结构抗震变形验算 (一)多遇地震作用下的结构抗震变形验算 框架和框架抗震墙结构宜进行多遇地震作用下结构的抗震变形验算，其层间弹性位移应符合下式要求： ueeH (25367)式中：ue多遇地震作用标准值产生的层间弹性位移，计算时，水平地震影响系数最大值应按表2537采用，各作用分项系数均应采用1.0，钢筋混凝土构件可取弹性刚度;e层间弹性位移角限值，可按表25313采用; H层高。 层间弹性位移角限值 表25313结 构 类 型条 件e框架考虑砖填充墙抗侧力作用1/550其 它1/450框架抗震墙装修要求高的公共建筑1/800其 它1/650按照结构力学的方法计算层间弹性位移的公式如下： 图25371.不考虑扭转影响时的弹性层间位移 底部剪力法： uiVi/k(25368)uiVi/k振型分解反应谱法： (25369)ujiuj，i-uj，i-1 Kuj=FEj式中：uii层的弹性层间位移Vii层的地震剪力设计值(E1.0) Kii层的弹性侧移刚度 ujij振型i层的层间位移 ujij振型i层的侧向位移 K结构弹性侧移刚度矩阵 ujj振型侧移向量(由n个uji分量组成) FEjj振型水平地震作用向量(由n个Fji分量组成) 2.考虑扭转影响的弹性层间位移 图2538 (25370)x方向构件 ujiuxji-jisyi y方向构件 ujiuyji-jisxi 斜向构件 ujiuxjicos+uyjisin+jisi 式中：uxjj振型x方向质心位移向量(n个uxji组成);uyij振型y方向质心位移向量(n个uyji组成); jj振动扭转角向量(n个ji组成); syii层质心至x方向构件的垂直距离; Sxii层质心至y方向构件的垂直距离; 斜向构件与x方向的夹角; sii层质心至方向构件的垂直距离，当=0时; 图2539si-syi，=/2时，sisxi; Fjj振型地震作用向量(x、y和扭转角方向，3n阶); K结构考虑扭转的刚度矩阵(3n3n阶); jkj振型与k振型的耦连系数。 3.平面结构考虑转角影响的弹性层间位移 (25371)ujiuj，i-uj，i-1-j，i-1hi式中：jj振型楼层转角向量;Kx结构x方向水平刚度; K结构转动刚度; Kx结构平移转动耦连刚度; hij层的层高; MEjj振型水平地震作用形成的倾覆力矩。 4.考虑扭转和转角影响的弹性层间位移 同3，但求解uji的刚度矩阵包括转动刚度的4n4n阶;地震作用向量包括x.y方向平动地震作用分量、扭转地震作用分量和地震倾覆力矩分量，为4n阶。 当不考虑转角影响时，计算偏于安全。 (二) 罕遇地震作用下的结构抗震弹塑性变形验算 结构弹塑性变形验算是在罕遇地震作用下结构层间变形不超过防倒塌容许值的验算，体现“大震不倒”的设防目标，是变形能力极限状态验算。 计算模型采用以层间变形为主要分析对象而比结构内力分析较为简单的模型。 作用效应组合仅考虑罕遇地震作用下的层间变形，不考虑其他荷载下产生的变形。 1.结构抗震弹塑性变形的控制与计算 在多遇地震烈度下处于弹性阶段的结构，而且是接近或达到屈服，延性结构只能通过发展塑性变形来消耗地震输入能量。若结构的变形能力不足，势必发生倒塌，因此需要计算结构在此强震作用下的变形，以校核结构的抗震安全性。 结构在弹性阶段地震位移的计算方法对于超过12层的建筑和甲类建筑，可采用时程分析法，对于不超过12层且层刚度无突变的框架结构、填充墙框架结构及单层钢筋混凝土柱厂房可采用下述简化计算法。 2.下列结构宜进行高于本地区设防烈度预估的罕遇地震作用下的薄弱层的抗震变形验算。 (1)8度、类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架; (2)79度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构、底层框架砖房; (3)甲类建筑中的钢筋混凝土结构。 楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和楼层弹性地震剪力的比值;对排架柱指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力与弹性地震弯矩的比值。 