RC框架“强柱弱梁”设计的可靠度分析

“强柱弱梁”从概率意义上讲,就是对同一节点,柱出现塑性铰的概率要远小于梁出现塑性铰的概率;从结构体系来看,结构出现“层间破坏机构”的概率要远小于“整体破坏机构”的概率．本文分别从构件层次和结构体系层次出发,对不同抗震等级的RC框架柱和梁的抗震可靠度进行了分析,然后对一个5层框架结构形成“整体破坏机构”和“层间破坏机构”的概率进行了计算．结果表明,按现行抗震规范设计的抗震等级较低的结构,柱和梁的可靠指标相差不大,结构形成“层间破坏机构”与“整体破坏机构”的概率也相差不大,柱弯矩增大系数有待提高．     

钢-混凝土组合框架强柱弱梁设计方法研究

针对"5.12"汶川大地震中大多数钢筋混凝土框架结构出现了大量的柱铰破坏机制而不是梁铰破坏机制的问题,2010版抗震规范提高了框架结构强柱弱梁的柱端弯矩增大系数。对于常见的由钢管混凝土柱和钢-混凝土组合梁组成的组合框架结构,规范中没有给出相应的方法来实现强柱弱梁。根据组合框架的受力特点,采用Pushover分析方法,对组合梁-方钢管混凝土柱框架结构的破坏模式进行研究,讨论了柱和梁极限弯矩比与梁柱线刚度比对结构屈服机制的影响;结果表明,采用RC框架弹性内力调整的方法,不足以真正实现强柱弱梁的屈服机制。并初步建议了实现组合梁-钢管混凝土框架结构强柱弱梁的设计公式,为组合框架结构的设计提供参考。     

双向地震下RC框架柱端弯矩增强措施的合理取值

双向水平地震动的耦合作用将使塑性变形更多集中于柱端,框架结构在双向地震下的塑性铰分布明显较单向地震作用下更差。严格按中国规范设计了8度0.2g区二级抗震规则空间框架结构,并采用上部各层柱端"强柱弱梁"措施与底层柱下端弯矩增大系数不同取值的多种组合,形成了共7个算例框架。在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应,对各空间框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,在双向水平地震作用下,抗震规范给出的8度二级抗震的"强柱弱梁"措施取值明显偏低,框架部分楼层形成了层侧移柱铰屈服机制。基于梁端实际配筋∑Mbua对上部各柱端进行"强柱弱梁"调整的塑性铰控制效果较好,但底层柱下端非线性损伤过大。将底层柱下端的弯矩增大系数提高为1.8,上部各柱端按∑Mc=1.25∑Mb进行增强可形成较为优化的塑性铰控制效果。     

不同跨度不同层数下柱轴压比对RC框架结构的影响

采用抗震规范中薄弱层的验算方法,对钢筋混凝土框架结构的薄弱层进行确定和对比分析,通过分析框架柱轴压比对框架结构破坏形态和延性的影响,提出现行抗震规范轴压比限值偏高是导致框架结构破坏的主要原因,通过调整框架柱截面尺寸,控制其大偏心受压破坏范围,可提高建筑结构的抗震能力.     

钢筋混凝土框架“强柱弱梁”及轴压比限值的概率分析

从可靠度校准的角度分析了现行建筑抗震设计规范“强柱弱梁”和轴太比限值的概率意义。结合框架和节点试验结果,表明现行规范规定的柱梁弯矩比并不能有效地防止柱铰机构的形成,不同抗震等级框架的轴压比限值的失效概率相差较大。本文认为,在保证相同的延性换效概率的前提下,可以通过提高柱梁抗弯强度比来放宽规范轴压比的限制。最后,探讨了进一步研究的思路和方法。     

