一种采用密肋结构体系抗震设计方法构建密肋结构的方法技术

一种建筑结构三道防线抗震的设计方法，包括：选型步骤，根据建筑结构的型式，选择相应的部件组成形式；确定步骤，根据使用要求，确定建筑结构三道防线的屈服次序；调整步骤，对所选三道防线的承载力、刚度的比值进行计算并调整，使得前一道抗震防线的屈服位移和后一道抗震防线的屈服位移的比值小于等于２／３，前一道抗震防线的屈服荷载和后一道抗震防线的屈服荷载的比值大于等于０．８，由此控制各道防线的屈服次序；总体校核步骤，调整确定各道防线的屈服位移、屈服荷载比值关系后，对建筑结构的总体承载能力进行校核，以满足建筑结构的整体使用要求。本发明专利技术还公开了密肋结构体系的设计方法及其构建密肋结构的方法。本发明专利技术的方法可以控制建筑结构三道抗震防线的屈服次序，实现抗震优化设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑结构的设计方法，尤其是一种建筑结构的抗震设计方法。
技术介绍
地震是一种破坏性极大的自然灾害，有着难于把握的复杂性和不确定性，强烈地震动瞬间释放的能量可使一座城市遭受毁灭性的破坏，给人们生命财产带来巨大损失。地震造成灾难的主要原因是工程结构在地面运动作用下产生很大的惯性力，从而导致结构严重破坏或倒塌。目前，由于人们还未能全面认识结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等诸多因素，从而，很难全面掌握工程结构的抗震能力，对工程结构抗震性能的分析理解还不能完全依靠工程结构计算分析。因此，着眼于工程结构抗震能力的概念设计就显得尤为重要，立足于工程抗震基本理论和长期工程抗震经验总结的基本理念，往往是构造良好结构性能的决定性因素。回顾国内外发生过的多次大地震，诸如采用纯框架之类单一抗侧力体系的楼房，其倒塌率远远高于采用框一墙、框一撑及砌体填充墙框架等双重和多重抗侧力体系楼房的倒塌率。过去，人们一直认为出现这种差异的原因，是框一墙、框一撑等结构体系的刚度和承载力远大于纯框架体系。经过近些年来国内外专家的研究和重新认识，认为除上述原因之外，从抗震概念设计上讲，主要是多道抗震防线在起作用。现有资料中，多道抗震防线指的是：第一，一个抗震结构体系应由若干个不同层次的基本构件组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作；第二，抗震结构体系应由尽可能多的内部、外部赘余度，有意识地在结构中建立起一系列分布的屈服区，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量。当建筑物受到强烈地震动作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量；另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。当人们认识到多道抗震防线的作用时，会把这种思想充分发挥，国内外现有的几种结构便在结构设计中运用了这一认识：1、“耗能减震结构”-->结构耗能减震体系，就是把结构物的某些非承重构件(如支承，剪力墙，连接件等)设计成耗能构件，或在结构的某部位(层间，结点，联接缝等)装设耗能装置。在风或小震作用下，这些耗能构件或耗能装置具有足够的初始刚度，处于弹性状态，结构物仍具有足够的侧向刚度以满足使用要求。当出现中、大地震时，耗能构件或耗能装置率先进入耗能状态，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，并迅速衰减结构的地震反应(位移、速度、加速度等)，从而保护主体结构及构件在大震中免遭破坏，确保主体结构在大震中的安全。2、“双重结构”所谓双重结构，具有两个结构体系，一个为主结构，另一个为次结构。