考虑板筋影响的RC框架梁设计方法研究

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为了实现钢筋混凝土(RC)框架结构“大震不倒”的设防目标,我国现行《建筑抗震设计规范》提出了“强柱弱梁”设计准则,但是历次震害表明“强柱弱梁”破坏模式并未能良好实现。现浇楼板的存在对梁端抗弯能力的增强具有不可忽略的作用,是框架梁发生“超强”的主要原因。通过有效翼缘宽度来表达与框架梁梁肋平行的板筋在框架梁端抗弯中参与作用,是对楼板板筋参与作用的其中一种考虑方式,总结以往学者对于现浇楼板提高框架梁抗弯承载力的研究和提出的有效翼缘宽度取值方法,将对应现行规范的1/50层间位移角限值时的有效翼缘宽度计算公式,结合OpenSEES程序的特点,运用于软件中便于实际结构设计应用时进行调用。该公式考虑了节点类型、轴压比及正交梁跨度等因素的影响。本文立足于以往学者研究成果基础上,开展了以下工作:(1)结合已有的研究成果,论述“强柱弱梁”有效实施的情况,总结“强柱弱梁”发生的原因和解决方法。(2)结合有限元软件OpenSEES数值仿真,建立数值模型与试验结果进行比较,探究对现浇楼板的模拟方法在OpenSEES程序中的实现情况,并从结构延性、滞回性能、骨架曲线和梁柱钢筋应力方面分析,判断对现浇楼板的模拟方法的可行性。(3)通过OpenSEES程序的开放性特点,结合提出的有效翼缘宽度计算公式,运用Tcl editor软件编写出可供实际结构设计反复应用的TCL程序文件,在建立框架梁单元时调用该TCL程序文件可以自动计算对应的有效翼缘宽度。并在此基础上,分别从数值模拟对比和试验模拟对比两个方面对得出的TCL程序文件进行了验证,验证了运用该有效翼缘公式计算梁端负弯矩处板筋参与抗弯作用是合理有效的。(4)通过一个五层RC空间框架结构对有效翼缘宽度计算公式在OpenSEES中的实现方法进行了算例应用,研究了结构的位移反应、位移角分布、梁柱出铰情况,分析了该RC空间框架结构的破坏模式。
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