現(xiàn)澆樓板對(duì)框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比及影響研究

1、汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報(bào)告北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社2008.6北京263271.1現(xiàn)澆樓板對(duì)框架結(jié)構(gòu)柱梁強(qiáng)度比的影響研究馬千里，葉列平，陸新征，馬玉虎（清華大學(xué)土木工程系，北京，100084）摘要：“強(qiáng)柱弱梁”屈服機(jī)制是框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則，但由于現(xiàn)澆樓板等因素的影響，實(shí)際框架結(jié)構(gòu)并不能實(shí)現(xiàn)梁鉸屈服機(jī)制。本文總結(jié)了大量研究者的試驗(yàn)和分析結(jié)果，并通過(guò)算例證明樓板對(duì)框架梁的負(fù)彎矩承載力有較大提高，因此建議將框架梁等效為Ｔ形或者型

2、梁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在此基礎(chǔ)上按規(guī)范要求考慮柱端彎矩放大系數(shù)；或?qū)前邃摻羁紤]為超配鋼筋，進(jìn)一步提高柱端彎矩放大系數(shù)，使實(shí)際結(jié)構(gòu)真正實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的屈服機(jī)制。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)，強(qiáng)柱弱梁，柱梁強(qiáng)度比，樓板，有效翼緣寬度1概述框架結(jié)構(gòu)梁鉸屈服機(jī)制是抗震設(shè)計(jì)所期望的框架失效機(jī)構(gòu)。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范條文說(shuō)明》[1]指出框架結(jié)構(gòu)的變形能力與框架的破壞機(jī)制密切相關(guān)。試驗(yàn)研究表明，梁先屈服，可使整個(gè)框架有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力，極限層間位移增大

3、，抗震性能較好。我國(guó)現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500102001）[2]規(guī)定，對(duì)于考慮地震作用組合的一、二、三級(jí)框架柱，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點(diǎn)外，柱端組合的設(shè)計(jì)彎矩應(yīng)滿足式（1）要求：ΣMc=ηcΣMb（1）一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)尚應(yīng)符合ΣMc=ηcΣMbua（2）其中，ΣMc為節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時(shí)針或反時(shí)針?lè)较蚪M合的彎矩設(shè)計(jì)值之和，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值，可按彈性分析分配；ΣMb為節(jié)點(diǎn)左右梁端截面反

4、時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蚪M合的彎矩設(shè)計(jì)值之和，一級(jí)框架節(jié)點(diǎn)左右梁端均為負(fù)彎矩時(shí)，絕對(duì)值較小的彎矩應(yīng)取零；ΣMbua為節(jié)點(diǎn)左右梁端截面反時(shí)針或順時(shí)針?lè)较驅(qū)嵟涞恼孛婵拐鹗軓澇休d力所對(duì)應(yīng)的彎矩值之和，根據(jù)實(shí)配鋼筋面積（計(jì)入受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定；ηc為柱端彎矩增大系數(shù)，一級(jí)取1.4，二級(jí)取1.2，三級(jí)取1.1。鋼筋設(shè)計(jì)出的框架梁可能無(wú)法滿足實(shí)際結(jié)構(gòu)中“強(qiáng)柱弱梁”的要求，實(shí)際結(jié)構(gòu)中樓板鋼筋殘余框架梁受力的鋼筋很可能超出框架梁自身配筋面積的10%

5、以上，因此現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的“強(qiáng)柱弱梁”要求，實(shí)際無(wú)法實(shí)現(xiàn)。2典型框架分析為分析研究樓板對(duì)框架梁剛度和承載力貢獻(xiàn)的影響，本文設(shè)計(jì)了兩個(gè)典型框架進(jìn)行分析計(jì)算。結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)參數(shù)為6層框架，縱橫向各4跨，開間6m6m，層高3.6m，樓面恒載3.75kNm2，活載2.0kNm2，柱截面450mm450mm，梁截面250mm600mm，計(jì)算時(shí)按（恒載活載）作用于主體結(jié)構(gòu)，7度設(shè)防，設(shè)計(jì)地震分組第一組，梁柱均采用C25級(jí)混凝土，縱筋采用HRB335級(jí)，

6、樓板采用C20混凝土，鋼筋采用HPB235級(jí)?？蚣芸偢咧挥?1.6m，根據(jù)規(guī)范按三級(jí)框架要求設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按PKPM程序計(jì)算，柱中每側(cè)配筋面積600mm2，角部配200mm2，梁端上部配600mm2，下部配400mm2，梁中部下部配500mm2，上部構(gòu)造配，考慮到框架各層配筋面積差別不大，同時(shí)也為了簡(jiǎn)化計(jì)算模型，梁柱配筋沿層汶川地震建筑震害調(diào)查與災(zāi)后重建分析報(bào)告北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社2008.6北京263271.3高不再作變動(dòng)，樓板厚1

7、20mm，樓板鋼筋采用上下兩層分離式配筋，上層配筋率0.6%，下層配筋率0.3%，結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖2。（a）無(wú)樓板框架（b）有樓板框架00.030.060.090.120.1500.0020.0040.0060.0080.01頂點(diǎn)位移角基底剪重比無(wú)樓板框架有樓板框架圖2計(jì)算模型圖3推覆曲線比較模型采用有樓板和無(wú)樓板兩種模型。無(wú)樓板的框架結(jié)構(gòu)，按照梁端彎矩相等的原則將樓板荷載折算成梁上線荷載進(jìn)行計(jì)算，以保證兩個(gè)結(jié)構(gòu)總質(zhì)量相同。模型中梁柱單元均