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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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"。     

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。     

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。     

不同弯矩增大系数钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

设计3个不同柱端弯矩增大系数的钢筋混凝土框架结构模型,考虑结构材料、荷载及地震动参数的随机性,分别对其进行随机增量动力分析（IDA）,以地震峰值加速度（a _pg）作为地震动强度指标,结构的顶点最大位移角θ_max作为结构的反应参数,得到各结构模型的IDA曲线。在IDA分析的基础上,对各结构模型进行地震需求概率分析,通过定义4个抗震性能水平,对各模型进行随机pushover分析,确定各性能水平的限值,分别对各结构模型进行易损性分析,得出各结构的地震易损性曲线。计算分析结果表明：弯矩增大系数的取值对结构的易损性有一定的影响,其取值越大时,结构在地震作用下倒塌的概率越小;在一定的范围内(0.2g≤a _pg≤1.0g),当结构的塑性程度发展越大时,提高弯矩增大系数对结构抗震性能的贡献越明显;建议规范修订时可适当增加柱端弯矩增大系数的取值。     

RC矩形柱框架结构不同柱-梁抗弯强度比的Pushover分析

采用均布和倒三角两种不同的侧向荷载分布模式,以顶点位移、层间位移、结构塑性铰分布等作为性能评估的参数,对不同柱-梁抗弯强度比值的矩形柱框架结构进行抗震性能分析,并对其计算结果进行了分析和比较。研究发现,考虑到楼板翼缘及其钢筋对梁端抗弯承载力的贡献,要保证强柱弱梁的实现,矩形柱框架结构柱-梁抗弯强度比值应不小于2.0。     

钢筋混凝土框架"强柱弱梁"抗震措施的试验研究

针对历次震害中钢筋混凝土框架结构的梁柱节点容易破坏的问题,本文进行了4个足尺框架梁柱组合节点试件的低周反复荷载试验。重点研究了不同柱梁强度比值对钢筋混凝土框架抗震性能的影响。结果表明,提高柱梁抗弯强度比值可以更好地保证梁端率先出现塑性铰,有效减小节点核心区和柱端的破坏程度,进而提高水平地震作用中框架节点的延性。     

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。     

钢框架柱考虑侧移效应的弯矩放大系数实用公式

在现行钢结构设计规范的基础上,结合无支撑纯框架柱二阶近似弹性分析的二阶弯矩放大系数,提出了用于弱支撑框架柱考虑侧移效应的二阶近似弯矩放大系数实用公式。实用公式充分考虑了柱端约束条件、作用于柱上的荷载、柱刚度以及长细比等因素的影响,用于设计更加合理。     

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。     

钢管柱-H形梁内加劲铸钢模块节点抗震性能试验研究

介绍了钢管柱-H形梁连接内加劲铸钢模块节点的概念设计方法,对该节点进行了循环往复加载试验研究,考虑了不同轴压比对节点抗震性能的影响。试验结果表明：提出的铸钢模块节点具有良好的延性、较好的耗能能力、较高的承载力,可充分发挥节点域的剪切塑性耗能;铸钢模块节点的延性和耗能能力随着轴压比的增大略有降低。现行美国钢结构规范中的节点受剪承载力公式经修正后可适用于铸钢模块节点,且偏于安全;通过控制梁与节点域的相对强弱,可实现对节点屈服顺序的控制。