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海外工程十五年之一六六——美标钢筋混凝土特殊抗弯框架之设计(9)

4.3基础模型

基础约束可对抗弯框架的性能产生重大影响。ASCE 7 §12.7.1(地基模型)说明,为了确定地震荷载,允许考虑结构在基砌上固定。另外,考虑地基柔性,它应符合第12.13.3条或第19章的规定。工程师必须考虑框架的结构构造,为框架确定最合适的分析假设。图4-2说明了可考虑的四种基础约束条件。

4-2a)所示的柱底部铰接约束的模型通常适用于不穿过地面以下楼层的框架。该假设对柱脚约束最灵活。高柔度延长了建筑的周期,导致计算的基底剪力较小,但计算的楼层位移较大。柱脚处的铰接约束也简化了柱脚的设计。在柱脚铰接情况下,连接柱基础与基础的锚栓应能将将剪力和轴力传递给基础。即使如此设计,该连接也有一定的抗弯强度,在确定设计剪力时应予以考虑。

铰接柱脚的一个缺点是框架的层间位移,尤其是最低层的层间位移,更难保持在规范允许的范围内。由于第一层楼通常比标准层楼高,这一问题更加严重。此外,如ASCE7§12.3.3.1§12.3.3.2所述,铰接柱脚可能会导致形成在某些情况下禁止的薄弱层。

如果结构的层间位移超过可接受的限度,那么可以通过各种方法在基础上增加转动约束,如图4-2b)、(c)和(d)所示。无论采用哪种模型,必须对柱脚、基础或地梁进行设计和构造,以抵抗本文第6.3.2节中讨论的分析确定的所有力。基础也必须能够将力传递到地基。

对抗震设计类别DEF的结构,ASCE 7§12.2.5.5要求按表ASCE712.2-1设计的特殊抗框架连续至柱脚。如果满足ASCE 7§12.2.3.1§12.3.3.4的要求,允许使用但表12.2-1未要求的特殊框架在柱脚上方中断,并由具有较低R系数的更刚性体系支撑。



(a)铰接柱脚    (b)地梁伸入柱脚    (c)弹簧模拟地基刚度    (d)钢接柱脚

图4.2 柱基础约束条件

需要考虑图4-3所示的地梁和地下室墙的约束和刚度。在这种情况下,柱将被建模为向下至基础的连续构件。柱基处的旋转约束类型不会对抗弯框架的性能产生显著影响,因为地下室墙可防止地面以下的显著侧移。较大的力通过地面水平地梁传递到地下室墙壁,相对于特殊抗弯框架,地下室墙壁刚度很大。

图4.3 穿越地下室的柱

 


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作者: ganggouren

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