3.计算罕遇地震作用标准值时，水平地震影响系数应按图2532采用，其最大值按表25314采用。 图2-5-3-2 地震影响系数曲线地震影响系数;max地震影响系数最大值; T结构自振周期; Tg特征周期，根据场地类别和近震，远震，应按表2-5-3-7采用管 道 基 础 表3237罕遇地震作用的水平地震影响系数最大值 表25314烈 度789max0.500.901.404.结构层间弹塑性层间位移的简化计算法 (1)楼层屈服强度系数与结构薄弱层的确定 结构弹性层间位移主要取决于楼层屈服强度系数的大小及楼层屈服强度系数沿房屋高度的分布情况。 结构第i层的楼层屈服强度系数y(i)可用下式表示： y(i)=vy(i)/ve(i) (25372)式中：vy(i)按构件实际配筋及材料强度标准值计算的i层受剪承载力;ve(i)第i层的弹性地震剪力，计算时，水平地震影响系数最大值max应采用罕遇地震时的max。 对于y沿高度分布不均匀的结构，在地震作用下，在y最小或相对较小的楼层率先屈服，出现较大的弹性层间位移，其他各层的层间位移则相对较小，接近于按完全弹性反应计算的结果。y相对愈小，弹塑性位移愈大，称此塑性变形集中的楼层为结构薄弱层，对于y沿高度分布均匀的结构，薄弱层多发生在底层，对于单层厂房，薄弱层往往在上柱。 计算公式多层结构排架 柱yVya/Ve yMya/Me VyaVeMyaMe楼层实际的受剪承载力，各类结构方法不同罕遇地震下的楼层弹性剪力(E1.0)排架柱实际的正截面受弯承载力同一截面在罕遇地震下的弹性弯矩(E1.0)薄弱层的位置：项 次薄 弱 层 位 置y基本均匀的结构可取底层一般多层结构取y最小和相对较小的楼层;y(i)0.5y(i+1)+y(i-1)y(n)y(n-1)，y(1)y(2)单层厂房排架可取阶形柱的上柱底层框架砖房取底层(2)结构薄弱层层间弹塑性位移的简化计算 多层剪切型结构薄弱层的层间弹塑性层间位移与弹性位移之间有相对稳定的关系，因此层间弹塑性层间位移可由层间弹性位移乘以修正系数得之： uppue (25373)式中：up层间弹塑性位移;ue罕遇地震作用下，按弹性分析的层间位移，对于第i层为： ue(i)=ve(i)/ki(25374)ve(i)i层的弹性地震剪力; kii层的层间刚度; p弹塑性位移增大系数，当薄弱层的屈服强度系数不小于相邻层该系数平均值的0.8时，可按表25315采用;当不大于该平均值的0.5时，可按表内相应数值的1.5倍采用;其他情况可采用内插法取值。 弹塑性位移增大系数 表25315结构类别总层数n或部位y0.50.40. 30.2多层均匀结构241.301.401.602.10571.501.651.802.408121.802.002.202.80单层厂房上 柱1.301.602.002.60薄弱层在罕遇地震作用下的弹性层间位移，在计算时max需取罕遇地震的数值。 或 upuyp/yuy (25375)式中：uy层间屈服位移;楼层延性系数; (3)结构薄弱层的抗震变形验算 抗震变形验算，要求结构的层间弹塑性位移小于层间变形能力。如将结构的变形能力用层间位移角表达，则应满足下式要求，即： uppH (25376)式中：H薄弱层的层高或单层厂房的上柱高度;P层间弹塑性位移角限值，可按表25316采用，对框架结构，当轴压比小于0.4时，可提高10%，当柱子全高的箍筋构造采用建筑抗震设计规范表6.3.10中的上限值时，可提高 20%，但累计不超过25%。 图25310 第二阶段设计流程图层间弹塑性位移角限值 表25316结 构 类 别P单层钢筋混凝土排架1/30框架和填充墙框架1/50底层框架砖房中的框架1/70防倒塌的弹塑性变形验算和提高变形能力的构造措施，是第二阶段的设计内容，大地震的震害表明，尽管多数建筑结构只进行第一阶段的设计就可定性的满足罕遇地震下不倒塌的要求，但对于框架结构、高大单层厂房、存在明显薄弱层的底层框架抗震墙结构，以及需要定量地判断防倒塌性能的结构，不仅要进行第一阶段的设计，还需按图25310的步骤进行第二阶段设计。