現(xiàn)澆樓板對框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比及影響研究(編輯修改稿)
2025-09-19 09:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 兩側(cè)6 倍板厚），也即考慮樓板的內(nèi)節(jié)點梁端順（逆）時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。由此可見，是否考慮樓板參與框架梁端的抗彎承載力貢獻(xiàn)，對能否滿足“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計原則有很大的影響。圖5 汶川地震中因柱鉸機(jī)制倒塌的框架結(jié)構(gòu)3．國內(nèi)外研究概述和規(guī)范規(guī)定大量研究表明[3],[5~12]，框架上的現(xiàn)澆樓板會增大梁的抗彎能力。Ehsani等人[5]曾進(jìn)行過一組對比試驗，對有、無樓板和直交梁的足尺邊節(jié)點各6個進(jìn)行對比；對于帶樓板和直交梁的節(jié)點，盡管在設(shè)計時考慮了梁的每側(cè)有兩根樓板縱向鋼筋參與梁的受力，并以此為基礎(chǔ)對柱的抗彎承載力按柱梁抗彎強(qiáng)度比，造成塑性鉸在板面以上的上柱端形成；French[6]統(tǒng)計了13個中節(jié)點和7個外節(jié)點的實驗結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)不考慮樓板的計算承載力比考慮樓板作用的實測承載力分別低了25%和17%。很多研究者通過實驗和計算分析也都認(rèn)為，框架設(shè)計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?！皬?qiáng)柱弱梁”設(shè)計原則的實現(xiàn)，設(shè)計時若采用較小的柱端彎矩放大系數(shù)，而取用的節(jié)點設(shè)計剪切強(qiáng)度較大時，塑性鉸有很大可能出現(xiàn)在柱端而非梁端[7~9]。Ehsani等人曾建議在實際結(jié)構(gòu)中對于帶樓板和直交梁的節(jié)點，且在計算梁的抗彎承載力時，應(yīng)考慮主梁每側(cè)至少一倍梁寬范圍內(nèi)的樓板縱向鋼筋參與受力。唐九如認(rèn)為，為了合理考慮樓板影響，設(shè)計框架時若不計入樓板對梁承載力的提高，才能使塑性鉸出現(xiàn)在梁端而非柱端[5]。有研究表明[10]，柱梁強(qiáng)度比對于單軸加載和雙向加載節(jié)點須分別達(dá)到2和3以上，才能保證塑性鉸不會在柱中出現(xiàn)。但也有的實驗結(jié)果表明，柱梁強(qiáng)度比并非一定要達(dá)到較高水平才能實現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”，例如同濟(jì)大學(xué)和中國建筑科學(xué)研究院在1987年與日本、新西蘭及美國合作汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報告, 北京中國建筑工業(yè)出版社, , 北京, 263271.5進(jìn)行的6個足尺的框架節(jié)點試驗[5]，其中有兩個是帶100mm厚樓板的節(jié)點，雖然設(shè)計時采用的柱梁抗彎，但是最終塑性鉸仍然出現(xiàn)在梁上，未轉(zhuǎn)移到柱中。綜上所述，合理考慮樓板對梁的承載力影響對保證“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計原則有著重要的意義。目前國際上考慮樓板影響時的“強(qiáng)柱弱梁”設(shè)計主要有兩種思路，一種是計算梁截面抗彎承載力時不考慮樓板翼緣，代之以提高現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的柱梁強(qiáng)度比，以間接考慮樓板的貢獻(xiàn)；另一種是維持現(xiàn)行規(guī)定的柱梁強(qiáng)度比數(shù)值，而在計算梁截面抗彎承載力時，將板所提供的有效抗彎能力折算成一定范圍（即有效翼緣寬度）內(nèi)的板完全參與受彎，將框架梁等效為Ｔ型或者Γ型梁進(jìn)行設(shè)計計算。后一種方法由于精度可靠，目前運(yùn)用較為廣泛。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。影響有效翼緣寬度的因素眾多，包括節(jié)點類型、樓板配筋量、側(cè)向變形量、加載制度、直交梁剛度、邊界條件、板的長寬比以及板的鋼筋分布等[6],[11~12]。French等人的研究表明[6]由ACI規(guī)范所規(guī)定的有效寬度計算出的梁端抗彎承載力與2%層間水平位移角時的實測承載力相當(dāng)，因此按照ACI規(guī)定可以合理考慮樓板對梁抗彎承載力影響。我國吳勇[13]等通過對新規(guī)范設(shè)計的框架進(jìn)行計算分析后，%，同時借鑒東南大學(xué)的實驗實測結(jié)果后建議取梁每側(cè)6倍板厚范圍作為板的有效寬度。目前研究者們對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。另外，在計算柱的抗彎能力時，軸壓引起的柱抗彎能力的下降也必須加以考慮[5]。目前， 美國ACI31802 規(guī)范[14]和ACI35202 節(jié)點設(shè)計規(guī)范[15]都明確指出現(xiàn)澆樓板對梁的負(fù)彎矩承載力有較大提高，驗算框架柱梁強(qiáng)度比時，梁端承載力特別是負(fù)彎矩承載力需要須考慮有效翼緣寬度范圍內(nèi)的樓板與梁協(xié)同工作，并對各種節(jié)點中有效翼緣寬度作了細(xì)致規(guī)定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮柱端彎矩增大系數(shù)，以達(dá)到強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計目標(biāo)。新西蘭規(guī)范則規(guī)定在確定梁的設(shè)計所需的負(fù)彎矩鋼筋時，可以考慮板有效寬度范圍內(nèi)的與梁肋平行的板內(nèi)鋼筋作為負(fù)彎矩受拉鋼筋的組成部分，梁端所需負(fù)彎矩鋼筋面積為除去相應(yīng)樓板鋼筋承載力貢獻(xiàn)后的受拉鋼筋面積[13]。4．考慮樓板影響后的框架分析為了合理考慮樓板對框架梁的影響，根據(jù)美國規(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 型梁計算了內(nèi)節(jié)點梁端實際抗彎承載力， 的柱端
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