¿La segunda línea de defensa es el ajuste de cortes fuertes y curvas débiles?
El ajuste de la segunda línea de defensa de las estructuras de muros de corte con marco puede mejorar efectivamente el desempeño sísmico de los proyectos de construcción y garantizar la seguridad estructural. En la estructura de marco de corte, el muro de corte es la primera línea de defensa y el marco es la segunda línea de defensa. Durante el diseño, la segunda línea de defensa debe configurarse de acuerdo con principios normativos para garantizar que la segunda línea de defensa tenga cierta capacidad para resistir cargas horizontales y evitar que el muro de corte de la primera línea de defensa entre en plasticidad y cause daño general. a la estructura. Este artículo toma como ejemplo una estructura de muro de corte de gran altura diseñada por el autor para explicar la teoría de ajuste y el método de la segunda línea de defensa.
Palabras clave: estructura de corte de marco; diseño sísmico; ajuste de segunda línea de defensa
Introducción:
La relación de disposición de los muros de corte en estructuras de muro de corte de marco Las estructuras son más flexibles y pueden cumplir diferentes requisitos funcionales al tiempo que tienen cierta rigidez y rendimiento sísmico. Se han utilizado ampliamente en edificios de gran altura, como edificios de oficinas, apartamentos, empresas y hoteles. En el diseño de la estructura de corte de marco, se deben establecer dos líneas de defensa para evitar que toda la estructura se destruya cuando una línea de defensa entra en plasticidad y pierde su capacidad de carga cuando ocurren terremotos fortificados o terremotos importantes. El establecimiento de la segunda línea de defensa debe cumplir con las disposiciones pertinentes del "Código de diseño sísmico para edificios" (GB 50011-2010 (edición de 2016)) y el "Reglamento técnico para estructuras de hormigón de edificios de gran altura" (JGJ3-2010). ).
1. El papel del ajuste de la segunda línea de defensa de la estructura de marco-muro de corte
La estructura de marco-muro de corte está compuesta por dos miembros laterales resistentes a fuerzas. con diferentes propiedades mecánicas, a saber, el marco y el muro de corte, que resisten conjuntamente cargas horizontales y verticales. Sus características mecánicas son diferentes a las de los marcos y muros de corte en las estructuras de muro de corte. La estructura de corte es pequeña, el muro de corte soporta principalmente efectos horizontales, mientras que el muro de corte superior tiene un mayor desplazamiento y curvatura. El marco tiene un efecto de aducción para evitar que el muro de corte se deforme de acuerdo con la curva de corte. soportar la acción horizontal del piso superior, pero también necesita proporcionar resistencia de corte horizontal adicional al marco [1]. Es mucho más pequeño que la parte del muro de corte, por lo que cuando ocurre un terremoto, el muro de corte soporta el efecto sísmico principal. y la fuerza auxiliar del marco es muy pequeña, por lo que el muro de corte es la primera línea de defensa para resistir la acción horizontal. Bajo la acción de pequeños terremotos, el muro de fuerza básicamente no tiene grietas o grietas leves, y tiene rigidez. La pérdida es pequeña cuando se somete a terremotos moderados o grandes, la rigidez del muro de corte se degradará severamente y se producirá plasticidad. Los efectos residuales del terremoto se transferirán al marco y se convertirán en la segunda línea de defensa. Requisitos de resistencia y altas especificaciones, al diseñar la segunda línea de defensa, se deben considerar las características de redistribución de la fuerza interna durante la deformación plástica de la estructura del marco. La estructura debe tener un cierto grado de ductilidad y elasticidad para cumplir con los requisitos estructurales. Por lo tanto, es necesario considerar los requisitos durante el diseño. Se ajusta la segunda línea de defensa de la estructura de corte del marco.
