【導(dǎo)讀】MexicoCity.

　　

【正文】 模擬地震荷載測(cè)試，結(jié)果失敗了。在一些梁和柱的接頭處，粱底部的縱筋由于尺寸的限制不能屈服。這項(xiàng)研究所強(qiáng)調(diào)的是提高所測(cè)試結(jié)構(gòu)物的可觀察的綜合性能。這種性能表現(xiàn)為所測(cè)試結(jié)構(gòu)物的墻控制傳力途徑而且能顯著地減少預(yù)制結(jié)構(gòu)所要求的側(cè)向變形。源自于這項(xiàng)研究的預(yù)制 混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范細(xì)節(jié)被討論。這項(xiàng)研究的最終結(jié)果是能更好地理解這種類型的建筑物的已得知的性能。 在墨西哥，一個(gè)兩層的預(yù)制混凝土構(gòu)件建成的預(yù)制混凝土建筑物，在其上加上模擬的地震荷載。在這里描述的是其結(jié)果。在測(cè)試結(jié)構(gòu)物中所選擇的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是所謂的雙重類型，其定義就是構(gòu)造墻的結(jié)合點(diǎn)以及梁 柱框架。測(cè)試結(jié)構(gòu)物中預(yù)制梁柱之間的結(jié)合是窗型的。這種類型的建設(shè)顯著地用在低的或中等高建筑物中，在這種建筑中在每一樓層中柱子和窗子連在一起。這些“窗”包含頂部和底部的鋼筋。圖 1所示的是在墨西哥市中這種類型的一個(gè)商業(yè)建筑物。 大多數(shù)的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)如圖 1中所示，縱梁底部的鋼筋不能完全屈服。這是由于在梁 柱接頭中柱的尺寸限制所造成的。為了盡力克服這種缺陷，正如在后面所描述的，在墨西哥一些工程師嘗試著這樣設(shè)計(jì)這些接頭，就是通過(guò)用箍筋圈住這些鋼筋，這樣做是為了達(dá)到所要求的連續(xù)性。然而，這種嘗試在 ACI 建筑規(guī)范和 MCBC中都沒(méi)有提到。這些研究的一部分是為了闡述這個(gè)觀點(diǎn)。 這項(xiàng)研究的目的是為了提高在實(shí)驗(yàn)室里的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)屋的可觀察的性能以及為利用諭旨構(gòu)件或預(yù)制結(jié)構(gòu)建議了一個(gè)可接受的期望的抗震性能以及從建設(shè)能力的觀點(diǎn)所得出的有吸引力的特 征。這篇文章中強(qiáng)調(diào)的所測(cè)試結(jié)構(gòu)物中預(yù)制構(gòu)件間的連接處的可觀察的性能以及預(yù)制樓層系統(tǒng)的性能將會(huì)詳細(xì)講述。 在過(guò)去的地震中，在建筑物中造成的可觀察的構(gòu)造和非構(gòu)造的破壞顯示了通過(guò)控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移來(lái)降低由地震造成的建筑物的破壞的重要性。在這里還要提到的是，在中等程度的地震中有一些情況下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞相當(dāng)大，盡管構(gòu)造構(gòu)件只有一點(diǎn)破壞或根本就沒(méi)有破壞。這種性能和結(jié)構(gòu)物中所要求的過(guò)多的側(cè)向位移有關(guān)。 為了減少地震所造成的破壞，以上的討論建議了在結(jié)構(gòu)物中可以方便地使用能控制惻向位移的構(gòu)造系統(tǒng)。這種類型的解決方法就是所謂 的雙重系統(tǒng)。 Paulay和 priestly 的關(guān)于雙重系統(tǒng)的地震反映的研究表明墻的出現(xiàn)降低了框架微系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的動(dòng)力要求。