底部大空间配筋砌块砌体剪力墙结构的抗震分析

谢金 XIE Jin

（湖南城市学院，益阳 413000）

摘要： 本文简单介绍了底部大空间配筋砌块砌体剪力墙结构抗震设计的一般要求，并结合工程实例，对比分析了底部大空间配筋砌块砌体剪力墙结构与底部大空间钢筋混凝土剪力墙结构在一维与多维地震作用下的结构反应，以便为以后设计提供必要的参考。

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关键词 ： 底部大空间；配筋砌块砌体剪力墙；动力弹性分析；动力弹塑性分析

中图分类号：TU364 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0137-02

基金项目：省级科研项目：强震环境下高填方加筋挡墙结构体系的灾变失效机制及多尺度模拟，项目号14B034；湖南城市学院科技计划项目，项目号：2013xj004。

作者简介：谢金（1986-），女，湖南益阳人，国家二级注册结构工程师，硕士研究生，研究方向为建筑结构抗震。

1 抗震设计的一般要求

1.1 房屋总高度的限值 根据相关的震害现象表明，在其他条件相同的情况下随着房屋高度的增高，地震反应也会更加明显。《规范》对部分框支抗震墙钢筋混凝土房屋适用的最大高度进行了相关规定：6度为120m，7度为100m，8度0.2g时为80m，0.3g时为50m，9度地区不再适用。《规范》规定部分框支配筋砌块砌体剪力墙结构的适应的最大高度为：6度55m，7度0.10g时49m，0.15g时40m，8度0.20g时31m，0.3g时为24m，9度区不再适应。因此底部大空间配筋砌块砌体剪力墙结构其适应高度可近似取与部分框支配筋砌块砌体剪力墙一致的数值。

1.2 结构布置 结构的规则性布置对结构的抗震性能和经济合理性影响很大。在结构布置中平面和竖向上力求简单、规则、均匀，尽量做到三心重合，避免出现体型复杂，平立面不规则的建筑。

底部大空间配筋砌块砌体剪力墙结构在平面布置中，剪力墙布置应尽量对称，在底部大空间与上部剪力墙的过度尽量做到均匀、连续，抗侧刚度避免出现过大的突变。

1.3 结构体系 一个合理的抗震设计，其结构的传力路径应明确、合理，具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和耗能能力。底部大空间配筋砌块砌体剪力墙结构底部大空间由于抗侧刚度没有上部剪力墙层大，在地震的作用下往往成为薄弱部位，如何合理处理大空间层往往成为抗震设计的关键点。

2 结构振动分析模型

2.1 力学模型

从文献[2]可以得到：底部大空间配筋砌块砌体剪力墙为剪切型，本文中采用层间剪切型的串联多自由度振动模型。

2.2 恢复力模型 曲线型和折线型是目前恢复力两种主要数学模型。曲线型的数学模拟具有精度高，但其有大量计算的特点，所以在实际运用中较少采用。相比较而言折线型的恢复力模型由于虽然其计算工作量小，即使精度较曲线型低高，但是在实际运用中用得更加广泛。本文采用折线型恢复力模型。

2.2.1 配筋砌块砌体剪力墙 配筋砌块砌体剪力墙结构的模型，大量的实验研究[3]统计出剪力墙的力—位移滞回曲线有无量纲化三线型骨架曲线和四线型的归一化骨架曲线两种，由于分析方法的不同，虽然结果稍有差异，但区别不大。本文中配筋砌块砌体剪力墙采用三折线恢复力模型表示。

2.2.2 框剪部分 综合考虑到梁、柱，配筋砌块砌体剪力墙构件的工作特性，本文采用恢复力模型。

3 地震作用下结构反应分析

本文为了更好地分析底部大空间配筋砌块砌体在地震作用下的结构反应，分别对在相同地震作用下两个相互垂直的地震波单独作用和同时作用下结构的响应进行了分析。

3.1 工程简介 本文主要对两个11层的小高层进行了计算分析，两个工程均为底部一层的框架剪力墙结构，结构平面布置基本相同。工程一上部为配筋砌块砌体剪力墙，工程二上部为钢筋混凝土剪力墙。

3.2 分析结果 两个结构为明显带有转换层的建筑物，根据相关规范规定对薄弱层尽量对其弹塑性变形进行验算，所以本文除了计算地震作用下结构弹性反应阶段的几个主要参数，还对结构的弹塑性阶段也进行了计算分析。

3.2.1 动力弹性分析

图1-图4为算例一与算例二在三条地震波作用下层间位移值的包络值和反应谱法计算结果的对比图，根据相关规范层间位移应该取两者的较大值，从图中可以得到两个垂直的方向其层间位移的最大值并不一定都出现的薄弱层，这也是设计的时候应该要考虑的。

图5-图8为算例一与算例二在三条地震波作用下的层间位移角的包络值与反应谱法所得到的结果的对比图，从图中可以看出均满足规范限值要求。

由于算例一与算例二为规则结构，耦合作用不作主要考虑，所算出的多维地震作用其结果与单维作用相差不大，可以基本忽略差异。

3.2.2 动力弹塑性分析

图9-图12为两个算例在单维与多维地震作用下的层间位移角，从图中可以看出在弹塑性阶段多维地震作用下的反应比单维要大。

图13为两个工程框架铰在一维与多维地震作用下的屈服状态，从图中可以明显看到多维地震中框架铰要比一维地震作用下出现得早。

4 结论

本文从理论和计算分析得到以下结论：地震作用下底部大空间体剪力墙结构与部分框支抗震墙钢筋混凝土结构在小高层中反应基本相同，由于底部大空间剪力墙结构具有明显的施工优势，在小高层中可以广泛推广。多维地震作用下结构在弹性阶段与一维地震作用的反应区别不大，但是到了弹塑性反应阶段，这种差异变得非常明显，所以结构在实际地震中，尤其是强震作用下，不能简单的按照的一维简化实际的地震，应该考虑多维地震的作用。

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参考文献：

[1]沈汝伟.底部三层框架—抗震墙砖房抗震性能及抗震设计的探讨[J].贵州工业大学学报，2006.

[2]高小旺.底部两层框架上部六层砖房1/3比例模型的抗震试验研究[J].建筑科学，1994（3）：12-18.

[3]钱义良，吴明舜.18层混凝土小型砌块配筋砌体房屋墙体的静力和抗震试验研究[A].西班牙配筋砌体研讨会论文集[C].马德里：土木工程协会，2000.