底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析

中交四公司第五工程有限公司，陕西 西安 710065

在地震来临时，大部分混凝土浇筑墙体的抗震性能较弱，而底部加厚混凝土浇筑墙体是通过加厚底部的方式，保证混凝土浇筑墙体的地基稳定性。在我国，针对底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能的研究起步较晚，未形成系统性的底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析方法。其中，薛建阳等[1]对某底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能做出了评估，其研究结果表明底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震惯性力是抗震性能的核心影响因素，针对此方面进行优化设计是提高底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能的关键之处。在国外，针对底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能的分析起步较早，1991年ATC-33首次将基于性能的抗震设计概念应用于底部加厚混凝土浇筑墙体加固项目中，此后，美国ATC-40采用SAP2000有限元分析软件分析底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能，在ATC-33的基础上提高了地基稳定性。文章以此为研究背景，通过底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析，致力于为提高底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能做出贡献。

1 底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析方法

文章主要通过三个方面分析底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能。首先，需要制定混凝土浇筑墙体抗震性能水平量化标准；其次，计算混凝土浇筑墙体抗震惯性力；最后，判断混凝土浇筑墙体水平地震作用标准值，以此作为底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析结果。

1.1 制定混凝土浇筑墙体抗震性能水平量化标准

考虑到地震的发生往往伴随着很多的不确定因素，因此无法采用一个具体的指标分析底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能[2]。以往资料显示，影响底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能的指标参数主要包括底部加厚混凝土浇筑墙体的结构类型及弹性变形、弹塑性变形、层间位移角等。文章根据美国SEAOC Vision 2000给出的抗震性能水平量化标准，制定混凝土浇筑墙体抗震性能水平量化标准。美国SEAOC Vision 2000的抗震性能水平量化标准如表1所示。

表1 SEAOC Vision2000抗震性能水平量化标准

以表1中的美国SEAOC Vision2000的抗震性能水平量化标准作为底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析基础，进行计算混凝土浇筑墙体抗震惯性力的研究。

1.2 计算混凝土浇筑墙体抗震惯性力

抗震惯性力作为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能的核心参数，能够精准表现出混凝土浇筑墙体的抗震性能[3]。文章采用静力法，分析在地震作用下产生在底部加厚混凝土浇筑墙体运动加速度的惯性力，设混凝土浇筑墙体抗震惯性力为F，可得公式（1）：

式中：α为地震动水平最大加速度；G为底部加厚混凝土浇筑墙体的总重量；g为底部加厚混凝土浇筑墙体的运动加速度；K为地震等级系数。通过公式（1），得出混凝土浇筑墙体抗震惯性力，以此为分析标准，判断底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能水平。

1.3 建立底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵

文章基于IDA方法增量动力分析混凝土浇筑墙体抗震惯性力，建立底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵。建立底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵的具体流程如下：首先，选取能够代表底部加厚混凝土浇筑墙体所处场地地震危险性水平的一系列地震记录；其次，对底部加厚混凝土浇筑墙体所处场地地震危险性水平的一系列地震记录，运用IDA方法中的结构分析模型，分析其弹性时程。运用IDA方法中的结构分析模型分析其弹性时程可用方程式进行表达，设底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能弹性时程分析结果为D，可得公式（2）：

式中：α为地震动作下的强度水平；I为底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性随地面运动强度增大的变化；M为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能峰值反映的变化；β为地震易损性。

通过公式（2）得出底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能弹性时程分析结果后，运用IDA方法中的地震易损性评估信息峰值，修正底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析过程中存在的误差，利用修正系数使底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析的权重比例总是向着峰值训练误差减小的方向修改。与传统分析方法相比，通过计算分析峰值修正系数，进而建立底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵，迭代求解。设底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵表达式为s，可得公式（3）：

式中：P为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析指标特征归一化赋值；x为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析指标集合；V为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能指标权重分配向量；I为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能判断指令；R为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能各指标之间的重要度；T为底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析指标赋值指令。

在得出底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵的基础上，在二维坐标系中标出相应的数值点。其中，以X轴作为底部加厚混凝土浇筑墙体结构损伤指标；以Y轴作为地震动强度指标，为判断混凝土浇筑墙体水平地震作用标准值提供点位支持。

1.4 判断混凝土浇筑墙体水平地震作用标准值

在建立底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析矩阵的基础上，为进一步提高底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析精度，文章在墙体的抗震性能分析中设置质点，根据振型正交原理叠加自由体的运动地震效应，判断混凝土浇筑墙体水平地震作用标准值。设此过程可通过计算的方式加以表达，设目标函数为λ，可得公式（4）：

式中：n为底部加厚混凝土浇筑墙体振型参与系数；i为质点个数，为实数；X为底部加厚混凝土浇筑墙体振型相对位移。

通过公式（4），判断混凝土浇筑墙体水平地震作用标准值，根据SEAOC Vision 2000抗震性能水平量化标准，以0.50为水平地震作用标准值，当λ大于0.50时，表明底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能良好；当λ小于0.50时，表明底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能差。以此完成底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析。

2 实例分析

2.1 试验准备

通过构建实例分析，采用底部加厚混凝土浇筑墙体，高度为1.5m、宽度为1.15m。首先使用文章方法分析底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能，通过Weapectl 1.2.1软件测试底部加厚混凝土浇筑墙体抗震分析标准值，记为试验组；然后使用传统方法分析底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能，通过Weapectl 1.2.1软件测试底部加厚混凝土浇筑墙体抗震分析标准值，记为对照组。此次测试指标为抗震分析标准值，抗震分析标准值与实际抗震分析标准值越接近，证明分析精度越高。为保证Weapectl 1.2.1软件的测试精度，分别进行6次测试，记录试验结果。

2.2 试验结果分析与结论

整理试验结果，如表2所示。

表2 底部加厚混凝土浇筑墙体抗震分析标准值对比

由表2可得出如下结论：文章设计的分析方法抗震分析标准值与实际抗震分析标准值更接近，分析精度更高，具有现实的推广价值。

3 结束语

通过底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能分析，能够取得一定的研究成果，解决传统底部加厚混凝土浇筑墙体抗震性能分析中存在的问题。由此可见，文章设计的方法具有现实意义，能够指导底部加厚混凝土浇筑墙体优化。在后期的发展中，应加大文章设计方法在底部加厚混凝土浇筑墙体设计中的应用力度。当前，国内外针对底部加厚混凝土浇筑墙体的抗震性能研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对底部加厚混凝土浇筑墙体的优化设计进行深入研究，为提高底部加厚混凝土浇筑墙体的综合性能提供参考。