鋼筋混凝土框架－核心筒結構基于位移抗震設計摘要:本文研究了規則鋼筋混凝土（RC）框架－核心筒結構基于位移抗震設計方法的幾個關鍵問題，給出了RC框架－核心筒結構基于位移抗震設計的基本步驟。通過算例說明了設計的基本過程，并通過靜力彈塑性分析驗證了本文方法的可行性。關鍵詞:RC框架－核心筒結構；基于位移抗震設計；目標位移；變形解構；變形能力Displacement-basedSeismicDesignofRCFrame-CoreWallStructuresAbstract:Somekeyproblemsindisplacement-basedseismicdesign(DBSD)ofRCframe–corewallstructuresarediscussed,andbasicstepsofdisplacement-baseddesignofRCframe–corewallstructuresareproposed.TheDBSDmethodproposedinthispaperisillustratedbyacasestudyandverifiedbypushoveranalysis.Keywords:RCframe-corewallstructures;displacement-basedseismicdesign;targetdisplacement;deformationdecomposition;displacementcapacity1．前言目前，各國建筑結構抗震規范中采用的方法多是基于承載力的設計輔以層間位移驗算。自上世紀九十年代BerteroR和BerteroVV[1]明確提出基于性能/位移抗震設計方法以來，這種新的方法受到了研究者和工程師越來越多的關注。基于位移抗震設計是指在不同等級地震作用下，以結構的位移為目標進行結構及構件設計，使其滿足預定的性能要求。本文介紹了RC框架－核心筒結構基于位移抗震設計的基本思路，研究了其中幾個關鍵問題的解決方法，在此基礎上，提出了RC框架－核心筒結構基于位移抗震設計方法和基本步驟。最后通過算例說明了規則RC框架－核心筒體的設計過程，并利用靜力彈塑性分析進行了驗證。2．RC框架－核心筒結構基于位移的抗震方法建筑結構基于位移抗震設計的基本思路為：首先根據地震等級、結構類型和結構布置等確定目標位移，然后根據結構整體位移要求得到為構件的目標位移角，最后對構件進行變形能力設計，使其滿足給定的變形要求。下面分別介紹這幾個關鍵問題的解決方法。2.1目標位移的確定方法目標位移，即結構的位移要求，是指結構在一定強度等級的地震作用下，給定的結構性能水平和破損程度所對應的最大位移。目前確定結構目標位移的方法主要有能力譜法[2]、位移譜法[3]等。本文提出根據層間位移角限值和側移模式確定結構目標位移的方法。層間位移角與結構的性能水平密切相關，A.Ghobarah[4]等定量的研究了各種RC結構的破損程度與層間位移角的關系，SEAOC[5]也給出了RC結構在不同等級地震作用下的層間位移角限值。這樣，利用層間位移角和側移模式，可以直接根據結構的性能水平確定目標位移。圖1為RC框架－核心筒結構的典型傾覆彎矩示意圖。其中陰影部分為剪力墻承擔的傾覆彎矩，空白部分為框架所承擔的傾覆彎矩。為結構的總高度，為剪力墻的反彎點高度，稱為等效高度。圖1RC框架－核心筒傾覆彎矩Fig1.OverturningmomentofRCframe-corewall等效高度以下的剪力墻傾覆彎矩分布接近直線，可以用直線來近似，而等效高度以上的剪力墻傾覆彎矩很小，可以近似的取為0。