CFT框架-RC剪力墙结构基于一致倒塌风险的抗震设计研究

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC剪力墙双重抗侧力体系结构模型,采用一致倒塌风险的抗震设计方法中对单重抗侧力体系设计的要求,设计了相应的CFT框架-RC剪力墙单重抗侧力体系结构模型,并对比分析了单重和双重抗侧力体系在不同水准地震作用下的结构响应和罕遇地震结构倒塌概率和抗地震倒塌安全储备。结果表明,与双重抗侧力体系相比,单重抗侧力体系结构的地震响应和大震倒塌概率相近,均满足“大震不倒”抗震要求,而单重抗侧力体系的结构抗地震倒塌安全储备较大,且用钢量较少。

钢筋混凝土柱-交错桁架结构抗震性能分析

交错桁架结构体系产生于20世纪60年代中期,具有开间大、建筑布置自由、自重轻、施工速度快等优点。交错桁架结构整体受力性能好且自重较轻,其框架柱的内力一般较小,使得体系内钢柱的设计往往由长细比控制。中建科技有限公司设计开发的钢筋混凝土(RC)柱-交错桁架结构,采用预制RC柱替代传统钢柱,在保证结构性能与施工便利性的前提下,有效降低结构造价。以某实际工程为背景,利用MSC.MARC软件建立抗震设防烈度为7度(0.1g)的9层RC柱-交错桁架结构有限元模型,并采用倒三角分布加载模式对结构开展静力弹塑性分析。根据能力谱法求得结构的性能点状态,分别从楼层位移、层间位移角和构件屈服顺序三个方面分析了结构的抗震性能。在原有限元模型的基础上建立了3个局部斜腹杆失效的RC柱-交错桁架结构有限元模型,评估局部斜腹杆失效对结构抗震性能的影响。研究结果表明:1)RC柱-交错桁架结构具有抗侧刚度大的特点,多遇地震作用下的弹性层间位移角和罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角都远小于JGJ/T 329—2015《交错桁架钢结构设计规程》限值,最大层间位移角分别出现在第3层与第2层;2)构件屈服最早出现在靠近外侧的交错桁架中下部的斜腹杆,随着地震作用的增大,内侧交错桁架斜腹杆也逐渐屈服;3)局部斜腹杆失效的结构与原结构的结构能力曲线基本重合,随着抗震设防水准的提高,顶点位移的差距由8%下降到3%;4)在多遇地震设防水准下,局部斜腹杆失效使对应轴线的最大层间位移角最多增加32.7%,在罕遇地震设防水准下最多增加17.8%,但弹性层间位移角和弹塑性层间位移角仍远小于规范限值;5)局部斜腹杆失效会使结构在罕遇地震设防水准下屈服构件数量增加(2~4根斜腹杆),但结构整体仍处于弹性状态。RC柱-交错桁架结构整体抗震性能良好,能够满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防要求,在局部斜腹杆失效的情况下,结构抗震性能虽有所下降,但依然能够满足抗震设防要求。