同時(shí)，在一個(gè)現(xiàn)澆的鋼筋混凝土雙重系統(tǒng)上所做的搖擺測(cè)試顯示了雙重系統(tǒng)能達(dá)到良好的抗震性能的潛力。在這次調(diào)查研究中，雙重系統(tǒng)應(yīng)用在預(yù)制混凝土構(gòu)件上。 雙重系統(tǒng)的柔性要求 為了使這個(gè)工程所研究的被測(cè)試結(jié)構(gòu)物的能觀測(cè)到的抗震反應(yīng)的以后的分析打好基礎(chǔ)，一個(gè)簡(jiǎn)單的分析模式被用來(lái)提高雙重系統(tǒng)中主要柔性特征要求。 圖 2所示的是一個(gè)簡(jiǎn)單的分析作用在雙重系統(tǒng)側(cè)向荷載反映的結(jié)果。側(cè)向荷載從這種方式標(biāo)準(zhǔn)化，將 任一系統(tǒng)中最大的側(cè)向抵抗力聯(lián)合起來(lái)。比如，墻和框架導(dǎo)致綜合系統(tǒng)的側(cè)向抵抗力。假設(shè)任一微系統(tǒng)的總的位移量為 4和 2。在第二種情況下，框架系統(tǒng)假設(shè)為彈性，墻微系統(tǒng)的剛度為框架微系統(tǒng)的 4倍。 圖 2所示，聯(lián)合系統(tǒng)的側(cè)向變形兼容性由墻微系統(tǒng)的側(cè)向變形量控制，在第一種情況下，假設(shè)雙重系統(tǒng)的總側(cè)向反應(yīng)有一個(gè)塑料封套，相應(yīng)的位移系數(shù)是，框架微系統(tǒng)在彈性力下，起位移系數(shù)是 。 這些簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明，在以上分析的情況下，由于在雙重系統(tǒng)中框架微系統(tǒng)與墻微系統(tǒng)相比彈性大的多，框架微系統(tǒng)柔性要求更小比墻微系統(tǒng)的該項(xiàng)要求有價(jià)值。這項(xiàng)分析結(jié)果在被測(cè)試結(jié)構(gòu)物上所做的研究上被證實(shí)了，這個(gè)證明在這篇文章的后面會(huì)討論。有趣的是圖 2 所示的類型的結(jié)果， Bertero 在一個(gè)搖擺測(cè)試的雙重系統(tǒng)中也發(fā)現(xiàn)了。 測(cè)試結(jié)構(gòu)物的描述 在這次調(diào)查中所用到的被測(cè)試結(jié)構(gòu)物是一個(gè)兩層的預(yù)制混凝土建筑，是一個(gè)位于墨西哥市高地震發(fā)生地帶的有代表的低層的停車結(jié)構(gòu)。原型還未完工，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，一個(gè)停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)物所需的扶梯在所選的結(jié)構(gòu)物中 沒(méi)有考慮。如果考慮的話，將占有樓層系統(tǒng)的大面積空間，為了進(jìn)行結(jié)構(gòu)物的線性或非線性分析，將需要一個(gè)非常復(fù)雜的樓層系統(tǒng)模型。 關(guān)于所測(cè)試結(jié)構(gòu)物的詳細(xì)的尺寸，材料，設(shè)計(jì)步驟和建設(shè)描述到處都可以發(fā)現(xiàn)，下面給出了這些信息的一個(gè)總結(jié)。 所測(cè)試結(jié)構(gòu)物的尺寸和一些特征如圖 3 所示，其縱向以及相反方位如圖 3所示，同時(shí)，外部框架包含墻被定義為側(cè)向框架，內(nèi)部框架和單個(gè) T 梁被定義為中間框架。 縱向的兩個(gè) T 梁由相反方向的 L型預(yù)制梁支撐如圖 3 所示，該結(jié)構(gòu)物用預(yù)制框架和預(yù)制構(gòu)造墻組成，后面構(gòu)件的功能是作為主要的側(cè)向荷載抵抗系統(tǒng)，圖4所示 的是所測(cè)試結(jié)構(gòu)物建設(shè)的早期階段。