“大震”作用下底部两层框架抗震墙砖房弹塑性位移反应分析.pdfVIP

‘工程力学)增刊 1999年 “大震”作用下底部两层框架抗震墙砖房 弹塑性位移反应分析 高小旺 王菁 肖伟 孟钢 王金妹 (中目建筑科学研究院工程抗震研究所，北赢北三环东路30号1∞叭3) 提要 本文运用剪切型和弯剪型弹塑性直接动力法的分析模型，对底部两层设置砖抗震墙和 钢筋砼抗震墙的底部两层框架抗震墙砖房进行了输入地震渡的弹塑性分析，分析和总结了底部两层框架 抗震墙砖房弹塑性位移反应的规律和特点，强调了在底部两层应设置一定数量的钢筋砼抗震墙．指出了 可以层间屈服剪力系致6(f)为参数，判断底部两层框架抗震墙砖房的薄弱楼层。 关键词 剪切型弯剪型弹塑性位移薄弱楼层 1 前言 底部两层框架抗震墙砖房是由两种承重和抗侧力体系构成的房屋，有其不同于一种 抗侧力体系构成的房屋的自身特点。同时，与由两种承重和抗侧力体系构成的底层框架 抗震墙砖房也有些不同的特点；这主要是底层框架抗震墙砖房底层的钢筋砼墙为带边框 架的低矮墙，其破坏状态为斜截面的剪切破坏．而底部两层框架抗震墙砖房的底部两层 的钢筋砼墙为高宽比大于1．5的中等钢筋砼墙，其破坏状态为弯剪破坏。底部两层框架 抗震墙砖房的抗震性能如何，需要通过模型试验和分析等多方面的研究．在整体模型抗 震试验方面，进行了总层数为八层的1／3比例模型的试验研究，对这类房屋的破坏机理、 承载能力和动力特性等进行了较深入的了解。 本文着重分析底部两层框架抗震墙砖房在强烈地震作用下的弹塑性位移反应，通过 分析研究进一步了解这类房屋弹塑性位移反应的规律和特点。 2 结构弹塑性位移反应计算的有关参数 多自由体系的振动微分子方程可表示为： (1) 【膨j(齑(f))+[c】{矗(r)}+{R(“(r))}=—[膨】{r}{豇。(r)} 式中，[嗍为质量矩阵；【c】为阻尼矩阵；{剐u(t)))恢复力向量。在结构处于弹性状态时 可由结构刚度矩阵求得。当结构进入弹塑性状态后，其刚度矩阵随时间变化与各单元恢 高小旺．男．1娜年出生，工学博士，研究员 ·416· ‘工程力学》增刊 1999年 移向量；甜。∽为地面加速度记录：{r}为列向量，与考虑地震惯性力作用方向上的自由 度所对应的项取1，其余为0． 结构弹塑性位移反应的计算，在采用层问弯剪模型时，需要在分析结构各层间构件 开裂、屈服、极限承载力和相应状态下的刚度等基础上，计算出结构层间的有关恢复力 曲线控制点的参数。这些参数的计算可分为底部两层框架抗震墙和上部砖房两部分。 (一)底部两层框架抗震墙 1，3比例的底部两层框架抗震墙砖房的八层模型试验表明，在底部两层框架抗震墙 中，第一层的框架填充培先于底层的填充墙开裂，反应出框架与砼抗震墙协同工作的特 征：钢筋砼墙体的裂缝在底层．反应出中等高度的钢筋砼抗震墙的弯剪破坏特征。因此， 对于底部两层框架抗震墙，要分析其受弯和受剪的恢复力曲线中的特征参数。对于底部 两层框架抗震墙砖房的受弯和受剪恢复力曲线我们均采用三线性模型。关于底部两层框 架抗震墙砖房极限剪力、极限弯矩的计算公式参见文献[1】。 (二)上部砖房部分 上部砖房部分为采用构造柱和圈粱进行约束的墙体，其恢复力模型的骨架曲线如图 1所示。 图1 3 底都两层框架抗震墙砖房弹塑性位移反应的规律和特点 对于影响钢筋砼框架房屋弹塑性位移反应的主要因素和剪切型结构弹塑性位移反应 的规律和特点，己在文献【2】中进行了分析和总结。但是底部两层框架抗震墙砖房有其自 身的特点，因此对底部两层框架抗震墙砖房弹塑性位移反应的规律和特点需进一步探讨。 (一)底部两层设置砖填充墙和设置钢筋砼墙的差异与特点 在6、7度区的底部两层框架抗震墙砖房，有一部分分割为两开间左右的两层小商店， 在横向多采用砖填充墙，由于底部两层横向砖填充墙数量比较多，第三层与第二层的侧 移刚度比一般小于3．0。其底部两层的极限承载力小于第三层砖房。这种情况的房屋，在 地震作用下反应为剪切型，其特点和规律与多层钢筋砼框架房屋大体一致。一般情况下， 底部两层的较弱楼层为弹塑性变化较大的楼层，