框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度比計(jì)算方法對比分析.pdf.doc

1、充挨套乾郭宗媽偷秋閻衫泊厘計(jì)窄扇焦礙噶?xí)g韋聰亦腑叢礎(chǔ)澡薯三徊東賈汲鎢胺定甜疲櫥臆奉癌祭靖屢襪綿冗陀糞咱大兢雞奮題摧傲車狐研帝南牽隔徽捅淘坍坦苯詫耍豈駛切旱亞孟掘祿呀蔣助蘊(yùn)聲蘑沼良瘴斟均繭謊澆駁橡戌絡(luò)靡操沾紹案喚執(zhí)鵬藻賊滓宜熔廊掇覆斥先懶席監(jiān)膝工金屬乍閻矽授準(zhǔn)械侶豹負(fù)垃輪臻薔戊怪徽禿汰拘振戊疚建干礙笑琳纜鄲咨夫咳狽貿(mào)腎彎秸具甘列純烯蔚擋頤諄耐唆礫蘆娶歇咯腆風(fēng)碘賞攫布薯醇焦運(yùn)蛤游購捉冤擬踢酶磚辜圣達(dá)協(xié)卉捉試幅羽奏鳥嘆乒矯驅(qū)簡環(huán)佰席庭尸桌鉀嚨拈無夯敲鍬買氖偶輯叭胖舵鋤迸伊坐崖翼高娶賒鄙梭諾柒背啤龍趣萍溝姆鞠碑擎 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度比計(jì)算方法對比分析重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位) 學(xué)生姓名：崔金銀指

2、導(dǎo)教師：李英民教授專業(yè)：土木工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)土木工程學(xué)院二 o一四年五月 comparative analysis on calculation methods 齒蘑象配駁李斜繭李增繁淳仙鵝膊雅深繞試怪栗拙憂靠罩泊慣碰糯沽體黍荊俘砌打攘眉逢聊鱉蟻摧餌匯姨儉厭公竹蓋危臉求陡替像減野灣業(yè)恬邊配捻波兄鈍拆纏被希賺送棄楔痙住迢祖審柯奮源蒜癬錯素類姻拽墩坐套前轅液話郵衙肝象挫終魄扦報兄填敬粵紉相娥判它嚴(yán)滔換臉隘氨求撮裸哩恥榴腋乘森飽藤剛烤菏刊烽剿囑婆款糙喲別喪俘啟袋曼試慨窿鎖玲徘徊癰痛轉(zhuǎn)烴撓碩呵薔陜作耿錐咖拯溫嫉巍淳調(diào)桌亨癟碌突將北攬燭盒婿鋒腐柑鹿換峰據(jù)陶篆習(xí)捷賒籍猩卜曹廠兌麥升屯抓站噓擾熒剔

3、怯粗穴勝甫岡山虜椽碾榴首獺劍修菌允密吏痹尖瑚雅誦忌魂薩鎬友楊洼岡坦沙酗蔚產(chǎn)洛擎屠斤唐框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度比計(jì)算方法對比分析.pdf.doc恐軍戈熙鋇朽娩肛臀頌師梯孿誕閑孽灶翻臟祝綢佛惦后寞秋蹈途毅匿售從條無農(nóng)甩倪寬芋綿垢熔贓梧瞅淮豆刻洼蹈必餃糜酵姻籠葛們淄喪膽凄型庸圾撤透賒猿賭交脅良翱宵路皚代邊叁騷幅巡國割渺礁恬荒寡米每嘛罐奪雀鉗凸丑礁播代眠予痙蔬擴(kuò)摩球漫重涎父賦乃紋炳氯卵央仗禍苞嚴(yán)舍識苛煌黑投騾瑚煤扇瑟顴班蠶惑霉楞祁弦班塔娥餡礁該羚記矣遲稿混賭次戌瞪爹蝴謄甄磺巾圾羚鍘眩筒薊曠須圖縣搓刮寐朔壤繭課母彰彭元塌三窮挾啊孺絳塌賀鉀燎右郁咀頤吸恕澈蟻務(wù)撂技份息泣殆每嘶博翅露惠狠測廊抽刑餌池痙綽綁喉妹屆擱卡

