论预应力混凝土框架结构抗震设计.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2015年4月论预应力混凝土框架结构抗震设计陈春龙（江西省城建设计研究院有限公司江西南昌330000）摘要：在混合耗能机制中，结构在地震作用下的塑性变形主要出现在梁端、中柱上下端以及各柱柱根。因此，如何保证框架的边柱除柱根外不出现塑性铰，从而避免形成同一楼层所有柱上下端均出现塑性铰的层间耗能机制，是预应力混凝土框架结构抗震设计的关键。本文阐述了基于弹塑性分析的设计方法。关键词：框架结构；抗震；弹塑性分析设计方法；混合耗能机制中图分类号：TU378.4文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）15

2、-0016-03引言柱和底层边柱纵筋的确定还应该是一个优化迭代的过程。在我国传统的抗震设计方法中，“强柱弱梁”的设计原则是通1.3建立用于弹塑性分析的计算模型过取柱端设计弯矩值为梁端设计弯矩乘以一定的放大系数来实其中，梁端、中柱上下端以及边柱柱根定义为可能出现塑性现的，即∑Mc=ηc∑Mb。式中：∑Mc、∑Mb-分别为节点上下柱端和节点变形的部位，其余部位均为弹性。在确定塑性铰的弯矩2转角或左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，上弯矩2曲率关系时，材料强度均采用标准值，且普通钢筋应采用下柱端的弯矩设计值，可按弹性

3、分析分配；ηc-为柱端弯矩放大合理的模型考虑强化阶段的影响，混凝土应适当考虑由于塑性系数，对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.7、1.5、1.3、1.2；其铰部位箍筋约束作用导致的强度和延性的提高。他结构类型中的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.4小震下的弹性变形计算1.1。对于预应力混凝土框架结构来说，其预应力筋的数量一般由采用上一步中建立的结构模型进行小震下的弹性变形计算，抗裂度而不是承载能力控制，即使柱端设计弯矩按照上式进行并检验最大位移（或位移角）是否超过所规定的限值。如果超过，计算，也很难保证

4、柱的承载力比相邻的框架梁更强。因此，采用应重复（1）、（2），增大梁、柱截面或配筋以满足要求。传统的抗震设计方法设计的预应力混凝土框架结构，在罕遇地1.5罕遇地震下的弹塑性静力或动力分析震作用下，很有可能会形成危险的“柱铰机制”。为解决这个问采用同一计算模型，进行罕遇地震下的弹塑性分析，检验结题，本文对预应力混凝土框架结构的抗震设计方法进行了研究，构最大弹塑性位移及塑性部位转角是否满足规定的限值要求，旨在通过采用更为合理的抗震设计方法，使得预应力混凝土框并得到进行2层以上边柱截面设计所需要的弯矩和轴力值，以架结构的“混合耗能机

5、制”能够得以实现。及进行各构件抗剪设计所需的剪力值。1基于弹塑性分析的设计方法1.62层以上边柱的抗弯配筋设计基于弹塑性分析的设计方法属于基于性能抗震设计方法中由于梁端承载力计算时，材料强度采用标准值进行计算，且的一种，最初由英国学者AlirezaManafpour提出。这种设计方法考虑了钢筋进入强化阶段后强度的增大，在进行边柱的设计时，实质上是对传统的基于力的方法的一种改进，即在基于力的分弯矩不再乘以增大系数，且材料强度采用标准值进行计算。析方法的基础上，借助于弹塑性静力（Pushover）分析或动力（时1.7所有构件的抗剪

6、设计程）分析，使得结构能够实现其预定的耗能机制，且结构的位移根据弹塑性分析得到的梁、柱及节点剪力值，进行梁、柱构件响应和构件的变形能够得到控制。与基于力的方法相比，该方法及节点核心区的抗剪设计。为满足“强剪弱弯”的原则，避免脆性较为复杂，但在思路上较为清晰，且概念上有一定的优势，因而的剪切破坏先于弯曲破坏发生，需将剪力值乘以一定的放大系是一种比较有发展前景的方法。本文在基于弹塑性分析方法的数。基础上，参照我国抗震规范的要求加以改进，给出了适用于预应1.8构件的构造设计力混凝土框架结构的设计方法，其主要步骤如下：根据各塑性铰区的

7、转角或曲率延性进行约束钢筋、锚固等构1.1预应力梁的抗弯设计及配筋造设计。对于预期在罕遇地震下保持弹性的部位，其构造要求可采用传统的预应力框架抗震设计方法，即通过正常使用和承适当放宽。载能力极限状态的计算，选取较为不利的一项进行梁的预应力由上述步骤可以看出，这种方法的主要优势在于将通常用于筋和普通纵筋的设计。结构校核的弹塑性分析方法直接用于结构的设计过程中，避免1.2中柱和底层边柱纵筋的确定了迭代设计的繁琐，且条理清楚，能够有效地保证“强柱弱梁”和在混合耗能机制中，中柱上下端和边柱柱根均是预期将产生“强剪弱弯”原则的实现，因而

8、是一种更为合理的抗震设计方法。塑性变形的部位，其纵筋面积可首先根据经验进行预估。其中，2设计实例底层框架柱纵筋面积的下限值应使得罕遇地震下底层柱顶端不采用基于弹塑性分析的抗震设计方法，本文分别对1榀3层至出现塑性铰，且底层边柱和中柱的纵筋面积也不宜过小，以免2跨和1榀3层3跨