RC框架结构“强柱弱梁”机制的Push-over分析

“强柱弱梁”作为混凝土框架结构实现梁铰机制的基本抗震手段和重要的结构措施已经存在多年，但是，“强梁弱柱”的柱铰机制在每次的地震中都大量存在。这种柱铰机制在汶川地震中尤其明显，该文考虑了现浇楼板对框架梁的承载力和刚度的影响，通过SAP2000对混凝土框架进行Push—over分析，可以知道现浇楼板对框架梁的承载力和刚度有增大作用，是导致强梁弱柱的重要原因之一，因此在设计中楼板的影响应更加重视。     

楼板对RC框架结构“强柱弱梁”屈服机制的影响

针对汶川地震中大量框架结构出现"强梁弱柱"的震害状况,文章对比了2001版和现行2010版《抗震规范》对实现"强柱弱梁"的相关规定,分析了楼板对结构实现"强梁弱柱"屈服机制的影响并指出了规范在该方面的不足.结合欧、美、新西兰等国规范,给出了我国框架结构为实现"强柱弱梁"屈服机制而在楼板设计和施工方面的建议、措施,并为我国今后在该方面的研究指出了方向.     

如何在实际设计中确保“强柱弱梁”的设计理念

震害表明,现浇混凝土框架结构很难做到强柱弱梁的设计理念。本文从作者多年的设计经验出发,对导致强柱弱梁不能顺利实现的原因进行了分析,并针对这些原因,根据作者的理解,提出了相应的处理措施,可供从事结构设计的同行参考。     

影响框架结构设计中实现“强柱弱梁”机制的因素

汶川地震后的大量研究资料表明,钢筋混凝土框架结构的主要震害现象表现在：1）填充墙等非结构构件严重开裂和破坏;2）几乎没有看到设计规范所要求的“强柱弱梁”破坏机制。《建筑抗震设计规范》（GB50010-2001）（2008年版）6.2.2条文说明指出,框架结构的变形能力与框架结构的破坏机制密切相关。试验研究表明,梁先屈服,     

混凝土框架结构“强柱弱梁”的实现问题浅析

实际震害表明，混凝土框架结构“强柱弱梁”在实际震害中难于实现，主要原因在于设计中对影响框架结构的受力性能的因素考虑不足。本文针对以往有关研究影响混凝土结构不能形成“强柱弱梁”的因素进行了综述，并指出了有待进一步研究的问题。     

预应力混凝土框架结构“强柱弱梁”设计方法研究

针对预应力混凝土框架梁设计方法的特殊性,本文以8度区(0.2g)抗震等级为二级的多层多跨预应力混凝土框架结构为例,研究规范对预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数取值的合理性,提出以梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩的方法进行预应力混凝土框架结构设计.分别以梁端地震组合弯矩和梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩设计8榀预应力混凝土框架,在OpenSees中建立其基于纤维梁柱单元的数值分析模型,并对其进行静力弹塑性分析与动力时程分析.研究表明:按现行规范设计的预应力混凝土框架结构,在罕遇地震下底层柱端出铰严重,提高其柱端弯矩增大系数,可以有效地改善结构屈服机制;04规程中柱端弯矩增大系数的取值偏小,规程修订时应给予适当提高,对抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构,其柱端弯矩增大系数的取值≥2.0;本文建议二级PC框架按梁端实际抗震受弯承载力调整柱端弯矩,其取值为1.4.     

基于可靠度的结构优化模型和“强柱弱梁”设计

由于没有考虑结构的不同功能失效时损失值是不同的这一重要事实，基于结构体系可靠度的优化设计模型不能给出符合工程实际要求的设计。针对这一问题，建议了利用结构的不同人效时损失值不同来估计结构失效损失期望的结构优化模型。实例表明，用此模型可以得到与工程概念设计要求相一致的“强柱弱梁”设计。     

碳纤维加固RC框架结构抗震性能

利用ANSYS软件对一栋三层钢筋混凝土框架结构进行了抗震性能分析,研究了碳纤维加固框架结构在地震作用下,节点的受力和变形特征、梁柱纵筋的应力增长变化以及结构动力特性等,并与普通框架结构进行对比分析。结果表明：加固后框架结构的楼层最大位移较普通结构明显提高,结构的延性显著改善,有利于结构的抗震。在节点处采用外包碳纤维布加固,可以提高框架柱的抗弯能力,使塑性铰首先出现在梁端,钢筋混凝土框架结构在地震作用下,破坏时更接近＂强柱弱梁＂的特点。     

中欧抗震设计规范关于“强柱弱梁”设计比较

通过5·12汶川大地震的震后房屋震害调查发现,多层钢筋混凝土框架结构的框架柱比梁更易遭到破坏,出现了非设计预期的柱铰破坏机制.从抗震设防目标、地震作用水准、结构分析模型、构件抗震计算与构造措施等多角度出发,对比分析了我国抗震设计规范GB 50011—2001和欧洲抗震规范EN 1998-1在实现强柱弱梁上的差异.研究表明,保证抗震等级为一至三级的梁、柱局部延性的构造措施不足,以及对于楼板对梁刚度和承载力的贡献考虑不充分是造成地震中钢筋混凝土框架结构柱铰破坏的主要原因.     

