浅析框架结构延性与抗震设计

简单分析框架结构延性对抗震的重要作用以及影响框架结构延性的主要因素,帮助工程设计人员理解我国规范对抗震混凝土结构使用的＂能力设计＂思路,即＂强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件＂的设计原则。     

影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素

近年来,随着抗震理论的深入发展,在钢筋混凝土框架结构的延性设计上,＂强剪弱弯,弱梁强柱,更强节点＂已经成为工程界的共识这种＂能力设计＂的思路确保钢筋混凝土结构在地震作用下,依次在梁端和柱端出现塑性铰,通过塑性耗能机构避免在较强的地震作用下结构产生严重损伤和在更强地震作用下发生危及生命安全的局部或整体失效。而钢筋混凝土框架节点在结构达到预计的最不利非弹性反应之前不应出现剪切失效。     

偏心受拉转换梁的“强剪弱弯”设计可靠度分析

为实现钢筋混凝土斜柱式或斜撑式转换结构构件"强剪弱弯"的概念设计,保证斜柱或斜撑与框支柱之间的转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"设计,采用可靠度的Monte Carlo分析方法,把转换梁看作由偏心受拉破坏与受剪破坏组成的串联体系,对按现行建筑结构规范设计的钢筋混凝土转换梁在偏心受拉状态下的"强剪弱弯"抗震可靠性进行了分析,研究了不同荷载比值(地震作用与自重荷载比值)、不同截面、材料强度等级和不同配筋率对偏心受拉梁"强剪弱弯"可靠度的影响。在此基础上,针对一、二级抗震等级偏心受拉转换梁"强剪弱弯"的设计,对目标可靠指标的剪切增强系数进行了校核,为合理地确定剪切增强系数提供参考。     

装配整体式框架结构节点设计研究与分析

文章依托“宝山区顾村镇‘城中村’改造10-02地块顾村中学改扩建工程”装配整体式框架结构设计,为实现设计合理、制作方便、高效施工,提出采用“大直径,少根数”的思路进行节点连接设计,通过利用套筒灌浆、预埋插筋、纵筋端锚等方式实现柱柱节点连接设计,基于“强柱弱梁、强节点弱构件、强剪弱弯”结构设计原则,提出以腰筋抗剪的方式承担剪力,采用机械接头、纵筋端锚等方式进行梁柱节点设计。采用腰筋后连接的方式进行主次梁节点连接接头设计,可保证次梁搭接位置框架梁腰筋有效连接,不削弱框架梁本身承载能力。     

现浇楼板配筋对框架梁端承载力贡献

＂强柱弱梁＂是框架结构抗震设计中不可忽视的重要内容,也是实现梁铰机制的重要结构措施,但是要达到这种良好的梁铰机制,现浇楼板配筋的影响最为重要,不仅增大了框架梁的刚度,而且对框架梁的极限承载力有不可忽略的贡献。同时与美国规范ACI318-02相比,我国对现浇楼板的研究不充分。通过采用ADINA软件对框架结构的节点进行非线性分析,对比梁、板、柱受力钢筋的应力-应变关系,并深入研究现浇楼板对框架梁实际承载力产生＂超强＂影响方式,提出楼板有效翼缘宽度的取值,并以框架中节点为例核算节点的强柱弱梁配筋情况,从而提出考虑板内纵筋影响的＂强柱弱梁＂的设计验算方法。     

斜柱式与梁式转换层结构的抗震试验分析

为了研究框支短肢剪力墙斜柱式与梁式转换层结构的抗震性能,分别对一榀框支短肢剪力墙斜柱式转换框架及一榀相同尺寸的梁式转换框架进行了竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验.试验结果表明:斜柱式转换结构传力直接,可有效减小转换梁尺寸,且更易实现"强柱弱梁,强剪弱弯,更强节点"的抗震设计原则.斜柱式转换结构转换层侧向刚度较大,不易使转换层形成结构薄弱层;斜柱式转换结构,只要设计合理,可以获得较好的抗震性能.     