主、次结构在结构抗震中具有不同的作用和功能。主结构具有适当的承载力，能独立承担荷载，但其刚度比较小，并具有较大弹性变形能力；次结构是对主结构在不同地震水平下的变形、承载力和破坏程度的控制和补充。设置次结构，可使整个结构在小震作用下具有较大的刚度和承载力，而在强震作用下由于次结构的屈服和破坏，刚度和承载力又转向主结构来承担。另外，次结构或次构件由次要构件组成或采用耗能控制元件，便于维修或替换。3、“分灾结构”在结构抗震设计中，将整个结构体系分为两个功能部分，一部分是结构体系的主要功能部分，由若干功能子结构组成，以满足结构的各种正常使用功能；另一部分为结构体系的分灾功能部分，由若干分灾元件组成，这部分的破坏不影响结构的主要功能，而且引起的损失相对较小，易于迅速修复以恢复结构的正常使用功能。这样，在各种正常使用荷载及小震等非灾害荷载作用下，结构体系的主要功能部分和分灾功能部分共同发挥作用，保证结构的各种正常使用功能；在大震等灾害荷载作用下，结构的分灾功能部分开始发挥分灾作用，通过一定的分灾模式，来保证结构主要功能部分的安全，从而维护整个结构体系的各种正常使用功能。以上结构形式中，都包含有两道抗震防线，保证建筑物在地震作用下的安全性。第一道防线由耗能装置、次要构件、分灾元件组成，这部分的破坏不影响结构的主要功能，而且引起的损失相对较小，易于迅速修复以恢复结构的正常使用功能。第二道防线是结构体系的主体结构部分，以满足结构的各种正常使用功能；这样，在地震等灾害荷载作用下，结构的第一道抗震防线首先发挥作用，来保证结构主体部分的安全，维护整个结构体系的各种正常使用功能，在第一道防线充分发挥作用后，第二道防线开始发挥作用，由于第一道抗震防线的保护作用，在大震作用下，主体结构破坏程度被减轻。-->通过以上两道防线的设置，可以达到小震两道防线都不坏、中震第一防线可修第二防线不坏、大震第一防线可换第二防线可修的抗震设防水准。相对于传统结构“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防水准要求，两道防线明显提高了结构的抗震能力。但是上述结构体系尚存在以下不足：①在第一道防线充分发挥作用后地震作用直接影响到主体结构，在大震作用下，主体结构仍会有一定损伤，需要修复；②在中震和大震作用下，第一道防线都会受到损伤，在进行修复或者替换时，涉及到第一道防线中的耗能装置、次要构件、分灾元件等，修复或者替换对象在中震和大震时不能区分；③以上所述几种结构形式，有的处于探讨研究阶段，仅仅给出理论设想；有的工程造价相对较高，例如大型阻尼装置的造价高昂；这都是两道防线结构到目前为止市场应用不够广泛的原因。中国专利技术专利公开号为200610001006.6的专利申请文本公开了一种名称为“密肋结构体系及其连接施工工艺方法”的新型结构形式。该专利技术的密肋结构体系包括密肋复合墙板、隐形框架和楼板。密肋复合墙板是钢筋混凝土和轻质材料复合而成的网格状建筑构件，由结构墙体用截面较小的钢筋混凝土梁柱即肋梁柱进行划分，并在格子中嵌入轻质材料填充块而形成。其中的隐形框架是由嵌套在密肋复合墙板外围的外框柱、连接柱及暗梁组成，可采用普通钢筋混凝土梁柱、型钢钢筋混凝土梁柱或钢结构梁柱。填充材料是由具有一定承载力、容重及弹模较小的轻质材料加工而成。楼板采用现浇混凝土、现浇或预制的密肋复合楼板、预应力叠合楼板或异型预应力空心楼板的形式。但是上述结构体系尚存在以下缺陷：其中的密肋复合墙板仅仅采用了专利技术人在中国技术公开号为97242185.8的专利申请文本曾公开的一种名称为“密肋式复合墙板”的复合墙板，试验结果和实践使用表明，这种密肋复合墙板构造简单，对因墙板不同构造及填充材料变化引起的结构抗震性能变化考虑太少，在外力作用下，墙板的组成部件破坏次序不稳定；同时，由墙板构件和隐形框架整体装配而成的密肋结构体系在破坏时各部件的破坏次序也不稳定。
