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典型框架-核心筒單重與雙重抗側力體系的抗震性能與剪力分擔研究

作者:謝昭波; 解琳琳; 林元慶; 陸新征 清華大學北京市鋼與混凝土組合結構工程技術研究中心; 北京100084; 北京建筑大學土木與交通工程學院; 北京100044; 中國核電工程有限公司鄭州分公司; 河南鄭州450052; 土木工程安全與耐久教育部重點試驗室; 清華大學土木工程系; 北京100084

摘要:在中國規范體系下,框架-核心筒結構應設計為雙重抗側力體系,其對二道防線的設計有明確的規定,即框架-核心筒體系的框架部分必須具有足夠的抗側剛度和承載力。國外的一些規范(如美國規范ASCE7等)則允許單重抗側力體系,即水平荷載由剪力墻承擔,框架部分只承擔豎向荷載。因此,為了比較單重與雙重抗側力體系的抗震性能,該文首先根據中國規范設計一典型框架-核心筒雙重抗側力體系模型,然后在保持結構重力荷載代表值相等(混凝土用量基本不變)的前提下,基于以下調整原則設計了框架-核心筒單重抗側力體系模型:1)在雙重結構體系的基礎上取消結構二道防線,即取消結構框架部分的樓層剪力調整;2)為了減小框架構件截面尺寸,該研究取消了框架構件抗震等級的要求,使筒體承受大部分的水平地震作用,而框架只承擔結構的豎向荷載。該文對比分析了兩種結構體系在多遇和罕遇地震作用下的響應特征和構件損傷情況,進而討論兩種體系的倒塌機理以及抗倒塌性能。最后討論單重與雙重體系在不同地震水準下,框架所承擔剪力和剪力分擔比的變化情況以及對應關鍵構件的破壞情況。研究表明:在地震作用下,雙重抗側力體系結構的響應略大于單重抗側力體系,兩者的抗倒塌能力相當。然而,單重體系的用鋼量比雙重體系少。

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