再生混凝土柱强剪弱弯设计可靠度分析

为评价再生混凝土能否满足结构抗震性能要求,提出了一种在地震作用下再生混凝土柱强剪弱弯设计可靠度指标的计算方法。将柱强剪弱弯设计的失效概率视为在不发生弯曲破坏的条件下发生剪切破坏的概率。用该方法计算了在不同的柱截面尺寸、配筋率与配箍率、剪切增强系数下的柱强剪弱弯设计可靠度指标。结果表明:在相同的设计参数下,再生混凝土柱强剪弱弯设计可靠度指标低于普通混凝土柱;截面尺寸对其影响较小;该指标随配筋率提高而增大,随配箍率和轴压比提高而降低;为达到与普通混凝土柱相同的目标可靠度指标,须提高剪切增强系数约0.05。     

RC框架结构“强柱弱梁”破坏机制探讨

结合抗震规范中有关＂强柱弱梁＂规定,分析了影响＂强柱弱梁＂破坏机制实现的各类因素,指出按照现行抗震规范进行框架结构设计无法保证＂强柱弱梁＂破坏机制的实现,探讨了实现＂强柱弱梁＂的新思路.     

钢筋混凝土现浇框架节点区设计

钢筋混凝土现浇框架结构在地震作用下,应做到节点基本不破坏,节点应保证框架整体结构的安全可靠,经济合理和便于施工。影响框架节点抗剪强度的主要因素有混凝土强度等级,柱轴压力,体积配箍率,四边梁交叉约束作用,梁纵向钢筋的锚固和延伸。建议从这几方面采取措施加强节点设计。     

外套筒式节点用于轻钢住宅的抗震性能分析

论文以方钢管柱轻钢住宅结构为研究对象,提出适用于其梁柱连接的节点——外套筒式节点,运用ANSYS有限元软件,深入分析了该节点在水平往复荷载作用下的抗震性能,研究了套筒厚度对其抗震性能的影响,并针对外套筒式节点存在的不足,提出侧板加强方案,以提高梁端抗弯和抗剪承载力。研究表明:外套筒式节点有效提高了轻钢住宅结构节点域的抗弯和抗剪承载力,侧板加强方案可以更好地满足"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计要求。     

现浇框架节点区抗震设计

钢筋混凝土现浇框架结构在地震作用下,应做到节点基本不破坏,节点应保证框架整体结构的安全可靠、经济合理和便于施工。影响框架节点抗剪强度的主要因素有混凝土强度等级、柱轴压力、体积配箍率、梁纵向钢筋的锚固和延伸。建议从这几方面采取措施加强节点设计。     

连梁在剪力墙结构中的设计与分析

在剪力墙结构设计中,连梁是对剪力墙结构抗震性能和承载力影响较大的构件。本文通过对高层建筑剪力墙连梁的工作原理及在水平荷载作用下的破坏形态的分析,提出了在设计时应该按照“强墙弱梁”原则设计开洞剪力墙,并按照“强剪弱弯”要求设计连梁,并讨论了连梁的截面特性计算、承载力计算和设计建议。     

钢筋混凝土框架梁延性影响因素分析

延性设计的核心是用结构的弹塑性变形能力消耗地震作用对结构的能量。框架结构设计准则是"强柱弱梁",所谓弱梁主要体现在梁即能满足承载力要求,又能达到延性变形的要求。钢筋混凝土框架梁延性影响主要表现在对混凝土相对受压区高度、梁塑性变形区剪压比控制、梁端混凝土的约束力及施工方法四个方面。     

方钢管混凝土柱-H型钢梁框架变梁异型节点受力性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱-H型钢梁框架变梁异型节点的受力性能,按1/3比例设计并制作了4个左右梁截面不等高的弱节点模型,通过施加恒定竖向荷载和低周往复水平荷载对节点模型进行了拟静力试验,试验变化参数为高低梁高差比（0.13、0.26、0.39、0.52）,获取了该类节点的滞回性能、应变及变形的规律,分析了节点的破坏特征、受力性能、承载能力、延性、梁高差比对节点破坏模式的影响,基于试验结果验证了抗剪承载力计算式对变截面弱节点的适用性。试验结果表明：4个试件破坏都发生在节点核心区,满足“强构件弱节点”的设计要求,主要破坏模式为节点核心区的剪切破坏;随着梁高差比的减小,节点的极限承载力增大,节点进入塑性阶段之前承载力无明显退化,从屈服到破坏承载力显著退化;延性系数平均值为3.94,节点具有良好的变形能力;抗剪承载力计算公式基本适用于此类异型节点。     

