影响框架结构设计中实现“强柱弱梁”机制的因素

汶川地震后的大量研究资料表明,钢筋混凝土框架结构的主要震害现象表现在：1）填充墙等非结构构件严重开裂和破坏;2）几乎没有看到设计规范所要求的“强柱弱梁”破坏机制。《建筑抗震设计规范》（GB50010-2001）（2008年版）6.2.2条文说明指出,框架结构的变形能力与框架结构的破坏机制密切相关。试验研究表明,梁先屈服,     

混凝土框架结构“强柱弱梁”的实现问题浅析

实际震害表明，混凝土框架结构“强柱弱梁”在实际震害中难于实现，主要原因在于设计中对影响框架结构的受力性能的因素考虑不足。本文针对以往有关研究影响混凝土结构不能形成“强柱弱梁”的因素进行了综述，并指出了有待进一步研究的问题。     

RC框架结构“强柱弱梁”机制的Push-over分析

“强柱弱梁”作为混凝土框架结构实现梁铰机制的基本抗震手段和重要的结构措施已经存在多年，但是，“强梁弱柱”的柱铰机制在每次的地震中都大量存在。这种柱铰机制在汶川地震中尤其明显，该文考虑了现浇楼板对框架梁的承载力和刚度的影响，通过SAP2000对混凝土框架进行Push—over分析，可以知道现浇楼板对框架梁的承载力和刚度有增大作用，是导致强梁弱柱的重要原因之一，因此在设计中楼板的影响应更加重视。     

考虑现浇混凝土板配筋影响框架梁柱中节点分析

现浇楼板和框架梁一般具有良好的共同协调能力,楼板可显著提高框架梁的抗弯刚度和抗弯承载力.考虑楼板对框架梁抗弯刚度增大以后,在进行承载力设计时,研究板内与梁平行的板筋影响成为解决“强柱弱梁”问题的必要环节.通过采用ADINA软件对框架结构的中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,从而提出考虑板内纵筋影响的“强柱弱梁”的设计验算方法和合理建议.     

基于Pushover方法的混凝土框架梁失效及相关性分析

采用Pushover方法,并通过大量的Monte Carlo数字模拟,对强柱弱梁钢筋混凝土框架结构梁的失效和失相关样本进行了统计分析。分别得出了框架结构梁在小震和大震下的失效及相关性规律,并验证了“在小震下框架结构截面约束的失效服从独立性假设”的正确性。     

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。     

楼板对RC框架结构“强柱弱梁”屈服机制的影响

针对汶川地震中大量框架结构出现"强梁弱柱"的震害状况,文章对比了2001版和现行2010版《抗震规范》对实现"强柱弱梁"的相关规定,分析了楼板对结构实现"强梁弱柱"屈服机制的影响并指出了规范在该方面的不足.结合欧、美、新西兰等国规范,给出了我国框架结构为实现"强柱弱梁"屈服机制而在楼板设计和施工方面的建议、措施,并为我国今后在该方面的研究指出了方向.     

装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构强柱弱梁设计

为设计满足“强柱弱梁”标准的装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构,以5层装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构为例,设计此结构梁跨度,依次是3 m、5 m、7 m,轴压比依次是0.7、0.8、0.9,极限弯矩比依次是0.9、1.1、1.3.在OpenSees平台上通过Push-over分析方法,绘制多种条件下结构的荷载-顶点位移变化、塑性铰变化,以此分析所设计装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构,是否符合强柱弱梁的设计标准.分析结果显示：梁跨度是3 m、轴压比与极限弯矩比是0.7、0.9时,装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构的荷载-顶点位移变化最为稳定,此时塑性铰主要分布于梁端而非柱端,满足强柱弱梁设计标准.     

如何在实际设计中确保“强柱弱梁”的设计理念

震害表明,现浇混凝土框架结构很难做到强柱弱梁的设计理念。本文从作者多年的设计经验出发,对导致强柱弱梁不能顺利实现的原因进行了分析,并针对这些原因,根据作者的理解,提出了相应的处理措施,可供从事结构设计的同行参考。     

现浇楼板对RC框架结构破坏模式影响的有限元分析

运用通用有限元程序ANSYS的参数化设计语言功能分别对带楼板的钢筋混凝土框架结构和不带楼板的纯框架结构进行了地震作用下的时程分析,得到了在地震作用的各个阶段,框架结构的裂缝发生和发展情况．通过将两种模型的模拟结果进行对比分析,证明楼板对钢筋混凝土框架的破坏模式会产生影响,带楼板的框架结构更难实现“强柱弱梁”．     

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.     

