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    抗震薄弱部位(层),都是结构设计必备知识点!
    最后修改: 2020-06-05作者: 点击:

    抗震薄弱部位(层)顾名思义就是结构中抗震承载能力相对较弱,在地震中可能率先损坏的部位或楼层。 

    首先还是老生常谈的,大家要熟悉一下我们的学习体系和路径,深入理解规范体系,才谈得上“按规范执行”。

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    工程概念
    建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版]>3 基本规定 > 3.5 结构体系
    3.5.2 结构体系应符合下列各项要求:(强条)
    1 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。
    2 应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
    3 应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。
    4 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。

    建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 3 基本规定 > 3.4 建筑形体及其构件布置的规则性
    3.4.4 建筑形体及其构件布置不规则时,应按下列要求进行地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施:
    1 平面不规则而竖向规则的建筑,应采用空间结构计算模型,并应符合下列要求:......
    2 平面规则而竖向不规则的建筑,应采用空间结构计算模型,刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数,其薄弱层应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析,并应符合下列要求:
    1)竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型、受力情况、几何尺寸等,乘以1.25~2.0的增大系数;......
    建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 6 多层和高层钢筋混凝土房屋 > 6.2 计算要点
    6.2.2 一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:
    一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式要求:

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    机理
    3.5.2 条文说明:
    抗震薄弱层(部位)的概念,也是抗震设计中的重要概念,包括:
    1 结构在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载力分析(而不是承载力设计值的分析)是判断薄弱层(部位)的基础;
    2 要使楼层(部位)的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(或部位)的这个比例有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中;
    3 要防止在局部上加强而忽视整个结构各部位刚度、强度的协调;
    举例:抗震框架,柱左侧梁(非嵌固端梁)底计算配筋25,右侧21,如何配比较合理?
    4 在抗震设计中有意识、有目的地控制  薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
    对比正文,阅读理解:
    4 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。
    提高抗震能力=加强=直接乘以内力增大系数
    第 二,所谓多道防线的概念,通常指的是:
    (1)抗震结构体系具有最大可能数量的内部、外部赘余度。
    (2)有意识地建立起一系列分布的塑性屈服区,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量。
    (3)一旦破坏也易于修复。
    (4)设计计算时,需考虑部分构件出现塑性变形后的内力重分布,使各个分体系所承担的地震作用的总和大于不考虑塑性内力重分布时的数值。

    建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 6 多层和高层钢筋混凝土房屋 > 6.2 计算要点
    6.2.13 钢筋混凝土结构抗震计算时,尚应符合下列要求:
    1 侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,任一层框架部分承担的剪力值,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架-抗震墙结构、框架-核心筒结构计算的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。
    再次认识  内力调整!

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    Mb—节点左右梁端截面反时针或顺时针方向 组合的弯矩设计值=弯矩组合的设计值!

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    规范
    高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010 > 3 结构设计基本规定 > 3.5 结构竖向布置
    3.5.8 侧向刚度变化、承载力变化、竖向抗侧力构件连续性不符合本规程第3.5.2、3.5.3、3.5.4条要求的楼层,其对应于地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数。

    高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ 99-2015 > 3 结构设计基本规定 > 3.3 建筑形体及结构布置的规则性
    条文说明:3.3.10 正常设计的高层民用建筑下部楼层侧向刚度宜大于上部楼层的侧向刚度,否则变形会集中于侧向刚度小的下部楼层而形成结构软弱层,所以应对下层与相邻上层的侧向刚度比值进行限制。 

    《建筑抗震加固技术规程》 JGJ 116-2009 > 3 基本规定
    3.0.2 抗震加固的方案、结构布置和连接构造,尚应符合下列要求:
    1 不规则的现有建筑,宜使加固后的结构质量和刚度分布较均匀、对称。
    2 对抗震薄弱部位、易损部位和不同类型结构的连接部位,其承载力或变形能力宜采取比一般部位增强的措施。
    3 宜减少地基基础的加固工程量,多采取提高上部结构抵抗不均匀沉降能力的措施,并应计入不利场地的影响。
    4 加固方案应结合原结构的具体特点和技术经济条件的分析,采用新技术、新材料。
    5 加固方案宜结合维修改造、改善使用功能,并注意美观。
    6 加固方法应便于施工,并应减少对生产、生活的影响。

    《公路养护技术规范》JT/G H10―2009 > 5 桥梁、涵洞与渡口 > 5.5 桥梁抗震
    5.5.2  桥梁抗震检查:地震动峰值加速度为0.10g及以上地区公路桥梁检查的重点是上、下部结构抗震薄弱部位。
    1 上部结构的薄弱部位有下列各处:
    1)梁式桥:跨中、横梁、支座;
    2)拱桥:拱顶、拱1/4跨径处、拱脚及腹拱与立柱联结处;
    3)其他形式桥梁:跨中、支座部位,及设计部门提出的抗震薄弱部位。
    2 下部结构的薄弱部位有下列各处:
    1)墩(台)帽、墩身、台身、基础等相互结合的部位及截面突变处;
    2)水中墩(桩)干湿交替易风化的部位;
    3)基础冲刷严重的部位;
    4)水泥混凝土桥墩(台)的混凝土工作缝处。

    总结
    1、在规范体系内,抗震薄弱部位是承载力概念;
    2、在构件上,应有目的设置塑性屈服区,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量;这一点上,“薄弱部位”在内涵上跟“能力保护原则”有重叠;
    3、设计中应避免出现   薄弱层【软弱层】(整个楼层:刚度突变或者层间受剪承载力突变);此时为“竖向不规则”。
    4、终极解决大招:对薄弱部位采用相应的抗震性能化设计方法。能力谱按实际承载力,能准确找到薄弱部位。
    5、薄弱部位、薄弱层、软弱层这些概念,在规范体系内存在模糊之处,尚需继续深化明确,统一认识。便于指导实践!

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