混凝土框架结构屈服机制存在的问题及研究

框架结构在工程中得到了广泛应用,而实际震害表明,设计所倡导的“强柱弱梁”屈服机制却几乎没有实现,设计中对填充墙对整体框架结构的影响考虑不足。因此,本文对以往开展的有关“强柱弱梁”屈服机制和有关填充墙对框架结构的影响研究进行了综述,并指出了有待进一步研究的问题。     

非强柱弱梁钢筋混凝土框架试验及有限元分析

通过两榀单层单跨混凝土框架在竖向荷载下的试验研究和非线性有限元全过程分析,对"梁强于柱"和"梁柱等强"框架的极限荷载、正常使用状态下的变形、位移延性和塑性内力重分布进行了研究.研究结果证明,在配筋适当的情况下,"梁强于柱"和"梁柱等强"框架在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求,且均具有较好的延性,能实现充分内力重分布.     

钢筋混凝土框架结构强柱弱梁设计的概率分析

考虑结构材料强度、几何尺寸以及计算模式的随机性,同时考虑梁纵筋的超强影响,采用可靠度理论分析了钢筋混凝土结构单个节点强柱弱梁设计的可靠度,得出了不同设防等级下强柱弱梁设计的可靠指标以及对应的失效概率．在此基础上,以6层框架为例,分析了不同柱端弯矩增大系数下结构的整体失效概率,采用投资-效益准则,提出了一种合理的确定柱端弯矩增大系数的方法．     

RC梁—钢管混凝土柱框架节点试验研究

以实际工程为背景,分别对RC梁—钢管混凝土柱框架的新型劲性混凝土环梁节点和RC梁—钢加强环节点进行了低周反复荷载试验研究,考察了节点的屈服荷载、极限荷载、节点刚度及耗能性能。试验结果表明:两种节点均具有足够的承载力和延性,抗震性能优良;节点刚度很大,可以视为刚性节点。     

基于性能的FRP加固混凝土柱抗震水平及指标选取

在研究FRP加固混凝土框架柱的抗震性能时引入了基于性能的抗震设计理论,从适用性、经济可修性、安全性三个方面将FRP加固框架柱的抗震性能划分为5个等级:正常使用、暂时使用、可修使用、生命安全及防止倒塌.对FRP加固框架柱的位移角限值进行统计分析,讨论了位移角与纵筋率ρs、配箍特征值λv、剪跨比λ、轴压比n及FRP特征值λf之间的关系;结果表明,n和λf对位移角有显著影响.选取位移角作为性能指标,并将n和λf引入到位移角的量化当中,给出了基于性能的抗震设计的指标限值.     

纤维薄板厚度对增强RC梁破坏模式的影响

采用理论推导与实验验证的方法,探讨碳纤维薄板厚度对增强钢筋混凝土(RC)梁破坏模式的影响．文中首先通过理论分析,提出了增强RC梁破坏模式的判断方法及公式,随后据此对4组试验梁的破坏模式进行了推定．理论推定结果表明,碳纤维薄板增强RC梁的破坏模式随着碳纤维薄板厚度的变化而改变,4种破坏模式(纤维薄板拉断、界面剥离或钢筋保护层剥离、混凝土压碎和混合破坏模式)分别对应于碳纤维薄板的某一厚度区间．文中最后通过实验验证了上述推定结果．     

低周反复荷载下无机锚固料后锚固压弯构件试验研究

为了研究无机锚固料植筋构件的抗震性能,以轴压比（0．2和0．4）、锚固长度（15D和20D）为控制参数设计了8个钢筋混凝土压弯构件．试验过程中试件的两端加轴向荷载,节点处施加往复荷载,通过试验对比分析了各构件在反复荷载下的极限承载能力、极限变形能力与耗能能力．结果表明,无机锚固料后锚固压弯构件在低周反复荷载作用下的极限承载能力与整浇构件理论计算值相近,但植筋深度为15D的压弯构件的延性比和能量耗散系数较低,植筋深度为20D的构件的延性比大且耗能能力高,满足抗震性能的要求．     

现浇板框架抗震性能的试验研究及理论分析

以现浇板对空间框架结构抗震性能的影响为主要研究内容,开展了空间框架结构的水平低周反复抗震试验.对框架结构的破坏情况、滞回曲线,以及现浇板纵向钢筋应变、梁端弯矩和现浇板受拉有效翼缘宽度进行了分析.分析结果表明,由于现浇板参与工作,框架无法形成"强柱弱梁"的破坏机制;现浇板框架结构的耗能能力较好;现浇板纵筋应变随层间侧移角的增大而增大,表明板参与框架结构受力的程度逐步增强;现浇板的参与使得框架梁端弯矩提高.最后利用拉压杆模型对现浇板受拉有效翼缘宽度进行推导,所得公式与实际情况符合良好,能够有效反映现浇板参与结构抗震工作的情况,可以用于工程实际使用.     

两种混凝土异形柱框架抗震性能试验对比

通过对一榀底层为宽肢的钢筋混凝土异形柱框架与一榀底层为非宽肢的异形柱框架的抗震试验研究,重点对比了两种异形柱框架结构的破坏特征、承载能力、延性、滞回特性、出铰顺序及刚度退化等抗震性能.分析结果表明,底层采用宽肢异形柱后可避免普通异形柱框架结构底层刚度薄弱的不利现象,并能不同程度地改善普通异形柱框架结构的多项抗震性能,提高了异形柱框架结构整体的抗震能力.