【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 之間的粘結(jié)退化，使得各構(gòu)件剛度降低。 此外， 梁剛度降低較受壓的柱子相對(duì)嚴(yán)重，結(jié)構(gòu) 會(huì) 由最初的剪切型變形向剪彎 型 變形過渡，柱內(nèi)的彎矩較梁端的彎矩比例增大；同時(shí)結(jié)構(gòu)的周期加長(zhǎng)，影響到結(jié)構(gòu)各振型的參與系數(shù)的大??；地震力系數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致部分柱子彎矩增大，由于構(gòu)造原因及設(shè)計(jì)中鋼筋的人為增大，使得梁的實(shí)際屈服強(qiáng)度提高，從 而使得梁出現(xiàn)塑性鉸時(shí)柱內(nèi)彎矩增大。結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性鉸之后，同樣有上述原因的存在，而且結(jié)構(gòu)屈服后的非彈性過程就是地震力進(jìn)一步增大的過程，柱彎矩隨地震力的增大而增大。 這時(shí) 地震力引起的傾覆力矩改變了柱內(nèi)的實(shí)際軸力。我 國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50011— 2020 和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 3— 2020 中 規(guī)定 的軸壓比限值一般能保證柱子在大偏 心受 壓的范圍內(nèi)， 讓構(gòu)件成彎曲延性破壞。此外，由軸壓比公式 cc fANn? 可知，軸壓比越大，構(gòu)件的延性越差，紅白鎮(zhèn)旅館圖 5日本抗震建筑圖 6 2020 屆土木工程專業(yè) —— 畢業(yè)論文 9 對(duì)于層高不大的樓層柱其效果更為明 顯， 因此， 軸力 的減小也能導(dǎo)致柱子屈服能力的降低。同時(shí)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50011— 2020 中 對(duì)柱內(nèi)力的調(diào)整作了相關(guān) 規(guī)定：除框架頂層和柱軸壓比小于 者外，柱端 考慮地震作用組合的 彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng) 按 公式 ：?? ? bcc MM ? 予以調(diào)整 ， c? — 柱端彎矩 增大系數(shù)，一、二、三級(jí)分別取 、 和 。9 度 抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和 一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合 ?? ? buac MM ， ? buaM — 節(jié)點(diǎn)左、右梁端逆時(shí)針或順時(shí)針方向?qū)嵟涞恼孛媸軓澇休d力所對(duì)應(yīng)的彎矩值之和， 可 根據(jù)實(shí)配鋼筋面積 （計(jì)入受壓鋼筋） 及材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 并考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)計(jì)算 確定。 另外， 由于 底層柱軸力大，塑性轉(zhuǎn) 動(dòng) 能力差，為避免柱腳出鉸后壓潰， 在 抗震設(shè)計(jì)時(shí)， 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 3— 2020 中 和 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 500102020 中 都 規(guī)定： 考慮地震作用組合的框架結(jié)構(gòu)底層柱下端截面的彎矩設(shè)計(jì)值，對(duì)一、二、三級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)按考慮地 震作用組合的彎矩設(shè)計(jì)值分別乘以系數(shù) 、 和 確定。以 保證 框架底層柱柱底 不 過早出現(xiàn)塑性鉸，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形能力， 也 利于結(jié)構(gòu)持續(xù) 變形，提高柱根的承載能力，以便 吸收和耗散地震能量。 如圖 7 所示 ： 映秀鎮(zhèn) 某 商住樓 ，六層框架結(jié)構(gòu) 柱腳破壞圖 ， 其破壞的主要原因是：在 5 12 汶川 級(jí)特大地震作用下， 底層柱 柱底 由于 塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力差， 軸力又較其余樓層 柱大， 若隨著梁端塑性鉸的出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)還將發(fā)生塑性內(nèi)力重分布，底層柱反彎點(diǎn)的位置也將發(fā)生改變， 有可能不在柱的層高范圍內(nèi) (說明框架梁相對(duì)較弱 )， 這必將會(huì)引起底層柱下端截 面彎矩增大 。