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框架-剪力墙（筒体）结构多道抗震防线概念与地震剪力分担比讨论
HIStruct
注：最近在思考多道防线与各部分地震剪力分担比的问题，在此把一些心得和体会写出来与各位有兴趣的朋友交流，以下数据和个人观点仅供参考。
首先，多道抗震防线指的是：① 一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；而双肢或多肢抗震墙体系由若十个单肢墙分系统，通过延性连梁联系组成。② 抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。
其次，多道放线的必要性。多道抗震防线对抗震结构是必要的。因为如果建筑物采用的是多重抗侧力体系，第一道防线的抗侧移构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。
第三，框架-剪力墙（筒体）的多道防线设计
一般由于剪力墙（筒体）的抗侧刚度比较大，可以分担大部分的地震力，所以容易首先开裂或者破坏，作为第一道防线。而框架部分作为第二道防线必须具备足够的能力和刚度承担第一道防线刚度退化之后转移的内力。现行的抗震设计规范和高规只要求第二道防线必须具有足够的承载力能承担不小于0.2Qo和1.5Vfmax较小值的地震剪力，HiStruct认为这里是存在不足的。因此，引出一个问题，第二道防线除了承载力的要求是否必须满足一定的刚度要求？答案是肯定！而这个刚度要求是通过什么来衡量的？一般是通过弹性分析的地震剪力分担比来衡量。根据新的抗震设计规范修订稿的要求，框架核心筒的外框架在弹性分析时至少必须分担大约10%Qo的地震剪力，这个10%的数值是值得商榷的，但是有这个要求也是合理的。
第四，第二道防线的刚度通过分担剪力来衡量的讨论。
正如前面讨论的一样，外框架的刚度是有要求的，而且是通过分担多少地震剪力来衡量。这里举一个简单的例子，假如在带加强层的框架-核心筒中，外框架柱是预应力索，即具有非常强轴向刚度，而抗剪刚度非常小，那么虽然外框架可以承担很大部分的倾覆弯矩，提高整体结构的抗侧刚度，但是由于抗剪能力很差，即使核心筒在地震作用下可能都倒塌了，外框架（拉索柱）只要轴向承载力没问
题，依然没有任何事，对防止结构倒塌根本帮不上忙，因此起不到二道防线的作用。这也就是说外框架光有很强的抗弯能力是不够的。
第五，框架应至少分担多大比例的剪力比较合适
由于楼板的变形协调作用，正常的框架剪力墙，框架不可能分担很多的地震剪力，而一般我们设计时，墙的面积占竖向构件面积的大约50%左右，这也就意味着绝大部分的楼层，框架分担的地震剪力应该会在10%Qo以上。而高层的框架核心筒，框架比较弱的情况，一般剪力分担比最少也在5-10%Qo之间，大部分楼层是有机会做到10%Qo的。而超高层建筑中若采用巨形外框架-核心筒再带加强层时（比如金茂），则这个巨型外框架的剪力分担比会相当低（局部楼层小于5%Qo），这时也就带来了前面的问题，外框剪力比分担太小，大震作用下，即使核心筒开始坏了，外框架所分担的地震剪力比依然很难大幅度提高，这就导致第二道防线的难以形成。因此，HiStruct认为：1）框架剪力墙（筒体）的二道防线设计，应该保证绝大部分的楼层剪力分担比能达到10%Qo，局部楼层也不应该低于5%Qo；2）如果有较多楼层的框架剪力分担比过小，而抗震设防要求却比较高的时候，却不希望改变结构体系时，应考虑采用框架抗剪刚度增强措施。