柱端弯矩增大系数对PC框架结构

根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140-2004),以设防烈度为8度(0.2 g)地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数为研究对象,对其合理取值问题进行了探讨.在SAP2000与PERFORM-3D软件中,采用局部纤维铰梁单元,对6个PC平面框架建立了弹塑性分析模型,并对其进行了静力弹塑性分析(Pushover分析)与动力弹塑性时程分析.计算结果表明:按照现行规范设计的PC框架,基本上可以满足8度区罕遇地震作用下的抗震要求,但是结构在大震作用下形成的是以底层柱端出铰为主的梁柱铰屈服机制,对结构抗震不利;随着柱端弯矩增大系数的增加,结构的局部构件抗震性能以及屈服机制均有很大程度的改善,当边柱和中柱的柱端弯矩增大系数分别增加到2.0,1.8时,预应力混凝土框架结构能够实现对结构抗震有利的以梁出铰为主的梁柱铰屈服机制,甚至是梁铰屈服机制.因此,建议在进行预应力抗震技术规程的修订时,适当提高框架结构柱端弯矩增大系数的取值.     

柱端弯矩增大系数对PC框架结构抗震性能影响的研究

根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140-2004),以设防烈度为8度(0.2g)地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数为研究对象,对其合理取值问题进行了探讨.在SAP2000与PERFORM-3D软件中,采用局部纤维铰梁单元,对6个PC平面框架建立了弹塑性分析模型,并对其进行了静力弹塑性分析(Pushover分析)与动力弹塑性时程分析.计算结果表明:按照现行规范设计的PC框架,基本上可以满足8度区罕遇地震作用下的抗震要求,但是结构在大震作用下形成的是以底层柱端出铰为主的梁柱铰屈服机制,对结构抗震不利;随着柱端弯矩增大系数的增加,结构的局部构件抗震性能以及屈服机制均有很大程度的改善,当边柱和中柱的柱端弯矩增大系数分别增加到2.0,1.8时,预应力混凝土框架结构能够实现对结构抗震有利的以梁出铰为主的梁柱铰屈服机制,甚至是梁铰屈服机制.因此,建议在进行预应力抗震技术规程的修订时,适当提高框架结构柱端弯矩增大系数的取值.     

T形件螺栓连接卷边PEC柱-钢梁组合框架结构抗震试验研究

为研究T形件螺栓连接卷边钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架结构的抗震机理,设计制作了一榀底部两层单跨组合框架1/2缩尺试件并进行水平低周往复荷载试验.基于试验现象和测试数据,从试件结构的滞回特性、水平抗侧刚度退化、节点性能、耗能能力与抗震延性、塑性机构发展进程与延性破坏模式等性能进行分析.研究结果显示:T形件螺栓连接增大了梁柱节点刚度,改善了结构的整体性,试件的初始抗侧刚度较大、极限承载力较高;T形件螺栓连接使得梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,试验结束对应承载力未出现明显降低,且对应整体侧移角、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数表明试件具有良好的抗倒塌能力、抗震延性与耗能能力;T形件螺栓连接PEC柱-钢梁组合框架试件塑性破坏机构发展进程为T形件端部梁截面和PEC柱脚相继形成塑性铰,实现了框架结构的理想延性耗能模式.     

高温后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究高温后混凝土框架的抗震性能,设计了2个强梁弱柱框架和2个强柱弱梁框架,预先对其中2个框架进行明火升温试验,然后对所有试件进行低周往复加载试验.考察了各榀框架的破坏模式、荷载-位移关系、承载力、变形能力、刚度和耗能能力与高温和梁柱尺寸等因素的关系.试验结果表明:受火后混凝土框架的承载力和耗能能力有所降低,强梁弱柱型框架的承载力下降更为明显,且屈服位移增大,极限位移减小;受火后混凝土框架的塑性铰出现顺序改变为柱底—梁端—柱顶,柱端更容易出现塑性铰.常温下强柱弱梁型(破坏形态为梁端先出现塑性铰)框架在火灾后可能转化为"强梁弱柱"型破坏.     

