現(xiàn)澆樓板對(duì)框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比及影響研究-展示頁
2024-09-07 09:49本頁面
【正文】 柱，除框架頂層和柱軸壓比小于，柱端組合的設(shè)計(jì)彎矩應(yīng)滿足式（1）要求：ΣMc= ηc ΣMb （1）一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)尚應(yīng)符合ΣMc= ηc ΣMbua （2）其中，ΣMc為節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時(shí)針或反時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值，可按彈性分析分配；ΣMb為節(jié)點(diǎn)左右梁端截面反時(shí)針或順時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和，一級(jí)框架節(jié)點(diǎn)左右梁端均為負(fù)彎矩時(shí)，絕對(duì)值較小的彎矩應(yīng)取零；ΣMbua為節(jié)點(diǎn)左右梁端截面反時(shí)針或順時(shí)針方向?qū)嵟涞恼孛婵拐鹗軓澇休d力所對(duì)應(yīng)的彎矩值之和，根據(jù)實(shí)配鋼筋面積（計(jì)入受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定； ηc為柱端彎矩增大系數(shù)。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。本文僅從樓板對(duì)框架梁的剛度和承載力貢獻(xiàn)，分析研究框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比對(duì)實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”機(jī)制的影響。(2) 在負(fù)彎矩區(qū)，樓板內(nèi)的超配鋼筋相當(dāng)于增加了框架梁的負(fù)彎矩筋，會(huì)顯著增強(qiáng)框架梁的抗負(fù)彎矩承載力。故而抗震規(guī)范僅規(guī)定對(duì)9 度及一級(jí)框架結(jié)構(gòu)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, 263271.2需要考慮框架梁的實(shí)際受彎承載力；其他情況通過彎矩增大系數(shù)來近似考慮一定的超配鋼筋和鋼筋超強(qiáng)。圖1 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的柱鉸破壞機(jī)制我國(guó)規(guī)范中雖然對(duì)豎向荷載作用下梁的剛度考慮了樓板的增強(qiáng)作用，將中梁和邊梁剛度一般分別放大到原來的2 倍，但對(duì)框架現(xiàn)澆樓板內(nèi)與梁肋平行的鋼筋參與梁端負(fù)彎矩承載能力的問題沒有做出明確規(guī)定。這說明采用現(xiàn)行規(guī)范，不考慮樓板鋼筋設(shè)計(jì)出的框架梁可能無法滿足實(shí)際結(jié)構(gòu)中“強(qiáng)柱弱梁”的要求，實(shí)際結(jié)構(gòu)中樓板鋼筋殘余框架梁受力的鋼筋很可能超出框架梁自身配筋面積的10%以上，因此現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的“強(qiáng)柱弱梁”要求，實(shí)際無法實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)參數(shù)為6 層框架，縱橫向各4 跨，開間6m6m，柱截面450 mm450mm，梁截面250mm600mm，計(jì)算時(shí)按（恒載+活載）作用于主體結(jié)構(gòu)，7 度設(shè)防，設(shè)計(jì)地震分組第一組，梁柱均采用C25 級(jí)混凝土，縱筋采用HRB335 級(jí)，樓板采用C20 混凝土，鋼筋采用HPB235 級(jí)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按PKPM 程序計(jì)算，柱中每側(cè)配筋面積600mm2，角部配200mm2，梁端上部配600mm2，下部配400mm2，梁中部下部配500mm2，上部構(gòu)造配，考慮到框架各層配筋面積差別不大，同時(shí)也為了簡(jiǎn)化計(jì)算模型，梁柱配筋沿層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, 263271.3高不再作變動(dòng)，樓板厚120mm，樓板鋼筋采用上下兩層分離式配筋，%，%，結(jié)構(gòu)模型見圖2。無樓板的框架結(jié)構(gòu)，按照梁端彎矩相等的原則將樓板荷載折算成梁上線荷載進(jìn)行計(jì)算，以保證兩個(gè)結(jié)構(gòu)總質(zhì)量相同。有樓板的框架結(jié)構(gòu)，樓板采用分層殼單元建模，模擬樓板平面外的受力和變形性能[4]。無樓板的框架結(jié)構(gòu)的前兩階振型分別為X、Y 方向的平動(dòng)，第三階為扭轉(zhuǎn)，；有樓板的框架結(jié)構(gòu)的前兩階振型分別為X、Y 方向的平動(dòng)，第三階為扭轉(zhuǎn)。得到基底剪力－頂點(diǎn)位移曲線見圖3，當(dāng)側(cè)向承載力開始下降時(shí)，結(jié)構(gòu)塑性鉸分布見圖4?？疾靾D4 的結(jié)構(gòu)在側(cè)向承載力下降時(shí)的塑性鉸分布模式可以看出，無樓板的框架結(jié)構(gòu)其最終失效時(shí)梁端大量出現(xiàn)塑性鉸（如圖2(a)），且主要集中在下部三層，上部?jī)蓪訜o塑性鉸出現(xiàn)，這主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模型采取上下鋼筋統(tǒng)一配置，上部各層與下部各層的抗側(cè)強(qiáng)度相差無幾，但是所受側(cè)向力卻較??；柱端受壓一側(cè)底層柱底出現(xiàn)塑性鉸，上部柱無一出鉸，在側(cè)向變形較大時(shí)，由于底層柱腳和下部三層梁端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, 263271.4塑性鉸出現(xiàn)軟化，并且在P－Δ效應(yīng)的影響下，結(jié)構(gòu)抗側(cè)承載力出現(xiàn)下降。通過該算例可以發(fā)現(xiàn)，按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的框架，如果不考慮樓板對(duì)框架梁的抗彎剛度和承載力的增強(qiáng)作用，實(shí)際框架結(jié)構(gòu)很可能出現(xiàn)弱柱強(qiáng)梁的破壞模式，這與“強(qiáng)柱弱梁”屈服機(jī)制設(shè)計(jì)原則是背道而馳，結(jié)構(gòu)的抗震延性較差，一旦由于偶然的超強(qiáng)地震作用或其它部里因素的影響，既有可能造成樓層屈服機(jī)制而導(dǎo)致局部樓層倒塌，見圖5。以結(jié)構(gòu)中的內(nèi)節(jié)點(diǎn)為例，滿足規(guī)范相關(guān)強(qiáng)柱弱梁要求。
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