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中國規范選擇了第二個方案，即“梁柱鉸機構”。這即是我們通常所說的“強柱弱梁”。為了實現能力設計方法中的強柱弱梁機構，我們通常的做法是對柱截面的組合彎矩乘以增大系數;也可以對由梁端實際配筋反算出梁端可抵抗彎矩，即實配彎矩乘以增大系數的方法來實現，并用增大后的彎矩值進行柱端控制截面的承載力設計。

(2) 第二步是要通過人為增大各類構件的抗剪能力，使其不致在強烈地震作用下，在結構延性未發揮出來之前出現非延性的剪切破壞。這即是我們通常所說的強剪弱彎。通常的做法是用剪力增大系數增大梁端、柱端、剪力墻端、剪力墻洞口連梁端以及梁柱節點處的組合剪力值，并用增大后的剪力設計值進行受剪控制截面控制條件，進行驗算和設計。具體措施也有兩類。

一類是直接對一跨梁兩端截面的順時針或反時針方向的組合彎矩值乘以增大系數，再與梁上作用的豎向重力荷載代表值一起從平衡關系中求得梁端剪力。

另一類是沿順時針或反時針方向求得一跨梁兩端截面按實際配筋能夠抵抗的彎矩，對其乘以增大系數，再與梁上作用的豎向重力荷載代表值一起從平衡關系中求得梁端剪力。

(3) 第三步是通過相應的構造措施，保證可能出現塑性鉸的部位具有所需的塑性轉動能力和塑性耗能能力。通常通過箍筋加密，限制軸壓比等措施來給予保證。

上述三個步驟所采取的措施是相互關聯的。第二步措施是第一步措施實現的前提和保障;因為只有塑性鉸區不致先期發生剪切失效，才能夠有梁柱塑性鉸區的塑性轉動。第一步措施要求較嚴，則第三步則可相對較弱。反之，第一步的措施較松，則對第三步的要求就較嚴格。因為如果柱彎矩增強系數很大，大到能保證除底層以外的其它柱端都不出現塑性鉸，則并不需要對軸壓比和約束箍筋提出嚴格的限制，即并不需要使柱處于延性較好的大偏壓狀態和使柱具有很強的轉動能力。這即是形成梁鉸機構。而如果控制柱的彎矩增強系數，使梁端出鉸較柱端出鉸較早、較多、轉動較大，柱端出鉸則相對較遲、較少、轉動較小。這即是“梁柱鉸機構”。此時，就需要對柱軸壓比提出一定的限制，使柱端的受力狀態處于大偏壓，同時，加強對塑性鉸區箍筋的約束，以提高塑性鉸的轉動能力，這樣就提高了柱端的延性能力，使之在所需要的塑性轉動下不至于被壓壞。所以，柱的彎矩增大系數越大，對軸壓比的限制和箍筋的約束要求就越低;彎矩增大系數越小，對軸壓比的限制和箍筋的約束要求就越高。

4 幾種基本抗震體系的性能

(1) 框架結構體系：按上述的能力設計思路，通過合理設計，可以把框架結構做成延性框架。延性框架在大震作用下，通過先出現梁鉸、后出現柱鉸這樣一種耗能機構耗散大量的地震能量，結構能夠承受一定的側向變形。所以純框架結構是一種抗震性能很好的結構。但是我們同時也看到由于純框架的抗側剛度較小，造成的側移值比較大，因此建造高度不宜太高。非結構構件比如填充墻在地震作用下，也可能出現裂縫和破壞。框架和填充墻之間的硬性聯結造成的剛度增大效應也可能造成設計上未考慮到的增大的側向力。倘若是半高的填充墻，還會導致形成短柱，剛度增大，承受很大的剪力，造成柱子的剪切破壞。

(2) 剪力墻結構體系：剪力墻結構的承載力及剛度都很大，側移變形小，因此它的使用范圍可以比純框架結構更高。適用于框架結構構件的非線形抗震性能的原理總體上也可以用于剪力墻，也可以把剪力墻設計成為延性剪力墻，也可以以穩定的方式來耗散地震能量。但是，剪力墻中不論是墻肢還是連梁，它的截面的特點是短而高，這類構件對剪切變形相當敏感，容易出現裂縫，容易出現脆性的剪切破壞。因此需進行精心合理的設計，才能夠使剪力墻具有良好的抗震性能和良好的延性能力。剪力墻的破壞形態與其剪跨比有很大關系，對剪跨比很小的矮墻，以剪切破壞形態為主，塑性變形能力很差，所以在抗震結構中應避免采用矮墻。對于懸臂墻的能量耗散，主要是通過墻底出鉸來進行的。而對于聯肢墻，經過合理地設計開洞位置，使它的能量耗散機理與具有強柱弱梁的梁鉸機構相似，形成強墻弱梁，即連梁梁端出鉸，墻底出鉸，而墻體的其它地方，均不出現塑性鉸。否則，倘若連梁強于墻肢，則會出現與柱鉸機構一樣的層變形機構。對于較長的懸臂墻，通常通過人為開洞使之變成聯肢墻，因為懸臂墻作為靜定結構，一旦有一個截面破壞失效，就會導致結構失效和倒塌，而聯肢墻則可設計成強墻弱梁，出鉸數目較多，耗能較大。同框架設計的強剪弱彎一樣，連梁及墻肢也需要通過“強剪弱彎”來提高其抗剪承載能力，推遲剪切破壞，從而改善其延性。但是受其自身截面特點的影響，構件仍不能保證不發生剪切破壞，特別是連梁，一般情況下的普通配筋連梁很難實現高延性，設計時，必須專門采取措施改變其性能。

(3) 框架2剪力墻結構體系：是把框架和剪力墻結合在一起共同抵抗豎向和水平荷載的一種體系，它利用剪力墻的高抗側力剛度和承載力，彌補框架結構抗側剛度差，變形較大的弱點。由于剪力墻與框架協同工作，改善了純框架和純剪力墻的變形性能，總變形減小，層間變形減小，而且上下趨于均勻，框架上下各層柱的受力也比較均勻。另外，在地震作用下，剪力墻承擔了大部分剪力，框架只承擔很小的一部分剪力，通常都是剪力墻先屈服，剪力墻屈服后將產生內力重分配，框架分配的剪力將會增大，如果地震作用繼續增大，框架結構也會屈服，使之形成曲線分布吻合最好。

從辦公樓非線性地震反應時程分析以及三種側向力分布模式下的靜力彈塑性分析的最后塑性鉸分布圖可以看出，辦公樓滿足強柱弱梁的抗震要求。時程分析( EL2CENTRO 地震波輸入下) 以及三種側向力分布模式下的靜力彈塑性分析所得出的最大層間位移角分別為：1/70，1/143，1/117，1/118，均小于規范給出的鋼筋混凝土框架結構彈塑性位移角限值[θp ] =1/50，因此，該辦公樓滿足罕遇地震作用下的變形要求。

5 結論

(1) 與常規結構靜力彈塑性分析方法相比，考慮土2結構相互作用的結構靜力彈塑性分析方法有其特殊性，結構靜力彈塑性分析中的側向力分布模式、目標位移的確定方法需重新確定。

(2) 對比較規則的高層框架結構進行考慮土2結構相互作用非線性抗震分析，既可以采用非線性地震反應時程分析法，也可以采用靜力彈塑性分析方法，兩種方法都能對結構進行抗震性能評估。

(3) 對高層建筑結構進行考慮土2結構相互作用靜力彈塑性分析時，考慮到高階振型影響，側向力分布模式最好選用曲線分布模式。

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（責任編輯：中大編輯）

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