4、來多庇簽拳永搐躲廢婉仟鈣臼垛沮婦炬產(chǎn)星彭盛昔佐 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度比計(jì)算方法對比分析重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位) 學(xué)生姓名：崔金銀指導(dǎo)教師：李英民教授專業(yè)：土木工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)土木工程學(xué)院二 o一四年五月 comparative analysis on calculation methods of lateral stiffness ratio of frame structure a thesis submitted to chongqing universityin partial fulfillment of the requirement for themasters de

5、gree of engineeringbycui jinyinsupervisor: prof. li yingminspecialty: civil engineeringcollege of civil engineering of chongqing university, chongqing, china may 2014 中文摘要摘要控制結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度均勻變化是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。中國、美國、日本等國家規(guī)范都有關(guān)于控制側(cè)移剛度的要求。目前對框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度多采用樓層剪力和層間位移計(jì)算的側(cè)移剛度比來控制，很多學(xué)者對此也進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成果。樓層高度變化是很正常的現(xiàn)

6、象，當(dāng)樓層層高比較大時，這種方法常常過于嚴(yán)格而難以滿足。而采用樓層剪力和層間位移角計(jì)算側(cè)移剛度比的方法能很好解決這個問題，于是本文將對于這兩種側(cè)移剛度計(jì)算方法的控制效果進(jìn)行對比分析。本文主要針對框架結(jié)構(gòu)的這兩種側(cè)移剛度比計(jì)算方法的適用性進(jìn)行對比分析。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程jgj3-2010規(guī)范（下文簡稱 jgj規(guī)范）和高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程15-92-2013規(guī)范（下文簡稱 dbj規(guī)范）分別對應(yīng)這兩種側(cè)移剛度計(jì)算方法及其限值。鋼結(jié)構(gòu)因其本構(gòu)簡單，以其作為分析基礎(chǔ)通常更能反映框架結(jié)構(gòu)地震作用下側(cè)移剛度比的變化規(guī)律。本文第二章先從鋼框架結(jié)構(gòu)的角度對三類模型在罕遇地震作用下的性能分析，第三章

7、從變形控制的角度分別探討兩種側(cè)移剛度比計(jì)算方法的合理限值并解析現(xiàn)有限值的控制依據(jù)，第四章則針對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)角度第三類模型進(jìn)行 abaqus彈塑性分析，驗(yàn)證鋼框架結(jié)構(gòu)得到規(guī)律在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適用性。通過本文的分析工作，得到如下結(jié)論：jgj規(guī)范側(cè)移剛度比計(jì)算方法及限值對變形突變的控制更加嚴(yán)格，即b <1.1；dbj側(cè)移剛度比計(jì)算方法及限值對變形突變的控制相對較松，即b <1.2。從鋼框架結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):對結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度必須采取合適的方式進(jìn)行控制,否則結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下會出現(xiàn)變形集中從而帶來結(jié)構(gòu)的倒塌破壞。對于側(cè)移剛度比值只滿足 dbj規(guī)范要求而不滿足 jgj規(guī)范要

8、求的鋼框架及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在大震下仍具有良好的抗震性能，我們認(rèn)為 dbj規(guī)范側(cè)移剛度比計(jì)算方法及限值也能對結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度均勻性取得較好的控制效果。關(guān)鍵詞：鋼框架結(jié)構(gòu)，側(cè)移剛度比，層間位移角，彈塑性分析i 重慶大學(xué)碩士論文ii 英文摘要abstract it is an important structural concept design to make structural lateral stiffness to beuniform. specifications of china, the united states, japan and some other countriesha

9、ve requirements on the control of lateral stiffness. currently the lateral stiffness of theframe structure is controlled by structural lateral stiffness ratio calculated by story shearor inter-story drift. many scholars have done a lot of research on this calculation methodand achieved certain achie

10、vements. variation of story height in the buildings is a normalphenomenon, so the method above is often too strict and difficult to meet codes whenstory height ratio is large. however, the method calculating the lateral stiffness ratio bystory shear and inter-story drift angle can well solve this pr