钢梁与PEC柱组合结构的抗震性能分析

对钢梁与PEC柱半刚性连接组合结构进行抗震性试验研究,共设计了4榀不同连接类型的整体框架试件。通过施加低周水平反复荷载,研究钢梁与PEC柱组合结构的协同工作性能,分析端板厚度、角钢设置、螺栓间距等因素对整体框架抗震性能的影响。试验结果表明:组合结构屈服机制符合"强柱弱梁"的抗震设计要求,梁顶翼缘变形严重并形成塑性铰,柱根部鼓曲进入塑性。增加端板厚度和减小螺栓间距可以增大转动延性、提高承载极限、改善初始刚度;各框架延性性能良好,其位移延性系数均大于2.6,且端板连接的框架延性高于角钢连接的框架;等效粘滞阻尼系数he的数值在0.84～1.14之间,各框架抗震性能良好。     

某超高层建筑的推覆分析

为了研究某一高层建筑在大震作用下的损伤情况,本文采用Midas Building有限元软件对该建筑进行推覆分析.由计算结果知,该结构在大震作用下,最大弹塑性层间位移角为:X向1/219,Y向1/566,均满足规范[1~2]要求的最低标准1/120.根据计算结果,对本工程结构构件进行抗震性能评价,剪力墙、框架柱均未屈服,连梁与框架梁出现塑性铰,但均未达到CP状态[3].结果表明结构能满足抗震性能设计的要求,达到了大震不倒的抗震设防目标.     

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。     

空间框架简化为平面模型的抗震分析

在OpenSees(open systemfor earthquake engineering simu lation)平台上,采用基于柔度法的纤维模型非线性梁柱单元有限元分析模型,以八度区二级规则抗震空间框架以及沿x向取出的平面框架为研究对象,将单向地震作用下的空间框架作为对比的桥梁,从整体和局部两个层次研究双向地震作用下空间框架、单向地震作用下平面框架的地震反应的相关性.结果表明,3种模型的x向整体位移反应较为近似,按照传统方法提取平面模型代替空间框架的单向地震反应是可行的.框架局部反应差别较大,单向地震下平面框架是以梁铰为主的梁柱铰机构;双向地震下空间框架则以柱铰为主,柱端转角延性需求明显大于梁端,有形成层侧移机构的趋势,平面模型明显低估了空间框架柱的局部地震反应.     

混凝土框架柱塑性铰弯剪破坏的试验分析

通过一组钢筋砼框架柱构件抗震弯剪破坏的试验研究，对塑性铰区的几种破坏形态、主要破坏特征及其破坏条件，进行了深入的研究，讨论了构件塑性铰区主要破坏形态的分类标准，为混凝土框架柱的抗震适性设计提供了试验依据。     

基于超级节点模型的框架结构地震反应分析

众多钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明,节点内梁纵筋黏结滑移和节点区剪切变形对组合体试件的抗震性能有明显影响,但钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析一般采用刚性节点假定,在有限元模型中忽略了上述两种节点非弹性变形的影响。基于OpenSees分析平台,采用较为精细的"超级节点单元模型"模拟节点非弹性反应,以典型平面框架结构为例分别建立考虑节点非弹性变形、不考虑节点变形的有限元模型,对比两个框架有限元模型在7条地震波作用下的整体、局部反应计算结果。分析结果表明:相对于不考虑节点变形的有限元模型,考虑节点非弹性变形后框架顶点位移最大值变化不明显,层间位移角最大值略有减小;由于部分梁端非弹性变形转移到节点区,杆端出铰率、转角延性系数减小;按中国现行规范设计的8度0.2g区二级抗震框架在大震下一般不会出现节点剪切失效。     

预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计方法研究

针对预应力混凝土框架梁设计方法的特殊性,本文以8度区(0.2g)抗震等级为二级的多层多跨预应力混凝土框架结构为例,研究规范对预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数取值的合理性,提出以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法进行预应力混凝土框架结构设计.分别以梁端地震组合弯矩和梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计8榀预应力混凝土框架,在OpenSees中建立其基于纤维梁柱单元的数值分析模型,并对其进行静力弹塑性分析与动力时程分析.研究表明:按现行规范设计的预应力混凝土框架结构,在罕遇地震下底层柱端出铰严重,提高其柱端弯矩增大系数,可以有效地改善结构屈服机制;04规程中柱端弯矩增大系数的取值偏小,规程修订时应给予适当提高,对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构,其柱端弯矩增大系数的取值≥2.0;本文建议二级PC框架按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩,其取值为1.4.     

