框架结构教学楼抗震性能评估方法分析

1、中国科技论文在线- PAGE 6 - FORMTEXT 框架结构教学楼抗震性能评估方法分析 FORMTEXT 李淑一1， FORMTEXT 张静1， FORMTEXT 肖梅玲2作者简介：李淑一（1986-），女，硕士研究生，主要研究方向：防灾减灾与防护工程通信联系人：肖梅玲 （1968-），女，副教授，主要研究方向：防灾减灾与防护工程. E-mail: SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkCompanyEN Depatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming

2、650091;Depatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091;Department of Urban Construction and Management, Yunnan University, Kunming 650091 * MERGEFORMATDepatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091;Depatment of Urban Construction and

3、 Management ,Yunnan University,Kunming 650091;Department of Urban Construction and Management, Yunnan University, Kunming 650091SET bkCompanyCHN 云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091;云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091;云南大学城建学院，昆明，650091 * MERGEFORMAT云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091;云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091;云南大学城建学院，昆明，650091SET bkPos

4、tcode 650091;650091 * MERGEFORMAT650091;650091SET bkMobile15087035460 * MERGEFORMA15087035460SET bkTelphone15087035460 * MERGEFORMA15087035460SET bkAddress 云南大学东二院冶金3048;云南大学东二院冶金3048 * MERGEFORMAT云南大学东二院冶金3048;云南大学东二院冶金3048SET bkEmail ;123abcshe;

5、* MERGEFORMAT;123abcshe;SET bkIntroduction 李淑一（1986-），女，硕士研究生，主要研究方向：防灾减灾与防护工程;肖梅玲 （1968-），女，副教授，主要研究方向：防灾减灾与防护工程 * MERGEFORMAT李淑一（1986-），女，硕士研究生，主要研究方向：防灾减灾与防护工程;肖梅玲 （1968-），女，副教授，主要研究方向：防灾减灾与防护工程SET bkAuthorCHN 李淑一;张静;肖梅玲 * MERGEFORMAT李淑一;张静;肖梅玲SET bkAuthorEN Li Shuyi;Zhang Jing;XIAO Meiling * MER

6、GEFORMATLi Shuyi;Zhang Jing;XIAO MeilingSET bkContact 肖梅玲 * MERGEFORMAT肖梅玲SET bkFund * MERGEFORMAT SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET versi

7、on 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkReferencesInfo 1*|*期刊*|*欧小平.基于绿色概念和抗震安全准则的学校建筑结构设计J.中国西部技,2009,8(5):3-7.2*|*期刊*|*赵雪莲.钢筋混凝土框架结构的抗震加固.山西建筑J,2007,27(3):53-54.3*|*期刊*|*刘泽敏.某框架结构教学楼加固设计.福建建筑J.2007,(10):77-78.4*|*专著*|*中华人民共和国住房和城乡建设部.全国中小学校舍抗震鉴定与加固示例M.中国建筑工业出版社,2010.5*|*专著*|*张

8、宗尧,李志民.中小学建筑设计M.北京:中国建筑工业出版社,2002.6*|*专著*|*林宗凡.多层框架结构设计M.上海:上海科学技术出版社,1999. * MERGEFORMAT1*|*期刊*|*欧小平.基于绿色概念和抗震安全准则的学校建筑结构设计J.中国西部技,2009,8(5):3-7.2*|*期刊*|*赵雪莲.钢筋混凝土框架结构的抗震加固.山西建筑J,2007,27(3):53-54.3*|*期刊*|*刘泽敏.某框架结构教学楼加固设计.福建建筑J.2007,(10):77-78.4*|*专著*|*中华人民共和国住房和城乡建设部.全国中小学校舍抗震鉴定与加固示例M.中国建筑工业出版社,20

9、10.5*|*专著*|*张宗尧,李志民.中小学建筑设计M.北京:中国建筑工业出版社,2002.6*|*专著*|*林宗凡.多层框架结构设计M.上海:上海科学技术出版社,1999.SET bkAuthorsInfo |1|李淑一|Li Shuyi|云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091|Depatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091|李淑一（1986-），女，硕士研究生，主要研究方向：防灾减灾与防护工程|云南大学东二院冶金3048|6500911508

10、7035460|2|张静|Zhang Jing|云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091|Depatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091|123abcshe|*|3|肖梅玲|XIAO Meiling|云南大学城建学院，昆明，650091|Department of Urban Construction and Management, Yunnan University, Kunming 650091|肖梅玲 （1968-），女，副教授，主要研究方向：防灾减灾与防护工程|云南大

11、学东二院冶金3048|65009115087035460 * MERGEFORMAT|1|李淑一|Li Shuyi|云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091|Depatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091|李淑一（1986-），女，硕士研究生，主要研究方向：防灾减灾与防护工程|云南大学东二院冶金3048|65009115087035460|2|张静|Zhang Jing|云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091|Dep

