地震时，由剪力墙来承担主要地震作用，框架辅助受力作用很小，剪力墙是承受水平作用的第一道防线。在小震作用下，剪力墙的基本不开裂或开裂较小，刚度损失较小。当承受中、大震作用时，剪力墙刚度退化严重，进入塑性，剩余地震作用将转移作用到框架，框架成为第二道防线。根据抗规、高规的要求，设计二道防线时，要考虑框架结构塑性变形内力重分布特点，要求结构具有一定的延性和弹性，可以满足结构变形等要求，所以在设计时需对框剪结构进行二道防线调整。
2.国内外关于二道防线调整的差异
2.1国内规范对二道防线调整要求
抗规和高规要求对框剪结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力进行调整，具体计算公式如下：Vf=min（0.2V0，1.5Vf。max），其中V0为对应地震作用标准值的结构底层总剪力，Vf为对应地震作用标准值的各层框架承担的地震总剪力（未经过调整的）。
2.2国外规范对二道防线调整要求
《美国统一建筑规范UBC》对高层建筑框架剪力墙结构体系提出以下要求：1、高层建筑应具有完整的结构体系来支承担竖向荷载作用。2、当遭受地震作用时，剪力墙和框架共同承担水平地震作用且框架应至少具备承担25%的基底水平剪力的能力。3、设计时要充分考虑框架和剪力墙的相互影响，提高框架剪力墙的整体刚度。根据相关研究，框架承担25%的基底剪力，可以确保结构在大震下依然可以承担建筑重力荷载，建筑结构的抗倒塌性能良好[2]。
3．框剪结构二道防线调整案例
3.1工程概况
以笔者设计的银川市还建五里宜居友爱保障性住房2#廉租公寓为案例，本例为地上23层，地下1层，平面尺寸为47*18.8m，建筑高度为90m，结构形式采用框架剪力墙结构，抗震设防烈度为8度0.20g，设计地震分组为第二组，场地类别为II类，设计使用年限为50年，抗震设防类别为标准设防类，安全等级为二级，框架及剪力墙抗震等级均为一级。经计算，底层内力CQC的框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比计算结果如下：X向框架承担的倾覆力矩为21.35%，Y向框架承担的倾覆力矩为13.74%，均大于10%，小于50%，属于标准的框架剪力墙结构。下图为X向框架剪力按楼层在弹性CQC--0.2v0--UBC分布情况。

3.2二道防线调整方法
规范要求框架部分具备承受至少20%基底地震剪力的能力。在结构设计中，要将20%基底剪力以倒三角形荷载的分布模式作用在剪力墙面内，按剪力墙相对面内刚度得到的框架层剪力进行包络设计，但这种调整模式，从上图中可以看出忽视了楼层剪力分布规律，得到的结果不完全符合结构的实际受力特征。因此，需要对框架剪力墙的框架剪力进行调整，下图为X向框架剪力调整系数按楼层在0.2v0—UBC—中震弹塑性的分布情况。

从上图中可以看出，0.2V0调整系数按楼层高度出现了“中间小，两边大”哑铃形的分布特征，这是由于框剪结构中部楼层框架增加了承受水平荷载的作用，所以需要调整的系数比较小。案例选取代表楼层的X、Y向0.2V0调整系数如下：

通过表格可以得出以上结论。
3.3框架柱剪力调整方法
从框剪结构的层间位移角、框架剪力最大值、剪力墙弯矩及变形曲线的拐点位置，可得出变形曲线拐点位置以上的剪切变形是框剪结构剪力变形最大的地方，上部楼层剪力值大于下部楼层。上部楼层因剪力墙的弯曲变形，框架成为抵抗水平剪力的主要构件，所以需调整框架剪力，形成二道防线，保证框架具备一定的承担地震水平剪力的能力。根据框剪结构抗震弹性模量分析，发现顶部楼层所承受的水平剪力沿框架转移到剪力墙，水平剪力的转移方向和底部相比完全不同，所以实际上层楼层剪力墙被破坏的程度并没有底部结构破坏严重，可以满足规范要求。根据“强剪弱弯”的原则，在设计时，可以提高上部楼层框架剪力墙的延性，从而确保上部楼层框架变形承载力。
受剪变形曲线拐点是框剪结构变形的关键节点，拐点以下主要以弯曲变形为主，中、大震时出现塑性变形。调整时，可以把拐点作为界限将框架剪力墙分成两段分别进行调整。在多遇地震作用下得到结构承受剪力最大的楼层，将该层作为变形曲线的拐点，其下的楼层按照规范要求调整，其上的楼层考虑楼层剪力调整系数[3]。经过二道防线调整后，案例X方向地震作用下楼层最大位移为1/1017，Y方向地震作用下楼层最大位移为1/969，满足规范1/800的规定。
结束语：
综上所述，案件在结构设计时，在满足高规、抗规中层间位移角限值的要求下，进行二道防线调整，保证第二道防线框架的抗震性能，保证高层建筑结构的延性，确保小震不坏、中震可修、大震不倒的三阶段抗震设防目标的实现。
参考文献：
[1]毕杰刚.框架-核心筒结构楼层地震剪力调整方法的对比分析[D].重庆大学,2014.
[2]田淑明.框架-核心筒结构的框架内力调整方法对比研究[J].建筑结构学报,2017,(5):100-108.
[3]赵刚.盛京金融广场项目T3塔楼——带裙房塔楼结构二道防线设计特点[J].建筑工程技术与设计,2017,(12):1575-1575.
作者简介：姓名：景毅（1974.12.23--），性别：男；籍贯：山西；民族：汉；学历：本科；职称：高级工程师；职务：副总工程师；研究方向：建筑结构设计；单位：银川市城市规划设计研究院有限公司。

