現(xiàn)澆樓板對(duì)框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比及影響研究(文件)
【正文】 板的框架結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)“強(qiáng)梁弱柱”的破壞機(jī)制，嚴(yán)重影響框架結(jié)構(gòu)的整體變形性能和塑性耗能能力。因此，考慮樓板的共同作用，需進(jìn)一步提高柱端彎矩增大系數(shù)取值，以考慮樓板參與受彎范圍的變化以及柱軸力的影響，才能更有效的實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”屈服機(jī)制，提高框架結(jié)構(gòu)的延性變形能力。仍考慮梁肋每側(cè)6 倍板厚范圍內(nèi)的樓板參與梁端受彎，計(jì)算發(fā)現(xiàn)僅有樓板鋼筋已經(jīng)滿足原框架矩形梁的抗彎承載力要求，因此對(duì)矩形梁負(fù)彎矩區(qū)僅采用300mm2 的構(gòu)造配筋（此處不考慮裂縫控制等因素，僅考慮承載力要求）， 的放大系數(shù)對(duì)框架柱進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，計(jì)算所得最終柱配筋為每側(cè)配筋面積1500mm2，%，稱此模型為“對(duì)比模型2”。4．考慮樓板影響后的框架分析為了合理考慮樓板對(duì)框架梁的影響，根據(jù)美國(guó)規(guī)范的規(guī)定，考慮梁肋每側(cè)6 倍板厚范圍內(nèi)的樓板參與框架梁端受彎，按T 型梁計(jì)算了內(nèi)節(jié)點(diǎn)梁端實(shí)際抗彎承載力， 的柱端彎矩放大系數(shù)后對(duì)框架柱重新進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，計(jì)算都采用材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。目前研究者們對(duì)于樓板影響范圍的確定還沒有取得一致意見，需進(jìn)一步深入探討。樓板的有效翼緣寬度隨著框架梁的變形的增大而增大，板筋參與受彎的程度隨著鋼筋離開梁肋距離的增大而減小。但也有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，柱梁強(qiáng)度比并非一定要達(dá)到較高水平才能實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”，例如同濟(jì)大學(xué)和中國(guó)建筑科學(xué)研究院在1987年與日本、新西蘭及美國(guó)合作汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報(bào)告, 北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社, , 北京, 263271.5進(jìn)行的6個(gè)足尺的框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)[5]，其中有兩個(gè)是帶100mm厚樓板的節(jié)點(diǎn)，雖然設(shè)計(jì)時(shí)采用的柱梁抗彎，但是最終塑性鉸仍然出現(xiàn)在梁上，未轉(zhuǎn)移到柱中。很多研究者通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算分析也都認(rèn)為，框架設(shè)計(jì)中需要考慮一定板寬范圍內(nèi)的樓板鋼筋參與梁的共同受力，才能確保“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計(jì)原則的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)若采用較小的柱端彎矩放大系數(shù)，而取用的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)剪切強(qiáng)度較大時(shí)，塑性鉸有很大可能出現(xiàn)在柱端而非梁端[7~9]。但考慮樓板后，分別計(jì)算柱及帶樓板梁的極限抗彎承載力后（此時(shí)根據(jù)ACI 規(guī)定，樓板有效寬度取梁兩側(cè)6 倍板厚），也即考慮樓板的內(nèi)節(jié)點(diǎn)梁端順（逆）時(shí)針彎矩承載力之和比不考慮樓板框架梁的彎矩承載力高了近一倍。有樓板的框架結(jié)構(gòu)在最終失效時(shí)，底層框架柱底全部出現(xiàn)塑性鉸，并達(dá)到破壞極限，下部三層中柱的上下端也都出現(xiàn)了塑性鉸，而梁端由于樓板的增強(qiáng)作用，僅在邊節(jié)點(diǎn)或邊榀框架處有梁端塑性鉸出現(xiàn)，整個(gè)框架呈現(xiàn)典型的柱端塑性鉸失效模式，由于柱受軸力影響，受彎承載力下降較快，因此整個(gè)框架在達(dá)到最大側(cè)向承載力后快速進(jìn)入軟化段，延性較差。梁鉸柱鉸柱破壞（a）無樓板的框架結(jié)構(gòu) （b）有樓板的框架結(jié)構(gòu)圖4 塑性鉸分布圖對(duì)兩個(gè)框架進(jìn)行了Pushover 分析，采用倒三角側(cè)力分布模式進(jìn)行推覆，每層側(cè)力作用于各層梁柱節(jié)點(diǎn)處。模型中梁柱單元均采用纖維模型單元，能夠模擬空間復(fù)雜受力條件下的梁柱彈塑性性能。根據(jù)規(guī)范按三級(jí)框架要求設(shè)計(jì)。蔣永生等[3]曾做過一組現(xiàn)澆混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，指出帶有翼緣的框架梁由于翼緣內(nèi)平行于梁肋的鋼筋參與受力，使得節(jié)點(diǎn)支座處的實(shí)際負(fù)向屈服彎矩比無翼緣梁的實(shí)測(cè)值提高了30%左右，已經(jīng)超過很多情況下柱端彎矩增大系數(shù)所包含的梁超強(qiáng)富余?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范條文說明》[1]指出，“強(qiáng)柱弱梁”的概念設(shè)計(jì)，由于地震的復(fù)雜性、樓板的影響和鋼筋屈服強(qiáng)度的超強(qiáng)，難以通過精確的計(jì)算真正實(shí)現(xiàn)。因此，要充分實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)的“強(qiáng)柱弱梁”屈服機(jī)制，需要進(jìn)一步開展深入全面的研究。試驗(yàn)研究表明，梁先屈服，可使整個(gè)框架有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力，極限層間位移增大，抗震性能較好。汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報(bào)告, 北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社, , 北京, 263271.1現(xiàn)澆樓板對(duì)框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比的影響研究馬千里，葉列平，陸新征，馬玉虎（清華大學(xué)土木工程系，北京，100084）摘 要：“強(qiáng)柱弱梁”屈服機(jī)制是框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則，但由于現(xiàn)澆樓板等因素的影響，實(shí)際框架結(jié)構(gòu)并不能實(shí)現(xiàn)梁鉸屈服機(jī)制?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范條文說明》[1]指出框架結(jié)構(gòu)的變形能力與框架的破壞機(jī)制密切相關(guān)。出現(xiàn)這種震害現(xiàn)象的原因有，框架梁跨度過大使得其截面尺寸增大、框架梁上有填充墻使得框架梁剛度增大、樓板對(duì)框架梁的剛度和承載力貢獻(xiàn)，規(guī)范對(duì)框架柱的軸壓比限值過高使得框架柱的截面尺寸偏小等。(2) 在負(fù)彎矩區(qū)，樓板內(nèi)的超配鋼筋相
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