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1、二道防线设计中的刚度折减和地震剪力调整赵清清（建研科技股份有限公司设计软件事业部）一、刖言二道防线是抗展设计中的一个很亜要的概念。结构在地震作用卜，不可避免地耍出现部 分破坏。在这种情况下，让结构的部分抗侧立构件先破坏以消耗地震能量,这就是所谓的第 一道防线。之后，再让另外的抗侧力构件（第二道防线）承担主耍的地雇作用，从而保证结 构的安全。设计中，在很多场合都采用二道防线设计。比如框架剪力壇结构中剪力墙是第一 道防线，框架是笫二道防线。剪力墙设计屮连梁足第道防线，剪力墙是第二道防线。底部 框架抗虑墙砌体结构中，抗成墙足第道防线，框架柱是第二道防线。怎么保证第一、第二 道防线的协调丁作，比如如何
2、让第一道防线首先破坏，第二道防线冇足够的安全储备等，需 耍人为地调整第一、第二道防线的强弱或受力人小。对第一道防线，人为折减其刚度，考虑 其首先破坏的情况卜，刚度退化。同时，刚度折减后，分配到的地震剪力也会减少。或者对 第一道防线，人为调整直地震剪力，相当J洲人设计荷载，保证It冇更高的安全储备。遵循 这两个思路，来看一下规范中二道防线的条文。二、剪力墙连梁刚度折减抗规：6.2.13抗震墙地震内力计算时，连梁的刚度可折减，折减系数不宜小J'- 0.50；计 算位移时，连梁刚度不折减。高规52】高层建筑结构地思作用效应计算时，町对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系 数不宜小f 0.5o条文说
3、明：高层建筑结构构件均釆用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计 的框架剪力墙或剪力墙结构屮的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很人，配筋 设计闲难。丙此，可考虑在不影响承受竖向荷我能力的前提卜，允许其适半开裂（降低刚度） 而把内力转移到墙体上。通常，设防烈度低时町少折减一些（6、7度时取0.7）,设防烈度 高时可多折减一些（8、9度时可取0.5）。折减系数不宜小J' 0.5,以保证连梁从受竖向荷裁 的能力。本次修订进一步明确了仅在计算地震作用效应时可以対连梁刚度进行折减，对如重 力荷载、风荷我效应计算时不宜考虑连梁刚度折减。冇地震作用效应组合工况，均可按考虑 连梁刚度折减后计算的地震
4、作用效应参与组合。综介上述条文，可以得出一些结论：a此处连梁泛指框架-剪力墙和剪力墙结构屮的连梁。 b “仅在计篦地恋作用效应时可以对连梁刚度进行折减”，即连梁刚度折减是单工况（地震作 用效应）卜的调整。c计算位移时刚度不折减。因为位移计算屈J：正常使用极限状态验算， 工作状态是在弹性阶段，所以刚度不折减。三、底部框架抗震墙砌体中抗震墙刚度折减抗规7.2.5底部框架抗震墙砌体房屋屮，底部框架的地虑作用效应宜采用卜列方法确 定：框架柱承担的地震眄力设计值，可按各抗侧力构件冇效侧向刚度比例分配确定：有效侧 向刚度的取值，框架不折减；混凝十墙或者配筋混凝土小砌块砌体墙折减0.3；约束普通砖 砌体或小
5、砌块砌体抗震墙折减0.2。这里抗震墙是第-道防线，考虑其刚度折减，然后再按 折减后的刚度分配楼层地震剪力。四、框架剪力墙中框架部分地震楼层剪力调整高观8丄4：抗震设计时，框架剪力墙结构对应地震作用标准值的各层框架总剪力应 符合卜列规定：当满足0.2V；时，框架总剪力不必调整：当不满足ft框架总剪力按照Vf = w）iii（0.2l；,1.5V/）调整。条文说明：框架剪力墙结构在水半地震作用卜，框架部分计算所得的剪力一般都较小。 按多道防线的概念设计要求，墙体是笫-道防线，在设防地農、罕遇地喪卜先r框架破坏， 由r熬性内力重分布，框架部分按侧向刚度分配的剪力会比多遇地震卜加人，为了保证作为 第二
