构筑物抗震设计规范 [附条文说明] GB50191-2012 建标库

5.5  抗震变形验算

5.5.1  震害经验表明,对绝大多数构筑物在满足规定的抗震措施和截面抗震验算的条件下,可保证不发生超过正常使用极限状态的变形限值,故可不进行多遇地震作用下的弹性变形验算。但对钢筋混凝土框排架结构,需要按多遇地震作用下进行弹性变形验算。震害表明,存在薄弱层或薄弱部位时,在强烈地震下会产生严重破坏或倒塌。因此,本条规定在一定条件下一些构筑物要按罕遇地震作用下验算弹塑性变形。

    第4款中的结构层屈服强度系数,为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的结构层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的结构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按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩的比值。

5.5.2  罕遇地震抗震变形验算难度较高,需有较高专业知识的工程技术或科研人员进行。这里规定可以采用经专门研究的简化计算方法。此外,本条还规定了可以采用静力弹塑性分析方法(pushover方法)分析的结构范围。研究表明,pushover方法仅适用于结构体系较均匀、对称且反应以第一振型为主的低层结构。为此这里提出其应用范围大体与底部剪力法应用范围相似的要求。对于不适用简化方法和pushover方法的构筑物,则需采用弹塑性时程分析方法。采用简化法时,构件材料的屈服强度和极限强度应采用标准值。采用弹塑性时程分析法时,应计入重力二阶效应对侧移的影响。

5.5.3  有横梁和无横梁的柱承式筒仓的弹性地震反应和弹塑性地震反应分析的结果表明,用柱端屈服弯矩My归一化的弹性分析计算的柱端弯矩ME,与弹塑性分析计算的柱端最大延性系数μθ之间有较好的相关性,由此求得柱顶的最大弹塑性位移表达式(5.5.3)。对于柱顶的屈服位移,则可于柱顶施加1.42倍柱顶屈服弯矩,按弹性分析来确定。柱顶的屈服弯矩应取截面的实际配筋和材料强度标准值,按有关规定的公式和方法计算。轴压比小于0.8时,也可按下式计算:

式中:NG——对应于重力荷载代表值的柱轴压力。

5.5.4、5.5.5  根据各国抗震规范和抗震经验,目前采用层间位移角作为衡量结构变形能力的指标是比较合适的。本次修订,根据过去经验和参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011,增加了钢结构的层间弹塑性位移角限值。对于没有楼层概念的构筑物,可以根据结构布置视其沿高度方向由一定数量的结构层组成,取结构最薄弱层间的相对位移角值检验是否超过规范限值。

    对柱承式筒仓,弹塑性位移角定义为支承柱柱顶的水平位移除以柱高。分析研究表明,在地震时支承柱达到极限延性系数值时会发生破坏,故取极限延性系数值的84%作为柱的变形限值。对带横梁和不带横梁的柱承式筒仓的分析发现,位移角限值[θp]随结构自振周期和柱的混凝土强度而变化,经回归分析求得其经验关系如式(5.5.5),由此经验公式计算的[θp]与弹塑性时程分析结果吻合较好。