双向地震输入下配高强钢筋的框架结构非弹性地震反应

为了研究配置不同高强钢筋的混凝土框架结构的抗震性能,在3个抗震设防烈度区按现行规范分别设计了按等强代换原则配置3种不同高强钢筋的空间框架结构（I组）,利用OpenSEES软件对结构进行了多组双向水平地震动输入下的非弹性地震反应分析。并以HRB400钢筋为基础,按等面积代换原则将8、9度区结构的柱纵筋分别替换为HRB500及HRB600钢筋（II组）,并完成相应非弹性地震反应分析以考察此做法对结构屈服机制的控制效果。I组结构的分析结果表明：在同一烈度区,随配筋强度的增大,结构的整体和局部位移响应呈小幅增大,而杆端出铰率及转角延性需求都有所下降,结构抗震性能有所提高;8、9度区采用HRB400及HRB500钢筋的结构,在罕遇地震作用下形成以柱铰为主或柱铰偏多的梁柱铰混合耗能机制,其地震反应相对不利,而采用HRB600钢筋之后,柱铰数量明显减少,抗震性能明显改善,但其柱端最大转角及其最大延性需求仍大于梁端,未能充分发挥梁端的良好耗能作用。II组结构的分析结果表明：将柱纵筋按等面积代换原则由HRB400钢筋替换为更高强度钢筋后,柱承载力得到实质性加强,柱铰数量显著减少,梁铰数量增加,结构形成了以梁铰为主或梁铰较多的混合耗能机构,其整体抗震性能明显提高。     

钢筋混凝土抗震框架连续倒塌行为分析

以某抗震设防框架为研究对象,采用S A P2000有限元软件,依次拆除底层纵向边柱、横向边柱、角柱和内柱,研究抗震框架的倒塌破坏行为。以做功平衡原理建立了柱失效处梁配筋调整计算公式,并进行了配筋调整设计。结果表明：7度和8度抗震设防的框架结构仍会发生连续性倒塌,但是抗倒塌能力随着设防等级的提高而提高,抗震设计不能够完全替代抗倒塌设计;柱失效导致结构发生连续坍塌破坏的危险性由小到大依次为内柱、横向边柱、纵向边柱、角柱;梁铰机制在结构抗倒塌中的作用尤其重要,倒塌破坏时以梁的弯曲破坏为主,剪切破坏较少出现;线弹性静力分析计算的供需比最大值一般出现在失效柱上一层的相邻梁上,而非线性静力分析的最大破坏出现在与失效柱相连的梁上,但是二者对结构可能的失效位置判断基本一致。     

混凝土框架结构典型震害分析

在对近几年国内外地震中房屋震害调查发现,"强梁弱柱"是造成多数建筑物局部破坏乃至整体倒塌的主要破坏机制,这违背了抗震规范要求的"强柱弱梁"设计初衷.形成这种破坏机制的原因是多方面的,本文通过对已有资料的总结,分析了不同因素对混凝土框架结构发生"强柱弱梁"破坏现象的影响.     

现浇楼板对RC框架结构“强柱弱梁”破坏机制的影响及措施

以地震中倒塌的汶川漩口中学教学楼为原型,设计了两个具有不同形式现浇楼板的钢筋混凝土框架结构对比模型,分别为普通现浇楼板模型和四角设缝楼板模型,运用DIANA进行了非线性有限元数值模拟。动力时程对比分析表明：忽视现浇楼板的贡献使RC框架结构很难实现“强柱弱梁”破坏机制,现浇楼板四角设缝的措施,可以有效减少框架结构柱端的塑性铰数量,使结构呈现出“强柱弱梁”破坏机制,提高了RC框架结构的延性和抗震性能。     

单向预应力混凝土空间框架弹塑性时程分析

参照中国现行结构设计规范,按不同抗震等级设计4个处于结构临界高度（24 m）和临界跨度（18 m）的7度二、三级和8度一、二级单向预应力空间框架（一级框架中柱"强柱弱梁"级差调整按建议公式弱化设计）,然后基于OpenSEES有限元分析平台,进行双向地震动下的弹塑性时程分析,研究其在罕遇地震下的抗震性能和能力。结果表明：各框架沿两个方向屈服程度均不高、具有较好的整体抗震能力。其中,取较低抗震等级的7度三级和8度二级框架,其整体地震反应较取较高抗震等级的7度二级和8度一级框架略大,但差异并不明显。RC框架方向形成理想的"梁铰机制",PC框架方向形成"柱铰机制",PC框架抗侧刚度更大、抗震能力更强。抗震等级为一级的PC框架经弱化中柱设计后,可以有效引导框架在中柱出铰,但仍不能避免边柱少量出铰,可考虑适当加强边柱予以控制。     

板-柱结构抗震性能研究

目的研究板-柱结构的抗震性能,推广其在抗震区应用.方法采用三维实体单元建模,对柱网及柱截面尺寸相同的板-柱结构及框架结构进行pushover分析及非线性时程分析.结果通过pushover分析,得到了结构的基底剪力-顶点侧移关系曲线及能力曲线,构造了弹塑性反应谱并以此求出结构的目标位移,研究了结构的出铰机制,对比了各加载阶段的结构响应;通过非线性时程分析,给出了结构的基底剪力及顶点侧移时程曲线,塑性铰出铰及能量耗散情况,并将不同地震波激励下的结构侧移与pushover分析结果进行了对比.结论设计合理的板-柱结构可用于Ⅱ类场地7度抗震设防区.     