這樣，RC框架核心筒體結構的彈性側移模式為(1)吐式中，消為第頂層的側移濫，適為第桶層的高度凡，躁為筒體底仙截面的曲然率。哄筒體屈服舍后，在墻扔底部出現堵集中塑性調鉸，筒體嫁繞塑性鉸克發生塑性繳轉動。當敲筒體的塑舍性轉角為枯時，剪力蒙墻的側移唐為(2)挖式中，爺為筒體截駐面的屈服護曲率，幟等效塑性消鉸長度。惡根據結構職在給定等汗級地震作查用下可接樹受的層間勇位移角鏟，可以得褲到結構的違目標位移鳥為(3)應2.2熔特框架的變誘形解構規黨則倍通過變形甲解構規則卻，得到對痕應于結構設整體位移拴要求的構查件目標位有移角。對古框架，可攔以用框架宮節的側移景來表示每冒層的層間需位移。如漠圖因2景，框架節端的側移由院梁、柱和暗核心區的貓變形產生巴，其中梁映、柱和核兼心區的剪廁切變形較借小，可以挑忽略，而羽核心區的源塑性變形功主要為縱約筋的拔出雜，可以歸極入梁、柱蠢的塑性變筐形，這樣貞，框架節死的側移可酷以表示為(4)丈或僚(批5肌)(6)錄式中，氧、刷和干分別為框渠架節的屈塔服層間位嚷移角、塑嗓性層間位臟移角和極春限層間位養移角；騰分別為框吳架梁、柱糟的彈性層吉間位移角奇；乳分別為框庸架梁、柱堡的屈服位恨移角；寫分別為框片架節達到遍極限層間富位移角時弓梁、柱的味屈服后層策間位移角斯。鮮圖航2賓綁框架節的型側移與構京件變形場Fig訴2.葬Rela料tion猜ship慌bet豆ween秧dis登plac辦emen銜tof責suba炮ssem孝bly信and影def戀orma群tion竊of林elem天ents估定義梁、閃柱線剛度銅比倘，則由節材點區彎矩宜平衡條件之可以得到乘框架彈性分變形解構惹規則。外憐隨(7-布1)腰霞聾(7-流2)豪當框架梁泛、柱屈服曠時，框架鑄節屈服。其這里以框辭架梁先于誓框架柱屈略服為例，賀介紹框架汗的彈塑性耀變形解構哲規則。首察先假設框井架柱在極帶限狀態時背不屈服，寬那么梁、權柱的位移雖角分別為船折(8-腥1)逃(8錘-2)終此時，柱束的位移角窗滿足石。如翅，說明柱致已經屈紗服耍,全詞框架節的逮塑性側移清由梁、柱夾的塑性變獲形共同產餅生。當框經架節處于張極限狀態燒時，梁、尺柱的位移姑角分別為態(飼9-1喬)缺(姓9-2宅)陶2.3甩趁筒體的變牧形解構規摸則猾可以近似愚的認為筒柿體墻肢的崇轉角等于日該層的層叔間位移，某這樣筒體鋼變形規則佩的研究重集點就是如雨何確定墻蘿肢與連梁歉的關系。喪如份圖核3傳所示，墻熟肢轉角為衫，連梁兩峰端的轉角嘩分別為畢和疼，近似的使取飽，則墻肢什轉角與連先梁轉角之男間的關系敢為：佳拒(10窄)含圖紙3磁室墻肢變形田與連梁變益形喚Fig守3.D姑efor族mati就ons密ofp輛ier紹and折span買drel摘對一般剪掩力墻而言小，帽與跌相差不大妥，詞，所以，畝剪力墻轉承角和連梁預轉角之間榴的關系可肝以近似的余取為街青堪(11)反2.4布R擔C乏構件變形備能力設計呈利用集中藝塑性鉸模綁型，建立孕了議R黃C奏構件的位辣移模型，肢確定了構調件極限位陳移角的影音響因素。你通過試驗勝數據回歸扣分析，得刪到棉了稈R趣C洋構件極限漁位移角的嬌計算式。賄在此基礎搖上，提出施了賄R積C倦構件基于痕不同位移陷要求的具受有揚1鋼倍方差的課配箍特征犬值計算式呈。瘋剪跨比大吉于搜2沉，彎曲破聰壞主的搞R龍C嬸柱的變形優能力主要心與配箍特優征值、軸刻壓比和剪安跨比有關莊。通過回活歸分析，徒得到位移廉角要求為層時，所需守的配箍特串征值為熟(12淺-1)順式中，蜻為配箍特汗征值，蛙為軸壓比溝，移為剪跨比循。饞剪跨比大延于栗2耽，彎曲破蓬壞途的勉R足C帖梁的變形楚能力主要拔與配箍特凳征值、相率對受壓區傷高度和剪星跨比有關料。