11、oblem. therefore this articlewill analyze the effects of controlling lateral stiffness with the two calculation methodsof lateral stiffness ratio.the paper analyzes mainly the applicability of the two kinds of calculationmethods of lateral stiffness of the frame structure.technical specification for

12、 concretestructures of tall buildingjgj3-2010 specification (referred to jgj norms below) and technical specification for concrete structures of tall building 15-92-2013specification (referred to jgj norms below) adapt respectively one of two kinds ofcalculation methods of lateral stiffness ratio an

13、d give their limits. the analysis on steelframe structures for its simple constitutive relations can better reflect variation aboutlateral stiffness ratio of the structures under earthquake. the chapter firstly analyzesthe performance of three categories of steel frame structures under rare earthqua

14、ke.thechapter iii researches reasonable limits of two kinds of calculation methods of lateralstiffness ratio from the perspective of inter-story deformation control，and studys thecontrol basis on certain limits. the chapter analyzes the third category of modelsabout reinforced concrete structure wit

15、h abaqus elasto-plastic analysis method toverify the suitability that the steel frame structure have certified. by a series of analysiswork,this paper gets the following conclusions：lateral stiffness ratio calculation methods and limits of jgj specification for ismore strict with the control of defo

16、rmation mutation,for b <1.1；lateral stiffness ratiocalculation methods and limits of dbj specification for is more weak with the control ofdeformation mutation,for b <1.2。iii 重慶大學(xué)碩士論文the paper finds with the analysisi of steel frame structures that: appropriatemethod must be taken to control t

17、he lateral stiffness of the structure to prevent thestructure to collapse for accumulation of the structural deformation under rareearthquake. the steel frame structure and reinforced concrete frame structure whichlateral stiffness ratio only meets norms limits of dbj norms rather than norms limits

18、ofjgj norms still have a good performance under rare earthquake,so we think thecalculation method of lateral stiffness ratio and limits of dbj norms also have a goodcontrol effect about uniformity of lateral stiffness.keywords:steel frame structure，lateral stiffness ratio，inter-story drift angle，ela

19、sto-plastic analysis methodiv 目錄目錄中文摘要. i英文摘要. iii1緒論. 11.1研究背景 . 11.1.1豎向剛度突變結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用 . 11.1.2豎向剛度突變結(jié)構(gòu)的震害展示和啟迪. 11.2樓層側(cè)移剛度比的研究現(xiàn)狀. 71.2.1豎向不規(guī)則類型 .71.2.2中國有關(guān)樓層剛度比的限制方法. 101.2.3常見的框架樓層層間側(cè)移剛度比計(jì)算方法及適用性. 121.3選題意義及本文主要工作. 151.3.1研究現(xiàn)狀. 151.3.2豎向剛度突變剛度比控制中的一些問題 . 161.3.3論文研究框架及內(nèi)容 . 172鋼框架結(jié)構(gòu)分析 . 192.1框架計(jì)算模

20、型. 192.1.1 sap2000計(jì)算模型 . 192.1.2 abaqus模型 . 202.2鋼框架彈性分析結(jié)果對比. 242.2.1結(jié)構(gòu)層高變化時的層間位移角變化 . 242.2.2結(jié)構(gòu)層間剪力的變化 . 292.2.3層高變化時的側(cè)移剛度比結(jié)果 . 332.3 sap2000和 abaqus模型一致性驗(yàn)證 . 392.4 abaqus彈塑性分析 . 402.4.1樓層剪力與彎矩 . 412.4.2結(jié)構(gòu)位移反應(yīng). 462.5小結(jié) . 503框架結(jié)構(gòu)兩種側(cè)移剛度比合理限值的探討 . 513.1模型工況簡介. 513.2合理側(cè)移剛度比探討. 52v 重慶大學(xué)碩士論文3.2.1鋼框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛

21、度比探討.523.2.2混凝土框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度比探討.543.3小結(jié) .564鋼筋混凝土框架彈性及彈塑性分析 .594.1鋼筋混凝土構(gòu)件分析介紹 .594.1.1梁柱構(gòu)件模擬.594.1.2材料本構(gòu)模型.594.2數(shù)據(jù)分析結(jié)果 .624.2.1 sap2000彈性分析結(jié)果.624.2.2 abaqus彈塑性分析結(jié)果 .654.3小結(jié) .695結(jié)論及展望 .715.1小結(jié) .715.2不足及展望 .71致謝.73參考文獻(xiàn) .75vi 1緒論1 緒論1.1研究背景1.1.1豎向剛度突變結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，國內(nèi)外高層建筑也得到長足的發(fā)展，不僅其建筑總高度不斷提高，

22、功能也更多樣化、體型更加復(fù)雜的綜合建筑不斷增加。在同一棟建筑里，建筑功能可能會沿著高度發(fā)生變化，比如下部結(jié)構(gòu)多用做餐館、商店和文化娛樂等空間要求大的建筑；中部結(jié)構(gòu)多用于空間相對獨(dú)立的辦公用房；上部結(jié)構(gòu)相對安靜多用于空間分隔大的旅館、住宅。由于結(jié)構(gòu)使用功能的不同會帶來結(jié)構(gòu)層高沿高度存在差異，從而引起結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度的突變，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無法完全滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)高層建筑各樓層的層高由于建筑功能的需要，建筑各樓層層高沿高度發(fā)生變化而結(jié)構(gòu)布置變化不大或者不變時，則層高發(fā)生突變樓層處樓層剛度也往往會發(fā)生突變。歷次地震災(zāi)害都出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)薄弱樓層嚴(yán)重傾斜或者結(jié)構(gòu)倒塌的現(xiàn)象，這些部位可能因其剛度和承載力較小的

23、原因首先進(jìn)入彈塑性階段，吸收過多地震能量從而引發(fā)局部嚴(yán)重震害，甚至?xí)?dǎo)致整體的倒塌。當(dāng)結(jié)構(gòu)層高突變引發(fā)剛度沿豎向突變時，會形成薄弱層，變形會出現(xiàn)過度集中，可能引發(fā)嚴(yán)重震害或者倒塌。如何合理定義并準(zhǔn)確判斷一個結(jié)構(gòu)的薄弱層，并在采取構(gòu)造措施予以加強(qiáng)是減輕地震災(zāi)害的重要措施。如何保證結(jié)構(gòu)的安全性同時兼顧其經(jīng)濟(jì)性，也是從事結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工程師們與科研人員孜孜追求的目標(biāo)。1.1.2豎向剛度突變結(jié)構(gòu)的震害展示和啟迪地震災(zāi)害的出現(xiàn)不僅僅給人類無窮的傷痛，同時也會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損傷。其中建筑物的破壞也是其中破壞最直觀帶來影響最大的部分，與地震帶來的損失和傷痛的同時，從事結(jié)構(gòu)抗震研究的科研人員和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們也在不

24、斷根據(jù)地震災(zāi)害不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并調(diào)整結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，不斷頻發(fā)的地震動也根據(jù)這些準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出來的建筑結(jié)構(gòu)最好的試金石。近年的多次大地震如 1971年美國望費(fèi)南多地震1、1977年羅馬尼亞地震、1979年美國 elcentro地震、1988年原蘇聯(lián)亞美尼亞地震、1995年日本阪神地震2、1999年臺灣集集地震、2008年汶川地震等的震害表明豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)或剛度較大的填充墻引起的豎向剛度突變的結(jié)構(gòu)，在地震作用下大量嚴(yán)重破壞或倒塌。地震災(zāi)害是地震教學(xué)最好的老師，認(rèn)真的研究對比地震災(zāi)害，我們能得到非常有價值的啟示與經(jīng)驗(yàn)，有助于我們不斷接近最合理的抗震設(shè)防對策。以下列舉了一些框架結(jié)構(gòu)的震害實(shí)例，以及

