鋼筋混凝土框架底層梁柱節(jié)點雙向抗震性能研究.pdf

1、隨著人們對建筑結構地震反應理解的深入和對其抗震性能要求的提高，結構抗震設計經(jīng)歷了多個階段的發(fā)展。其中，能力設計法是一種被廣泛接受的設計理念，其核心在于實現(xiàn)具有一定延性的預期損傷模式。對于框架結構的梁柱節(jié)點，它表現(xiàn)為“強柱弱梁”、“強節(jié)點弱構件”等設計要求。這些在我國抗震規(guī)范中均有體現(xiàn)。但是從汶川地震和蘆山地震中鋼筋混凝土框架結構的震害現(xiàn)象來看，對于以常規(guī)方法設計的非一級框架，“強柱弱梁”的設計不一定能夠?qū)崿F(xiàn)，在底層出現(xiàn)層屈服機制甚至層倒

2、塌的現(xiàn)象比較普遍。
　　為深入研究鋼筋混凝土框架的抗地震倒塌能力，本文從7度區(qū)既有框架結構入手，設計一棟典型的三級框架結構，從中選取包含底層柱腳在內(nèi)的雙向梁柱節(jié)點，通過水平往復加載試驗，考察雙向加載作用和現(xiàn)澆樓板對其承載力、延性和破壞模式等方面抗震性能的影響，并通過有限元分析對框架梁柱節(jié)點的破壞機理進行研究。
　　論文主要完成了以下工作:
　　(1)設計了6個包含底層柱腳的雙向梁柱節(jié)點試驗體，其中包含3個中柱節(jié)點和3個

3、邊柱節(jié)點，采用柱端主動加載方式進行雙向水平往復加載試驗。試驗結果表明，無論是否考慮現(xiàn)澆樓板的作用，按汶川地震前的2001版抗震規(guī)范設計的三級框架節(jié)點試驗體在雙向往復荷載作用下均未出現(xiàn)預期的“強柱弱梁”的破壞模式。相反，三個中柱節(jié)點試驗體均在底層柱腳發(fā)生破壞，三個邊柱節(jié)點試驗體均在底層柱頂與節(jié)點區(qū)附近發(fā)生破壞。特別是對于邊柱節(jié)點，由于節(jié)點區(qū)在一側(cè)缺少梁的約束而過早發(fā)生節(jié)點區(qū)破壞。其承載力明顯低于中柱節(jié)點。在這種破壞模式下，樓板提高梁承載力

4、的作用對整體試驗體影響不大，但樓板為邊柱節(jié)點區(qū)提供的約束作用有助于在一定程度上提高其非線性變形能力。
　　(2)在試驗研究的基礎上，基于軟化拉壓桿模型建立節(jié)點區(qū)的簡化分析模型，以梁單元模擬梁、柱構件，以殼單元模擬樓板，在通用有限元軟件ABAQUS中對包含底層柱腳在內(nèi)的梁柱節(jié)點模型進行數(shù)值分析。分析包括兩部分內(nèi)容:(a)對試驗結果的擬合和模型驗證，(b)基于驗證的數(shù)值模型進行參數(shù)分析。在第一部分中，數(shù)值模型很好的再現(xiàn)了試驗過程，中柱