pkpm新天地2017年第3期總117

1、填充墻對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)自振周期的影響周期折減系數(shù)亮100013 ）（ 中國建筑科學(xué)摘要影響系數(shù)是確定結(jié)構(gòu)水平作用的關(guān)鍵參數(shù)，而結(jié)構(gòu)自振周期則是確定影響系數(shù)的關(guān)鍵參數(shù)，因此科學(xué)合理確定結(jié)構(gòu)的自振周期非常重要。實(shí)踐和表明，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響較大，不可忽略。本文從結(jié)構(gòu)自振周期的概念入手，介紹了自振周期的理論計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)公式方法，分析了結(jié)構(gòu)自振周期的影響，探討了周期折減系數(shù)對(duì)作用的影響，有所啟發(fā)。了建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3 中周期折減系數(shù)的相關(guān)條文，以期對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 周期折減系數(shù)；填充墻；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)0前言鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有取材容易、耐久性好、耐公式簡單，準(zhǔn)確度也較好，

2、使用非常方便，多應(yīng)用結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。1.1 理論計(jì)算方法常見的理論計(jì)算方法主要有能量法、等效質(zhì)量法、頂點(diǎn)位移法，下面僅介紹能量法和頂點(diǎn)位移法。1）能量法3一個(gè)多度體系，質(zhì)點(diǎn)在無阻尼的環(huán)境下自火性好、可模性強(qiáng)、整體性好等優(yōu)點(diǎn)，在多建筑中應(yīng)用非常廣泛，是常見的建筑結(jié)構(gòu)形式之一，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)自振周期是確定結(jié)構(gòu)所受作用的關(guān)鍵參數(shù)。建筑設(shè)計(jì)中為了實(shí)現(xiàn)建筑各個(gè)功能區(qū)域的劃分，通常的做法是在混凝土結(jié)構(gòu)中靈活布置填充墻。填充墻通常采用各類實(shí)心磚、空心磚、混凝土砌塊砌筑，由于其材料性質(zhì)與主體結(jié)構(gòu)不同，也具有一定的質(zhì)量和剛度，當(dāng)填充墻和框架剛性連接時(shí)，確定結(jié)構(gòu)自振周期時(shí)應(yīng)不應(yīng)由振動(dòng)（見圖 1），任一

3、質(zhì)點(diǎn) i 在移為：運(yùn)動(dòng)時(shí)的位該考慮填充墻的影響呢？表明，框架輕質(zhì)砌體填充墻的抗側(cè)剛度可達(dá)純框架結(jié)構(gòu)的 10 倍1，大量工程實(shí)測周期也表明：實(shí)際建筑物自振周期短算周期（按純混凝土結(jié)構(gòu)考慮），尤其是有實(shí)心磚填充墻的框架結(jié)構(gòu)，其實(shí)測周期約為計(jì)算周期的 50%60%2，這充分說明填充墻對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的自振周期的影響不可忽略。目前，我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，填充墻屬于非承重構(gòu)件，按非結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，填充墻自重按均布線荷載考慮，通過周期折減系數(shù)來考慮填充墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響。因此，科學(xué)合理的確定周期折減系數(shù)才能保證結(jié)構(gòu)的抗 震安全性，弄清楚填充墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響十分關(guān)鍵。1混凝土結(jié)構(gòu)自振周期的計(jì)算方

4、法計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)自振周期的方法較多，目前主要分為兩種：理論計(jì)算方法和經(jīng)驗(yàn)公式法。理論計(jì)算方法多基于能量守恒定律推導(dǎo)而來，公式計(jì)算過程復(fù)雜但精準(zhǔn)度高，多為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件采用；我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或手冊(cè)中采用的是經(jīng)驗(yàn)公式方法，筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50011-2001，其針對(duì)框架結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的建議取值考慮了填充墻的數(shù)量、門窗洞口以及單片填充墻的長度的影響，具體見表 1，表中c 為含填充墻的框架榀數(shù)與框架總榀數(shù)的比值。表 1 的數(shù)值基于實(shí)心磚填充墻，而針對(duì)填充表述為應(yīng)根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型、不同的材料及填充墻、隔墻數(shù)量的多少選用較為符合實(shí)際結(jié)構(gòu)剛度的周期折減系數(shù)10，但給出了異形柱框架及異形柱框剪結(jié)構(gòu)周期

5、折減系數(shù)的取值：異形柱框架結(jié)構(gòu)為 0.60.75；異形柱框剪結(jié)構(gòu)為 0.70.85。綜上，規(guī)范、技術(shù)指導(dǎo)文件以及技術(shù)手冊(cè)的取值各有不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)靈活把握，現(xiàn)行規(guī)范也只給出了各種結(jié)構(gòu)相應(yīng)的周期折減系數(shù)取值范圍，并未區(qū)分填充墻種類和填充墻多少等情況。實(shí)際建模計(jì)算中，工程師應(yīng)從工程實(shí)際以及工程經(jīng)驗(yàn)等多方面進(jìn)行綜合考慮。應(yīng)該注意的是，考慮填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響屬于抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)中周期折減系數(shù)的計(jì)算也屬于估算的性質(zhì)，不應(yīng)該過分追求結(jié)構(gòu)計(jì)算的精度，只要從概念上進(jìn)行整體把握即可8。此外，多層建筑的周期折減系數(shù)也可以參考高規(guī)的這條規(guī)定。墻為輕質(zhì)墻體或取值為 0.80.9。墻板時(shí)的周期折減