飞机库结构考虑罕遇地震多维输入的弹塑性动力分析

对7度抗震设防和Ⅳ类场地条件的某大跨度飞机库进行了罕遇地震下多维地震输入的弹塑性时程反应分析,采用直接积分的动力分析方法,选用3条地震波分别计算了三向输入和单向输入下结构的地震反应.通过对比,研究结构在多维强震作用下的受力变形性能.分析表明,与单向水平地震作用相比,多维地震输入下结构下部支承柱柱底塑性铰数量总体上有所增加,部分塑性铰发展程度加深;最大柱顶侧移及柱底内力总体上有一定增加,但增幅较小;屋盖结构受多维地震作用的影响较大,塑性铰数量及杆件地震内力都明显增加.     

T形截面钢骨混凝土异形柱框架抗震性能

参照国家抗震规范8度设防的标准,制作一榀1／2比例的由钢筋混凝土梁和T形截面钢骨混凝土异形柱组成的单跨两层的框架模型。通过拟静力试验,研究了结构的破坏形态、刚度退化、延性与耗能等抗震性能。试验结果表明,T形截面钢骨异形柱框架结构抗震性能良好,柱中钢骨在结构抗震中发挥了明显的作用。试验研究和分析结果表明,钢骨异形柱框架结构的抗震性能可满足抗震设防的要求。     

CFST柱-RC环梁节点试验研究

文章对钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）环梁中节点（JN-1、JN-2）这2个节点在静载和低周反复荷载作用下的试验结果从承载力和变形能力两方面进行分析,并对环梁节点在破坏形态、延性、耗能能力等方面进行研究。试验研究表明,静载试验中,环梁节点在交界处形成塑性铰,向框架梁延伸;低周反复荷载试验中,环梁节点在环梁与框架梁交界处形成塑性铰。环梁节点满足传递梁端剪力和弯矩的要求,塑性铰在框架梁端,节点表现出良好的延性,容易达到“强柱弱梁”的抗震设计目的。     

汶川大地震钢筋混凝土框架结构震害调查

通过对四川汶川地震灾区钢筋混凝土框架结构建筑物震后破坏形态的调研,可将破坏形态分为结构性损害和非结构性损害两类。结构性损害又可分为倒塌、框架底层破坏、局部垮塌、柱端破坏、错层短柱破坏、柱子中间破坏以及鞭稍效应和施工不良引起的破坏。框架柱柱端在地震作用下出现塑性铰是框架破坏、垮塌和倾斜的主要原因。非结构破坏主要包括围护结构和填充墙的开裂、错位和倒塌。增设拉接筋、构造柱和水平系梁等措施可有效防止非结构破坏。     

RC框架结构倒塌地震易损性评估

为系统评估RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照中国现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到各典型结构的IDA曲线与倒塌点;分析设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估RC框架结构在大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按中国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。     

带人工塑性铰的钢筋混凝土单元框架的动力试验与系统识别

根据文献[1],在地震荷载作用下,钢筋混凝土框架可通过设计途径及构造措施(人工塑性铰)控制为最佳耗能机构。本文通过动力试验,研究了带人工塑性铰的钢筋混凝土单元框架在动荷作用下,机构的可控性及动力特性。同时,运用系统识别方法研究了这种框架的动力计算模型。并将其简化为单自由度非线性动力系统通过优化方法得到了精确度较高的动力计算模型,为结构直接动力分析提供了较好的计算依据。     

空间填充墙 RC 框架结构的静力弹塑性分析

现行规范对填充墙框架结构体系抗震设计方法存在不足之处.针对砌体填充墙框架结构水平地震作用下的受力特点,结合填充墙的破坏特征,建立墙框协同作用简化分析的空间等效斜撑力学模型,在保持框架结构质量分布基本不变的情况下,分别对两类填充墙竖向均匀、不均匀布置的带楼板框架结构和无填充墙仅带楼板框架结构进行不同加载模式下的静力弹塑性分析,研究结构的基底剪力-顶点位移关系曲线、不同地震水平作用下结构层间位移角以及塑性铰的发展情况,并对填充墙框架结构规范提供的设计方法进行安全评估.研究结果可为框架结构的抗震设计、评估及加固提供参考.