山地掉層RC框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)震破壞失效模式分析.pdf

1、按地貌類型劃分我國有三分之一的國土屬于山地，掉層框架結(jié)構(gòu)是山地建筑中應(yīng)用的最為廣泛最具有代表性的建筑結(jié)構(gòu)形式。掉層框架的不等高接地形式，決定了其受力性能與普通平地框架結(jié)構(gòu)存在顯著差異，目前國內(nèi)外均無針對(duì)山地框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成熟規(guī)范，山地框架結(jié)構(gòu)的抗震性能研究顯然已經(jīng)滯后于實(shí)際工程的需要。尤其自汶川地震以來，諸多結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的破壞失效模式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期有所較大的差別，同時(shí)由于大量頻發(fā)地震帶均屬于山地地貌，有必要研究清楚山地掉層框架結(jié)構(gòu)在

2、強(qiáng)震下的破壞失效模式，同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)多維理論研究進(jìn)展緩慢及軟件開發(fā)等歷史原因，以往對(duì)于山地框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析長(zhǎng)期以桿系簡(jiǎn)化模型為主，因此研究山地框架結(jié)構(gòu)基于精細(xì)化實(shí)體模型的地震響應(yīng)很有必要。
　　首先以一個(gè)8度0.2g區(qū)的掉層框架結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，采用通用有限元分析軟件ABAQUS，從結(jié)構(gòu)混凝土塑性損傷系數(shù)、各個(gè)地震響應(yīng)指標(biāo)的時(shí)程曲線等方面，討論與評(píng)價(jià)了基于精細(xì)化實(shí)體模型的空間掉層框架結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的破壞失效模式，并分析了有無樓板

3、、樓板厚度、樓板梁端開縫形式等諸多因素對(duì)掉層框架結(jié)構(gòu)的破壞失效模式的影響。
　　進(jìn)一步以另一個(gè)8度0.2g區(qū)的空間掉層框架結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，采用結(jié)構(gòu)非線性分析與性能評(píng)估軟件Perform-3D，從整體和局部?jī)蓚€(gè)層次上，討論與評(píng)價(jià)了空間掉層框架結(jié)構(gòu)在2組近斷層地震動(dòng)和2組遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)輸入下的抗震性能，分析了在各條地震波作用下，改變掉層框架結(jié)構(gòu)的柱截面尺寸、梁端配筋率、柱端配筋率、結(jié)構(gòu)掉跨情形等因素對(duì)掉層框架結(jié)構(gòu)的破壞失效模式的影響，并

4、研究了近場(chǎng)脈沖對(duì)山地框架結(jié)構(gòu)的影響。
　　通過本文的研究，得到如下主要結(jié)論：
　?、貯BAQUS建立的精細(xì)化實(shí)體掉層框架模型在強(qiáng)震下顯示出梁柱混合出鉸的破壞失效模式，而SAP2000建立的桿系簡(jiǎn)化模型則顯示為以梁鉸為主的破壞失效模式，說明ABAQUS建立的精細(xì)化實(shí)體模型確實(shí)能夠更加真實(shí)有效的反應(yīng)出掉層框架結(jié)構(gòu)在大震作用下的破壞失效模式；無樓板掉層框架結(jié)構(gòu)中梁的破壞早于柱，且梁破壞更嚴(yán)重一些，偏向于“強(qiáng)柱弱梁”的失效模式，而有

5、樓板的掉層框架結(jié)構(gòu)，其破壞失效模式偏向于混合出鉸模式；基于彈性樓板的假定下，ABAQUS計(jì)算結(jié)果不能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)在地震作用下的屈服順序和塑性耗能分布，給出的結(jié)構(gòu)地震失效描述沒有彈塑性的科學(xué)合理；三種板厚變化（80mm-100mm-120mm）均為梁柱混合出鉸模式，但板厚的增加更有利于延緩梁的破壞且加速加重柱的破壞；在掉層框架結(jié)構(gòu)梁端現(xiàn)澆板設(shè)縫合適的時(shí)候，能夠降低板對(duì)于梁抗彎承載能力的加強(qiáng)作用，結(jié)果表明柱子的損傷破壞情況得到了一定的延緩，

6、有利于結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的破壞失效模式。
　?、诹憾素?fù)筋的增多會(huì)導(dǎo)致柱子破壞的加速加劇，容易形成梁柱混合出鉸的破壞失效模式；柱端配筋的增多能有效的強(qiáng)化柱子，使得結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”破壞失效模式表明減小柱截面尺寸會(huì)嚴(yán)重不利于“強(qiáng)柱弱梁”，但過于加大柱截面尺寸也同樣不利于柱的保護(hù)；從梁柱出鉸的情況看來，減少掉跨數(shù)目，掉層框架結(jié)構(gòu)柱端出鉸率會(huì)增加，更容易出現(xiàn)梁柱混合出鉸的破壞模式，適當(dāng)增加掉跨數(shù)目，可以減少柱端出鉸率，使結(jié)構(gòu)更偏