楼板对RC框架结构梁轴力和柱剪力的影响

以层数、跨数、有无楼板以及不同楼板配筋率为变量设计RC(钢筋混凝土)框架结构有限元分析模型并进行推覆加载,研究楼板和楼板配筋率对框架梁轴力和框架柱剪力的影响.研究结果表明:楼板会增大框架梁承受的轴压力从而提高框架梁的截面刚度和抗弯承载力,同时也会增大框架柱承受的剪力,导致框架结构难以实现"强柱弱梁".根据楼板对框架梁轴力和框架柱剪力的影响,基于我国建筑抗震设计规范,提出框架柱端弯矩设计值和剪力设计值调整的改进建议.通过算例分析对改进建议进行验证,结果表明该设计改进建议能更好地使框架结构实现"强柱弱梁"的破坏模式.     

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．     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点弯矩-转角骨架曲线影响因素

目的分析不同因素对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点弯矩-转角骨架曲线的影响,确定影响节点"强柱弱梁"屈服机制的重要因素,为该种节点的设计提供参考.方法设计了24个钢材屈服强度、含钢率等参数不同的节点,采用有限元软件模拟了全部节点在低周往复荷载作用下的受力过程,分析了不同参数对弯矩-转角骨架曲线的影响,模拟前采用已有文献试验结果验证了模拟方法.结果钢材屈服强度、含钢率和梁柱线刚度比的增大,该种节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度明显增大;轴压比对节点弯矩-转角骨架曲线影响很小;加强环板宽度增加,对节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度提高幅度不大;距离和孔间距增大或开孔率减小,节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度有所增加,但增加幅度不大,并且增加程度在非弹性阶段更为明显.结论开孔率、距离和孔间距是引起该种节点更容易实现"强柱弱梁"屈服机制的重要因素,影响程度开孔率最大、孔间距最小.     

有侧移半刚性连接钢框架柱计算长度的研究

基于钢框架稳定设计中柱计算长度的概念,本文采用三柱框架结构计算模型,通过考虑连接的非线性弯矩-转角关系,建立梁柱的有侧移半刚性连接转角位移方程,将横梁对柱子的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给柱;然后通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数方程式,并研究了在梁-柱半刚性连接下柱的计算长度系数取值问题.本文得到的半刚性连接的柱计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱计算长度系数形式相同.算例结果表明:考虑半刚性影响后,柱的有效长度系数增大7%以上,此类钢框架计算时应考虑梁柱节点半刚性的影响.本文计算方法简捷方便,便于工程实际应用.     

强震作用下框架结构节点抗震性能有限元分析

为探讨强震作用下钢筋混凝土框架结构梁柱节点的抗震性能.以某机场框架结构扩建工程为实例,采用Abaqus软件,选取EL-Centro波、Accel人工波、Taft波,计算结构在不同震级、不同加速度峰值地震作用下的响应,对局部框架结构节点的抗震性能进行有限元分析.分析结果表明:在强震作用下,考虑楼板会对结构梁构件的刚度起到显著提高作用,结构抗侧刚度提高,但容易出现"强梁弱柱"型破坏.若提高柱构件的配筋率与配箍率,可以有效增强柱的强度,对柱端混凝土过早开裂起到限制作用,有助于实现"强柱弱梁"型破坏.     

有侧移半刚性连接钢框架柱计算长度的研究

基于钢框架稳定设计中柱计算长度的概念,本文采用三柱框架结构计算模型,通过考虑连接的非线性弯矩-转角关系,建立梁柱的有侧移半刚性连接转角位移方程,将横梁对柱子的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给柱;然后通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数方程式,并研究了在梁-柱半刚性连接下柱的计算长度系数取值问题.本文得到的半刚性连接的柱计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱计算长度系数形式相同.算例结果表明:考虑半刚性影响后,柱的有效长度系数增大7%以上,此类钢框架计算时应考虑梁柱节点半刚性的影响.本文计算方法简捷方便,便于工程实际应用.     

外包角钢加固震损型钢混凝土节点试验研究

为研究外包角钢加固震损型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点抗震性能,按1∶2缩尺比例设计并制作了5个型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点模型。其中1个为对比节点,1个为外包角钢加固节点,另外3个为模拟不同地震损伤后采用外包角钢加固节点,对所有节点模型进行低周往复加载破坏性试验。通过试验和测试参数分析可知:外包角钢加固型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点,保证了"强柱弱梁"抗震设计目标,破坏形态均为梁端弯曲破坏;采用外包角钢加固后的试件模型极限承载力、初始刚度和延性系数最大值分别提高了53.7%、47.1%和25.5%。在一定的损伤程度下,外包角钢加固震损型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点是一种有效的抗震加固方法。     

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.     

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.     

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。