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[抗震] 我思故我在第二篇:五一前的乐章,我读抗规之7.2.4

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发表于 2013-4-27 20:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-28 08:48 编辑

隐藏内容更精彩!:
      
        
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        这只是规范的一个小点,自己的理解,和为了弄懂华丽一定的心思。不管如何,对大家来说不是很有用,可是对自己还是成就感获得的同时,也是一个节点。希望自己什么时候加上“上节点高”吧。

针对:建筑抗震设计规范 GB50011-2010  7.2.4

正文内容
7.2.4  底部框架-抗震墙砌体房屋的地震作用效应,应按下列规定调整:
1  对底层框架-抗震墙砌体房屋,底层的纵向和横向地震剪力设计值均应乘以增大系数;其值应允许在1.2~1.5范围内选用,第二层与底层侧向刚度比大者应取大值。
2  对底部两层框架-抗震墙砌体房屋,底层和第二层的纵向和横向地震剪力设计值亦均应乘以增大系数;其值应允许在1.2~1.5范围内选用,第三层与第二层侧向刚度比大者应取大值。(个人注:为什么是采用第三层与第二层侧向刚度比?因为7.1.8-4规定底层与底部第二层侧向刚度应接近。)
3  底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担,并按各墙体的侧向刚度比例分配。----------------------------------------------------------强条!!!
对应规范条文说明:
      
       底部框架-抗震墙砌体房屋是我国现阶段经济条件下特有的一种结构。强烈地震的灾害表明,这类房屋设计不合理时,其底部可能发生变形集中,出现较大的侧移而破坏,甚至坍塌。近十多年来,各地进行了许多试验研究和分析计算,对这类结构有进一步的认识。但总体上仍需持谨慎的态度。其抗震设计上需注意:
1  继续保持2001规范对底层框架-抗震墙砌体房屋地震作用效应调整的要求。按第二层与底层侧移刚度的比例相应地增大底层的地震剪力,比例越大,增加越多,以减少底层的薄弱程度。通常,增大系数可依据刚度比用线性插值法近似确定
底层框架-抗震墙砌体房屋,二层以上全部为砌体墙承重结构,仅底层为框架-抗震墙结构,水平地震剪力要根据对应的单层的框架-抗震墙结构中各构件的侧移刚度比例,并考虑塑性内力重分布来分配。
作用于房屋二层以上的各楼层水平地震力对底层引起的倾覆力矩,将使底层抗震墙产生附加弯矩,并使底层框架柱产生附加轴力。倾覆力矩引起构件变形的性质与水平剪力不同,本次修订,考虑实际运算的可操作性,近似地将倾覆力矩在底层框架和抗震墙之间按它们的有效侧移刚度比例分配。需注意,框架部分的倾覆力矩近似按有效侧向刚度分配计算,所承担的倾覆力矩略偏少。
……(没有摘抄完,偷懒一下,嘿嘿~

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现在回过来看自己写的,还是不好。  发表于 2013-4-28 22:56
测试一下自己能不能用这个回复可见,哈哈,。  发表于 2013-4-27 21:20

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 楼主| 发表于 2013-4-27 20:48 | 显示全部楼层

第二部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:14 编辑

{问题1:大者取大值的理解和计算处理}

       一开始咋看之下本人是不理解侧向刚度比大者取大值的意思,按照条文说明的观点,仔细分析应该是下面这样的。
      首先是这种结构形式的特点、
        底部框架砌体房屋主要指结构底层或底部两层采用钢筋混凝土框架--抗震墙的多层砌体房屋。
        这类结构主要用于底部需要大空间,而上面各层采用较多纵横墙的房屋,如底层设置商店,餐厅的多层住宅,旅馆,办公楼等建筑。
        这类建筑因底部刚度小,上部刚度大,竖向刚度急剧变化,抗震性能差。地震时往往在底部出现变形集中,产生过大侧移而严重破坏,甚至倒塌。为了防止底部因变形集中而发生严重震害,在抗震设计中必须在结构底部加设抗震墙,不得采用纯框架布置。
       其抗震墙的数量应根据第二层(底部为两层时选第三层)与底层(两层时为第二层)的纵横侧移刚度比值要求来确定。该类建筑的总高度和层数均有限值。[1]