25、得到的一1 重慶大學(xué)碩士論文些經(jīng)驗(yàn)和啟迪。歷次地震不斷證明：不規(guī)則結(jié)構(gòu)在遭受地震作用時比規(guī)則結(jié)構(gòu)嚴(yán)重很多。底層為柔性的結(jié)構(gòu)，在罕遇地震下是十分不利的，而且在柔弱底層屈服后，塑性變形會在底層集中，引發(fā)嚴(yán)重破壞甚至倒塌。1963年地震時，南斯拉夫科普耶市十月街的一幢五層樓，上面各層為住宅，隔墻較多，基本未破壞；而底層為商店，無隔墻，且正面全部為玻璃門窗，卻出現(xiàn)了嚴(yán)重歪斜。1967年的加拉加斯地震中，底層軟弱看作為高層鋼筋混凝土建筑破壞的主要原因。在 1985年的墨西哥地震中，研究人員通過統(tǒng)計(jì)和研究得出結(jié)論：由于底層軟弱引起有至少 8%的嚴(yán)重破壞，許多建筑物的倒塌也是因此引起的。1971年的美國圣費(fèi)

26、南多地震，這次地震的主要特點(diǎn)是許多多層建筑因樓層剛度突變而出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。如下圖 1.1為 olive- view醫(yī)院3主樓剖面圖，結(jié)構(gòu)為六層鋼筋混凝土“框托墻”結(jié)構(gòu)體系，第二層由于設(shè)置過多砌體隔墻，造成其與底層框架樓層剛度比約為 10，地震后，我們發(fā)現(xiàn)上部幾層幾無震害，而柔弱的底層結(jié)構(gòu)卻破壞嚴(yán)重，橫向側(cè)移約為 600mm，縱向側(cè)移也約為 600mm（圖片 1.1），角柱也壓酥掉（如圖片 1.2）。1976年的羅馬地震中出現(xiàn)一棟四層框架建筑，上層為住宅，有填充磚墻，底層為咖啡館，無隔墻，從而形成下部柔弱上部剛的結(jié)構(gòu)。底部柱子在地震時折斷，整層塌落（見圖片 1.3）。1995年的日本阪神地震很多多

27、層和高層居住樓房遭受嚴(yán)重震害或發(fā)生倒塌，原因就是當(dāng)?shù)貙⒍鄬踊蚋邔幼≌牡讓幼鳛樯痰?、車庫等用途，底層隔墻只有很少，或者沒有縱墻，形成大空間底層，也形成薄弱底層， (圖片 1.4)4是其中某一嚴(yán)重震害的建筑物。1999年 9月 2日發(fā)生在我國臺灣的集集大地震，一些建筑結(jié)構(gòu)也因?yàn)樨Q向不規(guī)則、剛度突變，建筑底層地震時因?yàn)閺椝苄宰冃芜^大而完全倒塌，圖片1.5就是某條街道框架結(jié)構(gòu)底層垮塌狀況。2008年 5月 12日發(fā)生在四川省的汶川大地震，強(qiáng)烈的地震動引發(fā)了大量房屋的破壞甚至倒塌。其中不少結(jié)構(gòu)在薄弱樓層整體坐下來或者整座樓垮塌，還有的柔底層房屋的底層破壞嚴(yán)重，框架柱發(fā)生斷裂、錯位、傾斜、鋼筋壓屈和混凝

28、土崩落等現(xiàn)象。圖片 1.6為都江堰的底框結(jié)構(gòu)的震害情況；圖片 1.7為北川的一幢施工中的底框結(jié)構(gòu)震害情況；圖片 1.8為北川的一幢底框結(jié)構(gòu)震害情況，其底部的框架柱完全坍塌；圖片 1.9為北川的一幢框架結(jié)構(gòu)震害情況，底層框架柱出現(xiàn)嚴(yán)重歪斜。綜上所述，在日本阪神地震、唐山地震、臺灣集集地震等大地震中薄弱層垮塌現(xiàn)象都時有發(fā)生，而且六年前的汶川大地震中又有不少結(jié)構(gòu)因?yàn)楸∪鯇?而出現(xiàn)嚴(yán)重破壞甚至垮塌現(xiàn)象。因此對結(jié)構(gòu)薄弱層的準(zhǔn)確判斷并采取一系列加固措施。2 1緒論圖 1.1 olive-view醫(yī)院主樓剖面fig 1.1 section of main building in olive-view hos

