混凝土框架结构强柱弱梁实现机制研究分析.pdf

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1、混凝土框架结构强柱弱梁实现机制研究分析王娜，吴超(河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038)摘要：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。关键词：框架；强柱弱粱；破坏机制；静力非线性分析中图分类号：Tu37文献标识码：A文章编号：1672—4011(2011)0l一0025一03Thestrongcolumnweakbeamilllplementa60nmechaIIismanah

2、，sisoftheconcrdteftamestrctIII．e删C讹．形UC‰m(cD2魄曾矿锄以玩in卯^，lg，胁掘跏如佻渺矿％i帜衍增，觑zn如凡056038，C^i∞)Abstract：Acco—ingtotheinfo珊ationmerthee甜h—quake，thed锄ag鹤ofmostfhme8tnlctuz．eareweakcolumn8tmngbeam．TIlispapertal【e8apracticalf撕example，Analy-zesthefhilurtmechanjsmoftIlefmlestnJctureunderearth．qualcellsing

3、staticnordine盯锄alysis，觚ddiscll88theiIl丑uenceofconcretefhmestnlcture蹦luremech肌ismthatchan百ngsteelstrength伊ade，彻dthemomentm即i鲫ngf如to巧atcolu咖end8．Keywords：加me；strongcolu舳weakbeam；f砒lullemechIlism；pIlshoverO前言现行的混凝土框架结构抗震设计思想是通过“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”使结构具有较好的延性，从而满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震要求。从震后建筑破坏情况看，在实际工

4、程中混凝土框架结构不能达到强柱弱梁破坏机制的要求。本文以一实际工程为例，对该框架结构进行了静力非线性分析，得到地震作用下框架结构的破坏机制，并在此基础上，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。1影响框架强柱弱梁破坏机制的因素“强柱弱梁”的概念是在强烈地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向承载力而免于倒塌，要求实现梁铰侧移机构。对此，现行设计规范主要通过柱端弯矩增大系数来实现，同时控制柱轴压比，加强柱端约束，提高柱的延性。汶川地震中混凝土框架结构的框架柱破坏严重，而梁的破坏相对较轻。底层框架柱大多被压碎，钢筋被压弯呈现灯笼状，表

5、明这些结构没有达到强柱弱梁的要求。实际工程中影响框架结构强柱弱梁的因素有：①梁端实际配筋量的影响。由于多种原因造成实际工程中，梁端截面的实际配筋量不同程度的大于设计配筋量；②现浇楼板中与梁平行的钢筋也能提高梁的承载力；③柱的最小配筋率和最小配箍率偏小；④柱轴压比偏大¨J。《抗震规范》规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于O．15外，柱端弯矩设计值应符合下式要求：一级框架结构及9度时尚应符合：∑M。=1．2∑Mbn．式中∑M，一节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，一般情况可按弹性分析分配；∑M。一节点左右梁端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设

6、计值之和，节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取为零；∑M。。一节点左右梁端截面顺时针或反时针方向根据实配钢筋面积(考虑受压钢筋)和材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩设计值之和；呻。一柱端弯矩增大系数，一级框架为1．4；二级为1．2；三级为1．1。我国GB50011—200l规范、美国ACBl8—1999规范和欧共体Ec8规范对柱端弯矩增大系数的要求偏低，在地震作用下则会形成“梁柱混合机制”，即梁端出现塑性铰的同时，部分柱也会出现塑性铰。轴压比又是影响钢筋混凝土柱延性的一个关键性因素。实验研究结果表明，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降；而且在高轴压比的情

7、况下，增加箍筋用量对提高柱的延性比不再发挥作用，所以应该控制轴压比。我国规范对一、二和三级框架柱轴压比的要求分别为O．7、0．8和O．9。欧洲规范将结构分为低延性等级(DCL)，中延性等级(DcM)和高延性等级(DcH)，要求DcM结构O．65，DCH结构O．55，可见我国对轴压比的要求偏低。2混凝土框架结构静力非线性分析2．1工程概况本文以一座食堂为例，对框架结构破坏机制进行分析。该食堂是一座三层框架结构，首层高5700mm。其余层高4200mm，抗震设防烈度为7度