6、道防线的框架只有一定的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力予以适当的调無。五、筒体结构中框架部分的地震楼层剪力调整高规9丄11：抗震设讣时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值 应符介下列规定：1柿架部分的分配的地震剪力标准值的最人值不宜小结构底部总地笊剪力标准值的10%.即要求2艸框架部分分配的地震剪力标准值的最人值小J：结构底部总地雇剪力标准值的10%时，各 层框架部分承担的地震剪力标准值应増人到结构底部总地震剪力标准值的15%,即当 <0.1% 时,取耳=0.15$3艸框架部分分配的地震剪力标准值的最人值不小J：结构底部总地雇剪力标准值的10%,但 其框架部分分配的地震
7、剪力标准值小J：结构底部总地喪眄力标准值的20%,应按结构底部 总地震剪力标准值的20%和框架部分楼g地震剪力标准值址人值的1.5倍二者的较小者进彳J： 调整，即当0AV0<V/nox<0.2VQ,取耳二 mm(0.2%,1.5l；,g)：4框架部分的分配的地笊剪力标准值人结构底部总地黑剪力标准值的20%时，即当 Vf > 0.2V；,不必调整.原规范条文描述稍显啰嗦，这里皈新描述，条理非常清楚。六、部分框支剪力墙框支柱承担的地震剪力调整高规10.2.17：部分框支眄力墙结构框支柱代交的水平地层眄力标准值应按卜列规上茫 用：1每层框支林的数H不多J- 10根时，半底部框支层为
8、12层时，每根柱所受的剪力应至少 取皋底眄力的2%：当底部框支层为3层及3层以上时，每根柱所受的剪力应至少取基底剪 力的3%；2每层框支柱的数目多JT0根时，当底部框支层为12层时，每层框支柱承受剪力Z和应 取基底剪力的20%；半框支层为3层及3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应取基底剪 力的30%。七、混介结构框架所承担的地震剪力调整高观11丄6混介结构框架所承担的地震剪力应符合本规程9.l.llo八、总结在进行二道防线设计时，一个重要问题是如何保证这两道防线协调匸作。可以对第一道 防线进行刚度折减來减少典分配到的内力：或者对第二道防线，调整其地展剪力。本文屮的 二、三采用的足对第道防线进行
9、刚度折减的思路，四、/L、六、七则采川调整第一道防线 地震剪力的思路(卜表列出了调整的规范条文)。无论哪种思路，比最终冃的都是要让第一 道防线首先遭遇破坏，并n第二道防线只有足够的安全储备。结构类型调鏗框架剪力墙中框架部分地震楼层 剪力调整 高规8.1.4满足vz > 0.2V；时，框架总剪力不必 调整;不满足时，其框架总剪力按卜式调整：V/“nm(0.2%,1.5VgJ各层框架剪力调整后，应同比 例调整每根框架柱和与之相 连框架梁的剪力及端部弯矩 标准值，框架柱的轴力标准值 可不予调整筒体结构中框架 部分的地震楼层 剪力 高规9.1.11叫 “V 0.1% 时，取 V广 0.151；
10、当0 %匕口02%,取Vf = 11111(0.2,1.5ra)；Vf 0.2V；,不必调整按本条第2款或第3款调整框 架柱的地後剪力后，框架柱端 弯矩及与之相连的框架梁端 弯矩、剪力应进行相应调鑿。框支剪力墙框支柱承担的地震剪 力高规 10.2.17高规 10.2.17框支柱剪力调整后，应相应调 整框支柱的弯矩及柱端框架 梁的剪力和弯矩，但框支梁的 剪力、弯矩可不调整，框支柱 的轴力可不调整混合结构框架所 承担的地震剪力高规11.1.6同 9.1.11同 9.1.11参考文献I1 GB50068-200L.建筑结构町靠度设汁统-标准.北京：中国建筑I：业出版社，20012 GB 50011-2010.建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社,20103 JGJS-2010.高层建筑混凝土结构技术规程.北京:中国建筑工业出版社.2010