在豎向荷載和地震共同作用下 也 會(huì)引起內(nèi)力集中或壓屈失穩(wěn)， 從而導(dǎo)致柱腳 過早出現(xiàn)塑性鉸被壓潰， 影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的變形能力， 這不利于結(jié)構(gòu)延性的充分發(fā)揮和整個(gè)結(jié)構(gòu)吸收、耗 散地震能 量。 為此，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 500102020 中 規(guī)定： 當(dāng)反彎點(diǎn)不在柱的層高范圍內(nèi)時(shí)，一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的框架柱端彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)按考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計(jì)值分別直接乘以系數(shù) 、 、 確定 。 此外， 當(dāng)分別按兩個(gè)主軸方向考慮地震作用時(shí)， 由地震引起的建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)會(huì)使角柱地震作用效應(yīng)明顯增大， 當(dāng)這種 作用 效應(yīng) 增大到一定程度時(shí)， 會(huì)使結(jié)構(gòu)破壞，甚至引起房屋倒塌。如圖 8 所示 ： 綿竹某機(jī)械廠，三層框架結(jié)構(gòu)，角柱破壞嚴(yán)重， 這 主要 是 由于 角柱映秀鎮(zhèn)某商住樓圖 7 2020 屆土木工程專業(yè) —— 畢業(yè)論文 10 在組合荷載作用下 雙向受彎、 雙向偏心受壓 、 受剪 ， 加上在側(cè)向力作用下，結(jié)構(gòu)難免會(huì)發(fā)生整體 扭轉(zhuǎn)， 這時(shí)角柱所受的剪力最大， 而設(shè)計(jì)時(shí)往往考慮不周到。 因而角柱 震害比內(nèi)柱重 。 尤其是在 5 12 汶川 級(jí)這樣的 特大地震作用下，即使在完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)中，亦不可避免會(huì)受到扭轉(zhuǎn)作用， 然而，扭轉(zhuǎn)常常又會(huì)使結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重破壞。為此， 在框架結(jié)構(gòu)延性抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別重視角柱的 扭轉(zhuǎn)問題 ，這 要著重從設(shè)計(jì)方案、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置或 配筋構(gòu)造、連接構(gòu)造上妥善考慮：一方面盡可能減少扭轉(zhuǎn)，另一方面盡可能加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭能力。 同時(shí) 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 3— 2020 中 和 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50011— 2020 中 等 都規(guī)定： 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架角柱應(yīng)按雙向偏心受力構(gòu)件進(jìn)行正截面承載力設(shè)計(jì)。一、二、三級(jí)框架角柱 用計(jì)算 調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以不小于 的增大系數(shù)。 這樣基本上能保證角柱 在地震作用效應(yīng)明顯增大時(shí)不被破壞。 以上“強(qiáng)柱弱梁”的 設(shè)計(jì)方案和 調(diào)整措施，經(jīng)過 理論分析和大量震害實(shí)事 表明，基本滿足 抗震設(shè)防 目標(biāo)：即“小震不壞、中震可修、 大震不倒 ” 的 要求。 3 強(qiáng)剪弱彎 設(shè)計(jì)探討 “強(qiáng)剪弱彎”就是 為了保證塑性鉸截面在達(dá)到預(yù)期非彈性變形之前不發(fā)生剪切破壞。實(shí)質(zhì)上就是要通過人為增大各類構(gòu)件的抗剪能力，使其不致在強(qiáng)烈地震作用下，在結(jié)構(gòu)延性未發(fā)揮出來之前出現(xiàn)非延性的剪切破壞。 大量震害實(shí)事 表明， 對(duì)適筋梁或大偏心受壓柱，在截面破壞時(shí)可以達(dá)到較好的延性， 同時(shí) 吸收和耗散 較多的 地震能量，使內(nèi)力重分布得以充分發(fā)展；而 當(dāng) 框架梁柱在受到較大剪力時(shí)，往往 又是 呈現(xiàn)脆性破壞。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)。 就 框架 結(jié)構(gòu)而言，主要表現(xiàn)在梁端、柱端、梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū) ，其 做法是用剪力增大系數(shù)增大梁端、柱端、以及梁柱節(jié)點(diǎn)處的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)行受剪控制截面控制條件，進(jìn)行驗(yàn)算和設(shè)計(jì)。