基于梁柱剛度比、柱梁強(qiáng)度比對(duì)框架結(jié)構(gòu)破壞模式的影響研究.pdf

1、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法主要通過“強(qiáng)柱弱梁”系數(shù)的調(diào)整來保證框架結(jié)構(gòu)在遭遇強(qiáng)震作用時(shí)能夠形成合理的破壞模式，但卻忽略了梁、柱之間的剛度、強(qiáng)度關(guān)系合理的匹配對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能和破壞模式的影響。
　　本文以框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，主要工作如下：
　?、俑鶕?jù)塑性鉸的特性和傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的破壞模式評(píng)價(jià)內(nèi)容，利用經(jīng)修正的Park-Ang雙參數(shù)損傷模型，通過合理的加權(quán)組合方法，確定了從構(gòu)件到結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)價(jià)量化指標(biāo)，提出了較全面的框架結(jié)構(gòu)破壞模式評(píng)價(jià)內(nèi)容。

2、r>　?、诓捎幂^精細(xì)的非線性分析方法，對(duì)比了帶樓板空間框架與無樓板空間框架的抗震性能和破壞模式的差異，得到了本文等效模型的樓板有效翼緣寬度取值，并驗(yàn)證了等效算例的有效性。
　?、墼O(shè)計(jì)了18個(gè)考慮樓板等效作用的平面框架算例（6種剛度比、3種強(qiáng)度比），考察梁、柱線剛度比和柱、梁抗彎強(qiáng)度比對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能和破壞模式的影響，探究梁、柱構(gòu)件剛度和強(qiáng)度的合理匹配關(guān)系。
　　通過上述工作，本文得出以下主要結(jié)論：
　?、賻前蹇蚣芙Y(jié)

3、構(gòu)的承載力和側(cè)向剛度明顯高于無樓板的框架結(jié)構(gòu)，但是隨著水平側(cè)移的增大，帶板結(jié)構(gòu)形成的柱鉸數(shù)量增多且損傷嚴(yán)重，底層在極限狀態(tài)形成了層側(cè)移機(jī)構(gòu)，削弱了其變形能力和耗能能力，結(jié)構(gòu)在軟化段強(qiáng)度退化較快。無樓板框架的破壞模式屬于較合理的“梁柱混合鉸機(jī)制”，梁、柱的總體損傷程度相當(dāng)，樓層間的損傷分布較均勻，邊柱出鉸較晚，各樓層始終未形成層側(cè)移機(jī)構(gòu)，強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)的延性變形能力和耗能能力能夠得到充分發(fā)揮。說明當(dāng)前框架結(jié)構(gòu)采用梁、板分離設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法是實(shí)際

4、震害中框架結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期破壞模式的重要原因之一。
　?、谝?倍板厚作為單側(cè)有效翼緣寬度近似考慮樓板作用的等效模型，從抗震受力特性和破壞模式等方面與帶樓板框架的分析結(jié)果吻合較好。說明采用等效翼緣寬度近似考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)中樓板作用的思路是可行的；另一方面，現(xiàn)行抗震規(guī)范中取6倍板厚作為單側(cè)有效翼緣寬度的做法可能低估了強(qiáng)震作用下板參與結(jié)構(gòu)共同作用的程度。
　?、哿?、柱抗彎線剛度比和柱、梁抗彎強(qiáng)度比對(duì)框架結(jié)構(gòu)的抗震性能的相同作用是：提高

5、剛度比或強(qiáng)度比對(duì)結(jié)構(gòu)承載力均具有明顯的增強(qiáng)效應(yīng)。剛度比的提高對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度、耗能能力增強(qiáng)效果明顯，對(duì)結(jié)構(gòu)的變形能力有所削弱；提高強(qiáng)度比，結(jié)構(gòu)的延性變形能力有所提高，但不如減小剛度比的效果顯著，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度、耗能能力增強(qiáng)效果不顯著。
　?、苷{(diào)整梁、柱抗彎線剛度比和柱、梁抗彎強(qiáng)度比對(duì)強(qiáng)震作用下框架結(jié)構(gòu)的破壞模式均有控制作用：對(duì)于線剛度比大于1的框架結(jié)構(gòu)，剛度比越小，梁柱損傷比越大，結(jié)構(gòu)、局部樓層的損傷明顯減輕，梁鉸數(shù)量增多，柱鉸數(shù)

6、目減少且變形較小，破壞模式更合理；剛度比小于1的框架結(jié)構(gòu)，雖然梁柱損傷比較大，但是頂層的柱鉸數(shù)目較多、損傷程度較高，有形成層側(cè)移機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)；提高強(qiáng)度比，減少了柱鉸數(shù)目，明顯減輕了柱鉸變形，改善了結(jié)構(gòu)整體和局部樓層的損傷程度，降低了梁柱損傷比，對(duì)框架結(jié)構(gòu)破壞模式起到較好的控制作用。
　?、莞鶕?jù)有限算例的結(jié)果，建議：框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)至少計(jì)入單側(cè)8倍板厚寬度樓板的剛度及強(qiáng)度貢獻(xiàn)，應(yīng)將柱、梁實(shí)際抗彎強(qiáng)度比控制在1.1以上，宜將梁、柱線剛