二道防线设计中的刚度折减和地震剪力调整

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1、二道防线设计中的刚度折减和地震剪力调整赵清清（建研科技股份有限公司设计软件事业部）一、前言二道防线是抗震设计中的一个很重要的概念。结构在地震作用下，不可避免地要出现部分破坏。在这种情况下，让结构的部分抗侧立构件先破坏以消耗地震能量，这就是所谓的第一道防线。之后，再让另外的抗侧力构件（第二道防线）承担主要的地震作用，从而保证结构的安全。在抗震设计中，在很多场合都采用二道防线设计。比如框架-剪力墙结构中剪力墙是第一道防线，框架是第二道防线。剪力墙设计中连梁是第一道防线，剪力墙是第二道防线。底部框架抗震墙砌体结构中，抗震墙是第一

2、道防线，框架柱是第二道防线。怎么保证第一、第二道防线的协调工作，比如如何让第一道防线首先破坏，第二道防线有足够的安全储备等，需要人为地调整第一、第二道防线的强弱或受力大小。对第一道防线，人为折减其刚度，考虑其首先破坏的情况下，刚度退化。同时，刚度折减后，分配到的地震剪力也会减少。或者对第二道防线，人为调整其地震剪力，相当于增大设计荷载，保证其有更高的安全储备。遵循这两个思路，来看一下规范中二道防线的条文。二、剪力墙连梁刚度折减抗规：6.2.13抗震墙地震内力计算时，连梁的刚度可折减，折减系数不宜小于0.50；计算位移时，连

3、梁刚度不折减。高规5.2.1高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5。条文说明：高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的框架-剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。因此，可考虑在不影响承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂（降低刚度）而把内力转移到墙体上。通常，设防烈度低时可少折减一些（6、7度时取0.7），设防烈度高时可多折减一些（8、9度时可取0.5）。折减系数不宜小于0.5，以保证连梁承受竖向荷载的能力。本次修订进

4、一步明确了仅在计算地震作用效应时可以对连梁刚度进行折减，对如重力荷载、风荷载效应计算时不宜考虑连梁刚度折减。有地震作用效应组合工况，均可按考虑连梁刚度折减后计算的地震作用效应参与组合。综合上述条文，可以得出一些结论：a此处连梁泛指框架-剪力墙和剪力墙结构中的连梁。b“仅在计算地震作用效应时可以对连梁刚度进行折减”，即连梁刚度折减是单工况（地震作用效应）下的调整。c计算位移时刚度不折减。因为位移计算属于正常使用极限状态验算，工作状态是在弹性阶段，所以刚度不折减。三、底部框架抗震墙砌体中抗震墙刚度折减抗规7.2.5底部框架-抗

5、震墙砌体房屋中，底部框架的地震作用效应宜采用下列方法确定：框架柱承担的地震剪力设计值，可按各抗侧力构件有效侧向刚度比例分配确定；有效侧向刚度的取值，框架不折减；混凝土墙或者配筋混凝土小砌块砌体墙折减0.3；约束普通砖砌体或小砌块砌体抗震墙折减0.2。这里抗震墙是第一道防线，考虑其刚度折减，然后再按折减后的刚度分配楼层地震剪力。四、框架-剪力墙中框架部分地震楼层剪力调整高规8.1.4：抗震设计时，框架剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力应符合下列规定：当满足V0.2V时，框架总剪力不必调整；当不满足其框架总剪力按

6、照f0VVmin(0.2,1.5V)调整。ff0,max条文说明：框架剪力墙结构在水平地震作用下，框架部分计算所得的剪力一般都较小。按多道防线的概念设计要求，墙体是第一道防线，在设防地震、罕遇地震下先于框架破坏，由于塑性内力重分布，框架部分按侧向刚度分配的剪力会比多遇地震下加大，为了保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力予以适当的调整。五、筒体结构中框架部分的地震楼层剪力调整高规9.1.11：抗震设计时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符合下列规定：1框架部分的分配的地震

7、剪力标准值的最大值不宜小于结构底部总地震剪力标准值的10%，即要求VV0.1；f,max02当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10%时，各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总地震剪力标准值的15%，即当VV0.1时，取VV0.15；f,max0f03当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值不小于结构底部总地震剪力标准值的10%，但其框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总地震剪力标准值的20%，应按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值最大值的1.5

8、倍二者的较小者进行调整，即当0.1VV0.2V，取VVmin(0.2,1.5V)；0,fmax0ff0,max4框架部分的分配的地震剪力标准值大于结构底部总地震剪力标准值的20%时，即当V0.2V，不必调整。f0原规范条文描述稍显啰嗦，这里重新描述，条理非常清楚。六、部分框支剪力墙框支柱承担的地