钢筋混凝土柱端弯矩增大系数η_c是减缓柱端在强地面运动下形成屈服区,改善结构性能的重要抗震措施。目前虽已见有对中国规范η_c取值有效性的分析评价结果,但对影响其取值的主要因素与影响程度则未见有关研究成果发表。探究η_c需要考虑的因素及其影响程度具有从本质上找出其形成规律的重要意义。本文尝试回答这一问题,从而进一步评价抗震规范各抗震等级现有η_c取值的有效性。本论文主要完成了以下研究工作:(1)总结各国规范“强柱弱梁”表达思路的异同,结合理论和现有分析结果提出了从构成因素上量化识别柱端弯矩增大系数η_c的思路方法。(2)严格按照现行规范设计了分别位于中国7度(0.10g)、7度(0.15g)、8度(0.20g)、8度(0.30g)和9度(0.40g)设防烈度分区的五个典型空间框架结构,并分析统计5个算例框架构件尺寸和截面配筋控制条件;在完成各算例框架的弹塑性建模后依次输入7条罕遇水准地面运动记录,完成非弹性动力反应分析。(3)主要的量化工作包括:分析统计各算例框架中节点、边节点的有效梁端抗弯能力超强系数范围;用“细化分析”方法逐时点地识别各算例框架柱端弯矩比例变化值,即罕遇地震非弹性弯矩比例相对于多遇地震弹性弯矩比例的变化;(4)探讨边柱轴力变化对柱出铰影响程度,并尝试对形成该影响程度的原因作出解释。基于以上研究工作,得出主要结论如下:(1)柱端弯矩增大系数要能达到减缓柱端在罕遇地震作用下进入屈服的目的,其取值必须在挖掘设计可靠性基础上包括两类增大幅度,一类是罕遇地震作用形成的总体作用弯矩增幅,可等效为构件的抗弯能力超强;另一类是因节点柱弯矩比例变化导致某一柱端作用弯矩的进一步增幅。(2)各算例框架结构的罕遇水准层间位移角均不超过规范限值2%,且大部分不超过1.5%,表明我国框架结构抗震控制总体上是有效的。从梁、柱出铰的角度来看,9度区框架基本实现了“强柱弱梁”目的;7度区框架柱普遍受最小配筋率控制,增大了柱的抗震抗弯能力,柱出铰率也在可接受范围内(35%以内);值得引起注意的是,8度区框架柱出铰率偏大且算例KJ3在某些地震波下形成了层侧移机构,足以说明这一设防分区框架结构柱端弯矩增大系数取值有待提升。(3)通过边柱比中柱的屈服率较明显偏小或者塑性发育程度明显偏小,以及轴力差异很大两根边柱在时程反应中的屈服时刻比较一致的现象,证明边柱轴力大幅度变化没有导致柱端形成过多塑性铰。并从三方面解释了这一现象的根本原因。进一步确认本论文分析η_c构成时可不考虑轴力变化。(4)梁在铰低烈度区框架结构的较高楼层的“超强”过于严重,这是与罕遇地震分析中低烈度区较高楼层不出铰的原因。本文认为对这种情况可不追求“强柱弱梁”。或者说,本文认为柱端弯矩增大系数η_c不能脱离罕遇水准地震,η_c的作用应该是尽可能保证柱不在此水准出铰,而不是一定严格地让每个节点处柱端抗弯能力之和大于梁端抗弯能力之和。另外,对于梁端抗弯能力超强不严重的节点,让柱端抗弯能力之和大于梁端抗弯能力之和1.2倍的做法,也可能因没有充分考虑柱端弯矩比例变化这一重要因素,从而不能避免柱端在罕遇地震作用下出铰。故此,对规范9度一级框架和一级框架结构规定的“实配法”持保留态度。(5)本文分析仍存在算例框架结构数量有限,未考虑结构周期等特性对罕遇地震下柱端弯矩比例与多遇地震下柱端弯矩比例变化取值的影响,以及对算例框架各柱端取同一的数值作为该烈度区框架的弯矩比例变化代表值等局限性。如有更多研究单位的分析结果积累,将会为判断这一变化的合理取值提供更全面参考。(6)在目前使用的中国设计规范中,传统观念认为各项抗震措施的具体指标应按三级、二级、一级抗震等级的顺序逐级提高;但本文及有关文献的近期研究发现,在柱端弯矩增大系数η_c的合理取值问题上,若想不同抗震等级(或更准确说不同设防烈度分区)的框架达到类似的柱屈服区发生比例,上述传统思路就有可能不再适用。经本文从构成因素识别及量化分析得到的η_c近似值从7度0.10g到9度0.40g区分别为2.0、1.7、1.7、1.8、1.7。本文得出比规范取值普遍偏大的η_c建议值,是基于各烈度区框架具有良好的等抗震性能的前提,其柱端出铰率基本均可控制在15%左右。若工程上考虑可适度降低结构的性能标准,如柱出铰率控制可适度放松,则得到的η_c建议值也相应地减小。根据上述研究结果,本文对一级框架识别的η_c与抗震规范规定取值接近,故可保持该取值不变;建议将二级抗震等级η_c提到与一级抗震等级相同的1.7;三级框架主要靠柱抗震最小配筋率要求在截面设计承载力基础上提高了配筋量,这给η_c的合理取值判断增大了难度。因为若只小幅度提高η_c值,柱配筋若仍由最小配筋率控制,则η_c的这种提高将毫无作用。因此若想进一步降低柱屈服比例,η_c可能应至少提至1.6。本论文主要创新点:(1)从构成因素上提出对我国柱端弯矩增大系数η_c量化的分析方法。(2)对罕遇地震下柱端弯矩分配比例进行了逐时点的识别,并统计了所有屈服时段内其与弹性弯矩比例的比值,大致给出了各烈度区典型框架这个变量的取值。(3)识别出罕遇地震动力时程反应中柱反弯点不在柱段内的情况,基本出现在顶部楼层,因为其对应的多遇地震弹性反应的反弯点已经偏离跨中较远,罕遇地震下反弯点稍有波动就会不在柱段内。(4)进一步强调了讨论柱端弯矩增大系数η_c不能脱离罕遇地震水准的这一思路。严格意义的“强柱弱梁”与保证柱端在罕遇水准下尽量不出铰并不完全等效。