关于大幅度放宽结构层间位移角的再讨论.ppt

(青岛理工大学 土木工程学院王晶等，“钢筋混凝土剪力墙位移角统计分析”，《工程抗震与加固改造》2012.6) * PPT课件  2、华南理工大学8片钢管混凝土剪力墙试验，高宽比（剪跨比） λ=2，混凝土强度等级C55~C100 混凝土开裂时位移角平均1/585，极限弹塑性位移角平均1/44。 规范要求的位移角限值合理吗？能达到控制混凝土墙柱不开裂的目的吗？ * PPT课件 三、对规范位移角限值合理性的讨论 1、钢与混凝土的弹性模量相差约5~10倍，对钢筋混凝土受弯或大偏压（拉）构件而言，混凝土开裂时钢筋的应力还很小。即使是竖向荷载长期作用的受弯构件，如一般的钢筋混凝土梁，正常使用状态下也是带裂缝工作的，但这并不妨碍我们用弹性方法计算结构的内力。 * PPT课件 钢筋混凝土柱和剪力墙正常使用阶段主要内力是竖向荷载引起的压力。在风荷载和可能发生的地震作用下，只要钢筋不屈服，仍处于弹性阶段，即使混凝土开裂，也不会影响结构的安全性。并且，在短时间作用的横向力卸载后，可能出现的裂缝也会闭合，这比竖向荷载长期存在的受弯钢筋混凝土梁更容易满足耐久性要求。 * PPT课件 2、上述剪力墙的试验中，试件的高宽比为1.5~2.1。 剪力墙的受力变形包括弯曲变形和剪切变形，俗称有害位移。试验对应于高层、超高层建筑，大致为有害位移占绝大部分 的底部楼层。而建筑物的最大层间位移角，却发生在建筑物的中上部。 以深圳地王大厦为例：（魏琏等，地王大厦结构设计若干问题，《建筑结构》，2000年6月） * PPT课件 深圳地王大厦，69层，地面以上高324.8米，Y向剪力墙宽12米 * PPT课件 退一步说，设计不允许剪力墙混凝土开裂，则Y向剪力墙宽12米，对应试验结果，应该控制建筑物底部5~6层的层间位移角，而不是控制结构中上部的最大层间位移角。地王大厦的最大层间位移角发生在57层，1/274。其中绝大部分为该层底部转角引起刚体位移。扣除刚体位移，其有害位移角为1/28195，受力很小，不可能出现裂缝。 * PPT课件 3、按《高规》的规定，不扣除结构整体弯曲变形影响，实际上控制的是结构中、上部楼层的位移角，而此部位楼层的受力往往很小，大多数情况下，剪力墙、柱非受力所需的计算配筋而是构造配筋。同时，也不能由此推知底部受力变形最大的楼层的受力情况，不能推知剪力墙、柱是否开裂。 * PPT课件 4、结构中上部楼层的位移角限值过于严格，造成建筑物的刚度需求过大，其直接后果就是结构的自重增大、地震反应增大，除造成投资的浪费外，反而对结构抗震不利。 最大层间位移角1/1000，顶点 位移约H/1300；如果大幅度放松至1/300，顶点位移约H/400,则基底剪力约降低为原来的 ，加之减少了剪力墙、减少了结构自重，减少基底剪力将超过一半，对8度及以上高烈度区意义更大。 * PPT课件 5、按国标《抗规》规定，扣除结构整体弯曲的影响，所得最大有害层间位移角一般在结构底部楼层，虽然可以比对试验结果，但不能控制建筑物中上部楼层的水平位移。 6、从上述试验结果看，剪力墙出现裂缝时的层间位移角在1/434~1/3134之间，可见按位移角不大于1/1000为标准来控制显得过于粗略。或者过于保守，混凝土墙远未开裂；或者混凝土墙早已经开裂。 * PPT课件 7、与剪力墙试验结果的比对，对于单片剪力墙是如此，但对众多剪力墙组成的抗侧力结构却完全不同。对于结构中不同位置的剪力墙，在水平荷载作用下，相同层间位移角，各剪力墙的受力却可能差异较大。结构中和轴附近的剪力墙可能小偏心受压，没有裂缝；远离中和轴的剪力墙可能大偏心受压，即截面中有受拉区，混凝土可能开裂。以控制结构层间位移角的方法保证剪力墙、柱混凝土不开裂实际上并没有根据。 * PPT课件 四、小结与建议：大幅度放宽结构的层间位移角限值 1、规定结构层间位移角限值是为了保证结构有必要的刚度。这是因为： a、避免非结构构件如玻璃幕墙、内隔墙等因结构过大的变形而破坏。 b、避免结构过大的侧向变形加剧P- Δ效应，恶化结构的受力。 c、避免在较大风作用下产生令人不舒服的低频振动。 d、避免结构过大的变形影响设备的正常运行。 * PPT课件 2、结构构件的受力计算与层间位移角无关。可以通过各种结构分析方法（弹性、弹塑性、几何非线性、材料非线性、甚至考虑时间因素的粘弹塑性等等）求解结构构件的内力。在此基础上进行构件截面承载力的设计计算。 3、基于上述第一点的理由，层间位移角限值无需区分结构类型，无论框架结构还是筒体结构，无论剪力墙结构还是框架-剪力墙结构，也无论是混凝土结构、钢结构还是混合结构。 * PPT课件 4、重现期50、100年的风