底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析

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在地震來臨時，大部分混凝土澆筑墻體的抗震性能較弱，而底部加厚混凝土澆筑墻體是通過加厚底部的方式，保證混凝土澆筑墻體的地基穩定性。在我國，針對底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能的研究起步較晚，未形成系統性的底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析方法。其中，薛建陽等[1]對某底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能做出了評估，其研究結果表明底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震慣性力是抗震性能的核心影響因素，針對此方面進行優化設計是提高底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能的關鍵之處。在國外，針對底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能的分析起步較早，1991年ATC-33首次將基于性能的抗震設計概念應用于底部加厚混凝土澆筑墻體加固項目中，此后，美國ATC-40采用SAP2000有限元分析軟件分析底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能，在ATC-33的基礎上提高了地基穩定性。文章以此為研究背景，通過底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析，致力于為提高底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能做出貢獻。

1 底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析方法

文章主要通過三個方面分析底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能。首先，需要制定混凝土澆筑墻體抗震性能水平量化標準；其次，計算混凝土澆筑墻體抗震慣性力；最后，判斷混凝土澆筑墻體水平地震作用標準值，以此作為底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析結果。

1.1 制定混凝土澆筑墻體抗震性能水平量化標準

考慮到地震的發生往往伴隨著很多的不確定因素，因此無法采用一個具體的指標分析底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能[2]。以往資料顯示，影響底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能的指標參數主要包括底部加厚混凝土澆筑墻體的結構類型及彈性變形、彈塑性變形、層間位移角等。文章根據美國SEAOC Vision 2000給出的抗震性能水平量化標準，制定混凝土澆筑墻體抗震性能水平量化標準。美國SEAOC Vision 2000的抗震性能水平量化標準如表1所示。

表1 SEAOC Vision2000抗震性能水平量化標準

以表1中的美國SEAOC Vision2000的抗震性能水平量化標準作為底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析基礎，進行計算混凝土澆筑墻體抗震慣性力的研究。

1.2 計算混凝土澆筑墻體抗震慣性力

抗震慣性力作為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能的核心參數，能夠精準表現出混凝土澆筑墻體的抗震性能[3]。文章采用靜力法，分析在地震作用下產生在底部加厚混凝土澆筑墻體運動加速度的慣性力，設混凝土澆筑墻體抗震慣性力為F，可得公式（1）：

式中：α為地震動水平最大加速度；G為底部加厚混凝土澆筑墻體的總重量；g為底部加厚混凝土澆筑墻體的運動加速度；K為地震等級系數。通過公式（1），得出混凝土澆筑墻體抗震慣性力，以此為分析標準，判斷底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能水平。

1.3 建立底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣

文章基于IDA方法增量動力分析混凝土澆筑墻體抗震慣性力，建立底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣。建立底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣的具體流程如下：首先，選取能夠代表底部加厚混凝土澆筑墻體所處場地地震危險性水平的一系列地震記錄；其次，對底部加厚混凝土澆筑墻體所處場地地震危險性水平的一系列地震記錄，運用IDA方法中的結構分析模型，分析其彈性時程。運用IDA方法中的結構分析模型分析其彈性時程可用方程式進行表達，設底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能彈性時程分析結果為D，可得公式（2）：

式中：α為地震動作下的強度水平；I為底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性隨地面運動強度增大的變化；M為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能峰值反映的變化；β為地震易損性。

通過公式（2）得出底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能彈性時程分析結果后，運用IDA方法中的地震易損性評估信息峰值，修正底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析過程中存在的誤差，利用修正系數使底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析的權重比例總是向著峰值訓練誤差減小的方向修改。與傳統分析方法相比，通過計算分析峰值修正系數，進而建立底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣，迭代求解。設底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣表達式為s，可得公式（3）：

式中：P為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析指標特征歸一化賦值；x為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析指標集合；V為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能指標權重分配向量；I為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能判斷指令；R為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能各指標之間的重要度；T為底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析指標賦值指令。

在得出底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣的基礎上，在二維坐標系中標出相應的數值點。其中，以X軸作為底部加厚混凝土澆筑墻體結構損傷指標；以Y軸作為地震動強度指標，為判斷混凝土澆筑墻體水平地震作用標準值提供點位支持。

1.4 判斷混凝土澆筑墻體水平地震作用標準值

在建立底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析矩陣的基礎上，為進一步提高底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析精度，文章在墻體的抗震性能分析中設置質點，根據振型正交原理疊加自由體的運動地震效應，判斷混凝土澆筑墻體水平地震作用標準值。設此過程可通過計算的方式加以表達，設目標函數為λ，可得公式（4）：

式中：n為底部加厚混凝土澆筑墻體振型參與系數；i為質點個數，為實數；X為底部加厚混凝土澆筑墻體振型相對位移。

通過公式（4），判斷混凝土澆筑墻體水平地震作用標準值，根據SEAOC Vision 2000抗震性能水平量化標準，以0.50為水平地震作用標準值，當λ大于0.50時，表明底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能良好；當λ小于0.50時，表明底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能差。以此完成底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析。

2 實例分析

2.1 試驗準備

通過構建實例分析，采用底部加厚混凝土澆筑墻體，高度為1.5m、寬度為1.15m。首先使用文章方法分析底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能，通過Weapectl 1.2.1軟件測試底部加厚混凝土澆筑墻體抗震分析標準值，記為試驗組；然后使用傳統方法分析底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能，通過Weapectl 1.2.1軟件測試底部加厚混凝土澆筑墻體抗震分析標準值，記為對照組。此次測試指標為抗震分析標準值，抗震分析標準值與實際抗震分析標準值越接近，證明分析精度越高。為保證Weapectl 1.2.1軟件的測試精度，分別進行6次測試，記錄試驗結果。

2.2 試驗結果分析與結論

整理試驗結果，如表2所示。

表2 底部加厚混凝土澆筑墻體抗震分析標準值對比

由表2可得出如下結論：文章設計的分析方法抗震分析標準值與實際抗震分析標準值更接近，分析精度更高，具有現實的推廣價值。

3 結束語

通過底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能分析，能夠取得一定的研究成果，解決傳統底部加厚混凝土澆筑墻體抗震性能分析中存在的問題。由此可見，文章設計的方法具有現實意義，能夠指導底部加厚混凝土澆筑墻體優化。在后期的發展中，應加大文章設計方法在底部加厚混凝土澆筑墻體設計中的應用力度。當前，國內外針對底部加厚混凝土澆筑墻體的抗震性能研究仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進一步對底部加厚混凝土澆筑墻體的優化設計進行深入研究，為提高底部加厚混凝土澆筑墻體的綜合性能提供參考。