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现浇钢筋混凝土框架结构中,框架梁两侧的板内配有与框架梁平行和垂直的四层钢筋,这些和梁纵轴线平行的两层板内钢筋对提高梁端正截面受弯承载力是有作用的。在近年来发生的多次地震中,由于现浇板与框架梁的共同工作,提高了梁端的受弯承载力,框架梁没有按照预期完成内力重分布来吸收地震力,致使破坏大多产生在柱内或者梁的跨中位置;凡是没有楼板的空框架,则裂缝都出现在框架梁中。因此,如果在现浇梁板的框架设计中,没有较好的考虑板的作用,就有可能出现“强梁弱柱”,对梁板协同工作的进一步研究十分必要。
本文进行了竖向荷载作用下的梁板弹塑性分析,采取的主要步骤如下:
(1)针对典型的框架结构,采取了四种计算模型:ANSYS中的SOLID有限元模型、杆+壳模型、纯杆模型、调整优化模型,对其进行弹性计算并配筋。
(2)运用有限元软件ANSYS对各个弹性配筋模型进行竖向荷载作用下的弹塑性分析,研究框架结构梁板的协同工作性能,比较各模型在破坏形态、弹塑性加载过程的应力分布及转移规律的异同。
(3)对各模型进行竖向加载试验,对比有限元分析结果和试验结果,综合评价四种模型结构性能的差异和优劣。
本文得到的如下主要结论:
(1)SOLID模型计算表明,除弯矩作用外,梁支座处还存在较大的轴压力,梁跨中有较大的轴拉力,板内也存在着轴力,轴力对结构内力的影响不可忽略。
(2)纯杆模型各截面配筋不合理,梁板中支座配筋过高,整体结构延性较差,竖向荷载下不能较好的实现内力重分布;有限元SOLID配筋模型表现出了较为优越的性能,钢筋应力发展充分,结构变形均匀,延性较好,是较为理想的配筋模型。
(3)建议将现行纯杆设计方法中梁中支座配筋下调50-70%,其他截面配筋也做相应调整。