通過回妻歸分析，倆得到位移紐角要求為惡時，所需診的配箍特淚征值為塞(12廚-2)蝦式中，殼為相對受謝壓區高度銜。漏剪跨比大宴于紀1.都5恩，彎曲破突壞戲的冰R互C芝剪力墻的啞變形能力胡主要與配脈箍特征值壺、相對受擠壓區高度壺和剪跨比頸有關。通慣過回歸分濱析，得到坐位移角要翼求為痕時，所需柜的配箍特交征值為茄(1鉗2-3)稻普通連梁風的變形能醋力主要與丈跨高比、猾配筋率、社配箍特征殺值等有關擴。通過回浩歸分析，唇得到位移絹角要求為勉時，所需獲的配箍特構征值為鈔(12造-4)遲式中，姿，其中脖為縱筋配謊筋率，票為縱筋屈掠服強度，而為混凝土古抗壓強度忘，次為跨高比豪。創3耗．辣R貪C晴框架－核娛心筒結構嘴基于位移塞抗震設計俱的步驟涉R防C濃框架－核燙心筒解構罵基于位移刪抗震設計生主要有以蹦下四個步框驟，初步則設計、確塊定目標位犬移、確定際構件目標亦位移角和汽變形能力膚設計。這鍬四個步驟搖分別按以濾下過程來吩進行：節（蔬1禍）初步設錦計夜收集設計膽基本資料絮（場地資掀料、荷載易條件等）勢，并采互用麗“挎概念設府計對”栽的方法確扶定結構體回系、構件頂平、立面伴布置、粗律估構件尺虎寸等。袋（刮2俊）確定目脖標位移潤根據設計堡性能目標肉，確定結搞構在各等無級地震作錫用下的性埋能水平要棕求。由性蕉能水平，復確定水平沒位移角限截值，通過庸側移模式疏，得到結列構的目標設位移和各雪層的目標牌層間位移爹角。堅（緣3除）確定構污件的目標貝位移角帽計算梁柱棕線剛度比恢，按照框號架的變形斷解構規則則，由層間炭位移角要舍求得到梁假、柱的目石標位移角蹤。根據筒倍體的變形拼解構規則路，由層間戀位移角要雪求得到連挖梁的目標犬位移角。骨筒體的目早標位移角齒即為解構搏等效高度層處的位移乓角。隙（璃4縣）構件變浙形能力設猾計鴉計算各構喘件的軸壓趁比、剪跨乳比、相對翻受壓區高慌度等相關內參數，根欄據目標位熟移角，計滅算得到所澆需的配箍茄特征值。漫4兄．算例和追驗證分析到如壘圖卵4勤所示的規嫩則拘R房C局框架－核塘心筒結構陪，糞1驗8聚層，層高行均氏為宗3.5串m跑。隔按榮“蓮強柱弱卵梁到”第設計框架躁。根據結夠構類型和豆性能水平裳要求，確傷定罕遇地品震下層間喘位移角限立值垂為眠1/15母0助，由式香（送3丹）得到結饒構的目標倒位移伏為記0.35閘m虛，罕遇地浮震下各層腐的層間位淹移角要求迅見束表換1下。龍圖印4羽溉框架－核敏心筒平面灘圖狀Fig吧4.P被lan向view耽of渡RCf勻rame擦-cor悟ewa級lls膽truc刪ture誓由式律(幕11徒)芝，得到連龜梁的目標基位移角，掠見櫻表那2業。累由式悄(欺8棗)朱，得到梁桌、柱的目久標位移角盜。難表賺3輩列出了邊挺榀框架梁軌的目標位惠移角。銜表王1息強目標層間鄉位移角北層號溉層號雄層號腐1管1/47耗3縫7務1/16氏7之13糊1/15麥0按2糕1/33踐3素8扯1/15朽6斷14桐1/15及0暑3嘆1/26榨4恭9逆1/15鼠3瀉15久1/15著0下4蹈1/22夫2交10楚1/15舍2今16呈1/15瘦0播5疏1/19貴7繼11證1/15帖0催17皂1/15橡0意6悠1/17旺9幸12步1/15牧0樂18酸1/15冶0陣表荷2菌浸連梁目標吼位移角常層號具層號桑層號放1綱1/15促8付7凡1/56州13糖1/50谷2式1/11房1疫8那1/53薪14晴1/50洗3商1/89對9姻1/51敞15菜1/50端4身1/66蝕10貧1/50牢16桑1/50涂5深1/66由11冬1/50翠17賣1/50恭6泰1/60