吊腳式山地建筑結構抗震性能分析

袁慎欽

中冶南方武漢建筑設計有限公司（430010）

0 前言

影響吊腳式山地建筑結構抗震性能的主要因素有兩個方面，一方面是自然因素，另一方面是山地建筑的接地形態。從目前建筑環境來看，為了保護地貌會盡可能保持地表的原本地形與植被，所以提倡“減少接觸”的接地形式。吊腳式山地建筑結構因為與地表接觸的特殊性，所以在抗震性能方面相對于其他類型建筑而言要復雜許多。探討吊腳式山地建筑結構的抗震性能具備顯著的實用價值。

1 吊腳式山地建筑結構的動力特性

當前我國大多數山地城市已經建設和規劃建設的吊腳式山地建筑結構非常多。吊腳結構橫坡向的扭轉作用可以通過調整橫坡向的坡度與跨數來調整，但是先天的不對稱性會導致結構在順坡向上坡度影響結構布置不靈活，很難借助調整的方式來解決。因此，研究重點放在對掉角結構順坡向的結構性能分析方面，并為了簡便計算采取順坡向的計算分析方式[1]。在結構的不同階震型周期作為結構分析中直接影響結構動力特性的重要參數，數值和結構的質量、剛度密切相關，借助模態分析可以獲得上述不同模型的各階震型周期。在單跨底部不等高柱框架結構側向剛度的計算方式方面，參考《山地底部不等高柱框架結構側向剛度計算方法》中的基礎模型，但是發現這一模型雖然考慮到底部吊腳柱不等高嵌固的因素，卻沒有考慮接地層以上部分對于吊腳部分的影響。在這一基礎上進行修正，構建關于單跨底部不等高柱框架結構的基礎模型，采用結構力學位移法的方式推導側向剛度。其中公式推導基于四個假設，這四個假設分別為材料線彈射假設、構件小變形假設、構建變形以彎曲變形為主假設及所有桿件都屬于等截面直桿的假設。

2 吊腳式山地建筑結構抗震性能

以彈性反應譜計算方式進行分析，隨著剛度比的提升，吊腳結構的頂點側移量會隨之減少。吊腳部分在各柱的側移方面，因為吊腳部分不等高接地柱柱端的轉角存在差異，所以不同吊腳柱的側移量也會有所不同[2]。

在基礎規律方面，不同吊腳柱的側移量會隨著柱增長而減少，吊腳柱剛度會隨著柱長的減少而增大。從上至下，吊腳結構的層間位移會在有所增大之后不斷減小。最長的吊腳柱一側層間位移在地面上二層區間達到最大，在地上一層減小，最短的吊腳柱一側，層間位移在地面上一層達到最大值，在接地層不斷減小。基于吊腳柱不等高嵌固的原因，從最長吊腳柱的一側到最短一側，結構的軟弱層會逐漸從地上2層過渡到1層。隨著剛度比的提升，吊腳結構的層間位移會不斷減少，此時相對應的衰減幅度也會不斷減少[3]。在受力特征方面也是伴隨著剛度比的提升，吊腳結構的不同層剪力逐層提高。

基礎規律為不同吊腳柱隨著柱長的減少，柱剪力會不斷提升，因為層內的不同柱剪力根據抗側桿件的側向剛度分配，桿件的抗側剛度和桿件有效長度成正比，所以在最短吊腳柱位置處會產生集中剪力現象，并達到最大值。

3 結語

吊腳式山地建筑結構抗震性能相對比較特殊。隨著結構剛度比的提升，吊腳框架結構在不同強度之下的彈性、彈塑性受力變化規律比較相似。在罕遇地震作用之下，結構的層間位移角最大值處于地上1層或接地層，接地層梁內的軸力明顯超過接地層和更高層，并且越靠近最短吊腳柱，梁內軸力會隨之增大。吊腳短柱并沒有出現剪切破壞，但是仍然屬于豎向抗側力構件當中最早的非線性構件，隨著剛度比的提升結構構件損傷程度則會下降。根據目前實行的規范，吊腳式山地建筑結構在罕遇地震作用之下的彈性、彈塑性層間位移角都比較小，可以達到較強的抗震性能。