楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文通过对楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数可靠指标分析,表明柱端弯矩增大系数η_c随实配系数λ_s增大而增大,且实配系数λ_s是框架结构实现"强柱弱梁"最大的制约因素。在λ_s=1. 0时柱端弯矩增大系数η_c=1. 6;在λ_s≤1. 1中节点柱端弯矩增大系数η_c≤1. 7,边节点下部受拉柱端弯矩增大系数η_c≤2. 2;可见,楼板局部设缝框架对框架结构采用现行《建筑抗震设计规范》中的柱端弯矩增大系数有助于实现"强柱弱梁"屈服机制。     

传统框架及楼板局部设缝框架柱端弯矩增大系数分析

柱端弯矩增大系数是实现结构强柱弱梁的关键措施之一。分析了传统框架的柱端弯矩增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献不可忽略,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献,从而分析该楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数,表明现行抗震规范给出的柱端弯矩增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现强柱弱梁屈服机制。     

柱端弯矩增大系数取值对RC框架结构抗震性能影响的评估

增大柱端抗弯承载力是抗震“能力设计”的关键措施之一,它可以导致钢筋混凝土框架结构形成梁铰型有利的耗能机构。评估不同柱端弯矩增大系数(0.8￣2.4)下钢筋混凝土框架结构的抗震性能。首先采用可靠度理论分析框架结构单节点“强柱弱梁”设计的失效概率;然后,考虑主要影响梁柱强弱的设计参数和地震加速度峰值的随机性,以3层和6层框架结构为分析对象,采用蒙特卡罗模拟分析结构楼层和整体形成“柱铰机构”的抗震位移需求超越位移能力的概率,分析结果表明柱端弯矩增大系数大于2.0,框架结构才能达到可以接受的形成“柱铰机构”概率;最后,以6层确定性框架结构为例,通过增量动力分析建立能有效评估柱端弯矩增大系数的易损性曲线。     

钢筋混凝土框架柱端弯矩增大系数初探

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。本文首先总结了我国现行规范中关于"强柱弱梁"的相关规定及存在的问题,然后分析不同柱端弯矩增大系数对框架结构塑性铰分布的影响,结果表明,当柱端弯矩增大系数取为1.7时能有效地实现"强柱弱梁"。     

基于梁铰机制的柱端弯矩增强措施研究

汶川地震中钢筋混凝土框架结构塑性铰普遍出现在柱端,该震害现象促使我国抗震规范在2010版提高了"强柱弱梁"措施。新的柱端弯矩增大系数取值对一、二抗震等级而言与已有研究结果相近,但低烈度区、三级抗震的取值仍缺乏依据。该文按现行中国规范设计5个位于Ⅱ类场地的不同设防烈度分区、不同抗震等级的规则钢筋混凝土平面框架,讨论现浇板钢筋、梁下部纵筋等对"强柱弱梁"措施的影响规律。以强震下除底层柱下端外其他柱截面纵筋不屈服的梁铰机制为原则建立非线性计算模型,对每个框架分别输入30条符合要求的地震波,在OpenSees平台上对5个框架进行罕遇地震下的非线性反应分析,并对柱端弯矩增大系数需求进行统计分析。结果表明,对于7度区三级抗震框架的柱端弯矩增大系数,抗震规范取1.3明显不足,建议提高其取值,并同时附加将中间节点处绝对值较小的梁端负弯矩取为零的计算原则;8度区二级框架、9度区一级框架的柱端弯矩增大系数需求的统计结果较规范取值偏大得相对较少。基于梁端实际配筋和材料强度标准值的柱端弯矩增大系数需求的统计特征值离散性更小、沿楼层变化不大,同时其已包含板钢筋的贡献,是相对更好的"强柱弱梁"措施形式,此时抗震规范的一、二抗震等级的弯矩增大系数仍有待提高。     

