混凝土框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)柱弱梁實(shí)現(xiàn)機(jī)制研究分析.pdf

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1、混凝土框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)柱弱梁實(shí)現(xiàn)機(jī)制研究分析王娜，吳超(河北工程大學(xué)土木工程學(xué)院，河北邯鄲056038)摘要：地震后資料顯示，框架結(jié)構(gòu)多為“強(qiáng)梁弱柱”破壞，即框架柱破壞嚴(yán)重，框架梁震害較輕。針對該問題，本文以一實(shí)際工程為例。應(yīng)用靜力非線性分析方法分析框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞機(jī)制，并討論增大柱彎矩增大系數(shù)及柱截面積對混凝土框架結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制的影響。關(guān)鍵詞：框架；強(qiáng)柱弱粱；破壞機(jī)制；靜力非線性分析中圖分類號：Tu37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672—4011(2011)0l一0025一03Thestrongcolumnweakbeamilllplementa60nmechaIIismanah

2、，sisoftheconcrdteftamestrctIII．e刪C訛．形UC‰m(cD2魄曾礦鋤以玩in卯^，lg，脅掘跏如佻渺礦％i幟衍增，覷zn如凡056038，C^i∞)Abstract：Acco—ingtotheinfo珊ationmerthee甜h—quake，thed鋤ag鶴ofmostfhme8tnlctuz．eareweakcolumn8tmngbeam．TIlispapertal【e8apracticalf撕example，Analy-zesthefhilurtmechanjsmoftIlefmlestnJctureunderearth．qualcellsing

3、staticnordine盯鋤alysis，觚ddiscll88theiIl丑uenceofconcretefhmestnlcture蹦luremech肌ismthatchan百ngsteelstrength伊ade，徹dthemomentm即i鯽ngf如to巧atcolu咖end8．Keywords：加me；strongcolu舳weakbeam；f砒lullemechIlism；pIlshoverO前言現(xiàn)行的混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思想是通過“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”使結(jié)構(gòu)具有較好的延性，從而滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震要求。從震后建筑破壞情況看，在實(shí)際工

4、程中混凝土框架結(jié)構(gòu)不能達(dá)到強(qiáng)柱弱梁破壞機(jī)制的要求。本文以一實(shí)際工程為例，對該框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力非線性分析，得到地震作用下框架結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上，討論增大柱彎矩增大系數(shù)及柱截面積對混凝土框架結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制的影響。1影響框架強(qiáng)柱弱梁破壞機(jī)制的因素“強(qiáng)柱弱梁”的概念是在強(qiáng)烈地震作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生較大側(cè)移進(jìn)入非彈性階段時，為使框架保持足夠的豎向承載力而免于倒塌，要求實(shí)現(xiàn)梁鉸側(cè)移機(jī)構(gòu)。對此，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范主要通過柱端彎矩增大系數(shù)來實(shí)現(xiàn)，同時控制柱軸壓比，加強(qiáng)柱端約束，提高柱的延性。汶川地震中混凝土框架結(jié)構(gòu)的框架柱破壞嚴(yán)重，而梁的破壞相對較輕。底層框架柱大多被壓碎，鋼筋被壓彎呈現(xiàn)燈籠狀，表

5、明這些結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到強(qiáng)柱弱梁的要求。實(shí)際工程中影響框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)柱弱梁的因素有：①梁端實(shí)際配筋量的影響。由于多種原因造成實(shí)際工程中，梁端截面的實(shí)際配筋量不同程度的大于設(shè)計配筋量；②現(xiàn)澆樓板中與梁平行的鋼筋也能提高梁的承載力；③柱的最小配筋率和最小配箍率偏??；④柱軸壓比偏大¨J。《抗震規(guī)范》規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除框架頂層和柱軸壓比小于O．15外，柱端彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下式要求：一級框架結(jié)構(gòu)及9度時尚應(yīng)符合：∑M。=1．2∑Mbn．式中∑M，一節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和，一般情況可按彈性分析分配；∑M。一節(jié)點(diǎn)左右梁端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設(shè)

6、計值之和，節(jié)點(diǎn)左右梁端均為負(fù)彎矩時，絕對值較小一端的彎矩應(yīng)取為零；∑M。。一節(jié)點(diǎn)左右梁端截面順時針或反時針方向根據(jù)實(shí)配鋼筋面積(考慮受壓鋼筋)和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算的受彎承載力所對應(yīng)的彎矩設(shè)計值之和；呻。一柱端彎矩增大系數(shù)，一級框架為1．4；二級為1．2；三級為1．1。我國GB50011—200l規(guī)范、美國ACBl8—1999規(guī)范和歐共體Ec8規(guī)范對柱端彎矩增大系數(shù)的要求偏低，在地震作用下則會形成“梁柱混合機(jī)制”，即梁端出現(xiàn)塑性鉸的同時，部分柱也會出現(xiàn)塑性鉸。軸壓比又是影響鋼筋混凝土柱延性的一個關(guān)鍵性因素。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降；而且在高軸壓比的情

7、況下，增加箍筋用量對提高柱的延性比不再發(fā)揮作用，所以應(yīng)該控制軸壓比。我國規(guī)范對一、二和三級框架柱軸壓比的要求分別為O．7、0．8和O．9。歐洲規(guī)范將結(jié)構(gòu)分為低延性等級(DCL)，中延性等級(DcM)和高延性等級(DcH)，要求DcM結(jié)構(gòu)O．65，DCH結(jié)構(gòu)O．55，可見我國對軸壓比的要求偏低。2混凝土框架結(jié)構(gòu)靜力非線性分析2．1工程概況本文以一座食堂為例，對框架結(jié)構(gòu)破壞機(jī)制進(jìn)行分析。該食堂是一座三層框架結(jié)構(gòu)，首層高5700mm。其余層高4200mm，抗震設(shè)防烈度為7度