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。     

RC梁、柱剪力增大系数取值的有效性

抗震混凝土框架结构的梁、柱剪力增大系数是保证结构抗震安全性的关键指标之一。中国结构设计规范对各抗震等级的剪力增大系数取值作了规定,但却未见有关实际控制效果的研究成果发表。按照现行设计规范设计了3个规则空间框架结构算例,分别位于设防烈度7度（0.15g）区、8度（0.20g）区和9度（0.40g）区。对每个算例进行罕遇地震作用下的非弹性动力反应分析,以不少于90%的梁、柱满足“罕遇地震作用剪力”小于“平均强度抗震抗剪能力”为标准,判断剪力增大系数取值的有效性。当不满足该标准时,调整剪力增大系数取值,直到满足上述标准。结果表明,现行结构设计规范对框架梁取用的剪力增大系数有效,可继续使用;框架柱剪力增大系数取值,在一级抗震等级时过大,在二、三级抗震等级时不满足上述标准。建议了两套柱剪力增大系数的取值方案。     

RC框架结构合理破坏机制的实现

为使RC框架结构在强震中有效形成合理的破坏机制,提高其抗震性能,采用OpenSees平台模拟变轴力柱弯曲性能和结构反应下降段的基于柔度法纤维模型,考虑楼板及板筋、结构超强、内力重分布等影响因素,对按现行规范设计的各设防烈度区6层规则框架进行非线性Pushover分析,考察了我国抗震规范中强柱弱梁措施的有效性及控制效果的影响因素,与汶川地震震害现象进行对比,并通过算例分析探讨了实现以梁铰为主的合理破坏机制的有效措施.分析结果表明:大震下6度区框架出铰较少,7度、8度区框架以柱铰为主,并出现了层侧移机构,结构抗震能力不足,与震害现象基本相符9,度区形成了以梁铰为主的梁柱铰机构.现行规范措施除9度区以外均不能实现框架结构预期的破坏机制,提高强柱弱梁系数、减小轴压比和提高小震设计地震力等措施可有效避免柱铰机制.     

钢筋混凝土框架强柱弱梁屈服机制问题的分析

多次地震灾害表明,采用现浇楼板的钢筋混凝土框架很难实现原抗震设计所期望的“强柱弱梁”延性屈服机制,绝大多数的裂缝损伤或塑性铰发生在框架柱的端部而非梁端.基于国内外研究现状与设计规范中的规定,针对钢筋混凝土梁柱节点中的楼板贡献、柱端抗弯承载力之和与梁端抗弯承载力之和的比值选取、水平地震作用方向的影响、所用材料性能强化以及框架柱所承受轴向力的动态变化影响进行分析,进一步了解“强柱弱梁”屈服机制未能实现的多方面因素.鉴于目前此类问题常用抗震加固方法的不足,介绍一种有效可行的框架梁端部负弯矩承载力弱化的抗震加固措施,可以使得既有带现浇楼板的钢筋混凝土框架易于出现梁端塑性铰,提高钢筋混凝土框架整体的延性能力.     

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。     

RC框架空间节点力学性能研究和有限元分析

文章基于对钢筋混凝土框架中柱内节点的受力分析、三个钢筋混凝土框架空间节点低周反复荷载作用下的试验研究以及OpenSEES程序的有限元数值模拟,研究了在斜向方向地震作用下框架结构柱因其斜向承载力不足而发生“强梁弱柱”的破坏机制及其抗震性能.结果表明：45°方向地震作用下柱梁强度比小于1.0且随轴压比的增大该系数减小;对比有限元分析与试验结果,两者吻合较好;此外,应加强在斜向地震作用下结构抗震设计方法的研究.     

套建增层巨型框架抗震设计方法

为解决套建增层巨型框架结构在罕遇地震作用下的倒塌分析以及与施工相结合的设计方法等方面研究滞后于工程实践的问题,利用弹塑性分析程序IDARC2D分析现行抗震规范规定的I～III类场地土、第一～三地震分组、7～8度设防烈度的套建增层巨型框架的弹塑性地震反应,研究其倒塌机制.结果表明,底层巨型框架的设计是控制结构实现梁铰机制的关键.提出通过适当提高框架抗震等级的措施来避免倒塌.结合施工的实际情况,凝炼了套建增层巨型框架的施工技术措施.基于弹塑性地震分析结果提出与施工相结合的设计方法,为套建增层巨型框架结构的设计提供参考.     

