高層建筑結(jié)構(gòu)和抗震常見問題解答第10章框架設(shè)計(jì)和構(gòu)造-wenkub
2023-01-29 11:56:20 本頁面
【正文】 是梁比柱的塑性屈服盡可能早發(fā)生和多發(fā)生，底層柱柱根的塑性鉸較晚形成，各層柱子的屈服順序應(yīng)錯(cuò)開，不要集中在某一層。由此可知，柱中出現(xiàn)塑性鉸，不易修復(fù)而且容易引起結(jié)構(gòu)倒塌；而塑性鉸出現(xiàn)在梁端，卻可以使結(jié)構(gòu)在破壞前有較大的變形，吸收和耗散較多的地震能量，因而具有較好的抗震性能。 (a) 強(qiáng)柱弱梁型 (b) 強(qiáng)梁弱柱型圖3 框架局部破壞 圖4 框架破壞機(jī)構(gòu)圖由圖4可以看出，在框架結(jié)構(gòu)中，塑性鉸出現(xiàn)的位置或順序不同，將使框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的破壞形式。（4）有利于結(jié)構(gòu)抗震在地震作用下，延性結(jié)構(gòu)通過塑性鉸區(qū)域的變形，能夠有效地吸收和耗散地震能量，同時(shí)，這種變形降低了結(jié)構(gòu)的剛度，致使結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)減小，也就是使地震對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力減小，因此延性結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震能力。3．結(jié)構(gòu)延性的作用如何？答：結(jié)構(gòu)延性的作用：（1）防止脆性破壞由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的脆性破壞是突發(fā)性的，沒有預(yù)兆，所以為了保障人們生命財(cái)產(chǎn)安全，除了對(duì)構(gòu)件發(fā)生脆性破壞時(shí)的可靠指標(biāo)有較高要求以外，還要保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前有足夠的變形能力。結(jié)構(gòu)的延性通常用頂點(diǎn)位移延性比表示，即其中Δy為結(jié)構(gòu)開始進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)的頂點(diǎn)位移。這是因?yàn)橐话憬Y(jié)構(gòu)并不具備足以抵抗強(qiáng)烈地震的強(qiáng)度儲(chǔ)備，而是利用結(jié)構(gòu)的彈塑性性能吸收地震能量，以達(dá)到抗御強(qiáng)震的目的。2．什么是延性結(jié)構(gòu)？什么是截面曲率延性比？如何表示結(jié)構(gòu)的延性？答：（1）如果結(jié)構(gòu)在承載能力基本保持不變的情形下，仍能具有較大的塑性變形能力，則稱此結(jié)構(gòu)為延性結(jié)構(gòu)。 延性比μ是結(jié)構(gòu)抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)。（2）承受某些偶然因素的作用結(jié)構(gòu)在使用過程中可能會(huì)承受設(shè)計(jì)中未考慮到的偶然因素的作用，比如說，偶然的超載、基礎(chǔ)的不均勻沉降、溫度變化和收縮作用引起的體積變化等。4．提高結(jié)構(gòu)延性的措施有哪些？答：根據(jù)震害以及近年來國內(nèi)外試驗(yàn)研究資料，延性框架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計(jì)原則—控制塑性鉸的位置在地震作用下，框架中塑性鉸可能出現(xiàn)在梁上，也可能出現(xiàn)在柱上，但是不允許在梁的跨中出鉸。圖4(b)所示是一個(gè)強(qiáng)梁弱柱型結(jié)構(gòu)，所以塑性鉸首先出現(xiàn)在柱中，當(dāng)某薄弱層柱的上下端均出現(xiàn)塑性鉸時(shí)，該層就成為幾何可變體系，而引起上部結(jié)構(gòu)的倒塌。震害調(diào)查發(fā)現(xiàn)：凡是具有現(xiàn)澆樓板的框架，由于現(xiàn)澆樓板大大加強(qiáng)了梁的強(qiáng)度和剛度，地震破壞都發(fā)生在柱中，破壞較嚴(yán)重；而沒有樓板的構(gòu)架式框架，裂縫出在梁中，破壞較輕,從而也證實(shí)強(qiáng)梁弱柱引起的結(jié)構(gòu)震害比較嚴(yán)重。這種破壞機(jī)制的框架，就是強(qiáng)柱弱梁型框架。所以在進(jìn)行框架梁、柱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使構(gòu)件的受剪承載力大于其受彎承載力，使構(gòu)件發(fā)生延性較好的彎曲破壞，避免發(fā)生延性較差的剪切破壞，而且保證構(gòu)件在塑性鉸出現(xiàn)之后也不過早剪壞，這就是“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則，它實(shí)際上是控制構(gòu)件的破壞形態(tài)。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，剪跨比λ≥2的柱屬于長柱，只要構(gòu)造合理，通常發(fā)生延性好的彎曲破壞；≤λ2的柱為短柱，柱子將發(fā)生以剪切為主的破壞，當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)或配有足夠的箍筋時(shí)，也可能發(fā)生具有一定延性的剪壓破壞；而當(dāng)剪跨比λ，柱的破壞形態(tài)是脆性的剪切斜拉破壞，幾乎沒有延性，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)避免。類似地，對(duì)框架梁而言，則要求其凈跨ln與截面高度hb之比不宜小于4。這實(shí)質(zhì)上也是對(duì)構(gòu)件最小截面尺寸的要求。而且，軸壓比是影響柱的延性的重要因素之一，柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低（圖5），尤其在高軸壓比下，增加箍筋對(duì)改善柱變形能力的作用并不明顯。表1 柱軸壓比限值抗震等級(jí)一二三軸壓比限值在高層建筑中，底層柱往往承受很大的軸力，很難將軸壓比限制在較低水平。5）箍筋震害表明，梁端、柱端震害嚴(yán)重，是框架梁、柱的薄弱部位。此外，框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性與箍筋形式有關(guān)
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