RC框架结构大震内力设计方法对预设破坏模式的控制效果及试验研究

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钢筋混凝土结构在地震中能否实现预期的破坏模式至关重要。我国规范基于小震内力进行“强柱弱梁”承载力级差调整以引导RC框架结构出现梁铰为主的梁柱铰混合机制,但强震下结构先后进入非线性导致内力重分布,使得弹塑性状态下梁柱内力比例与弹性状态下梁柱内力比例存在很大差别,同时强震中变轴力对框架柱承载力影响显著,规范采用的固定“强柱弱梁”系数能否有效经济的包络这些影响值得考究。日本规范直接基于大震内力进行预设破坏模式设计,这种方法在一定程度上考虑了结构强震下的内力重分布和变轴力等因素的影响,在理论上似乎更加合理,其思路值得学习,但其在现行中国规范体系中的应用效果如何还需要进行深入研究。本文采用等效线性化方法建立对应预设破坏模型的等代结构模型,基于大震弹性内力进行结构抗震设计,通过不同烈度区(6度0.05g区~8度0.3g区)、不同高度(15.9m、24.9m、30.9m和39.9m)、不同轴压比(大轴压比和小轴压比)的算例模型对比分析,考察了等效线性化大震内力设计方法与规范方法对RC框架结构预设破坏模式的控制效果,对比两种方法的优劣,初步提出等效线性化方法的简化思路;在算例分析的基础上,按两种方法分别设计平面框架模型进行对比试验,对破坏模式控制效果进行了进一步验证。本文结论如下:①对各烈度区预设破坏模式算例结果统计可知,梁柱铰延性系数基本上在1~3.5之间,梁铰延性系数最大值常出现在结构中间楼层附近,烈度越高梁柱铰延性系数越大,轴压比越大梁柱铰延性系数越大,结构高度增加柱端延性系数随之减小。②对比等效线性化大震内力设计方法与规范方法分析结果可知,各地震水准下等效线性化大震内力设计方法可以有效减少柱铰数量和降低柱铰延性系数,烈度越高效果越明显;楼层增多与轴压比减小更加有利于梁铰破坏模式的形成。③为了实际运用,对等效线性化大震内力设计方法做出相应的初步简化并通过算例进行了验证。④对比试验结果表明,等效线性化大震内力设计方法比规范方法更加有利于框架结构在地震作用下形成梁铰为主的破坏模式。
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