框架结构破坏机制研究分析.pdf

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1、第40卷第l7期山西建筑Vo1．40No．17．42．2014年6月SHANXIARCHITECTUREJun．2014文章编号：1009—6825(2014)17—0042—03框架结构破坏机制研究分析郭恩平陈稚文(1．湖南科技学院，湖南永州425199；2．永州市建设工程质量安全监督站，湖南永州425000)摘要：从结构体系层次出发，采用Pushover非线性静力弹塑性分析方法，探讨了框架中剪力墙的布置方式，并对剪力墙的合理数量进行了初步研究，得出少剪力墙框架结构的刚度特征值系数取9．4最为合理的结论。

2、关键词：强柱弱梁，少剪力墙结构，非线性分析，刚度特征值系数中图分类号：TU375．4文献标识码：A0引言I框架结构在历次震害中表现为强梁弱柱的破坏机制，现有的l改进框架性能的意见都是从构件的层次采取措施⋯。在水平地8n震作用下多层框架结构表现出来的是以梁柱弯曲变形为主的剪切型，即柱铰机制。从结构体系层次去分析原因在于整体结构体系，可以考虑在框架结构中设置一定数量的剪力墙从而改变其破830Il坏现状。本文在已有研究的基础上，对其中剪力墙的布置方式及数量进行了进一步研究。图3结构平面布置图【二)1关于少剪力墙框

3、架的规定框一剪结构侧移为弯剪型曲线。因此可以考虑在多层框架结构中布置适当的剪力墙，改变其结构体系。GB50011-2010抗震规范第6．1．3条提出此类结构体系的规定，但只是为了使框架结构满足侧移限制的要求，本文中在框架结构中添加少量墙肢是为从整体变形角度改变框架结构破坏现状。2少量墙肢布置及合理数量研究图4结构三维图(二)2．1框架结构算例表1少剪力墙框架结构布置方案某市某百货商场营业厅，其总结构平面如图1所示，结构三方案123维图如图2所示。按照GB50011-2010抗震规范，用PKPM设计1，向墙肢

4、长度／mml15012501600计算构件配筋。通过Pushover分析，该框架结构在大震作用下不向墙肢长度／mmlO001lool4O0刚度特征值系数^lO．89．46．5能实现强柱弱梁。在框架结构中添加少量剪力墙从而改变其破坏机制。3Pushover分析结果与讨论3．1各方案静力非线性分析结果本文采用SAP2000对该结构进行Pushover分析，在结构横向星￡j=j昌n施加水平地震作用，其中剪力墙分层壳单元模拟，塑性铰为自葛11定义铰属性。选取y向③轴分析结果。KL3方案1结果。48300II①l-图

5、1结构平面布置图(一)图2结构三维图(一)2．2剪力墙布置方式的确定鼍．＼jZ剪力墙的布置方式根据抗震规范要求宜均匀、对称。关于剪y■●■■●-一■*■■■一■■■■●■■——m———●■■■●_●■●■●一獬力墙的厚度遵照《抗震规范》第6．4．1条和第6．5．1条，以下各类BCPCDEBLSCPCDEB塔CPC小震中震大震模型中对墙肢厚度统一为250mm。通过Pushover分析对比各方图5方案1Pushover塑性铰发展过程案塑性铰的发展过程，本设计算例剪力墙布置采用图3，图4的由图5可知通过能力谱与需

6、求谱曲线结果分析该结构不满方式。足大震不倒的要求。此方案墙肢截面偏小，以下不予讨论。2．3剪力墙数量的确定方案2结果。引入剪力墙结构刚度特征值系数A[33来确定剪力墙的最小由图6可知该方案满足抗震三水准要求，且相对方案1结构合理数量。通过多次分析列出典型方案如表1所示。在各级地震作用下进入塑性的程度较轻。塑性铰首先出现在梁收稿日期：2014—03-29作者简介：郭恩平(1987-)，女，硕士，助教i陈稚文(1987一)，男，硕士，助理工程师第4O卷第17期2014年6月郭恩平等：框架结构破坏机制研究分析·4

7、3·端，随之墙肢底部进入塑性，底层柱屈服进入塑性，最终结构破用；方案2少剪力墙框架结构在大震作用下墙肢作为第一道抗震坏，且此时梁铰均刚进入屈服阶段，底层柱铰处于可立即使用阶防线首先破坏，并且结构最终破坏时实现了强柱弱梁的破坏机段，上部部分柱铰处于屈服阶段。可知此种剪力墙布置改变了框制，此时结构的刚度特征值系数为9．4；方案3少剪力墙框架结构架结构破坏机制。与方案2的破坏过程相似，但是此时结构的刚度特征值系数为6．5，已经接近框架一剪力墙的结构体系。本文的研究目的是框架结构通过添加最小数量的剪力墙来实现强柱弱

8、梁的破坏机制，针对本设计算例，少剪力墙框架结构的刚腻度特征值系数为9．4时最为合理。66y士55BCPCBLSCPCDE44+方案1小震中震紧s裴。+方案222—方案3Illl11Ill。l0O鞴螽臻2040位移／mra＼＼j鳖＼＼j爵b)中震下各方案层位移66■■■■■一■■■■■一■●■■■一m％■●一BLSCPCDEBCPCDEBLsCPCDE55墙肢破坏大震最终破坏44+方案1裴s裴+方案2图6方案2Pu