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。     

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。     

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.     

钢筋混凝土框架结构常见构造问题解析

结构设计尤其是抗震结构概念设计强调＂强柱弱梁,强剪弱弯,强节点强锚固＂。＂强柱弱梁,强剪弱弯＂在结构计算时通过调整柱端梁端的弯矩系数贯穿整个设计。＂强节点强锚固＂是通过构造措施体现在设计中。     

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.     

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。     

考虑正交梁刚度影响的柱端弯矩增大系数研究

按中国规范设计了不同正交梁刚度的三级抗震RC空间框架,在ABAQUS中,采用实体单元更加真实地模拟侧向荷载作用下不同正交梁刚度的RC空间框架结构在"强柱弱梁"上的实现效果,根据模拟结果进行理论推导得出考虑正交梁刚度影响的柱端弯矩增大系数建议取值,并对该取值从抗震性能和经济性两方面进行了验证和分析.结果表明:三级抗震RC框架在考虑了正交梁刚度影响后的柱端弯矩增大系数取值为1.5时,能较好改善"强柱弱梁"的实现效果,并对结构建造成本提高不大,因而具有在实际设计中实施的可行性.     

汶川地震对框架建筑结构设计的启示

文章结合汶川特大地震的震害实例,对框架结构的震害进行了分析,探讨了造成框架结构破坏的原因,阐述了框架结构震害的启示.对抗震设计框架结构提出相关建议:房屋建筑设计要更好实现"强柱弱梁"机制;薄弱层设计要加强;楼梯要做严格的抗震设计;条件许可,可采用隔震技术.     

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.     

方钢管混凝土柱与工字钢梁竖向加劲式节点拟静力试验研究

为了解方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点的抗震性能,对两个方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点试件进行了拟静力加载试验,研究了节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、应力分布和传力机制.试验结果表明,节点具有足够的承载力以及较好的延性和耗能能力,竖向加劲肋式节点的梁端弯矩大部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土.节点破坏模式为靠近竖向加劲肋端部的梁翼缘出现严重的局部屈曲,梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰,而柱钢管、竖向加劲肋、梁端部均在弹性范围内工作,很好地实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震原则.     

非强柱弱梁钢筋混凝土框架试验及有限元分析

通过两榀单层单跨混凝土框架在竖向荷载下的试验研究和非线性有限元全过程分析,对"梁强于柱"和"梁柱等强"框架的极限荷载、正常使用状态下的变形、位移延性和塑性内力重分布进行了研究.研究结果证明,在配筋适当的情况下,"梁强于柱"和"梁柱等强"框架在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求,且均具有较好的延性,能实现充分内力重分布.     

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.     

梁柱截面强弱不同的三类预应力框架试验分析

“柱强于梁”、“梁强于柱”和“梁柱等强”的3种情况在单层预应力框架或多层预应力框架的顶层中是可能出现的．通过4榀预应力混凝土框架在竖向荷载下的试验,对三类预应力混凝土框架的极限荷载、正常使用下的变形、位移延性、塑性内力重分布进行了研究．试验分析结果证明,当截面相对受压区高度较小时,这三类预应力框架均能实现完全的塑性内力重分布,具有较好的位移延性,在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求．     

现浇框架结构柱端CFRP加固强柱弱梁效果分析

为研究柱端碳纤维增强复合材料(CFRP)加固对框架结构强柱弱梁效果的影响,利用有限元软件ANSYS对一栋三层现浇钢筋混凝土框架结构做了拟静力数值分析,考虑了现浇楼板对梁抗弯承载力的影响,对框架结构普通梁板柱节点和柱端用碳纤维加固节点的计算结果进行了对比。分析结果表明,梁肋附近楼板钢筋应力随梁端弯矩加大而明显增加,现浇楼板内钢筋对梁抗弯承载力提高的影响不容忽视。在节点处采用外包碳纤维布加固,可以提高框架柱的抗弯能力及延性,使塑性铰首先出现在梁端,使钢筋混凝土框架结构在地震作用下,破坏时更接近"强柱弱梁"的特点。     

基于可靠度的结构优化模型和“强柱弱梁”设计

由于没有考虑结构的不同功能失效时损失值是不同的这一重要事实，基于结构体系可靠度的优化设计模型不能给出符合工程实际要求的设计。针对这一问题，建议了利用结构的不同人效时损失值不同来估计结构失效损失期望的结构优化模型。实例表明，用此模型可以得到与工程概念设计要求相一致的“强柱弱梁”设计。     

单跨3层预压装配式预应力混凝土框架拟动力分析

通过一榀单跨3层预压装配式预应力混凝土框架拟动力试验,文章研究了预压装配式框架的动力性能、变形能力及破坏机制。研究表明,预压装配式预应力结构在地震作用下具有很强的变形恢复能力,框架整体刚度未出现明显退化,最大层间位移角满足中震变形要求。在预应力筋的约束下,塑性铰首先出现在梁端,且节点核心区未见细微裂缝,可实现"强柱弱梁"及"强节点"的设计要求。采用结构通用有限元分析软件MI-DAS/Gen,对试验框架进行动力时程分析,求出其位移反应,并与试验结果进行比较,两者吻合较好。     

结构整体效应对RC框架结构屈服机制的影响（一）：数值分析

建立3个钢筋混凝土空间框架模型分别代表实际的带楼板空间框架结构、设计采用的纯杆计算模型和考虑部分板筋参与作用的设想计算模型,采用ABAQUS进行仿真模拟,通过考察各模型在侧向荷载下的屈服机制、塑性铰开展情况、梁柱钢筋应力对比和板筋应力情况,研究现浇楼板和结构整体效应对框架梁端抗弯能力产生的影响。研究表明,现浇楼板的存在使得实际带楼板框架结构与设计采用的纯杆空框架模型屈服机制不一致;梁端抗弯能力发生超强的原因不仅在于现浇楼板板筋的参与作用,还在于整浇后的结构整体作用;采用有效翼缘宽度考虑板筋作用时,取为6倍板厚不能全面概括实际框架的受力情况,应考虑结构整体效应、侧移等因素的影响。     

新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析

提出一种新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式,在节点区中断外钢管,加设芯钢管,使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点直通、节点与所连接构件的混凝土成为一体,解决梁的内力在节点传递的问题。为验证新型节点的合理性和可行性,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元工具ANSYS,建立一个三维有限元模型,对芯钢管中柱节点模型的外钢管应力、芯钢管应力、混凝土应力、节点区裂缝进行了分析。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果吻合良好,节点的承载力大于被其连接的构件的承载力,满足"强节点、弱构件"的抗震设计原则,证实了新型节点的合理性和可行性。