罕遇地震下框架结构强柱弱梁屈服机制研究

论文摘要

汶川地震实际震害现象表明:按照我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）设计的框架结构并不能实现预期的“强柱弱梁”屈服机制。因此,找出“强柱弱梁”未能实现的原因以及对影响“强柱弱梁”屈服机制实现的因素进行分析研究显得非常有必要。本文正是基于以上背景,对罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构的强柱弱梁屈服机制展开研究,以探讨现行抗震设计规范中相关措施的合理性。本文首先详细分析和总结了影响强柱弱梁屈服机制实现的因素,在影响强柱弱梁屈服机制实现的诸多因素中,可以看出柱子的轴压比是十分重要的因素之一。以8度（0.20g）区二级钢筋混凝土框架结构为研究对象,利用通用结构设计软件PKPM按照我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）设计了5个6层（3×2跨）的钢筋混凝土框架模型,其轴压比分别为n=0.77、0.73、0.62、0.49、0.39,并在非线性动力分析程序SeismoStruct中对其分别进行了双向罕遇地震下的非线性动力时程分析,考察了结构的整体反应和局部反应,分析结果表明按照《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）设计的8度区二级空间框架在罕遇地震作用下形成的是以柱铰为主的梁柱铰混合屈服机制,规范制定的包括柱轴压比限值等的相关控制措施极其偏弱;随着柱轴压比的减小,框架结构柱端的地震反应逐渐减弱,梁端的地震反应变强,结构的非线性地震反应逐渐向有利的“强柱弱梁”方向发展;在规范的其他措施不变的前提下,当柱子的轴压比调整到0.39且对柱子的配筋面积乘以1.15的放大系数时,结构在罕遇地震作用下能够形成良好的可以接受的梁柱铰屈服机制。最后本文按照最新实施的《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）设计了一个6层（3×2跨）的8度区二级框架,并进行非线性动力时程分析,分析结果表明按照《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）设计的8度区二级空间框架在罕遇地震作用下形成的仍是以柱铰为主的梁柱铰混合屈服机制,但按10抗震规范设计的框架柱端塑性转动更小且梁铰出现更普遍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 影响强柱弱梁屈服机制实现的因素
• 1.3 国外规范相关规定以及国内外研究现状
• 1.4 本文的研究目的和研究内容
• 2 框架结构分析实例的选取与设计
• 2.1 8 度区二级框架的设计
• 2.2 改变轴压比的分析框架的设计
• 2.3 按建筑抗震设计规范（G850011-2010）设计的框架
• 3 框架结构非线性动力时程分析模型的建立
• 3.1 非线性动力分析程序的介绍
• 3.2 非线性动力时程分析模型的准备
• 3.3 地震波的选取与输入
• 4 框架结构非线性动力时程分析的结果与评价
• 4.1 钢筋混凝土空间框架地震反应的评价标准
• 4.2 框架结构（D8）非线性时程分析的结果与评价
• 4.3 框架结构（D8-0.77）非线性时程分析的结果与评价
• 4.4 框架结构（D8-0.62）非线性时程分析的结果与评价
• 4.5 框架结构（D8-0.49）非线性时程分析的结果与评价
• 4.6 框架结构（D8-0.39）非线性时程分析的结果与评价
• 4.7 框架结构（D8-2010）非线性时程分析的结果与评价
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的研究工作及主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录