吊脚式山地建筑结构抗震性能分析

袁慎钦

中冶南方武汉建筑设计有限公司（430010）

0 前言

影响吊脚式山地建筑结构抗震性能的主要因素有两个方面，一方面是自然因素，另一方面是山地建筑的接地形态。从目前建筑环境来看，为了保护地貌会尽可能保持地表的原本地形与植被，所以提倡“减少接触”的接地形式。吊脚式山地建筑结构因为与地表接触的特殊性，所以在抗震性能方面相对于其他类型建筑而言要复杂许多。探讨吊脚式山地建筑结构的抗震性能具备显著的实用价值。

1 吊脚式山地建筑结构的动力特性

当前我国大多数山地城市已经建设和规划建设的吊脚式山地建筑结构非常多。吊脚结构横坡向的扭转作用可以通过调整横坡向的坡度与跨数来调整，但是先天的不对称性会导致结构在顺坡向上坡度影响结构布置不灵活，很难借助调整的方式来解决。因此，研究重点放在对掉角结构顺坡向的结构性能分析方面，并为了简便计算采取顺坡向的计算分析方式[1]。在结构的不同阶震型周期作为结构分析中直接影响结构动力特性的重要参数，数值和结构的质量、刚度密切相关，借助模态分析可以获得上述不同模型的各阶震型周期。在单跨底部不等高柱框架结构侧向刚度的计算方式方面，参考《山地底部不等高柱框架结构侧向刚度计算方法》中的基础模型，但是发现这一模型虽然考虑到底部吊脚柱不等高嵌固的因素，却没有考虑接地层以上部分对于吊脚部分的影响。在这一基础上进行修正，构建关于单跨底部不等高柱框架结构的基础模型，采用结构力学位移法的方式推导侧向刚度。其中公式推导基于四个假设，这四个假设分别为材料线弹射假设、构件小变形假设、构建变形以弯曲变形为主假设及所有杆件都属于等截面直杆的假设。

2 吊脚式山地建筑结构抗震性能

以弹性反应谱计算方式进行分析，随着刚度比的提升，吊脚结构的顶点侧移量会随之减少。吊脚部分在各柱的侧移方面，因为吊脚部分不等高接地柱柱端的转角存在差异，所以不同吊脚柱的侧移量也会有所不同[2]。

在基础规律方面，不同吊脚柱的侧移量会随着柱增长而减少，吊脚柱刚度会随着柱长的减少而增大。从上至下，吊脚结构的层间位移会在有所增大之后不断减小。最长的吊脚柱一侧层间位移在地面上二层区间达到最大，在地上一层减小，最短的吊脚柱一侧，层间位移在地面上一层达到最大值，在接地层不断减小。基于吊脚柱不等高嵌固的原因，从最长吊脚柱的一侧到最短一侧，结构的软弱层会逐渐从地上2层过渡到1层。随着刚度比的提升，吊脚结构的层间位移会不断减少，此时相对应的衰减幅度也会不断减少[3]。在受力特征方面也是伴随着刚度比的提升，吊脚结构的不同层剪力逐层提高。

基础规律为不同吊脚柱随着柱长的减少，柱剪力会不断提升，因为层内的不同柱剪力根据抗侧杆件的侧向刚度分配，杆件的抗侧刚度和杆件有效长度成正比，所以在最短吊脚柱位置处会产生集中剪力现象，并达到最大值。

3 结语

吊脚式山地建筑结构抗震性能相对比较特殊。随着结构刚度比的提升，吊脚框架结构在不同强度之下的弹性、弹塑性受力变化规律比较相似。在罕遇地震作用之下，结构的层间位移角最大值处于地上1层或接地层，接地层梁内的轴力明显超过接地层和更高层，并且越靠近最短吊脚柱，梁内轴力会随之增大。吊脚短柱并没有出现剪切破坏，但是仍然属于竖向抗侧力构件当中最早的非线性构件，随着刚度比的提升结构构件损伤程度则会下降。根据目前实行的规范，吊脚式山地建筑结构在罕遇地震作用之下的弹性、弹塑性层间位移角都比较小，可以达到较强的抗震性能。