基于IDA和易损性分析的RC框架结构底层柱端弯矩增大系数

为研究RC框架底层柱上下端弯矩增大系数的合理取值与该系数取值的合理性,设计6栋具有不同柱端弯矩增大系数、不同设防烈度的框架结构进行增量动力分析,输入10条地震波,得到各结构模型的IDA曲线。在此基础上,通过定义不同的烈度水平,得到各结构的易损性曲线与倒塌破坏概率。结果表明:按照现行规范设计的7度设防与8度设防框架可以满足大震不倒的设防要求;若将梁柱节点与底层柱下端弯矩增大系数的取值分别提升至1.5与1.8,可使框架在特大地震作用下发生倒塌的概率降低至可接受范围之内。     

整浇楼板对RC框架梁柱塑性铰开展的影响研究

在ABAQUS中建立多个钢筋混凝土（RC）空间框架有限元模型,通过不同位置去除板格,研究整浇楼板对RC框架结构的框架梁、柱塑性铰开展和内力情况,得出整浇楼板对结构节点处梁、柱塑性铰的影响规律。结果表明：去除板格位于框架梁负弯矩端时,因参与作用的板筋减少、梁负弯矩端实际抗弯能力降低,节点负弯矩端的梁铰比去除前更早产生;去除板格位于框架梁正弯矩端时,因节点左右梁端弯矩分配系数发生改变,梁负弯矩端分配的弯矩增大使塑性铰比去除前更早产生;去除楼板处因楼板在结构平面内的约束作用减弱,通过影响柱顶侧移和反弯点高度使柱顶、柱底弯矩发生改变,并影响柱顶扭矩,从而影响框架柱端的塑性铰开展。     

异形钢管混凝土整体框架静力弹塑性分析

为研究异形钢管混凝土整体框架的抗震性能,将相同条件下的异形钢管混凝土框架与钢筋混凝土框架进行了对比.对一个原6层钢筋混凝土框架建筑,采用异形钢管混凝土框架进行建模,并与原钢筋混凝土框架模型分别进行了框架的破坏机制、Pushover曲线、刚度、延性、以及性能点处的层间位移角分析.结果表明,相同面积的异形钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱各自组成的框架,异形钢管混凝土框架的承载力比钢筋混凝土框架要大得多,在倒三角工况和均布力工况下,承载力分别提高了6.23与5.58倍;异形钢管混凝土框架塑性铰的出现顺序满足＂强柱弱梁＂的设计准则;破坏时,塑性铰的变形程度要深于钢筋混凝土框架,异型钢管混凝土框架和钢筋混凝土框架的变形曲线均为剪切型,且最大层位移角均出现在第2层;在性能点处异形钢管混凝土框架的层位移要小于钢筋混凝土框架.     

中国钢筋混凝土结构抗震措施优化的思路及示例

中国抗震设计规范与国外同类规范在处理各设防烈度区设计用地震作用相对水准与相应抗震措施严格程度的关系问题上存在实质性差异,为了弥补这种差异对结构抗震可能造成的不利影响,保证不同设防烈度区的结构具有基本一致的强震反应性态,以8度0．30g区二级抗震等级混凝土框架结构为例,完成了若干结构算例在罕遇地震水准的多条地面运动输入下的非弹性动力反应分析;对结构在强震下的反应性态进行了对比分析;初步探讨了中国规范延性抗震设计措施的优化方案．分析结果表明,在保持现行设计用地震作用相对水准不变的条件下,采用适当优化“强柱弱梁”措施及其他抗震构造措施的做法,可以使各设防烈度区结构在罕遇地震下保持基本一致的性态控制水准．     

基于改进IMK恢复力模型的填充墙RC框架结构地震易损性分析

为了对填充墙RC框架结构在设防大震下的抗震能力进行评估,采用OpenSees有限元软件,建立了填充墙RC框架结构的数值模型,其中,梁柱构件采用基于改进IMK恢复力模型的集中塑性铰单元进行建模,填充墙用双对角斜撑受压杆模拟,并采用基于Clough模型的桁架单元建模。以填充墙的不同布置方式作为参数,设计了4种模型,对模型进行了44条地震波下的增量动力时程分析和倒塌易损性分析。结果表明,底层不布置填充墙的模型和底部两层各有一跨布置填充墙的模型不满足我国规范中"大震不倒"的性能要求,在实际工程中应尽量避免运用此类型的框架结构,需要对已有的此类结构进行加固处理。     

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求，进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用，以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型，分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计，并补充了弹性动力时程分析验算，同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明，钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端，而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型，塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求，适用于高烈度区的多高层民用建筑。     

强震作用下混凝土框架结构的地震失效模式

汶川地震之后通过大量的震害调查发现,许多按照抗震规范"强柱弱梁"准则设计的钢筋混凝土框架结构并没有出现预期的"全梁铰式"理想失效模式。采用20条地震动记录作为输入来考虑地震动的不确定性,基于OpenSees分别对钢筋混凝土结构进行地震动相同、峰值加速度不同和地震动不同、峰值加速度相同两种工况下的结构失效模式分析,分析了地震动不确定性对结构失效模式的影响。给出了按中国规范设计的钢筋混凝土框架结构在大震、巨震作用下的失效模式。