誦12雕1/50洲18配1/50珠表區3抓廢框架梁目凱標位移角虎層號必中梁障邊梁掀層號隔中梁聯邊梁溫1果1/52差1啦1/49損7固10敗1/16后0容1/16墻0剪2戴1/36夸8遇1/35鍬1莖11李1/16洪0揀1/16米0色3透1/29莊6圍1/29沾6姻12類1/16好0教1/16歡0棉4宜1/24吧6費1/24族6趨13葉1/16頂0盒1/16什0膏5織1/21恥5禽1/21榜5怖14敵1/16蹲0飛1/16輝0熱6侮1/19弱4晃1/19總4漲15撤1/16靜0則1/16撥0伍7價1/18效0跟1/18卻0矩16噸1/16悠0尤1/16侄0夕8訪1/17草0肺1/17要0慮17票1/16混0湖1/16桐0繞9痕1/16栗4訓1/16米4遼18像1/16寇0廉1/16列0衫根據構件庸的目標位擴移角，由浴式浸（駕1濱2嘉）計算得但到所需的室配箍特征瘋值，見視表頓4提和走表嘗5平。待表孟4冤贊連梁配箍災特征值藍層號偵層號寇層號像1窮0.01素9宜7升0.10壽8范13梁0.12械4勵2口0.03綢9場8氣0.11思5尖14摧0.12才4壇3復0.05凱7礎9殿0.12振1籃15款0.12母4望4記0.08糞7螞10脊0.12傘4戚16廉0.12附4斥5恒0.08決7悔11夾0.12嗚4筐17燕0.12肯4慶6留0.09激8銀12而0.12漁4激18勺0.12烤4用表利5帳達框架梁配哭箍特征值私層號診層號躁層號脹1項-付7顧0.00條4樓13隆0.00疾9套2刮-限8早0.00名6風14侄0.00舒9孩3加-昌9孝0.00敬8端15夸0.00跑9在4藝-叼10貸0.00器9聞16赴0.00愛9千5慈-懸11甚0.00斷9膚17島0.00漲9負6欣0.00原1銳12柏0.00嬌9捕18紡0.00梢9喪對模型進將行靜力彈舊塑性分析雷，得到模趕型在罕遇邁地震下位忠移角堅為寧1/22撒5威，最大層柄間位移角見為三1/16釋7御，滿足預永定要求。嶺連梁與框阻架梁位移信角與本文完方法得到幻的目標位巾移角的比芒較見掩圖施5挑。其中淺距藍色為本柱文方法的送目標位移限角，深紅噸色為計算壘位移角。補a)黎拘邊梁偏b挺)貧湖中梁培圖克5波鈴目標位移趙角與計算厭位移角的技比較橡Fig附5.C轉ompa搶riso建nof咽tar棚get閃drif丑tra利tio線and表comp香uted邁dri吉ftr殺atio5．結論虎本文研究狹了藍R近C史框架－核叫心筒結構騎基于位移佩抗震設計線的幾個基習本問題，許給出姻了歇R派C填框架－核義心筒結構謹基于位移確抗震設計主的基本步迫驟。通過鴿一個規則洪模型說明億了設計過恨程，進行顏了靜力彈船塑性分析牲，對設計氏結果進行等了驗證。參考文獻房Bert法ero挨R,B揪erte民roV筍V.逮Perf釋orma鉗nce-艇base嫌dea統rthq游uake牧res秘ista良ntd念esig盒nba鑼sed脖onc網ompr緒ehen齊sive侮phi域loso虛phy效and法ener泛gyc毒once音pts汪[P]傳.Pr案ocee祝ding趣sof敲11失th先Wor鴉ldC其onfe滴renc超eon鉛Ear出thqu頌ake償Engi食neer愿ing.絨Els胸evie衣rSc障ienc侄eLt把d,1躺996摟ATC.裳FEM璃A44唇0,I元mpro煙veme面nto糞fno盛nlin征ear逐stat就ics劉eism苗ica疾naly匙sis駕proc校edur哨es[惑M].山Wash參ingt秤on,撐D.C.衛:Ap碎pli