2. en el extranjero
2.1 Especificaciones nacionales para el ajuste de la segunda línea de defensa
El antiestándar y el alto estándar requieren que la fuerza de corte total de la estructura de corte del marco correspondiente a cada capa del valor característico de la acción sísmica se ajustará de la siguiente manera: VF = min (0.2v0, 1.5VF Max), donde V0 es la acción sísmica La fuerza cortante total en la parte inferior de la estructura correspondiente al valor propio, y Vf es el total. Fuerza de corte sísmica (no ajustada) soportada por cada capa del marco correspondiente al valor propio de la acción del terremoto.
2.2 Requisitos de ajuste de especificaciones extranjeras para la segunda línea de defensa
La UBC presenta los siguientes requisitos para el sistema estructural marco-muro de corte de edificios de gran altura: 1. Los edificios de gran altura deben tener un sistema estructural completo para soportar cargas verticales. 2. Cuando ocurre un terremoto, el muro de corte y el marco soportan conjuntamente la acción sísmica horizontal, y el marco debe tener la capacidad de soportar al menos el 25% de la fuerza de corte horizontal en el sótano. 3. La interacción entre el marco y el muro de corte debe considerarse completamente en el diseño para mejorar la rigidez general del muro de corte del marco. Según investigaciones relevantes, el marco puede soportar el 25% de la fuerza de corte de la base, lo que garantiza que la estructura aún pueda soportar la carga de gravedad del edificio bajo fuertes terremotos, y que la estructura del edificio tenga una buena resistencia al colapso [2].
3. Un caso de ajuste de la segunda línea de defensa de la estructura de marco cortado
3.1 Descripción general del proyecto
El autor tomó la ciudad de Yinchuan como ejemplo y diseñó un conjunto de viviendas de alquiler bajo 2# que son habitables, amigables y asequibles. Este proyecto cuenta con 23 plantas sobre rasante y 1 planta subterránea, con un tamaño plano de 47*18,8m y una altura de construcción de 90m. La forma estructural es una estructura de muro de corte de marco, la intensidad de fortificación sísmica es de 8 grados 0,20 g, el terremoto de diseño se divide en dos grupos, la categoría del sitio es Categoría 2 y la vida útil de diseño es.
Después del cálculo, los resultados del cálculo del porcentaje de momento de vuelco de las columnas del marco y los muros de ramas cortas con CQC en la planta baja son los siguientes: el momento de vuelco sufrido por el marco en %, que pertenece a la estructura estándar de marco-muro de corte . La siguiente figura muestra la distribución de la fuerza cortante del marco en la dirección X por piso en elástico CQC-0.2v0-UBC.
3.2 Método de ajuste de la segunda línea de defensa
La especificación requiere que la parte del marco tenga la capacidad de soportar al menos el 20% de la fuerza de corte sísmica en el sótano. Durante el diseño estructural, el 20% de la fuerza cortante base debe aplicarse a la superficie del muro cortante en una forma de distribución de carga de triángulo invertido, y el diseño de la envolvente debe basarse en la fuerza cortante de la capa del marco obtenida a partir de la rigidez relativa en el plano. del muro de corte. Sin embargo, como puede verse en la figura anterior, este método de ajuste ignora la ley de distribución de la fuerza cortante del piso y los resultados obtenidos no cumplen completamente con las características de tensión reales de la estructura. Por lo tanto, es necesario ajustar la fuerza cortante del marco del muro de corte del marco. La siguiente figura muestra la distribución elástico-plástica del coeficiente de ajuste de cortante del marco en dirección X según el piso en 0.2v0-UBC-.
Como se puede observar en la figura anterior, el coeficiente de ajuste de 0.2V0 presenta una distribución en forma de mancuerna característica de "pequeño en el medio y grande en ambos lados" según la altura del piso. Esto se debe a que el marco de la capa intermedia de la estructura de corte del marco aumenta su papel en el soporte de cargas horizontales, por lo que el coeficiente a ajustar es relativamente pequeño. El coeficiente de ajuste 0,2V0 en las direcciones X e Y del piso representativo se selecciona de la siguiente manera:
La conclusión anterior se puede extraer de la tabla.