       根据抗规3.4.2的规定,建筑设计宜择优选用规则的形体,其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。而这种结构体系属于沿侧向的侧移刚度不规则(有软弱层,这个软弱层是底层或者底部两层)。
      
     至于为什么上下刚度差别很大,朱总给出了自己的解释。[2]

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下面的第三部分和这一部分内容是连接的。  发表于 2013-4-28 12:45
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 楼主| 发表于 2013-4-27 20:48 | 显示全部楼层

第三部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 22:16 编辑

结论是结构不规则,体系极不合理,底层或底部两层很薄弱!
   
      为了减少底层的薄弱程度,即提高底部的刚度,需要对底层的地震剪力进行放大处理,自然就需要一个[增大系数,那么有了这个[增大系数之后,为了方便设计人员和程序实现规,专家们自然也就会想着法给这个系数取值,就有了这个系数取多大该如何取值的问题。
     底层是薄弱的,而薄弱的概念是由刚度比较得来的,说一个东西不好之前其实必然有一个客观存在的标准,这里这个标准就是上部结构的刚度,而底层的薄弱必然是与上层砌体结构的刚度对比之后得到的结论,于是就可以用上下刚度比来决定[增大系数。那么具体如何取值呢
      首先,1.2≤[增大系数]≤1.5,这是系数取值的范围。
      7.1.83,4小条对上部与下部的侧向刚度比给出了严格的规定,过大的话在强烈地震作用下会造成薄弱的底层弹塑性变形集中,弹性位移增大,会加速底层的破坏,如果过小,由于底层纵横向抗震墙设计过多,底层过强,又会使薄弱楼层转移到上部抵抗变形能力相对较差的砖房层,这也是不利的。[3]

      其次,是如何确定[增大系数具体取值的问题,以6度区底层框架-抗震墙砌体房屋为例,按照7.1.8-3的规定底层框架-抗震墙砌体房屋的纵横两个方向,第二层计入构造柱影响的侧向刚度与底层侧向刚度的比值,67度时不应大于2.5,8度时不应大于2.0,且均不应小于1.0”,可知K2/K1刚度比的上下限值,1.0≤K2/K1≤2.5,即可以用线性插值了。见图1

   
    上面是按照规范条文解释的一种线性内插法,需要注意的一点是上部砌体需要计入构造柱的影响,这点在PKPM软件中的实现应该是通过SATWE特殊构件补充定义中定义构造柱的方法来考虑构造柱对上部砌体刚度的影响(个人猜想,非官方)。

此处会衍生出一个问题:计入构造柱的影响,是指将构造柱本身的抗侧移刚度和墙体刚度叠加在一起?还是指构造柱阻止了墙体的弯曲变形而导致砌体墙体的侧移刚度只计入剪切变形不考虑弯曲变形????


至于人工计算时如何考虑目前自己还不是很清楚,先按下不表。上面一个问题同样如此,欢迎大家讨论。

备注:在一注论坛www.cectcc.com上类似的帖子有
《抗规》7.2.4条底部框架-抗震墙地震作用的疑惑
http://www.cectcc.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2475&fromuid=4284
关于《抗震》7.2.4条和7.2.5条的疑惑
http://www.cectcc.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3538&fromuid=4284
   
    其实这里确定增大系数好像还有另外一种方法,按照帖子中超超大神的说法“到底怎么取规范里面也没明说,某本参考书里面提到过这个地方的取法,貌似是取得刚度比的二分之一次方。具体哪本书我也不记得了,你可以查查。”是K2/K1的平方根。又问正在准备一注专业考试的身边的同事(我崇拜的大神~),好像是按照某平方曲线进行插值,下图2中红线所示

    至于是哪种我也不会呀!!!借来真题翻阅,只看到10年的一道真题是关于底层框架-抗震墙砌体房屋的,没有涉及到这个[增大系数,不知道各种考友有没有遇到这样的习题,方便自己理解一下。可以私信我。