12、atment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091|123abcshe|*|3|肖梅玲|XIAO Meiling|云南大学城建学院，昆明，650091|Department of Urban Construction and Management, Yunnan University, Kunming 650091|肖梅玲 （1968-），女，副教授，主要研究方向：防灾减灾与防护工程|云南大学东二院冶金3048|65009115087035460SET bkTitl

13、eInfo 框架结构教学楼抗震性能评估方法分析|Analysis of Seismic Performance Evaluation Method onTeaching Building| * MERGEFORMAT框架结构教学楼抗震性能评估方法分析|Analysis of Seismic Performance Evaluation Method onTeaching Building|（1. 云南大学城市建设与管理学院,昆明 650091；2. 云南大学城建学院，昆明，650091）SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERG

14、EFORMAT 摘要： FORMTEXT 本文通过分析钢筋混凝土框架结构教学楼抗震性能鉴定中遇到的具体问题：根据楼层综合能力指数法进行抗震能力验算和运用push-over进行弹塑性分析的结果不同，文章将通过具体的比较分析，得出相应的结论。为框架结构教学楼抗震性能鉴定过程中具体选择哪种方法，提供相应的理论基础。关键词： FORMTEXT 抗震性能；教学楼；push-over分析中图分类号： FORMTEXT TU3SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT FORMTEXT Analysis of Seismic P

15、erformance Evaluation Method onTeaching Building FORMTEXT Li Shuyi1, FORMTEXT Zhang Jing1, FORMTEXT XIAO Meiling2(1. Depatment of Urban Construction and Management ,Yunnan University,Kunming 650091;2. Department of Urban Construction and Management, Yunnan University, Kunming 650091)Abstract: FORMTE

16、XT according to the reinforced concrete frame structure in the classroom building for seismic identification of the specific conditions encountered：According to different result between the comprehensive ability of floor seismic capacity index method and the push-over analysisThrough the analysis, d

17、awn the corresponding conclusionTherefore, provide corresponding theoretical basis for which kind of method should be choose during the seismic performance apprsisal processKey words: FORMTEXT Seismic Performance; Teaching Buildings; Push-over Analysis引言近年来，陆续发生的大小不断的地震对中小学教学楼造成了不同程度的震害。据不完全统计，汶川地震中

18、仅四川一省倒塌的校舍就有6898间1，死亡学生4737人，伤者1.6万余人，重灾区学校倒塌面积达199.7228万平方米,占总倒塌房屋面积的7%。汶川地震中学校受到的冲击十分厉害，倒塌校舍多，师生伤亡也多，引起了极其严重的社会影响。据统计，我国共有普通中小学50多万所，在校生人数达到2亿多，约占到全国人口的17。另外，学校建筑内人口密度很高，流动量大而且频繁，教学和附属生活设施相应集中，在地震发生时，学生疏散集中在楼梯间，走廊、等建筑中比较薄弱的环节，因此由地震灾害及其地震引起的次生灾害的可能性和危害性要比其它类型建筑大得多。因此，为保证学校建筑结构的安全，对学校建筑定期进行抗震性能评估鉴定和

19、对不符合抗震要求的校舍进行抗震加固2十分有必要的。基于楼层综合能力指数法的抗震能力验算在框架结构第二级鉴定中，楼层的综合抗震能力指数采用体系影响系数、局部影响系数、及楼层屈服强度系数的乘积而得，主要是为了体现结构的抗震能力是结构的变形与强度共同作用的结果，其计算公式如下：式中，楼层的综合抗震能力指数；当前楼层的抗剪承载力与弹性地震力。由式可以推知，结构的变形能力较强时，结构的强度可以适当降低；结构的强度较高时，结构的变形能力也可以相应降低，但是局部影响系数与体系影响系数对楼层屈服强度系数的改变会使计算得出的楼层综合抗震能力指数不够可靠。下面对一幢建于1985年的框架结构教学楼进行抗震验算，通过

20、改变体系影响系数的取值，得出楼层综合抗震能力指数见表1。表1 取不同值时的楼层综合抗震能力指数Tab. 1 comprehensive seismic capacity on differents index楼层号第1层第2层第3层第4层第5层第6层0.920.981.151.191.251.421.021.091.271.321.391.581.121.201.401.451.531.74由表1的计算结果可以得知，若对体系影响系数取值略做调整，楼层综合抗震能力指数便由大于1.0变为小于1.0，既第二级鉴定由满足要求变为不满足要求，所以，楼层综合抗震能力指数对体系影响系数与局部影响系数的取值比

21、较敏感。此外，在进行第二级鉴定时，体系影响系数与局部影响系数的确定若按鉴定标准或抗震规范要求的方法进行取值则其可操作性不强，系数的确定可能由一条不满足要求，楼层综合抗震能力指数便由1.02变为0.92，其中定性的规定较多，因此，在进行抗震鉴定时对体系影响系数与局部影响系数的取值带有主观上的随意性，其最终造成的结果是在第二级鉴定中用两个较粗的定性系数与一个精确的定量系数相乘而使计算结果造成差异4。因此，可以认为，这种通过使用影响系数对楼层屈服强度系数进行修正而得出楼层综合抗震能力指数的方法存在很多缺陷。依据建筑抗震鉴定标准GB5003-2009的规定，若结构体系、框架柱的轴压比、梁柱纵向钢筋及箍