柱脚铰接的常规多层钢框架静动力分析

为明确柱脚铰接的常规多层钢框架结构的静动力性能,基于不同国家的抗震规范,建立不同设计方式(层设计、柱梁节点设计)和不同值强柱系数的柱脚铰接常规多层钢框架结构模型.采用平面框架组合非线性分析对模型进行静动力分析,研究模型的破坏机制、最大层间反应及结构构件滞回曲线.结果表明:强柱系数为1.2的模型,按柱梁节点设计时结构形成局部破坏机制,按层设计时结构形成整体破坏机制;而强柱系数≥1.5的模型结构均形成整体破坏机制.强柱系数≤1.2的模型,按层设计可使常规多层钢框架结构的层间损伤得到缓和;各模型柱端塑性变形能量随强柱系数增大而减小,梁端塑性变形能量则随强柱系数增大而增大.研究结果可为钢框架结构设计提供最基础的参考数据,为钢结构设计工程服务.     

中欧抗震设计规范关于“强柱弱梁”设计比较

通过5·12汶川大地震的震后房屋震害调查发现,多层钢筋混凝土框架结构的框架柱比梁更易遭到破坏,出现了非设计预期的柱铰破坏机制.从抗震设防目标、地震作用水准、结构分析模型、构件抗震计算与构造措施等多角度出发,对比分析了我国抗震设计规范GB 50011—2001和欧洲抗震规范EN 1998-1在实现强柱弱梁上的差异.研究表明,保证抗震等级为一至三级的梁、柱局部延性的构造措施不足,以及对于楼板对梁刚度和承载力的贡献考虑不充分是造成地震中钢筋混凝土框架结构柱铰破坏的主要原因.     

框架-剪力墙结构弹塑性地震剪力分配分析

基于背景工程,构建考虑协同工作机制的平面分析结构模型,分别对3组不同刚度特征值的框架-剪力墙结构展开参数分析,对框架剪力与结构基底剪力的比值进行定量分析研究,总结弹塑性状态下结构的内力分配机制.针对设计过程中是否对框架剪力进行调整,建立2类分析模型,探讨了剪力调整对结构配筋、罕遇地震下结构性能以及结构抗倒塌能力的影响.结果表明,现行规范规定的剪力调整对框架-剪力墙抗震性能的影响较小,且调整方案对强柱弱梁的设计原则存在不利影响.结构设计过程中,在保证强柱弱梁和塑性铰转动能力的前提下可不必采取剪力调整措施.     

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。     

强柱系数对多层钢框架结构动力响应的影响

为明确强柱系数的大小和不同定义形式对典型多层钢框架结构动力响应的影响,以不同强柱系数值(0. 9～1. 5)和不同定义形式(结构层定义、结构的柱梁节点定义)为研究参量,设计柱脚刚接的典型多层钢框架结构模型,通过强震下的动力时程分析,研究结构模型的最大层间位移、最大层间位移角集中率及构件的塑性变形能量等变化规律。通过研究发现,随着强柱系数的减小,各模型最大层间位移变形及构件塑性变形能量呈现向首层集中的趋势,强柱系数≤1. 2且按柱梁节点设计的模型尤其明显,其位移角集中率也较大;而强柱系数≥1. 5的模型塑性变形能量基本分布于梁,且分散于1～6层。各模型的地震输入能量速度换算值和塑性变形能量速度换算值大小取决于结构模型的基本周期,与强柱系数大小和定义形式无关。     

框架结构填充墙施工顺序

框架结构的施工顺序是先起主体框架,之后再进行填充墙的砌筑,而现在工程工期紧,施工单位为了缩短工程采取了在主体施工的过程就进行了填充墙的砌筑,更有甚者直接把填充墙当作是梁底模,填充墙与框架结构同时施工,那就大错特错了。     

现浇板开角洞对RC框架屈服机制的影响

为探究现浇板开角洞后对RC框架屈服机制的影响,利用ABAQUS建立了纯框架、实际带现浇板框架及现浇板开200 mm角洞框架精细化有限元模型,分别对其进行静力分析和动力分析,重点研究现浇板开角洞前后框架结构层间位移角、基底剪力、梁柱端部钢筋应力及混凝土裂缝的变化情况.结果表明,现浇板开角洞后,横向梁附近板面出现大量裂缝,且横向梁产生较强的扭转作用,梁端破坏加重;结构整体抗侧移刚度有所减小,纵向梁端钢筋应力增大,混凝土损伤程度加重,柱端钢筋应力减小,改善了"强梁弱柱"现象,但柱端钢筋依旧先于梁端钢筋屈服,故不能保证"强柱弱梁"的实现.     

弹性阶段填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响

在汶川地震中框架填充墙结构产生了严重的震害.现行抗震设计对填充墙的考虑难以保证结构在地震下的抗震性能,对框架结构进行弹性阶段分析研究表明,考虑填充墙在弹性阶段对框架结构的刚度、内力和变形产生较大影响,填充墙平面、立面的不均匀布置对框架结构抗震不利.     

框架-填充墙体系的弹塑性分析

应用线弹性及初应力增量有限元法分析砌体填充墙参与协同工作的框架结构体系，由于填充砌体的抗拉、压抗力的显著差弄，填充墙的抗力作用不能得以充分发挥，填充墙砌体部份首先屈服破坏。若采用配筋砌体或在砌体内加构造柱及卧梁等技术措施，能较有效地提高结构的强度、刚度、改善动力学特性，对挖掘结构的承载能力，作用是显著的。