文档介绍：第卷第期土木工程与管理学报..
年月.
钢筋混凝土框架强柱弱梁屈服机制问题的分析
敬登虎
东南大学土木工程学院,江苏南京
摘要:多次地震灾害表明,采用现浇楼板的钢筋混凝土框架很难实现原抗震设计所期望的“强柱弱梁”延性
屈服机制,绝大多数的裂缝损伤或塑性铰发生在框架柱的端部而非梁端。基于国内外研究现状与设计规范中
的规定,针对钢筋混凝土梁柱节点中的楼板贡献、柱端抗弯承载力之和与梁端抗弯承载力之和的比值选取、水
平地震作用方向的影响、所用材料性能强化以及框架柱所承受轴向力的动态变化影响进行分析,进一步了解
“强柱弱梁”屈服机制未能实现的多方面因素。鉴于目前此类问题常用抗震加固方法的不足,介绍一种有效可
行的框架梁端部负弯矩承载力弱化的抗震加固措施,可以使得既有带现浇楼板的钢筋混凝土框架易于出现梁
端塑性铰,提高钢筋混凝土框架整体的延性能力。
关键词:钢筋混凝土框架; 强柱弱梁; 塑性铰; 楼板; 延性破坏
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:
钢筋混凝土框架结构在地震作用下,随即总体屈服机制,或称之为“强柱弱梁”的破坏形
着结构刚度的不同,在强烈地震作用下的最大响态;不希望出现楼层屈服机制,即“强梁弱柱”的
应加速度可能是地面最大加速度的好几倍;如果破坏形态。因此,在进行抗震设计时,通过人
把结构设计成完全弹性的状态来抗震,那将是非为地放大柱端弯矩,使得梁柱节点的弯矩比系数
常不经济的¨。为此,新西兰大学的节点位置柱端抗弯承载力之和与梁端抗弯承载
和教授于上世纪年代开展了基于力之和的比值大于某个超过的常数。然而,
承载能力的结构抗震设计方法¨。,在地震地面运
求对主要的抗侧力体系选择合理的耗能机制,并动强烈地区,多层框架结构中的柱子破坏严
由此确定一定数量的耗能构件,通过这些构件在重。在严重损伤或局部倒塌地带现浇楼板建
强震下的屈服来消耗作用在结构上的地震能量, 筑中,损伤主要发生在柱上下端,特别是柱顶表
从而使得结构体系的其余部分处在弹性或准弹性现形式是柱顶周围有水平裂缝或交叉斜裂缝,严
阶段具备较高的安全储备。通常所选择的耗重者会发生混凝土压溃、箍筋拉断或崩开,纵筋压
能构件是相对次要的结构构件或者是专门设计的曲呈灯笼状;或梁柱节点角部昆凝土脱落、纵筋压
耗能装置如阻尼器。同时,在设计时通过严格曲,见图,几乎没有看到通常抗震设计所预期
的计算与构造措施来提高这些耗能构件的延性能的“强柱弱梁”屈服机制。值得注意的是,在汶川
力。,对于没有楼板或采用预制楼板的
在弹塑性阶段的抗震能力,目前已经在新西兰、美框架,塑性铰或裂缝损伤理想地出现在梁端部
国、欧洲等相关的抗震规范中得到了体现。见图。另外,根据其他的一些地震,如
年美国地震、年中国台湾地震
问题的提出¨都可以得到类似的结论。
上述现象至少可以说明,在地震灾害中柱端
针对框架结构而言,最理想的延性设计受损的框架,其梁柱节点的实际弯矩比系数
是希望主要塑性铰最先全部出现在框架梁端部来可能小于或者不是足够大,也就是说梁端抗弯
消耗地震能量,然后才是框架柱端部出现塑性铰, 承载力相对柱端较强。
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