框架结构柱端弯矩增大系数有效性分析

利用通用有限元分析软件Sap2000对不同烈度的规则框架进行时程分桁，从而对规范规定的柱端弯矩增大系数对“强柱弱梁”这一抗震措施实现的有效程度进行验证。     

一级抗震预应力混凝土框架混合出铰机制下柱端弯矩增大系数研究

按GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求,对一级抗震预应力混凝土框架结构(简称"一级PC框架")进行"强柱弱梁"调整时,会出现中柱配筋面积过大及节点受剪承载力不足等问题。为降低中柱配筋,提出了一级PC框架结构"弱化中柱"、"强化边柱"的"强柱弱梁"调整方案,即通过弱化中柱配筋、强化边柱配筋,定义"强柱弱梁"框架为"罕遇地震作用下中柱和PC梁出现塑性铰,边柱除底层柱底外基本不出现塑性铰"的混合出铰有限延性框架。以4榀按抗震设防烈度8度(0. 2g)设计的不同跨数、层数的一级PC框架为研究对象,进行柱端弯矩增大系数研究。首先弱化中柱配筋,然后以控制边柱纵筋临界屈服为目标,对各个PC框架算例输入30条罕遇地震水准的地震波进行弹塑性时程分析,由梁实际配筋的正截面受弯承载力反算边柱所需的柱端弯矩增大系数,并经统计分析后提出具有明确概率意义的增大系数建议值。按照上述调整方案对算例进行再设计和弹塑性时程分析,结果表明,该调整方案能够避免结构在罕遇地震作用下出现整体和局部破坏,边柱除底层柱底外基本不出现塑性铰,上部楼层边柱总体安全储备较大,结构表现为以中柱和预应力梁出现塑性铰的混合耗能机制。     

不等端弯矩作用下等效弯矩系数的讨论

现行设计规范对梁柱在不等端弯矩作用下等效弯矩系数β的取值因采用了近似表达式的形式，故与实际情况有较大误差。同时，由于现行设计方法不能提供二阶最大弯矩的准确位置，也给设计带来了不便。本文运用弯矩分布函数，建议对β的取值可以采用图表的方法，使β值的求解更精确、更实用。同时，在此基础上，还提出了等效跨长的概念。     

钢筋混凝土框架结构强柱弱梁的概率分析

通过对可靠指标的考核,指出目前"强柱弱梁"设计方法在适用范围方面所存在的不足,并根据提出的目标可靠指标,提出相应的柱端弯矩增大系数.先采用可靠度理论分析框架结构单节点"强柱弱梁"设计的可靠指标以及对应的失效概率,然后考虑主要影响梁柱强弱的设计参数的随机性,分析柱端弯矩增大系数的合理取值为多少,框架结构才能达到可以接受的形成"柱铰机构"概率.结合以往有关专业人士对柱端弯矩增大系数的多方面研究,总结出比较合理的CMAF值,并在概率的基础上对弯矩增大系数提出合理的修正意见.     

混凝土框架结构抗震设计的弯矩增大系数

基于结构的不同功能失效时对应的损失值不同这一基本事实,利用分枝限界法找出了框架结构在地震作用和竖向荷载共同作用下的主要失效模式和代表机构,通过引入基于失效概率的结构优化模型和结构失效损失期望值,并结合一个框架算例,对现行抗震设计规范的“强柱弱梁”弯矩增大系数的取值进行校核,优化分析得到了柱端弯矩增大系数的合理取值。计算结果表明,梁式失效机构的可靠指标为1.8,柱式失效机构的可靠指标为2.6,说明按照现行抗震设计规范设计的混凝土框架结构,可以满足“强柱弱梁”的要求。     

混凝土框架结构强柱弱梁实现机制研究分析

地震后资料显示,框架结构多为"强梁弱柱"破坏,即框架柱破坏严重,框架梁震害较轻。针对该问题,本文以一实际工程为例,应用静力非线性分析方法分析框架结构在地震作用下的破坏机制,并讨论增大柱弯矩增大系数及柱截面积对混凝土框架结构破坏机制的影响。     

框架结构强柱弱梁难以实现的部分原因分析

通过分析汶川地震中各结构构件的破坏形态,从填充墙对结构刚度的影响和楼板对梁承载力的影响两方面入手,总结了＂强柱弱梁＂难以实现的部分原因,并采取合理的分析模型,以实现＂强柱弱梁＂屈服机制。     

Progressive failure for seismic reliability analysis

Progressive failure of structural systems subject to seismic excitations is investigated. The system survives the first rupture of an element section (brittle failure) and failure occurs when a predetermined state of excessive displacement is achieved. This study is developed in probabilistic terms and may be seen as part of a simplified approach to seismic reliability analysis whose formulation is in progress. In particular, previous research is systematized and improved on from a mechanical point of view.     

