基于梁柱剛度比、柱梁強度比對框架結構破壞模式的影響研究.pdf

1、傳統(tǒng)設計方法主要通過“強柱弱梁”系數(shù)的調(diào)整來保證框架結構在遭遇強震作用時能夠形成合理的破壞模式，但卻忽略了梁、柱之間的剛度、強度關系合理的匹配對結構抗震性能和破壞模式的影響。
　　本文以框架結構為研究對象，主要工作如下：
　　①根據(jù)塑性鉸的特性和傳統(tǒng)框架結構的破壞模式評價內(nèi)容，利用經(jīng)修正的Park-Ang雙參數(shù)損傷模型，通過合理的加權組合方法，確定了從構件到結構的損傷評價量化指標，提出了較全面的框架結構破壞模式評價內(nèi)容。

2、r>　?、诓捎幂^精細的非線性分析方法，對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，并驗證了等效算例的有效性。
　　③設計了18個考慮樓板等效作用的平面框架算例（6種剛度比、3種強度比），考察梁、柱線剛度比和柱、梁抗彎強度比對框架結構抗震性能和破壞模式的影響，探究梁、柱構件剛度和強度的合理匹配關系。
　　通過上述工作，本文得出以下主要結論：
　　①帶樓板框架結

3、構的承載力和側向剛度明顯高于無樓板的框架結構，但是隨著水平側移的增大，帶板結構形成的柱鉸數(shù)量增多且損傷嚴重，底層在極限狀態(tài)形成了層側移機構，削弱了其變形能力和耗能能力，結構在軟化段強度退化較快。無樓板框架的破壞模式屬于較合理的“梁柱混合鉸機制”，梁、柱的總體損傷程度相當，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移機構，強震下結構的延性變形能力和耗能能力能夠得到充分發(fā)揮。說明當前框架結構采用梁、板分離設計的設計方法是實際

4、震害中框架結構難以實現(xiàn)預期破壞模式的重要原因之一。
　?、谝?倍板厚作為單側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果吻合較好。說明采用等效翼緣寬度近似考慮實際結構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倍板厚作為單側有效翼緣寬度的做法可能低估了強震作用下板參與結構共同作用的程度。
　?、哿骸⒅箯澗€剛度比和柱、梁抗彎強度比對框架結構的抗震性能的相同作用是：提高

5、剛度比或強度比對結構承載力均具有明顯的增強效應。剛度比的提高對結構的側向剛度、耗能能力增強效果明顯，對結構的變形能力有所削弱；提高強度比，結構的延性變形能力有所提高，但不如減小剛度比的效果顯著，結構的側向剛度、耗能能力增強效果不顯著。
　?、苷{(diào)整梁、柱抗彎線剛度比和柱、梁抗彎強度比對強震作用下框架結構的破壞模式均有控制作用：對于線剛度比大于1的框架結構，剛度比越小，梁柱損傷比越大，結構、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的框架結構，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，有形成層側移機構的風險；提高強度比，減少了柱鉸數(shù)目，明顯減輕了柱鉸變形，改善了結構整體和局部樓層的損傷程度，降低了梁柱損傷比，對框架結構破壞模式起到較好的控制作用。
　?、莞鶕?jù)有限算例的結果，建議：框架結構設計時，應至少計入單側8倍板厚寬度樓板的剛度及強度貢獻，應將柱、梁實際抗彎強度比控制在1.1以上，宜將梁、柱線剛