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2025-09-22

延性钢筋混凝土墙

EN 1998

延性钢筋混凝土墙是地震设计中的关键结构元素,因为它们在承受水平作用力和能量耗散方面发挥了重要作用。其在地震情况下的承载行为主要受非线性动态效应、超强和塑性区的发展影响。

欧盟规范8号(Eurocode 8)考虑到了这些不确定性,通过要求对截面力的计算进行包络线方法以及使用放大系数,特别是对于剪力的情况下,来进行设计。

规范性基础与承载行为

配筋弯矩的计算

未联接的钢筋混凝土墙的非线性行为通过基底单个塑性铰来决定。该墙段必须设计成能够承受来自地震设计情况分析中的弯矩。 为了避免在基底塑性铰上方发生的延伸,EC 8 [1] 规定,设计弯矩图应基于通过从分析得到的弯矩图推导并垂直移位的包络图。此过程被称为张力转移(Tension Shift,TS),在下图中有所表示。

根据EC 8 [1],如果结构在其高程范围内没有显著的质量、刚度或承载力的不连续性,包络图可以被假定为线性的。张力转移(al)应与按照欧标2 [2] 在承载能力极限状态(ULS)中对剪切承载能力进行验证时假设的杆件倾角(θ)一致。偏移量如下所示(EC 2 [2], (9.2))。

配筋剪力的计算

墙基的弯矩值和孤立悬臂分析不足以可靠地确定不同墙高的最大地震剪力。这种限制是由于在地震期间由楼层传递到墙上力量的动态性质所造成的 [4]。

  • 为解决这一问题,提出了以下基本假设:

如果容量弯矩 MRd 超过基于弹性分析的地震设计载荷 MEd 的墙基弯矩,则在任何墙高的地震剪力会超出同样弹性分析计算得到的剪力,按比例超出 MRd/MEd 的比率。

  • 由此提出以下措施:

从地震设计分析中得出的剪力(V’Ed)通过容量设计放大系数(ε)进行调节。该因素直接与 MRd/M’Ed 的比率相关联,并相应地标定剪力,如 Fardis 等[3]所建议的。

此外,EC 8 [1] 规定,中等延性等级(DCM)结构中的主要地震墙基底的潜在剪力增加也必须考虑在内。设计剪力(V Ed)比分析得到的剪力(V’Ed)高出50%。对于这种特定的延性等级,假定放大因子 ε = 1.5。

放大系数可通过以下公式描述(EC 8 [1], (5.25) 和 5.4.2.4(7))。

下图展示了初步计算的剪力分布(a)、经过放大系数增强的分布(b)以及包络设计剪力分布(c)。


参考

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