双向地震作用下我国“强柱弱梁”措施的有效性评估

以往研究柱端弯矩增大系数时一般基于平面分析模型,双向水平地震作用对框架"强柱弱梁"屈服机制的影响未引起重视。严格按中国规范设计出5个不同地震烈度分区的规则空间框架,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,对五个框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,7度0.1g区三级抗震空间框架形成了柱铰为主的混合耗能机制,7度0.15g区三级抗震空间框架少量楼层发生了层侧移反应,8度0.2g区、0.3g区二级抗震空间框架均是部分楼层出现明显层侧移反应的典型柱铰机制,9度0.4g区一级抗震空间框架则形成了梁铰、柱铰均较严重的梁柱铰混合机制。五个空间框架在双向地震下的塑性铰分布特征均比相应平面框架更不利。我国不同烈度区、不同抗震等级的空间框架结构在罕遇地震下形成了不同的的塑性铰耗能机制。     

异形柱节点受力机理与破坏形式浅析

简要介绍了异形柱节点的分类和破坏形式,通过对异形柱节点受力机理的研究和影响抗剪承载力因素的探讨,以更好的理解实际工程中对于异形柱的设计应用问题。     

First-order reliability method-based system reliability analyses of corroding pipelines considering multiple defects and failure modes

A methodology that employs the first-order reliability method is proposed to evaluate the time-dependent system reliability of a segment of a pressurised steel pipeline containing multiple active corrosion defects. The methodology considers the leak and burst failure modes of the pipe segment and takes into account the correlations among limit state functions at different corrosion defects. The methodology involves first constructing two linearised equivalent limit state functions for the pipe segment in the standard normal space and then evaluating the probabilities of leak and burst of the segment incrementally over time based on the equivalent limit state functions. The applicability and accuracy of the proposed methodology is illustrated through system reliability analyses of three pipeline examples, each containing ten active corrosion defects whose growth over time is characterised by the linear, nonlinear and homogeneous gamma process-based models.     

Component and system reliability analysis of nonlinear reinforced concrete grids with multiple failure modes

The bending moment redistribution is an inherent behavior in reinforced concrete grids, which increases the number of possible critical cross-sections susceptible to reach a limit state. Despite the fact that its influence could be important, the high number of failure cross-sections is not often considered in reinforced concrete reliability analyses. In this paper, a local approach of reliability analysis applied to grid structures is developed by taking into account the dominant failure modes. This approach is based on random sampling coupled with finite element analysis, through the use of a localized response surface technique. A mode selection strategy has been developed to capture the individual failure modes in order to classify their importance in the global system reliability. For large-scale systems, this procedure intends to reduce the global computational time in the reliability analysis. Numerical applications aim to show the effect of internal force redistribution, as well as the efficiency of the proposed approach and the interest of considering multiple failure modes.     

基于模糊可靠度的RC框架结构在地震作用下最可能失效构件的识别

计算结构体系可靠度的基础是对构件可靠度的计算,通过引入构件失效准则的模糊性,将构件失效作为模糊随机事件进行研究,通过计算得到构件在地震作用下的模糊随机可靠度,进而对RC框架结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。结果表明：引入失效准则模糊性后,计算出的模糊随机可靠度指标要小于不考虑模糊性的常规可靠度指标,失效概率增大|选择不同的隶属函数分布形式和模糊区间对于模糊随机可靠度的计算均有一定的影响,所以在进行实际工程可靠度计算时,应根据实际情况选择合适的隶属函数和模糊区间。     

框架结构设计中的梁柱内力调整

分析了框架梁柱端弯矩调整的有关问题,推导出了框架结构柱端组合弯矩设计值的计算式,考虑了框架梁端负弯矩调幅的影响,并与直接增大柱端弯矩的简化方法进行了比较。通过算例证明简化方法误差不大,具有可行性与合理性。