我們可以看到，在柱和墻上留下了一些窗，是為了以后的預(yù)制梁的裝配。 墨西哥城市建筑規(guī)范所要求的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)剪力為 , Wt是模型結(jié)構(gòu)物的總重，假設(shè)橫載為 ，活載為 0。 2Kpa，模型結(jié)構(gòu)物是按彈性分析的步驟設(shè)計(jì)的，比例是按 MCBC 要求來(lái)的，結(jié)構(gòu)物中構(gòu)件總的慣性都考慮了，結(jié)構(gòu)物中除了中間框架的梁（會(huì)在以后介紹）以外的所有梁都考慮了剛度補(bǔ)償。 這些分析的結(jié)果表明測(cè)試結(jié)構(gòu)物中的構(gòu)造墻將承受 65%的設(shè)計(jì)側(cè)向荷載，一個(gè)用 MCBC 步驟考慮的結(jié)構(gòu)物的名義上的側(cè)向抵抗顯示這個(gè)抵抗 力是規(guī)范規(guī)定的側(cè)向抵抗的 1。 3 倍。這只是使結(jié)構(gòu)無(wú)承載過(guò)度的因素中的其中之一，其它的以后會(huì)討論。 測(cè)試結(jié)構(gòu)物的所有構(gòu)件的縱筋都是從 420級(jí)鋼筋開(kāi)始破壞的，表一是模型結(jié)構(gòu)物中不同構(gòu)件的混凝土壓柱強(qiáng)度。 圖 6， 7 分別是柱，構(gòu)造墻和基礎(chǔ)的鋼筋詳細(xì)情況，應(yīng)提到的是，測(cè)試結(jié)構(gòu)物是按 MCBC 要求設(shè)計(jì)的適度柔性結(jié)構(gòu)物。由于這些規(guī)定，測(cè)試結(jié)構(gòu)物不需ACI31802第 21章所要求的有邊界部件的特殊的構(gòu)造墻。 預(yù)制的兩層柱是通過(guò)埋置在一個(gè)插座連接處與預(yù)制基礎(chǔ)相連接的基礎(chǔ)的配筋情況以及設(shè)計(jì)步驟和性能在相應(yīng)的文章中討論。 測(cè)試結(jié)構(gòu) 物的梁 柱接頭是現(xiàn)澆的，為了能安置框架梁中的縱向鋼筋。梁頂部鋼筋是按 insitu分布在預(yù)制梁的頂部 .圖 8 所示的是中間框架中雙 T 接頭的配筋情況 .因?yàn)檫@些 T支座和支撐他們的 L型梁 在軸 A,C上深度相同 (見(jiàn)圖 3),在雙T座底部的鋼筋不能穿過(guò)整個(gè)柱深 ,因?yàn)槠浔幌喾捶较騼傻牡撞讳摻畲驍嗔?. 所以 ,這些帶鉤的鋼筋只有 ACI31802第 21章所要求的 55%的發(fā)展長(zhǎng)度 .為了能錨固住這些帶鉤鋼筋 ,在墨西哥的一些設(shè)計(jì)師沿著鉤用封閉的箍筋箍住 ,如圖8所示 ,這種方法的有效 性在相應(yīng)的文章中回研究 . 測(cè)試結(jié)構(gòu)物的側(cè)向框架中的梁 柱接頭中有相反方向的梁比縱梁還要深 .這使的縱梁中頂部 ,底部的鋼筋能穿過(guò)整個(gè)接頭 ,所以這些鋼筋能達(dá)到所需要的發(fā)展長(zhǎng)度 . 測(cè)試結(jié)構(gòu)物中頂部的現(xiàn)澆的板層有 30mm 厚 ,也形成了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的圖表 .WWR被用作頂部的板層的鋼筋 ,頂部板層中 WWR的數(shù)量由 MCBC中溫度和收縮要求控制 ,這與 ACI31802中的控制要求相似 . 有趣的是 ,由這些規(guī)范所給的圖表中的抗剪強(qiáng)度要求與 ACI31889 的要求相似 ,不控制設(shè)計(jì) ,鋼筋尺寸是 6*6,10/10導(dǎo)致在頂層 的鋼筋比率為 ,WWR的測(cè)試屈服和破壞強(qiáng)度分別是 400和 720mpa.