具體方法如下： （ 1） 直接對(duì)一跨梁 左、右 端 逆 時(shí)針 或 順時(shí)針 方向 截面 的組合彎矩 設(shè)計(jì) 值乘以 梁剪力增大系數(shù) cb? ，再與梁上作用的豎向重力荷載代表值一起從平衡關(guān)系中求得梁端剪力。 綿竹某機(jī)械廠圖 8 2020 屆土木工程專業(yè) —— 畢業(yè)論文 11 （ 2） 沿 逆 時(shí)針或順時(shí)針方向 求得一跨梁兩端截面按實(shí)際配筋能夠抵抗的彎矩，對(duì)其乘以增大系數(shù)，再與梁上作用的豎向重力荷載代表值一起從平衡關(guān)系中求得梁端剪力。 與非 延性 抗震 結(jié)構(gòu) 相比， 框架結(jié)構(gòu)延性抗震設(shè)計(jì)的“強(qiáng)剪弱彎” 主要表現(xiàn)在提高作用剪力 和 調(diào)整抗剪承載力兩個(gè)方面 ： 討論如何提高 作用剪力 作用剪力的提高， 與多方面的因素有關(guān) （ 如 抗震等級(jí)、設(shè)防烈度等） ，這 在我國(guó)相關(guān)規(guī)范里 都 有明確的規(guī)定 。 梁作用剪力 為保證框架梁在地震力作用下呈梁鉸型延 性機(jī)構(gòu)，減少梁端塑性鉸區(qū)發(fā)生脆性剪切破壞的可能性，梁端的斜截面受剪承載力應(yīng)高于正截面受彎承載力，即應(yīng)將框架梁設(shè)計(jì)成“強(qiáng)剪弱彎”構(gòu)件。 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 3— 2020 中 規(guī)定： 四級(jí)抗震等級(jí)的框架梁可直接取考慮地震作用組合的剪力計(jì)算值 ，不作提高要求。但對(duì)于 一、二、三級(jí) 抗震等級(jí) 框架梁 的 剪力設(shè)計(jì)值 ，應(yīng) 按 “強(qiáng)剪弱彎”的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo) , 根據(jù)梁端彎矩調(diào)整梁端剪力設(shè)計(jì)值， 由 下式計(jì)算： ? ? Gbnrblbvb VlMMV ??? ? 。 對(duì)于 9 度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)抗震 的框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： ? ? Gbnrbualbua VlMMV ??? 。 其中， vb? — 梁剪力增大系數(shù) ，一 、二、三級(jí)分別取 、 和 ， GbV — 考慮地震作用組合的重力荷載代表值（ 9 度時(shí)還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值。 我國(guó)規(guī)范規(guī)定的框架梁作用剪力的提高方法，基本上能保證“強(qiáng)剪弱彎”的延性抗震設(shè)計(jì)要求。 柱作用剪力 為提高柱的延性， 對(duì)于 一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，框架柱的設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足“強(qiáng)柱弱梁”的要求外，還應(yīng) 滿足“強(qiáng)剪弱彎”的要求，即柱的斜截面受剪承載力應(yīng)大于正截面受彎承載力， 抗震設(shè)計(jì)框架 柱 的剪力設(shè)計(jì)值， 在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3— 2020 中 有明確 規(guī)定： 一、二、三級(jí)時(shí)應(yīng)按下列公式計(jì)算 ： ? ? nbctcvc HMMV ??? ， 9 度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)抗震的框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： ? ? nbcuatcua HMMV ?? ， 其中， vc?— 柱端 剪力增大系數(shù) ， 一 、二、三級(jí)分別取 、 和 ， 四級(jí) 抗震設(shè)計(jì)的框架柱， 取相應(yīng)的內(nèi)力組合所得的最 大剪力作為剪力設(shè)計(jì)值 。 梁柱節(jié)點(diǎn) 作用剪力 而 梁柱節(jié)點(diǎn)， 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)按 《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技 2020 屆土木工程專業(yè) —— 畢業(yè)論文 12 術(shù)規(guī)程》 JGJ 3— 2020 中 附錄 C 進(jìn)行抗震驗(yàn)算；三、四級(jí)框架節(jié)點(diǎn)以及各抗震等級(jí)的頂層端節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算。 此外， 各 級(jí) 抗震等級(jí)的框架節(jié)點(diǎn) 還 應(yīng)符合 相應(yīng)的 構(gòu)造措施要求。 對(duì) 于 9 度 抗震設(shè)計(jì) 及一級(jí)抗震等級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，考慮