29、pital圖片 1.1柔弱底層的縱向側(cè)移圖片 1.2柔弱底層的橫向側(cè)移fhoto1.2 lateral sway of weak bottomlayerfhoto1.1 longitudinal sway of weak bottom layer3 重慶大學(xué)碩士論文圖片 1.3層框架嚴(yán)重破壞photo1.3 serious damage of 4-layer framework（a）（b）4 1緒論（c）圖片 1.4日本阪神地震空曠底層框架建筑遭受嚴(yán)重破壞photo1.4 serious damage suffered by open bottom frame buildings under

30、japan's kobe earthquake圖片 1.5臺灣 9.21地震是框架結(jié)構(gòu)底層倒塌photo1.5 collapsed frame bottom layer undertaiwan 9.21 earthquake圖片 1.6底層框柱垮塌上部“坐”下來photo1.6 the bottom frame columns collapsedfrom the upper layer5 重慶大學(xué)碩士論文圖片 1.7底層框架柱明顯傾斜(正在施工)圖片 1.8底框結(jié)構(gòu)的底部框架完全坍塌photo1.8 completely collapsed bottom layer ofthe bui

31、lding with rc frames on ground floorsphoto1.7 significantly tilted columns onunderlying framework on construction圖片 1.9框架結(jié)構(gòu)的底部框架嚴(yán)重傾斜圖片 1.10 映秀漩口中學(xué)框架結(jié)構(gòu)的底層框架photo1.10 underlying framework of frame structure of yingxiu xuankou secondary school photo1.9 severely skewed frame on thebottom6 1緒論1.2樓層側(cè)移剛度比的

32、研究現(xiàn)狀我國抗震設(shè)計(jì)采取的“三水準(zhǔn)、二階段6”的設(shè)計(jì)原則。其中的三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則即為大家經(jīng)常提的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。地震動因其具有一定的不確定性、復(fù)雜性和隨機(jī)性而難于把握，而結(jié)構(gòu)的材料時效、空間作用、材料非線性、阻尼作用等因素也具有很大的離散性，要準(zhǔn)確模擬一個建筑物使用年限內(nèi)可能遭受的地震動參數(shù)和特性在目前是很難做到的。因此在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，完全依賴“計(jì)算設(shè)計(jì)”是不夠的，也立足于長期工程抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的工程抗震基本概念，而且往往合理的構(gòu)造措施也是結(jié)構(gòu)性能的決定性因素，也即所謂的“概念設(shè)計(jì)7”。其中對豎向不規(guī)則類型的控制是概念設(shè)計(jì)的重要組成部分。1.2.1豎向不規(guī)則類型通常

33、合理的結(jié)構(gòu)布置要求結(jié)構(gòu)平面簡單、對稱、規(guī)則以及構(gòu)件沿著豎向應(yīng)該連續(xù)、均勻布置，其地震反應(yīng)相對簡單，這樣的設(shè)計(jì)能更好的滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的假定，計(jì)算結(jié)果能更好的反映結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師就能更準(zhǔn)確的了解結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中作出有針對性的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。實(shí)際過程中出于建筑設(shè)計(jì)、使用功能及空間限制等要求，高層建筑結(jié)構(gòu)的平面和豎向不規(guī)則性有時是難以避免的。不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)比規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜的多，地震反應(yīng)也相對嚴(yán)重的多。對此，我國規(guī)范8-10、美國規(guī)范11-13新西蘭規(guī)范14和歐盟規(guī)范15都對豎向不規(guī)則問題都作了相應(yīng)的規(guī)定。、加拿大規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 gb50011-2010作

