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。     

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"。     

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。     

钢筋混凝土框架结构梁端受弯承载力放大系数研究

现行规范通过设定柱端弯矩增大系数来实现钢筋混凝土框架结构"强柱弱梁"的破坏机制,实际工程中梁端的实际受弯承载力往往大于设计弯矩,其增大系数可能超过规范规定的柱端弯矩增大系数,导致地震发生时出现柱铰破坏机制。通过分析梁中受压钢筋和梁侧现浇板内配筋对受弯承载力的影响,计算出梁端受弯承载力放大系数,并与规范规定的柱端弯矩增大系数进行对比,针对柱端弯矩增大系数提出设计建议。     

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。     

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。     

柱端弯矩放大系数对“强柱弱梁”实现的影响

为探究柱端弯矩放大系数对实现"强柱弱梁"的影响,本文采用ABAQUS有限元软件,建立了不同柱端放大系数的9个钢筋混凝土(RC)框架结构梁杆单元模型,通过动力弹塑性分析,分析了不同弯矩放大系数下结构层间位移角和塑性铰的变化与分布情况。结果表明:随着柱端弯矩增大系数ηc的增大,最大层间位移角显著降低,但ηc达到一定值时变化趋于平稳;柱端弯矩系数的增大改变了梁柱节点的破坏形态,不同节点和不同楼层实现"强柱弱梁"破坏形式的难易程度不同,角节点和地震动方向上的边节点较中柱所在节点和与地震动垂直方向的边节点容易产生强柱弱梁型节点,顶层较底层和中间层容易产生强柱弱梁型节点。结果可供RC框架结构抗震设计参考。     

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。     

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。     

基于典型失效模式可靠度分析的柱端弯矩增大系数概率评定

提出一种基于典型失效模式可靠度分析的柱端弯矩增大系数（column overdesign factor）η_c的概率评定方法。该方法利用可靠度理论对结构典型失效模式的发生概率进行分析,获得能使结构最可能发生“强柱弱梁”破坏的最优η_c取值。以一栋五层钢筋混凝土框架结构为例,对提出方法进行应用研究,考虑屈服失效、极限变形失效和剪切失效3类失效机制,选取7种典型失效模式。研究结果表明：我国现行规范建议的η_c取值无法保证钢筋混凝土框架结构最大可能发生“强柱弱梁”破坏,而当η_c取值大于3.1时,钢筋混凝土框架结构发生“强柱弱梁”破坏的概率最大。