Answer 2

1引言
本文所提到的二道防线调整主要针对框架一剪力墙结构和框架— 核心简结构。这两类结构的共同
特点是框架和剪力墙共同工作，整体承担荷载和作用,由于剪力墙的抗侧刚度较大,一般情况下通常会以较小的截面承担很大的楼层剪力，杜子则相反，往往以较大的截面承担很小一部分楼层剪力。按多道防线的概念设计要求,墙体是第一道防线，在地震作用下会先于框架破坏，从而导致楼层剪力在墙与柱之间发生重分配，剪力墙承担的剪力会部分往柱上转移。为了体现这种内力重分配、在做结构设计时，会对弹性计算结果进行调整,适当增大柱所承担的剪力。这样即使第一道防线遰到嵒服破坏后，框架部分作为第二道防线仍然可以抵挡住后续的地震动冲击，保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。
本文初步探讨子结构在弹性及弹塑性工作状态下楼层剪力的分配机理，根据黄吉锋研究员提出的等剪应力调整方法（，结合现有软件二道防线调整的具体做法，闸述放开二道防线调整系数的必要性。
2框剪、框筒结构的二道防线调整规范方法
对于框剪结构下半部分而言，弯曲变形往往是楼层变形的主要部分，剪力近似地按杆件截面惯性;矩分配。而截面惯性矩与截面形状关系密切，对于相同面积的截面，其截面惯性年与截面长宽比成正比。
在通常情况下，杜截面的长宽比接近于 1,而剪力墙截面的长宽比一般远大于1,因此剪力墙分得的剪力往往会数倍于同面积的柱分得的剪力。
在框剪结构中，剪力墙之所以会以较小的截面积承担较大的楼层剪力，是因为这个结论来自于一个基本前提，即：认为结构处于弹性工作状态。然而在实际地霞作用下，由于剪力墙与柱的延性不同,剪力墙将首先开裂,刚度出现退化,从市导致内力的重分配,这时,柱承担的剪力将增大,而剪力墙承担的剪力将减小。也就是说在实际的弹塑性工作状态中，墙和杜承担的剪力并不像弹性分析的结果那样相差悬殊，而是趋于均匀。既然如此，从多道设防的抗震思想出发，在设计阶段就应当考虑这种弹塑性内力重分配，将弹性;计算得到的框架杜剪力调大，以体现更真实的弹塑性工作状态。作为安全储备，剪力墙的剪力则保特不变。
出于以上考虑，《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)1218.1.4 条对框剪结构的二道防线调整有如下规定。
满足式(1)要求的楼层，其框架总剪力不必调整，不满足要求的楼层，其框架总剪力应按0.2V。和
1.5 Vi.mue CV.mwx 为各层框架承担的地震总身力中的最大值)两者的较小值采用：
V≥0.2Vo
(1)
式中：Vo-
-基底剪力；
各层框架承担的地震总剪力。

Answer 3

是。框架剪力墙结构是高层建筑结构中比较常用的一种结构体系,该结构体系属于双重抗侧力体系,由延性外框架和剪力墙两个系统组成,并由它们协同工作来抵抗外力作用,一方面可使结构满足当前规范严格的层间位移角限值,另一方面又不失结构延性,具有多道抗震防线。本文重点研究了规范中框架剪力调整对梁、柱配筋的影响;通过对比不同的框架剪力调整方法,提出了框剪结构框架剪力调整方法的改进建议,并通过弹塑性分析对其可行性进行了深入探讨,总结框剪结构多道抗震防线的相关概念,结合框剪结构的受力特性和规范的抗震设计方法,指出框剪结构多道抗震防线在规范中的量化标准,如连梁刚度折减、剪力墙底部加强区、框架剪力调整(即0.2V0调整)、强柱弱梁和强剪弱弯。

Answer 4

框架剪力墙结构二道防线调整可有效提高建筑工程的抗震性能，保证结构安全。框剪结构中剪力墙是第一道防线，框架是二道防线。设计时，要根据规范的原则来设置二道防线，保证二道防线具有一定的抵抗水平荷载的能力，防止第一道防线剪力墙进入塑性造成结构整体破坏。本文以笔者设计的某高层框架剪力墙结构为案例，阐述二道防线的调整理论和方法。框架剪力墙结构中剪力墙的布置较剪力墙结构灵活，在具有一定刚度和抗震性能的同时，可以满足不同使用功能的要求，在办公、公寓、商业、酒店等高层建筑中得到大量应用。框剪结构在设计时，需设置二道防线，防止设防地震或大震发生时，一道防线进入塑性失去承载能力后结构整体破坏。二道防线的设置，应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中的相关规定。

Answer 5

二道防线是强剪弱弯调整。因为二道防线的原理是使用高斯函数对力进行再求解，所以二道防线是强剪弱弯调整