地震作用下钢筋混凝土框架“强柱弱梁”屈服机制的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:shuyun99a55
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框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关。实验研究表明,梁先屈服,可使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移增大,抗震性能较好。四川汶川地震中,房屋典型的震害表现为,一些钢筋混凝土框架结构柱端出现了严重的塑性铰,而梁端震害反而较轻,“强柱弱梁”的抗震设计目标在混凝土框架中未能实现。多种复杂因素都使实现“强柱弱梁”的原则变得十分困难。其中,楼板对梁的加强作用使柱端出现大量塑性铰而承载力大大降低,伴随着较大的层间位移使得整个结构形成机构,尤其是当同层柱同时出现塑性铰时,严重威胁结构的安全甚至造成结构倒塌。因此,“强柱弱梁”的实现是一个迫切需要研究解决的问题。基于上述现状,本文初步完成的工作如下:(1)严格按照我国现行规范设计了一钢筋混凝土框架,分别用ANSYS软件建立纯框架模型和带楼板的框架模型2个三维分析模型,然后分别对2个模型进行三向地震动同时作用下的弹塑性时程分析,研究楼板对框架结构抗震性能的影响。(2)取带楼板的框架模型,保持梁端弯矩不变,依次增大柱端弯矩增大系数以增大柱端弯矩,同时相应的在模型依次加大柱配筋,直到塑性铰出现在梁端,达到“强柱弱梁”。(3)考虑有效板宽范围内板筋对梁受弯承载力的贡献,减小带楼板模型中梁纵筋面积,进行弹塑性时程分析,并推导承载力计算公式对结果进行验证。通过以上研究,得到的主要结论如下:(1)通过对模型分析表明,当柱端弯矩增大系数取为1.7时能有效的实现“强柱弱梁”,并且是在满足梁端实配钢筋不超过计算配筋10%的前提下,当梁端实配钢筋超过计算配筋10%时,建议应对实配钢筋进行验算。(2)对于考虑柱端弯矩增大系数后对结构可能造成的不利影响,可以通过考虑楼板有效板宽内与肋梁平行的钢筋的受弯承载力来减小梁内受拉钢筋的“超配”,从而减小柱端弯矩增大系数。对于本文模型,考虑板钢筋后,采用现行规范的1.2倍的柱端弯矩增大系数可以实现“强柱弱梁”。
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