雙向地震下我國(guó)框架柱抗剪設(shè)計(jì)方法的校核研究.pdf

1、框架柱在雙剪作用下破壞機(jī)理非常復(fù)雜，對(duì)這方面的研究并不充分；從以往的震害來看，剪跨比較小的鋼筋混凝土框架柱在地震中剪切破壞比較嚴(yán)重，塑性變形能力很差。本文力圖找到合適的抗剪承載力判別方法對(duì)按照中國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)的空間框架的抗剪承載力進(jìn)行校核，檢驗(yàn)中國(guó)規(guī)范對(duì)強(qiáng)剪弱彎的抗震措施是否合適。這期間，分別進(jìn)行了下列研究工作。
　　 ①本文研究了框架柱塑性鉸區(qū)域的抗剪性能，選擇了框架柱合適的抗剪承載力計(jì)算方法。對(duì)Priestley、ASCE-AC

2、I426、Watanabe/Ichinose、YanXiao、管品武的7個(gè)單向抗剪承載力計(jì)算公式進(jìn)行了分析，并詳細(xì)討論了桁架模型混凝土斜壓腹桿傾角。運(yùn)用官品武14個(gè)試驗(yàn)柱單向剪切的數(shù)據(jù)對(duì)Priestley、YanXiao、管品武的3個(gè)抗剪承載力公式進(jìn)行了校核。本文通過OpenSees非線性分析程序提取框架柱截面的曲率延性更加方便，則需要基于曲率延性的混凝土抗剪退化Priestley公式來計(jì)算抗剪承載力。大多數(shù)抗剪試驗(yàn)是測(cè)量柱的頂點(diǎn)位移，

3、而測(cè)量試驗(yàn)柱的塑性鉸區(qū)域曲率卻很少，為了把柱頂線位移轉(zhuǎn)換成塑性鉸區(qū)域的曲率及曲率延性，本文運(yùn)用了OpenSees程序?qū)χM(jìn)行了截面分析，并對(duì)Priestley基于混凝土對(duì)抗剪貢獻(xiàn)隨曲率延性而退化的單向抗剪承載力公式進(jìn)行校核。本文修正和建議了統(tǒng)計(jì)分析法，給出了基于平均值水準(zhǔn)的抗震抗剪承載力計(jì)算公式。參考了抗剪專題組的研究報(bào)告和Priestley提出的斜向抗剪功能函數(shù)，提出合適的斜向抗剪承載力的計(jì)算及其校核方法。最后，運(yùn)用了天津大學(xué)郭永亮8

4、個(gè)試驗(yàn)柱雙向剪切的數(shù)據(jù)、朱伯龍4個(gè)試驗(yàn)柱雙向剪切的數(shù)據(jù)、重慶大學(xué)胡堅(jiān)12個(gè)試驗(yàn)柱雙向剪切的數(shù)據(jù)對(duì)基于曲率延性的混凝土抗剪退化Priestley公式和統(tǒng)計(jì)分析公式計(jì)算的雙向抗剪承載力進(jìn)行校核。
　　 ②對(duì)框架梁、柱的剪力-剪切變形骨架曲線用定參方法進(jìn)行了探討。
　　 ③嚴(yán)格按照我國(guó)規(guī)范GB50010-2002和GB50011-2001設(shè)計(jì)了兩個(gè)8度(0.3g)典型鋼筋混凝土空間框架，并在非線性動(dòng)力分析平臺(tái)OpenSees上

5、對(duì)空間框架進(jìn)行了罕遇地震下多波輸入的反應(yīng)分析，考察了空間框架的整體反應(yīng)規(guī)律和局部反應(yīng)規(guī)律，基于這些結(jié)果對(duì)兩個(gè)典型框架柱彎矩增強(qiáng)措施的合理性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　 ④通過兩個(gè)空間框架，驗(yàn)證了空間受力下柱子雙向受剪承載力是否足夠，主要包括兩個(gè)方面，一是空間受力下柱子的大震剪力需求規(guī)律；二是柱子雙向受剪承載力與單向受剪承載力的關(guān)系。其中，考慮了框架柱軸向受拉、受壓時(shí)，軸力對(duì)抗剪承載力的影響。最后，運(yùn)用Priestley公式、統(tǒng)計(jì)分析公式對(duì)

6、兩個(gè)空間框架在罕遇地震(八度(0.3g)區(qū))作用下，框架柱雙向抗剪承載力進(jìn)行校核，另外，對(duì)罕遇地震加速度峰值提高到0.633g(九度區(qū)水準(zhǔn))時(shí)雙向地震輸入下的框架柱雙向抗剪承載力也進(jìn)行了校核。
　　 通過上述分析，本文得出了如下結(jié)論：
　　 ①經(jīng)過分析比較，本文采用了基于曲率延性的Priestley公式和統(tǒng)計(jì)分析公式的兩種不同抗剪承載力校核公式，其中，混凝土隨曲率延性退化的Priestley公式考慮了混凝土斜壓腹桿傾角為

7、30°和45°角的兩種情況，統(tǒng)計(jì)分析公式是基于大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸所得。經(jīng)驗(yàn)證，兩種方法對(duì)構(gòu)件抗剪承載力預(yù)測(cè)與試驗(yàn)值較為吻合。
　　 ②提出了比較合理的框架柱剪力-剪切變形骨架曲線定參方法。
　　 ③本文分析結(jié)果表明現(xiàn)行規(guī)范對(duì)八度(0.3g)空間框架的柱抗彎能力增強(qiáng)措施明顯偏弱，不能形成規(guī)范所期望的以梁鉸為主的塑性鉸耗能機(jī)構(gòu)，為抗震安全埋下了重大安全隱患。
　　 ④經(jīng)過本文兩個(gè)8度(0.3g)空間框架柱的抗剪承