6、系數(shù)，建議建筑抗震設(shè)計(jì)手冊(cè)中周期折減系數(shù)建議取值表 1c0.81.00.60.70.40.50.20.3無門窗洞0.5（0.55）*0.55（0.60）0.60（0.65）0.70（0.75）T有門窗洞0.65（0.70）0.70（0.75）0.75（0.80）0.85（0.90）*表中無括號(hào)數(shù)值適用于單片填充墻為 6m 左右時(shí)，括號(hào)內(nèi)數(shù)值適用于單片填充墻為 5m 左右時(shí)。從表 1 中可以看出，該表適用于各榀框架布置基本一致、填充墻門窗洞口尺寸基本一致、單片填充墻規(guī)格一定的這種比較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)。該表考慮了填充墻數(shù)量的影響，但是在計(jì)算 c 時(shí)只考慮了框架跨度方向的填充墻，并未考慮柱距方向的填充

7、墻。另外，設(shè)計(jì)手冊(cè)并未給出含剪力墻的框剪及剪力墻結(jié)構(gòu)的周期折減系數(shù)。3） 民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu) 民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)910歷經(jīng)里 2003 年和 2009 年兩版，屬于國家建設(shè)部發(fā)布的技術(shù)性文件，其基礎(chǔ)也是當(dāng)時(shí)有效的規(guī)范。民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)（2003 版）中給出了在使用計(jì)算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，周期折減系數(shù)的取值。取值基于磚填充墻，考慮了填充墻數(shù)量的影響，具體見表 2。對(duì)比5結(jié)論（1）建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009 和高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3 均給出了結(jié)構(gòu)自振周期的經(jīng)驗(yàn)公式，這些公式的假定情況及應(yīng)用范圍不同，在設(shè)計(jì)中應(yīng)加以區(qū)分。（2）結(jié)構(gòu)剛度越大

8、，周期折減系數(shù)越大，填充墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響越??；填充墻剛度越大，周期折減系數(shù)越小，填充墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響越大。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、填充墻的類型及數(shù)量合理考慮周期折減系數(shù)。（3）結(jié)構(gòu)自振周期在影響系數(shù)曲線中所處的范圍不同，則周期折減系數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)作用的影響程度不同；目前設(shè)計(jì)中只考慮填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的折減而引起的力放大，不考慮填充墻對(duì)承擔(dān)做法。力的貢獻(xiàn)，這是一個(gè)較為保守、安全的當(dāng)時(shí)有效的建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ（4）考慮填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的影響屬于抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)中周期折減系數(shù)的計(jì)算也屬于估算的性質(zhì)，不應(yīng)該過分追求精度，而應(yīng)從概念上進(jìn)行整體把握。2002，表 2

9、 中填充墻較多時(shí)各結(jié)構(gòu)類型的周期折減系數(shù)對(duì)應(yīng)的就是 02 版高規(guī)中取值，表 2 補(bǔ)充了填充墻較少時(shí)的周期折減系數(shù)取值，對(duì)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的幫助。民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)中周期折減系數(shù)建議取值參 考 文 獻(xiàn)表 21,吳建有,. 輕質(zhì)填充墻異型柱框架J. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1995，結(jié)構(gòu)類型填充墻較多填充墻較少結(jié)構(gòu)層剛度及其衰減過程的(05):20-31.0.60.70.70.8框架結(jié)構(gòu)0.70.80.80.9框剪結(jié)構(gòu)2 JGJ3-2010建筑工業(yè)建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程S.，2011.等譯校結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)M高：中國0.91.01.0剪力墻結(jié)構(gòu)值得注意的是，民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)3，J措施-結(jié)構(gòu)（2

10、009 版）不再給出表 1 的取值，只等教育4筑工業(yè)京：中國建筑工業(yè)，2012.建筑抗震設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.M.，2002.9 建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司，：中國建設(shè)計(jì).民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)M.5 GB 50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范S.：中國建筑工：中國計(jì)劃，2003.業(yè)6，2013.等. 不同種類填充墻周期折減系數(shù)取值的分析J.10 建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì).民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)M.，2009.工程抗震與加固改造,2013,35(04):48-53.7 GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S.：中國計(jì)劃：中國建筑工業(yè)8，2010.建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程應(yīng)用與分析S.北（上接 49 頁）圖 124結(jié)語通過上述分析，錯(cuò)層板，其板荷是不會(huì)丟失的，是可以傳導(dǎo)到其周邊的構(gòu)件上。但在非強(qiáng)剛假定下其板剛度在計(jì)