3.3 Método de ajuste de cortante de la columna del marco
Se puede concluir a partir del ángulo de desplazamiento entre pisos, la fuerza cortante máxima de la estructura de corte del marco, el momento flector del muro de corte y el punto de inflexión de la curva de deformación El punto de inflexión de la curva de deformación La deformación por corte anterior es donde la estructura de corte del marco tiene la mayor deformación por corte y el valor de corte de la capa superior es mayor que el de la capa inferior. Debido a la deformación por flexión del muro de corte del piso superior, el marco se convierte en el componente principal para resistir la fuerza de corte horizontal. Por lo tanto, la fuerza de corte del marco debe ajustarse para formar dos líneas de defensa para garantizar que el marco tenga una cierta capacidad de resistencia. resistir la fuerza de corte horizontal del terremoto. Según el análisis del módulo elástico sísmico de la estructura marco-muro de corte, se encontró que la fuerza de corte horizontal soportada por la capa superior se transmite al muro de corte a lo largo del marco. La dirección de transmisión de la fuerza de corte horizontal es completamente. diferente al de la capa inferior. Por lo tanto, el daño real del muro de corte superior no es tan grave como el de la estructura inferior y puede cumplir con los requisitos de especificación. De acuerdo con el principio de "corte fuerte y flexión débil", la ductilidad del muro de corte del marco superior se puede mejorar en el diseño, asegurando así la capacidad de carga de deformación del marco superior.
El punto de inflexión de la curva de deformación por cortante es el nodo clave para la deformación de la estructura de cortante del marco. La deformación por flexión ocurre principalmente por debajo del punto de inflexión y la deformación plástica ocurre durante terremotos de moderados a fuertes. Al realizar el ajuste, el punto de inflexión se puede utilizar como límite y el muro de corte del marco se puede dividir en dos secciones para realizar el ajuste respectivamente. Bajo la acción de terremotos frecuentes, el piso con la mayor fuerza cortante sobre la estructura se determina como el punto de inflexión de la curva de deformación. El piso debajo se ajusta de acuerdo con los requisitos de la especificación, y el coeficiente de ajuste de la fuerza cortante del piso es. considerado para el piso superior [3]. Después del ajuste de la segunda línea de defensa, el desplazamiento máximo de la losa del piso bajo la acción de terremotos en la dirección X es 1/1017, y el desplazamiento máximo de la losa del piso bajo la acción de terremotos en la dirección Y es 1 /969, cumpliendo el requisito 1/800 de la especificación.
Conclusión:
En resumen, en el diseño estructural de este caso, la segunda línea de defensa se ajustó para asegurar el desempeño sísmico del marco de la segunda línea de defensa y la alta resistencia. levantar la estructura del edificio. La ductilidad logra el objetivo de fortificación sísmica de tres etapas de no ser dañado por un pequeño terremoto, reparable por un terremoto moderado y no caer por un gran terremoto.
Materiales de referencia:
[1] Bi Jiegang. Análisis comparativo de métodos de ajuste de cortante sísmico para losas de piso en estructuras de tubos con núcleo de estructura [D] Universidad de Chongqing, 2014.
[2]Tian Shuming. Estudio comparativo sobre métodos de ajuste de fuerza interna de estructuras de marco-núcleo [J]. Journal of Building Structures, 2017, (5): 100-108.
[3] Zhao Gang. Características de diseño de la segunda línea de defensa de la estructura torre-podio T3 de Shengjing Financial Plaza [J] Architectural Engineering Technology and Design, 2017, (12): 1575-1575.
Sobre el autor: Nombre: Jing Yi (1974.12.23-), género: masculino; Lugar de nacimiento: Shanxi; Nacionalidad: Han; Educación: Licenciatura Título profesional: Ingeniero superior; Ingeniero; Dirección de Investigación: Unidad de Diseño Estructural Arquitectónico: Yinchuan Urban Planning and Design Institute Co., Ltd.