22、筋构造满足抗震规范的要求时取1.4，满足B类建筑的要求时取1.25，满足第一级鉴定的要求时取1.0，满足非抗震设计的要求时取0.8，这种通过匹配不同要求的规范而取相应值的做法并不可取，因为不同的规范对上述三个因素的定性要求较多且不满足要求可能是一项不满足或者多项不满足，因此，这种梯度取值方法的可行性还有待探讨。此外，局部影响系数的取值范围为0.6-0.95，在进行第一级鉴定时根据结构的局部构造情况而取此范围内的值，此值较难确定并带有主观性。由于待鉴定的教学楼建造年代较早，所以其抗震能力较差，在强烈地震作用下极易进入弹塑性状态。从结构的弹性反应来说，多层钢筋混凝土框架结构在大震作用下相对于小震作

23、用下所增加的弹性地震作用比高层钢筋混凝土框架结构要多，而框架结构是按小震作用进行截面内力及配筋设计的，超出结构强度的地震作用只能通过结构弹塑性变形来消耗，依据分析，多层与高层钢筋混凝土框架结构在楼层屈服强度系数相同的条件下，当结构进入弹塑性状态时，多层结构的层间变形将大于高层结构的层间变形，当遭受强烈地震作用时，多层结构的弹塑性层间位移角极有可能超过规范要求的数值。因此，对需要鉴定的钢筋混凝土框架结构教学楼做基本设防烈度作用下弹塑性变形验算很有必要。依据建筑工程抗震设防分类标准GB50223的要求，乙类建筑在进行抗震验算时，不应低于本地区的抗震设防烈度，对已经通过二级鉴定的钢筋混凝土框架结构教

24、学楼能否实现“当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震作用时，建筑物不致倒塌”的设防目标，还有待商榷。工程概况下面以一栋6层的钢筋混凝土框架结构教学楼为例，探讨结构进入弹塑性状态时的变形状况，以检验结构在基本设防烈度地震作用下的安全性，工程概况如下：某6层钢筋混凝土框架结构教学楼，建于20世纪80年代，各层层高均为3.3m。该地区的抗震设防烈度为8度（0.20g），场地土类别为类，设计地震分组为第一组，结构平面布置图见图1。框架柱的截面尺寸为450mm450mm（配筋为8 20，箍筋8间距为100mm），框架梁的截面尺寸为250mm550mm（箍筋间距为150mm），填充墙采用加气混凝土块隔墙，楼

25、板的厚度为100mm，混凝土等级老标号为200，相当于现在的C18混凝土。楼面恒载取4.5KN/，活载取2.0 KN/；楼梯间恒载取6.5 KN/，活载取2.5 KN/；屋面恒载取7.0 KN/，活载取2.0 KN/21。图1 结构平面布置图Fig.1 Structural floor plan第一级鉴定结果根据框架结构具体情况，对结构进行第一级鉴定4，得出结果如表2。表2 教学楼第一级鉴定结果Tab.2 Identification results of the first level of teaching building鉴定项目鉴定标准规定值实际值鉴定意见结构体系框架体系双向、多跨双向

26、、多跨满足规则性要求规则规则满足楼、屋盖长宽比2.03.23不满足混凝土强度等级C18C18满足构件配筋与构造梁梁端箍筋加密区范围1.0h(h为梁高)1.2h满足箍筋间距150mm150mm满足柱柱端箍筋加密区范围柱两端1/6净高柱两端1/6净高满足配筋要求直径大于8mm,间距小于100mm,8100满足纵筋总配筋率角柱1.0%1.01%满足其他柱0.8%截面尺寸400mm450 mm满足轴压比0.80.75满足填充墙与主体结构的拉结满足根据第一级鉴定结果，可得第一级鉴定中楼屋盖的长宽比不满足要求，需对该教学楼进行第二级鉴定。两种结果对比分析楼层综合抗震能力验算在进行楼层综合抗震能力验算时，体

27、系影响系数取1.0，局部影响系数取0.8，楼层的综合抗震能力指数见表3。表3 楼层综合抗震能力指数Tab.3 Composite seismic capacity index of floor层号横向纵向61.00.8276011952.311.848263511722.251.805335016662.011.608326015302.131.714428523541.821.456410021501.911.533496031001.601.28485429841.631.302538337901.421.136525636501.441.151599347561.261.01583645311.281.02结果：由表3可知，该教学楼各层的纵向及横向的楼层综合抗震能力指数均大于1.0，满足抗震承载力的要求，按照建筑抗震鉴定标准GB5003-2009的规定，该教学楼可不进行加固5。基于push-over抗震能力验算使用SAP2000有限元分析程序中的push-over