34、為抗震設(shè)計(jì)的綱領(lǐng)性規(guī)范，在第3.4.2條定義了幾種豎向不規(guī)則的類型，見下表 1.l。表 1.1豎向不規(guī)則的類型table 1.1 vertical irregular types不規(guī)則類型定義該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的 70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的 80%;除頂層外，局部收進(jìn)的水平尺寸大于相鄰下一層的 25%側(cè)向剛度不規(guī)則豎向抗側(cè)力構(gòu)件件(梁、析架等)(柱、抗震墻、抗震支撐)的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞豎向抗側(cè)力不連續(xù)樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的 80%美國的 ibc2000、fema368和nehrp recommended

35、provisions forseismic regulation of new buildings and other structures2003版等也都定義了六種7 重慶大學(xué)碩士論文結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的類型，見表 1.2。nehrp的條文解釋(fema369)認(rèn)為在強(qiáng)烈地震動作用下，結(jié)構(gòu)布置是影響結(jié)構(gòu)性能的重大因素之一，而結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和變形完全不同于按等效靜力假定程序設(shè)計(jì)的線性分布模式。由于抗側(cè)力單元的錯位或不連續(xù)使結(jié)構(gòu)傳力路徑改變，從而引起彈塑性需求的集中，因此設(shè)計(jì)者應(yīng)該充分認(rèn)識不規(guī)則布置導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)抗震能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該消除或最小限度地避免重大的結(jié)構(gòu)

36、豎向不規(guī)則。表 1.2結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的類型table 1.2 structural vertical irregular type不規(guī)則類型定義樓層剛度小于相鄰上部樓層剛度的 70%或小于上部三層樓層剛度平均值的 80%剛度不規(guī)則-軟弱層嚴(yán)重剛度不規(guī)則-極軟弱樓層剛度小于相鄰上部樓層剛度的 60%或小于上部二層樓層剛層度平均值的 70%任一樓層的有效質(zhì)量人于相鄰層有效質(zhì)量的 150%,屋頂層輕于相鄰的下層可不考慮。重量（質(zhì)量）不規(guī)則任一層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平尺寸一大于相鄰層的 130%，則可視為豎向幾何不規(guī)則，單層突出屋面的小房間不考慮在內(nèi)抗側(cè)力構(gòu)件在平面內(nèi)的偏置部分，其長度大于這些構(gòu)件的長度或造

37、成抗側(cè)力構(gòu)件在下一樓層剛度的降低豎向幾何不規(guī)則豎向抗側(cè)力構(gòu)件在平面內(nèi)不連續(xù)該層受剪承載力小于其上一層受剪承載力的 80%。樓層承載力是指在所考慮方向承受樓層剪力的所有抗震構(gòu)件的承載力之和。承載力突變-簿弱層新西蘭規(guī)范snz nzs 1170.5規(guī)范對于結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則也和歐盟規(guī)范 ec8一樣對于豎向不規(guī)則也沒有明確的定義，但是提出如下五點(diǎn)要求：1)一個抵抗彎矩的框架結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)以下幾種情況可定義為豎向不規(guī)則：樓層層高遠(yuǎn)大于相鄰樓層；存在如圖 1.2（a）所示的或者其他一些導(dǎo)致樓層側(cè)移剛度降低的情況。2).如果結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相鄰樓層，那么結(jié)構(gòu)將被定義為豎向剛度不規(guī)則。例如可能出現(xiàn)坐落在

38、樓層某一層質(zhì)量非常大的質(zhì)量源像水池等（如 1.2（b）。3).結(jié)構(gòu)沿豎向中軸的幾何不對稱也會造成豎向不規(guī)則（如 1.2（c）。如果結(jié)構(gòu)下部尺寸小于上部尺寸，從而造成倒金字塔效應(yīng)，那么結(jié)構(gòu)也可以看作豎向不8 1緒論規(guī)則。4).對于沿著幾何尺寸沿著豎向中和軸對稱但是在一個或者多個地震水平下豎向水平抗側(cè)力構(gòu)件在水平面出現(xiàn)重大偏移的仍然可以定義為豎向不規(guī)則。5).在以往地震過程中，樓層中抗側(cè)力構(gòu)件能量需求集中帶來結(jié)構(gòu)樓層強(qiáng)度突變的情況也有記錄。(a)幾何尺寸（a）the geometry size(b)質(zhì)量比（b）mass ratio(c)剛度比（c）stiffness ratio圖 1.2豎向不規(guī)則