基于新规范的钢筋混凝土框架抗震性能评价

国家设计标准GB 50010-2002和GB 50011-2001对上届规范条文做了较大调整.为了了解新标准在抗震规定方面的有效性,按新规范设计8度区二级、9度区一级典型钢筋混凝土框架结构.通过对结构进行设防烈度地震和罕遇烈度地震作用多波输入下的非线性动力时程反应分析,考察了基于新规范设计的钢筋混凝土框架结构的能力设计措施所能达到的弱梁强柱控制效果,和我国8、9度区框架结构能力设计措施的抗震有效性,分析结果可供设计和规范局部修订参考.     

配置HRB500钢筋的框架结构非弹性地震反应分析

为实现建筑行业的可持续发展,中国土木建筑工程界正在推广应用HRB500级高强钢筋,但是,以HRB500钢筋作为主要受力钢筋的混凝土结构的抗震性能研究还相对缺乏。该文按《混凝土结构设计规范》最新修订稿设计了3个配置不同强度钢筋的8度0.3g区一级抗震等级的混凝土框架结构,并完成了该3个结构在多波输入下的非弹性地震响应分析,对比了配置HRB500钢筋的混凝土框架结构与配置HRB400和HRB335钢筋的相应框架的地震反应规律和抗震性能。分析结果表明：在罕遇水准的地面运动输入下,配置HRB500钢筋的混凝土框架的最大位移反应与配置其他两种钢筋的框架结构大致相当,其构件的塑性转角延性需求则小于配置其他两种钢筋的框架结构;配置HRB500钢筋的一级抗震等级框架结构在强震下形成的是梁铰塑性耗能机构,最大弹塑性层间位移角可满足设计规范规定的要求。     

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。     

套建增层预应力型钢混凝土组合框架罕遇地震下抗倒塌性能分析

目的研究罕遇地震作用下套建增层预应力型钢混凝土组合框架在不同抗震设防区和场地土下的倒塌规律,以提高套建增层组合框架结构的抗倒塌能力.方法采用IDARC平面分析程序对一榀单层单跨预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱组合框架开展滞回性能全过程分析,并与试验结果对比,验证所建数值模型的可靠性,在此基础上建立单跨多层结构形式的套建增层组合框架数值模型,并开展罕遇地震作用下弹塑性时程分析.结果随着套建增层组合框架底层柱高度的增加和增层层数的增多,底层柱损伤呈降低的趋势;同时依据套建增层组合框架底层层高和增层层数,得到了8度和7度抗震设防区下,I、II、III类场地土上套建增层组合框架的倒塌范围.结论倒塌的套建增层组合框架均表现为底层出现层间铰的倒塌机制,依据现行规范对倒塌的套建增层组合框架提高一个抗震等级后均可避免其发生倒塌破坏,可为相关工程设计提供参考.     

钢筋混凝土框架柱端剪切破坏震害分析及对策

为避免钢筋混凝土框架柱在地震中因填充墙附加剪力导致剪切破坏,本文总结了近年来国内外破坏性地震中出现的典型柱端剪切破坏震害,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟,据此分析了框架柱端剪切破坏的受力机理,并以鲁甸地震中的一栋严重震损的实际结构为例,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟和受剪承载力计算.分析表明,填充墙附加剪力是造成框架柱端剪切破坏的主要原因.依据分析结果和已有试验成果给出了考虑填充墙附加剪力的柱端剪力荷载计算公式.震损结构案例分析表明,忽略填充墙附加剪力可能导致结构的抗倒塌能力严重下降,本文填充墙附加剪力公式计算结果与有限元分析结果及实际震害符合较好,可供工程设计参考.     

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。     

型钢纤维混凝土框架加固既有结构的试验研究

在既有框架结构外侧附设新的型钢纤维混凝土框架且新旧框架通过新增设的楼板和直交梁进行连接,从而实现对既有框架加固的目的。该方法既可大幅提高结构抗震能力又可减小对原有建筑空间的影响。文章通过对1个钢筋混凝土未加固框架和3个已加固框架的低周反复荷载作用试验,重点研究了加固后框架的滞回曲线、既有框架和加固框架之间的变形关系、新旧框架柱中钢筋和型钢应力分布规律。结果表明:该加固方法不仅可提高既有结构的抗震承载力而且具有良好的稳定性;板的外伸长度以及新设加固框架中柱子的数量和梁截面尺寸是影响加固框架性能发挥的重要影响因素;新旧框架柱中钢筋和型钢应力均可达到屈服强度共同工作效果。