专利名称：高烈度区多层框架两阶段抗震设计方法
技术领域：
本发明属于建筑抗震领域，特别涉及一种多层框架抗震设计方法。
背景技术：
框架结构以其灵活的建筑布置，较好的抗震性能是常规多层建筑设计的首选方 案。然而在高烈度区，为了满足《建筑抗震设计规范》弹性层间位移角限制的要求，柱、梁断 面通常将被设计得非常大，以致感觉不够经济和影响建筑使用。另一方面，汶川地震经验表 明，常规设计的框架结构难以呈现“强柱弱梁”的延性耗能机制。《柱端弯矩增大系数取值对 RC框架结构抗震性能影响的评估》(土木工程学报，2007年1月.)指出，影响钢筋混凝土框 架结构强柱弱梁的因素主要有材料的非线性特征、 框架柱的轴压比、楼板的有效参与作用、 填充墙以及钢筋的超配筋量等，并得出柱端弯矩增大系数大于2. 0，框架结构才能达到可以 接受的形成“柱铰机构”概率的结论。然而这一系数远大于《建筑抗震设计规范》6. 2. 2中 的相应条款，这使得工程师们目前还无充足依据采纳上述文献的结论。
发明内容
本发明的目的是为了在高烈度区设计出既满足结构安全、经济要求，又能更好服 从于建筑功能的多层建筑结构。本发明是通过以下技术方案实现的。本发明是采用两阶段抗震设计方法实现的首先按照场地安评报告水平地震影响 系数最大值α lmax，进行结构布置和计算，小震下的变形计算及框架梁的配筋以此为依据； 然后针对上述模型，按照《建筑抗震设计规范》提供的水平地震影响系数最大值α 2max ( α 2max > α lmax)，重新进行小震作用下的结构内力计算，计算结果用于框架柱的配筋。本发明创造性地提出了高烈度区多层框架两阶段抗震设计方法，并大大优于常规 设计方法。采用该方法设计的框架结构在推覆过程中，梁铰大量出现，充分耗能，而柱铰出 现相对较晚，结构延性好、耗能能力强，其抗震性能明显优于常规设计方法所设计的框架结 构；减小构件尺寸，有效保证框架结构实现“强柱弱梁”的延性耗能机制，经济性好。附图及说明附
图1为按规范方法设计的框架平面布置图；附图2为本发明一个实施例的框架平面布置图。
具体实施例本发明将通过以下实施例作进一步说明。本实施例设计抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0. 3g，设计地震分 组第一组，场地类别为III类，特征周期为0.45s。工程带一层地下室，地上四层，层高均为 3. 9m。分别采用基于规范参数的设计方法和两阶段设计方法设计。方案1——基于规范参数的框架结构
考虑到建筑功能安排，尤其是地下室用作车库，本工程采用框架结构体系是最受 建筑青睐的方案。框架平面布置图见图1，此方案称为方案1，结构主要构件截面尺寸等相 关指标见表1。计算结果表明，方案1能满足现行各规范规程要求。其主要缺点是梁、柱断 面较大，框架结构预期的“强柱弱梁”耗能机制难以呈现。方案2——采用两阶段设计法所设计的框架结构采用两阶段设计法得到了方案2，其具体设计过程如下第一步，按照区域抗震设防区划提供的水平地震影响系数最大值α lmax(0. 175)， 进行结构布置和计算。框架平面布置图仍为图1，但由于地震荷载水平降低了约30%，故构 件截面尺寸可 以减小不少，表1数据反映了这一点。小震下的变形计算及框架梁的配筋均 是以此为依据。第二步，针对上述模型，按照《抗规》提供的水平地震影响系数最大值 a2fflax(0. 24)，重新进行小震作用下的结构内力计算，计算结果用于框架柱的配筋。方案2各项计算指标亦均满足规范要求，相比于方案1，由于较大幅度地减小了梁 截面，适当地减小了柱截面，增强了建筑使用性的同时，也取得了更好的经济效果。据计算 比较，方案2较方案1每平米减少钢筋用量7. 8%，节约土建造价8. 5%。从推覆出铰过程可以看出，传统设计方法设计的框架结构，“强柱弱梁”难以保证， 柱铰出现较早且多；而按照本文方法设计的框架结构，由于柱配筋设计采用了比梁配筋设 计更大的地震荷载工况，致使推覆过程中，梁铰大量出现，充分耗能，而柱铰出现相对较晚， 结构延性好、耗能能力强，其抗震性能明显优于前者。静力弹塑性分析结果还表明，方案2所得到的承载力谱曲线能与按照设计地震分 组为第一组，场地类别为III类，设防烈度为9度(0. 4g)的罕遇地震的地震需求谱曲线相 交，即能保证在9度罕遇地震时结构不倒塌。 表1两种方案结构梁柱断面比较
权利要求
高烈度区多层框架两阶段抗震设计方法，其特征是首先按照场地安评报告水平地震影响系数最大值α1max，进行结构布置和计算，小震下的变形计算及框架梁的配筋以此为依据；然后针对上述模型，按照《建筑抗震设计规范》提供的水平地震影响系数最大值α2max(α2max＞α1max)，重新进行小震作用下的结构内力计算，计算结果用于框架柱的配筋。
全文摘要
一种高烈度区多层框架两阶段抗震设计方法，其特征是首先按照场地安评报告水平地震影响系数最大值α1max，进行结构布置和计算，小震下的变形计算及框架梁的配筋以此为依据；然后针对上述模型，按照《抗规》提供的水平地震影响系数最大值α2max(α2max＞α1max)，重新进行小震作用下的结构内力计算，计算结果用于框架柱的配筋。本发明设计的框架结构在推覆过程中，梁铰大量出现，充分耗能，而柱铰出现相对较晚，结构延性好、耗能能力强，其抗震性能明显优于常规设计方法所设计的框架结构；减小构件尺寸，有效保证框架结构实现“强柱弱梁”的延性耗能机制，经济性好。
文档编号E04B1/98GK101967859SQ20101029527
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者刘俊, 陈亚春 申请人:香港华艺设计顾问(深圳)有限公司