龐 乃 勇

(中糧置業(yè)投資有限公司，北京 100020)

·結(jié)構(gòu)·抗震·

一種新型建筑結(jié)構(gòu)的分災(zāi)抗震設(shè)計研究★

龐 乃 勇

(中糧置業(yè)投資有限公司，北京 100020)

簡述了分災(zāi)抗震設(shè)計的定義及結(jié)構(gòu)原理，介紹了新型建筑結(jié)構(gòu)體系——節(jié)能砌塊隱形密框結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造形式，并深入分析了該結(jié)構(gòu)體系的抗震減災(zāi)能力，對建筑物結(jié)構(gòu)抗震性能的進一步研究有重要意義。

新型建筑結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計，結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)造形式

1 分災(zāi)抗震設(shè)計概念

基于分災(zāi)模式的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[1-3]，就是輸入的地震能量由結(jié)構(gòu)的不同分災(zāi)元件來分擔，同時明確各部分在不同階段所消耗的能量大小，確保主體結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用期間內(nèi)，尤其在強震作用下所受到的地震力大大降低，仍能夠單獨承擔荷載作用。分災(zāi)抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)原理見圖1。

2 密肋耗能復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系

結(jié)構(gòu)形式合理、墻體材料適宜和生產(chǎn)工藝先進是我國對新型住宅結(jié)構(gòu)體系的重點要求，基于以上要求并綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的耗能減震性能，由西安建筑科技大學和北京交通大學聯(lián)合開發(fā)了一種新型住宅結(jié)構(gòu)體系——節(jié)能塊體隱形密框結(jié)構(gòu)體系[4,5]。

節(jié)能塊體隱形密框結(jié)構(gòu)體系采用裝配整體式方案，由預(yù)制密肋耗能復(fù)合墻板、現(xiàn)澆隱形框架和復(fù)合樓板組合而成，其構(gòu)造形式見圖2。其中密肋耗能復(fù)合墻板是由密布的肋梁和肋柱形成的肋格，內(nèi)嵌節(jié)能輕質(zhì)塊體預(yù)制而成，隱形框架是由樓層暗梁、邊框柱和連接柱形成[6]。

3 節(jié)能塊體隱形密框結(jié)構(gòu)體系分災(zāi)設(shè)計

節(jié)能塊體隱形密框結(jié)構(gòu)體系層層嵌套的構(gòu)造形式使得構(gòu)件之間具有復(fù)雜的協(xié)同工作關(guān)系，結(jié)構(gòu)破壞模式多樣，因此需要通過預(yù)先設(shè)計好的分災(zāi)路徑，調(diào)整墻體地震內(nèi)力分布比例，實現(xiàn)合理的結(jié)構(gòu)破壞機制。節(jié)能砌塊隱形密框結(jié)構(gòu)分災(zāi)路徑(抗震防線)見圖3。

通過對結(jié)構(gòu)材料、選型和尺寸方面的優(yōu)化設(shè)計及分災(zāi)元件的合理布置，實現(xiàn)“節(jié)能塊體—框格—外框”三階段破壞的分災(zāi)抗震模式，有效減小地震作用帶來的危害，以達到結(jié)構(gòu)整體失效損失最小的目的。圖4表示節(jié)能塊體隱形密框結(jié)構(gòu)分災(zāi)路徑可以實現(xiàn)的性能目標。由圖4可知，在大震作用下，外框架仍在彈性階段工作，建筑物大震不壞；在中震作用下，外框架會發(fā)生破壞，但是只需要對其進行修復(fù)或替換，在小震作用下，結(jié)構(gòu)的各個分災(zāi)元件均處于彈性階段。

4 結(jié)語

本文以新型建筑結(jié)構(gòu)體系——節(jié)能塊體隱形密框結(jié)構(gòu)體系為例，深入分析了基于分災(zāi)模式的結(jié)構(gòu)抗震性能，為結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計提供參考。

[1] 李 剛，程耿東.基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計——理論、方法與應(yīng)用[M].北京：科學出版社，2004.

[2] 程耿東，蔡文學.基于分災(zāi)模式的結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計概念初探[J].自然災(zāi)害學報，1996，5(1)：22-27.

[3] Wen, Y. K.， Kang, Y. J.. Minimum Building Life-cycle Cost Design Criteria，I：Methodology and Ⅱ Applications[J].Journal of Structural Engineering，2001，127(3)：330-346.

[4] 姚謙峰，龐乃勇，夏 雷.基于抗震概念設(shè)計的密肋復(fù)合墻新型抗震結(jié)構(gòu)體系[J].北京交通大學學報，2010，34(4)：50-55.

[5] 夏 雷.底部框架密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)組合作用效應(yīng)及非線性分析方法研究[D].北京:北京交通大學博士學位論文，2012.

[6] 姚謙峰，師永恒.密肋壁板結(jié)構(gòu)分災(zāi)抗震設(shè)計[J].工業(yè)建筑，2008，38(1)：1-3，13.

A new-type research on building structure of damage-reduction and seismic-resistance design★

Pang Naiyong

(CofcoComercialPropertiesInvestmentCo.,Ltd,Beijing100020,China)

The paper indicates the definition and structural principle for the seismic isolated and anti-seismic design, introduces the new architectural structural system, energy-saving block and invisible multi-ribbed structure, and analyzes the anti-seismic and disaster relief capacity of the structural system, so it is meaningful for the further research on the anti-seismic performance of the architectural structure.

new architectural structure, anti-seismic design, structural system, structural form

1009-6825(2015)02-0020-02

2014-11-05★：國家自然科學基金資助項目(項目編號：51078028)

龐乃勇(1986- )，男，工程師

TU352

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