鋼筋混凝土框架底層梁柱節(jié)點(diǎn)雙向抗震性能研究.pdf

1、隨著人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)理解的深入和對(duì)其抗震性能要求的提高，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)經(jīng)歷了多個(gè)階段的發(fā)展。其中，能力設(shè)計(jì)法是一種被廣泛接受的設(shè)計(jì)理念，其核心在于實(shí)現(xiàn)具有一定延性的預(yù)期損傷模式。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)，它表現(xiàn)為“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”等設(shè)計(jì)要求。這些在我國(guó)抗震規(guī)范中均有體現(xiàn)。但是從汶川地震和蘆山地震中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的震害現(xiàn)象來(lái)看，對(duì)于以常規(guī)方法設(shè)計(jì)的非一級(jí)框架，“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)不一定能夠?qū)崿F(xiàn)，在底層出現(xiàn)層屈服機(jī)制甚至層倒

2、塌的現(xiàn)象比較普遍。
　　為深入研究鋼筋混凝土框架的抗地震倒塌能力，本文從7度區(qū)既有框架結(jié)構(gòu)入手，設(shè)計(jì)一棟典型的三級(jí)框架結(jié)構(gòu)，從中選取包含底層柱腳在內(nèi)的雙向梁柱節(jié)點(diǎn)，通過(guò)水平往復(fù)加載試驗(yàn)，考察雙向加載作用和現(xiàn)澆樓板對(duì)其承載力、延性和破壞模式等方面抗震性能的影響，并通過(guò)有限元分析對(duì)框架梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理進(jìn)行研究。
　　論文主要完成了以下工作:
　　(1)設(shè)計(jì)了6個(gè)包含底層柱腳的雙向梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)體，其中包含3個(gè)中柱節(jié)點(diǎn)和3個(gè)

3、邊柱節(jié)點(diǎn)，采用柱端主動(dòng)加載方式進(jìn)行雙向水平往復(fù)加載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是否考慮現(xiàn)澆樓板的作用，按汶川地震前的2001版抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)體在雙向往復(fù)荷載作用下均未出現(xiàn)預(yù)期的“強(qiáng)柱弱梁”的破壞模式。相反，三個(gè)中柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)體均在底層柱腳發(fā)生破壞，三個(gè)邊柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)體均在底層柱頂與節(jié)點(diǎn)區(qū)附近發(fā)生破壞。特別是對(duì)于邊柱節(jié)點(diǎn)，由于節(jié)點(diǎn)區(qū)在一側(cè)缺少梁的約束而過(guò)早發(fā)生節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞。其承載力明顯低于中柱節(jié)點(diǎn)。在這種破壞模式下，樓板提高梁承載力

4、的作用對(duì)整體試驗(yàn)體影響不大，但樓板為邊柱節(jié)點(diǎn)區(qū)提供的約束作用有助于在一定程度上提高其非線性變形能力。
　　(2)在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，基于軟化拉壓桿模型建立節(jié)點(diǎn)區(qū)的簡(jiǎn)化分析模型，以梁?jiǎn)卧M梁、柱構(gòu)件，以殼單元模擬樓板，在通用有限元軟件ABAQUS中對(duì)包含底層柱腳在內(nèi)的梁柱節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行數(shù)值分析。分析包括兩部分內(nèi)容:(a)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的擬合和模型驗(yàn)證，(b)基于驗(yàn)證的數(shù)值模型進(jìn)行參數(shù)分析。在第一部分中，數(shù)值模型很好的再現(xiàn)了試驗(yàn)過(guò)程，中柱