【文章內(nèi)容簡介】 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嚴重，結(jié)構(gòu) 會 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；同時結(jié)構(gòu)的周期加長，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，導致部分柱子彎矩增大，由于構(gòu)造原因及設(shè)計中鋼筋的人為增大，使得梁的實際屈服強度提高，從 而使得梁出現(xiàn)塑性鉸時柱內(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一步增大的過程，柱彎矩隨地震力的增大而增大。 這時 地震力引起的傾覆力矩改變了柱內(nèi)的實際軸力。我 國《建筑抗震設(shè)計規(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 的減小也能導致柱子屈服能力的降低。同時《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 GB 50011— 2020 中 對柱內(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、三級分別取 、 和 。9 度 抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)和 一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合 ?? ? buac MM ， ? buaM — 節(jié)點左、右梁端逆時針或順時針方向?qū)嵟涞恼孛媸軓澇休d力所對應(yīng)的彎矩值之和， 可 根據(jù)實配鋼筋面積 （計入受壓鋼筋） 及材料強度標準值 并考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)計算 確定。 另外， 由于 底層柱軸力大，塑性轉(zhuǎn) 動 能力差，為避免柱腳出鉸后壓潰， 在 抗震設(shè)計時， 《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)計值，對一、二、三級抗震等級應(yīng)按考慮地 震作用組合的彎矩設(shè)計值分別乘以系數(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 級特大地震作用下， 底層柱 柱底 由于 塑性轉(zhuǎn)動能力差， 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) (說明框架梁相對較弱 )， 這必將會引起底層柱下端截 面彎矩增大 。在豎向荷載和地震共同作用下 也 會引起內(nèi)力集中或壓屈失穩(wěn)， 從而導致柱腳 過早出現(xiàn)塑性鉸被壓潰， 影響整個結(jié)構(gòu)的變形能力， 這不利于結(jié)構(gòu)延性的充分發(fā)揮和整個結(jié)構(gòu)吸收、耗 散地震能 量。 為此，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 GB 500102020 中 規(guī)定： 當反彎點不在柱的層高范圍內(nèi)時，一、二、三級抗震等級的框架柱端彎矩設(shè)計值應(yīng)按考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計值分別直接乘以系數(shù) 、 、 確定 。 此外， 當分別按兩個主軸方向考慮地震作用時， 由地震引起的建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)會使角柱地震作用效應(yīng)明顯增大， 當這種 作用 效應(yīng) 增大到一定程度時， 會使結(jié)構(gòu)破壞，甚至引起房屋倒塌。如圖 8 所示 ： 綿竹某機械廠，三層框架結(jié)構(gòu)，角柱破壞嚴重， 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)難免會發(fā)生整體 扭轉(zhuǎn)， 這時角柱所受的剪力最大， 而設(shè)計時往往考慮不周到。 因而角柱 震害比內(nèi)柱重 。 尤其是在 5 12 汶川 級這樣的 特大地震作用下，即使在完全對稱的結(jié)構(gòu)中，亦不可避免會受到扭轉(zhuǎn)作用， 然而，扭轉(zhuǎn)常常又會使結(jié)構(gòu)遭受嚴重破壞。為此， 在框架結(jié)構(gòu)延性抗震設(shè)計時，應(yīng)特別重視角柱的 扭轉(zhuǎn)問題 ，這 要著重從設(shè)計方案、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結(jié)構(gòu)的抗扭能力。 同時 《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)計規(guī)范》 GB 50011— 2020 中 等 都規(guī)定： 抗震設(shè)計時，框架角柱應(yīng)按雙向偏心受力構(gòu)件進行正截面承載力設(shè)計。一、二、三級框架角柱 用計算 調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計值應(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)明顯增大時不被破壞。 以上“強柱弱梁”的 設(shè)計方案和 調(diào)整措施，經(jīng)過 理論分析和大量震害實事 表明，基本滿足 抗震設(shè)防 目標：即“小震不壞、中震可修、 大震不倒 ” 的 要求。 3 強剪弱彎 設(shè)計探討 “強剪弱彎”就是 為了保證塑性鉸截面在達到預(yù)期非彈性變形之前不發(fā)生剪切破壞。實質(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。 大量震害實事 表明， 對適筋梁或大偏心受壓柱，在截面破壞時可以達到較好的延性， 同時 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 框架梁柱在受到較大剪力時，往往 又是 呈現(xiàn)脆性破壞。所以在進行框架梁、柱設(shè)計時，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“強剪弱彎”的設(shè)計原則，它實際上是控制構(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)點處的組合剪力值，并用增大后的剪力設(shè)計值進行受剪控制截面控制條件，進行驗算和設(shè)計。具體方法如下： （ 1） 直接對一跨梁 左、右 端 逆 時針 或 順時針 方向 截面 的組合彎矩 設(shè)計 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。 綿竹某機械廠圖 8 2020 屆土木工程專業(yè) —— 畢業(yè)論文 11 （ 2） 沿 逆 時針或順時針方向 求得一跨梁兩端截面按實際配筋能夠抵抗的彎矩，對其乘以增大系數(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)計的“強剪弱彎” 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、設(shè)防烈度等） ，這 在我國相關(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)計成“強剪弱彎”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： 四級抗震等級的框架梁可直接取考慮地震作用組合的剪力計算值 ，不作提高要求。但對于 一、二、三級 抗震等級 框架梁 的 剪力設(shè)計值 ，應(yīng) 按 “強剪弱彎”的抗震設(shè)計目標 , 根據(jù)梁端彎矩調(diào)整梁端剪力設(shè)計值， 由 下式計算： ? ? Gbnrblbvb VlMMV ??? ? 。 對于 9 度抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)和一級抗震 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、三級分別取 、 和 ， GbV — 考慮地震作用組合的重力荷載代表值（ 9 度時還應(yīng)包括豎向地震作用標準值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值。 我國規(guī)范規(guī)定的框架梁作用剪力的提高方法，基本上能保證“強剪弱彎”的延性抗震設(shè)計要求。 柱作用剪力 為提高柱的延性， 對于 一、二、三級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)，框架柱的設(shè)計除了應(yīng)滿足“強柱弱梁”的要求外，還應(yīng) 滿足“強剪弱彎”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)計框架 柱 的剪力設(shè)計值， 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、三級時應(yīng)按下列公式計算 ： ? ? nbctcvc HMMV ??? ， 9 度抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)和一級抗震的框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： ? ? nbcuatcua HMMV ?? ， 其中， vc?— 柱端 剪力增大系數(shù) ， 一 、二、三級分別取 、 和 ， 四級 抗震設(shè)計的框架柱， 取相應(yīng)的內(nèi)力組合所得的最 大剪力作為剪力設(shè)計值 。 梁柱節(jié)點 作用剪力 而 梁柱節(jié)點， 抗震設(shè)計時，一、二級框架的節(jié)點核心區(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 進行抗震驗算；三、四級框架節(jié)點以及各抗震等級的頂層端節(jié)點核心區(qū)，可不進行抗震驗算。 此外， 各 級 抗震等級的框架節(jié)點 還 應(yīng)符合 相應(yīng)的 構(gòu)造措施要求。 對 于 9 度 抗震設(shè)計 及一級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)，考慮