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CAD画的图,应该用专业 的软件比较好。  发表于 2013-4-28 16:25
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 楼主| 发表于 2013-4-27 20:48 | 显示全部楼层

第四部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:01 编辑

{问题2:钢筋混凝土抗震墙与砌体墙的抗侧力刚度比较}
  
       这个问题是自身作为菜鸟存在的一个问题。不理解这种其实不太合理的“底层框架-抗震墙砌体”结构形式,会直观认为钢筋混凝土抗震墙的抗侧力刚度比砌体刚度自然会大上一些,那么怎么会K2/K1还大于1呢,开始纠结这个问题,纠结了一会。自身问题在于:

①整体刚度与抗侧力刚度没有区分开;

②在对材料性质不熟悉的情况下,靠感觉认为钢筋混凝土比砌体强,性质好;

③即使是钢筋混凝土比砌体性质好,那也是在同等条件的前提下,而底层和上部结构的刚度问题是与结构布置,构件尺寸等等很多因素有关的,不能随意判断。

  这就是菜鸟的心态吧,以此为戒,学会用所学知识进行分析再下结论。
  
       纯属自我反思,与他人无关。

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君子敬其在己者,而不慕其在天者,是以日进也。  发表于 2013-4-28 16:28
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 楼主| 发表于 2013-4-27 20:48 | 显示全部楼层

第五部分

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:15 编辑

{问题3:地震剪力到底由谁承担}

       既然规范的7.2.4条规定有底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担”,为什么后续的7.2.5对框架部分也有地震剪力相关的计算规定?

下面是hawaii前辈的解释,来自其网易博客。[4]

基本结论:地震剪力应全部由抗震墙承担并不意味着框架柱的地震剪力为0  !!

建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)(以下简称《抗规》)第7.2.4条第3款规定:

       底部框架-抗震墙房屋底层或底部两层的纵向和横向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担,并按各抗震墙侧向刚度比例分配。
       但这并非意味着框架柱的地震剪力为0,可能只是为了安全起见,而要求单独抗震墙本身即可承担起全部的地震剪力,框架柱所承担的地震剪力只是做为安全储备,在设计中没有按刚度比例去分担抗震墙的负担。但在进行框架柱本身的设计时,仍需考虑其按刚度分配到地震剪力,具体的分配方法详见《震规》第7.2.5条第1款,即:
  
7.2.5 底部框架-抗震墙房屋中,底部框架的地震作用效应宜采用下列方法确定:

1 底部框架柱的地震剪力和轴向力,宜按下列规定调整:

1)框架柱承担的地震剪力设计值,可按各抗侧力构件有效侧向刚度比例分配确定;有效侧向刚度的取值,框架不折减,混凝土墙可乘以折减系数0.30,砖墙可乘以折减系数0.20

关于这两条规定的详细例题可参见施岚青《2008年一级注册结构工程师专业考试答题指导》第69页案例题2.4.3-2和第70-71页案例题2.4.3-5

最后这个我没有验证!!

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内容立还有一些疑问没有解答,自己也没有搞清,标记一下,尽快完成。  发表于 2013-4-28 16:27
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 楼主| 发表于 2013-4-27 20:53 | 显示全部楼层

第六部分:参考文献

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:16 编辑

参考文献

[0]抗规必不可少!!最基本的教材!!

[1]百度百科    http://baike.baidu.com/view/3819539.htm

[2]朱炳寅      建筑抗震设计规范应用与分析。

[3]邓泽锋      浅谈对底部框架抗震墙砖房抗震设计的探讨

[4]hawaii的博客http://hawaiicn.blog.163.com/

[5]咱们的一注论坛www.cectcc.com    哈哈~~

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嗯,有了第三篇的思路了。假期玩完了好好写一下,哈哈。加油!!  发表于 2013-4-28 16:26
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 楼主| 发表于 2013-4-27 21:05 | 显示全部楼层