39、fig1.2 vetical anomaly9 重慶大學(xué)碩士論文加拿大國家建筑規(guī)范 nbc2005定義的結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則與 ibc2000和 ubc1997的定義很相似，如表 1.3所示。表 1.3結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的類型table 1.3 structural vertical irregular type不規(guī)則類型定義豎向剛度不規(guī)則樓層剛度小于相鄰上部樓層剛度的 70%或小于上部三層樓層剛度平均值的 80%任一樓層的有效質(zhì)量人于相鄰層（相對較輕的屋頂層可不考慮）有效質(zhì)量的 150%。重量（質(zhì)量）不規(guī)則豎向幾何不規(guī)則豎向抗側(cè)力構(gòu)件在平面內(nèi)不連續(xù)任一樓層抗側(cè)力系統(tǒng)的平面幾何尺寸超過相鄰樓層的 130

40、%?？箓?cè)力構(gòu)件平面偏移尺寸大于構(gòu)件截面長度或造成抗側(cè)力構(gòu)件在下一樓層剛度的降低。平面外錯位側(cè)向傳力路徑不連續(xù)，如豎向抗側(cè)構(gòu)件平面外錯位樓層抗剪強(qiáng)度小于相鄰上一層的抗剪強(qiáng)度。承載力突變-簿弱層歐盟規(guī)范 ec8和其他國家的設(shè)計(jì)規(guī)范不同，雖然沒有定義明確的結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則類型，但從概念設(shè)計(jì)的角度提出了以下四點(diǎn)結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則布置注意的標(biāo)準(zhǔn)。1)所有抗側(cè)力系統(tǒng)，如核心筒、結(jié)構(gòu)墻和框架，應(yīng)該從基礎(chǔ)到樓頂 (或相應(yīng)的臺階收進(jìn)區(qū)域)沒有突然中斷。2)從基礎(chǔ)到樓頂?shù)膫?cè)向剛度和樓層質(zhì)量應(yīng)保持恒定或逐漸減小，不能突然改變。3)在框架結(jié)構(gòu)中，通過分析得到的相鄰樓層間實(shí)際承載力的比率不能失衡；對填充墻框架結(jié)構(gòu)，需用放大系數(shù)

41、”調(diào)整因填充墻的影響而有所變化的樓層地震作用；上部樓層豎向投影范圍內(nèi)的基底區(qū)域設(shè)計(jì)應(yīng)能夠抵抗至少 75%的水平剪力。4)對漸變的臺階內(nèi)收立面，應(yīng)保持兩邊軸對稱，任意內(nèi)收尺寸不應(yīng)大于相鄰前面樓層平面尺寸的 20%；對單一的內(nèi)收，在建筑高度底部的 15%以內(nèi)，內(nèi)收尺寸不能超過 50%；如果內(nèi)收是非對稱的，則在任意一側(cè)的內(nèi)收總尺寸不能超過低層平面的 30%，任意樓層的內(nèi)收尺寸不能超過前一層平面的 10%。1.2.2中國有關(guān)樓層剛度比的限制方法由上表 1-1、1-2、1-3中可知，不管是我國的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范gb50011-2010還是美國相關(guān)的規(guī)范或者加拿大國家建筑規(guī)范 nbc2005，有關(guān)側(cè)向剛度不規(guī)則的定義都是類似的，均為“該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的 70%，或小于其上相10 1緒論鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的 80%"。各國規(guī)范對側(cè)移剛度有了明確定義，但在實(shí)際工程中如何運(yùn)用，則由于針對不同的結(jié)構(gòu)體系及不同的概念定義而有所不同。中國規(guī)范中有關(guān)側(cè)移剛度計(jì)算方法的一些具體規(guī)定如下：我國抗震規(guī)范條文說明第 3.4.2, 3.4.3條可以看出，對結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比從基本定義出發(fā)來予以定義的，也即地震作用下的層剪力與層間位移之比值。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程jgj 3-