不同設(shè)計方法控制RC框架結(jié)構(gòu)強震破壞模式效果的對比分析.pdf

1、強震中實現(xiàn)預(yù)期的延性破壞模式是保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大震或超大震抗震性能的決定性因素之一。各國規(guī)范都采取了設(shè)計措施期望控制RC框架結(jié)構(gòu)在強震中出現(xiàn)其倡導(dǎo)的“強柱弱梁”延性破壞模式。遺憾的是，汶川地震中我國抗震規(guī)范采取的能力設(shè)計措施并未有效的實現(xiàn)其所倡導(dǎo)的延性破壞模式，框架結(jié)構(gòu)幾乎全是柱鉸破壞模式，這引起我們對規(guī)范控制破壞模式的設(shè)計措施有效性的反思，如何才能有效合理的實現(xiàn)預(yù)期的強震破壞模式是亟需面對和解決的難題。
　　本文對不同國家采用

2、的促使框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“強柱弱梁”破壞模式的設(shè)計措施進行了對比分析；借鑒有代表性的日本規(guī)范基于大震內(nèi)力的預(yù)設(shè)破壞模式設(shè)計思路和新西蘭規(guī)范考慮高振型影響的隨結(jié)構(gòu)周期變化的“強柱弱梁”調(diào)整系數(shù)的做法，分別采用中國、新西蘭和等效線性化大震設(shè)計三種方法設(shè)計8度0.2g區(qū)5層、10層和13層3組算例，對比其經(jīng)濟性，并通過彈塑性動力時程分析，考察了其控制框架結(jié)構(gòu)強震破壞模式的效果。
　　研究得到的主要結(jié)論有：
　?。?）中國、美國、歐洲、新

3、西蘭等國采用基于小震彈性內(nèi)力的“強柱弱梁”能力級差調(diào)整措施引導(dǎo)框架在強震下出現(xiàn)預(yù)期的破壞模式，中、美、歐等國針對不同情況采用相應(yīng)固定的強柱弱梁系數(shù)，新西蘭規(guī)范提供了一種最為嚴格的考慮高振型影響的隨結(jié)構(gòu)周期變化的強柱弱梁調(diào)整方案；而日本則直接基于大震內(nèi)力進行預(yù)期破壞模式設(shè)計，這種方法一定程度上考慮了結(jié)構(gòu)強震下的內(nèi)力重分布，在理論上具有優(yōu)越性。新西蘭和日本的做法值得借鑒。
　?。?）本文采用的等效線性化方法計算框架結(jié)構(gòu)在大震下的地震反

4、應(yīng)與彈塑性時程結(jié)果相比，層位移和層間位移角吻合較好，但樓層剪力普遍比彈塑性時程結(jié)果大，表明采用的等效線性化方法設(shè)計框架柱截面是偏保守的。
　?。?）通過對比三種方法的單榀框架配筋量發(fā)現(xiàn)，樓層數(shù)較少時，新西蘭規(guī)范做法相對較小，樓層數(shù)較多時，新西蘭規(guī)范做法約為中國做法的1.1倍；等效線性化大震設(shè)計方法約為中國做法的1.1倍。
　?。?）我國8度0.2g區(qū)的框架結(jié)構(gòu)在大震作用下，中國規(guī)范算例出現(xiàn)以梁鉸為主的梁柱鉸破壞模式，柱鉸位置

5、以框架柱底和結(jié)構(gòu)上部中柱為主，滿足“大震不倒”的要求；新西蘭規(guī)范和等效線性化大震設(shè)計方法算例基本出現(xiàn)梁鉸機制，少量柱鉸出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)樓層數(shù)較少時的底部。在超大震作用下，中國規(guī)范算例出現(xiàn)大量柱鉸，甚至有時形成層屈服柱鉸機構(gòu)，新西蘭規(guī)范和等效線性化大震設(shè)計方法算例上部樓層和結(jié)構(gòu)底部出現(xiàn)柱鉸，但相對中國規(guī)范來說柱端出鉸率、出鉸程度較低；樓層數(shù)較多時，新西蘭規(guī)范算例除結(jié)構(gòu)底部柱底出鉸外其他部位全是梁鉸，控制效果較好。總體來說，新西蘭規(guī)范和等效線性化