钢筋混凝土粘钢加固梁的非线性分析

根据混凝土的非线性本构关系,提出了粘钢加固梁的开裂弯矩、极限弯矩、刚度的计算方法,并将理论值与试验值进行对比分析.提出了应对钢板端部剥离应力、粘钢锚固长度、强剪弱弯等进行验算的建议,以保证粘钢加固梁发生抗弯破坏.     

梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点的抗震性能

通过4个梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点试件的低周反复荷载试验,研究了此类型边节点的抗震性能.试验结果表明:随着环梁与框架梁配筋率比值、环梁宽度与圆柱直径比值的减小,试件破坏区域由框架梁根部向环梁转移,并出现框架梁根部塑性铰破坏、框架梁与环梁交界处破坏、环梁区破坏3种不同的破坏形式;梁贯通式节点的梁端内力能够可靠传递至节点核心区,环梁节点可与框架梁、钢管混凝土柱协调工作;按"强节点"设计试件塑性铰出现在框架梁根部,滞回曲线饱满,延性系数较大,环线刚度曲线呈下凹型趋于收敛,耗能能力也较大,体现出良好的抗震性能;通过合理设计的梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点受力安全可靠,可实现"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则.     

高层钢结构连接节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。节点设计应符合＂二强＂抗震设计准则,即＂强节点弱构件、强焊缝弱钢材＂。在结构分析前,必须对节点的形式有充分思考与确定,避免出现最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式完全不一致。连接节点按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。连接节点的不同对结构产生很大的影响。     

侧向力作用下某RC框架裂缝开展实测与构件实际受力分析

为研究整浇楼板对钢筋混凝土(RC)框架结构在"强柱弱梁"实现程度上带来的影响,对实际工程中某现浇RC框架结构在侧向荷载作用下的裂缝分布和裂缝开展情况进行了考察和实测,并基于ABAQUS对其进行了数值模拟和理论分析.结果表明,整浇楼板不仅通过与梁肋平行的板筋参与梁端抗弯,从而提高了框架梁端实际抗弯能力,还主要通过以下两种方式对梁柱构件受力产生了影响,使结构在实际受力阶段的"强柱弱梁"实现情况相对于设计阶段发生了改变:(1)通过影响节点两侧的框架梁刚度、改变弯矩在节点两侧梁端的弯矩分配;(2)楼板在实际结构中的分布不均匀导致的结构平面刚度分布不均,使结构平面在大侧移时产生较大的整体扭转,从而导致框架梁内产生较大的弱轴弯矩、框架柱产生较大的柱顶扭矩.设计过程中若对整浇楼板的这些影响作用进行合理考虑,将能更好地实现"强柱弱梁".     

钢筋混凝土框架结构强柱弱梁设计的概率分析

考虑结构材料强度、几何尺寸以及计算模式的随机性,同时考虑梁纵筋的超强影响,采用可靠度理论分析了钢筋混凝土结构单个节点强柱弱梁设计的可靠度,得出了不同设防等级下强柱弱梁设计的可靠指标以及对应的失效概率．在此基础上,以6层框架为例,分析了不同柱端弯矩增大系数下结构的整体失效概率,采用投资-效益准则,提出了一种合理的确定柱端弯矩增大系数的方法．     

特殊配筋钢筋混凝土梁圆柱节点的试验（Ⅰ）

高强度材料的应用，构件截面尺寸的小型化、大直径钢筋的使用等因素，梁柱节点设计成为钢筋混凝土结构抗震设计中需要特别注意的问题。本研究通过试验，探求节点内梁纵向受力钢筋采用不同锚固方法、节点核芯区配有特殊箍筋的钢筋混凝土梁圆柱节点在模拟地震荷载作用下的受力机理。本文介绍了试验的概要，并对试件的破坏特点，节点的抗剪承载力进行了讨论。