第七部分:附上邓泽锋的那篇文章部分内容

本帖最后由 nadaloveluna 于 2013-4-27 21:15 编辑

3 底部框架结构抗震设计中应注意的问题

  3.1 注重概念设计  
  选择对抗震有利的建筑场地,简化建筑体型,讲究规则对称,质量和刚度变化均匀,抗震结构体系合理、明确等是确保抗震设计合理的基本设计内容。同时抗震设计应满足小震不坏,中震可修和大震不倒的设防目标。《建筑抗震设计规范》(GBJ50011-2001)的第7.1.8条规定,底部应沿纵横两方向均匀对称布置框架-抗震墙体系,并重点强调底部抗震墙应是双向、对称布置并纵横抗震墙相连。由于底部框架墙结构中的剪力墙属低矮墙,其抗剪刚度相对较大,如果布置的墙肢较长、平面形式复杂,很容易出现局部刚度过大,受力过于集中的现象,甚至经常出现只布置极少的剪力墙就满足上下层抗侧刚度比限值的情况。如果不作处理,则会造成建筑的刚度中心对质量中心的偏心距较大,地震力作用下会对结构产生扭转效应。  
  底部框墙结构的柱网不宜过大,一般控制在7.5m左右,并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上,底框结构大多为商住楼,该跨度对应上部可分割为两开间,无论上部为住宅楼,还是办公楼,开间尺寸都必须以满足砌体结构所能实现的功能。  

  3.2 严格控制侧移刚度比  
  现行抗震规范对底层框架砖房第二层与底层的侧移刚度比不仅会影响地震作用下的层间弹性位移,而且对层间极限剪力系数分布、薄弱楼层的位置和薄弱楼层的弹塑性变形集中都有很大影响。因此应严格的限制侧移刚度比,设计中并对此作控制性验算。这是因为该比值分析结果表明,当>2时,在强烈地震作用下会造成薄弱的底层弹塑性变形集中,弹性位移增大,会加速底层的破坏;但当<1.2,特别是<1.0时,由于底层纵横向抗震墙设计过多,底层过强,又会使薄弱楼层转移到上部抵抗变形能力相对较差的砖房层,这也是不利的。所以,规范GBJ50011-2001规定,6度、7度时不应大于2.58度时不应大于2.0,且均不应小于1.0,实际设计时控制在1.5左右为宜。
  

  3.3 结构体系要合理  
  底部框架砖房的底层或底部两层均应设置纵横向的双向框架体系,因为底部的地震剪力按各抗侧力构件的刚度分配,在这些结构混用的体系中,砖墙较框架的抗侧力刚度大得多,在地震作用下,砖墙先开裂破坏,而砖墙的变形能力较框架要差得多,这样会形成砖墙构件先退出工作,导致加重半框架或部分框架的破坏。
  
  结论  
  底部框架抗震墙砖房上部和底部抗震性能差异较大,由于其结构形式特殊,设计不合理讲导致地震时的严重破坏。设计房屋的平面规则对称、控制底层和过度层的刚度比,合理布置底部框架抗震墙砖房的结构体系等,能使底部框架抗震墙砖房具有较大的抗震能力和良好的抗震性能。  


补充内容 (2013-4-29 10:55):
还有几个问题没有解决,标记一下,尽快解决。

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参与人数 1金币 +60 热心 +5 收起 理由
行必至 + 60 + 5 很有见地

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发表于 2013-4-27 21:23 | 显示全部楼层
感谢楼主分享,很详细呀,对规范理解有益

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嗯,不客气,谢谢兄弟。  发表于 2013-4-28 08:04
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发表于 2013-4-27 21:36 | 显示全部楼层
有没搞错啊,这么有才的小论文都写得出来,I真服了U!哈哈!加油!

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没有搞错,哈哈,好久没写小论文了,就想着用这个形式写个东西,清溪哥加油!!!  发表于 2013-4-28 08:04
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发表于 2013-4-27 23:44 | 显示全部楼层
不是吧,都是自己写的?
顶一个

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哈哈,是自己写的,昨天完成的,实在是这个问题自己确实问题很大。  发表于 2013-4-28 08:03
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