技术实现思路
针对上述结构体系的缺陷，本专利技术对复合抗震墙结构的破坏机理作了深入研究，对复合抗震墙结构的破坏形态有了深刻的认识，由此本专利技术提出了一种新的复合建筑结构的抗震设计方法，以有效解决建筑物抗震设计计算的技术难题。本专利技术的目的是：用普通的建筑材料实现建筑结构三道抗震防线的形式；通过调整三道抗震防线各自的性能，达到一种新的地震设防性能水准，能够在中震和大震作用下，预测各道抗震防线的破坏顺序，在中震和大震时区分破坏对象，并采取针对性的措施。本专利技术的设计方法生产出的结构能够克服现有结构存在的缺陷，有效防御地震作用带来的破坏。-->为实现上述专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑结构三道防线抗震的设计方法，包括：　选型步骤，根据建筑结构的型式，选择相应的部件组成形式；　确定步骤，根据使用要求，确定建筑结构三道防线的屈服次序；　调整步骤，对所选三道防线的承载力、刚度的比值进行计算并调整，使得前一道抗震防线的屈服位移和后一道抗震防线的屈服位移的比值小于等于２／３，前一道抗震防线的屈服荷载和后一道抗震防线的屈服荷载的比值大于等于０．８，由此控制各道防线的屈服次序；　总体校核步骤，调整确定各道防线的屈服位移、屈服荷载比值关系后，对建筑结构的总体承载能力进行校核，以满足建筑结构的整体使用要求。

【技术特征摘要】
1.一种建筑结构三道防线抗震的设计方法，包括：选型步骤，根据建筑结构的型式，选择相应的部件组成形式；确定步骤，根据使用要求，确定建筑结构三道防线的屈服次序；调整步骤，对所选三道防线的承载力、刚度的比值进行计算并调整，使得前一道抗震防线的屈服位移和后一道抗震防线的屈服位移的比值小于等于2/3，前一道抗震防线的屈服荷载和后一道抗震防线的屈服荷载的比值大于等于0.8，由此控制各道防线的屈服次序；总体校核步骤，调整确定各道防线的屈服位移、屈服荷载比值关系后，对建筑结构的总体承载能力进行校核，以满足建筑结构的整体使用要求。2.如权利要求1所述的设计方法，所述的三道防线在屈服过程中，使得前一道抗震防线的屈服位移和后一道抗震防线的屈服位移的比值等于2/3，前一道抗震防线的屈服荷载和后一道抗震防线的屈服荷载的比值等于0.8，控制前一道防线和后一道防线屈服时间非常接近。3.如权利要求1或2所述的设计方法，所述的三道防线可以扩展为多道防线，并相应控制各道防线的屈服次序。4.一种密肋结构体系的设计方法，包括：选型步骤，根据密肋结构体系的使用场所，选择各部件的组成形式，其中由型钢、型钢混凝土、钢筋混凝土梁、柱构成主体框架，主体框架内由截面及承载力较小的型钢、型钢混凝土、钢筋混凝土分割条划分出若干框格，形成网格空腔，网格空腔内为预制块材；确定步骤，根据使用场所的要求，确定密肋结构体系的三级部件的破坏次序，预制块材先于框格、框架破坏或框格破坏先于预制块材、框架破坏；调整步骤，对所选择的三级部件的承载力、刚度的比值进行计算并调整，使得预制块材和框格的屈服位移的比值小于等于2/3，且框格和框架的屈服位移的比值小于等于2/3，预制块材和框格的屈服荷载的比值大于等于0.8，且框格和框架的屈服荷载的比值大于等于0.8，由此控制预制块材、框格、框架依次破坏，或者使得框格和预制块材的屈服位移比值小于等于2/3，且预制块材和框架的屈服位移的比值小于等于2/3，框格和预制块材的屈服荷载的比值大于等于0.8，且预制块...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚谦峰，张杰，夏雷，黄炜，张荫，常鹏，袁泉，
申请(专利权)人：姚谦峰，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]