雙向地震下我國框架柱抗剪設計方法的校核研究.pdf

1、框架柱在雙剪作用下破壞機理非常復雜，對這方面的研究并不充分；從以往的震害來看，剪跨比較小的鋼筋混凝土框架柱在地震中剪切破壞比較嚴重，塑性變形能力很差。本文力圖找到合適的抗剪承載力判別方法對按照中國規(guī)范設計的空間框架的抗剪承載力進行校核，檢驗中國規(guī)范對強剪弱彎的抗震措施是否合適。這期間，分別進行了下列研究工作。
　　 ①本文研究了框架柱塑性鉸區(qū)域的抗剪性能，選擇了框架柱合適的抗剪承載力計算方法。對Priestley、ASCE-AC

2、I426、Watanabe/Ichinose、YanXiao、管品武的7個單向抗剪承載力計算公式進行了分析，并詳細討論了桁架模型混凝土斜壓腹桿傾角。運用官品武14個試驗柱單向剪切的數據對Priestley、YanXiao、管品武的3個抗剪承載力公式進行了校核。本文通過OpenSees非線性分析程序提取框架柱截面的曲率延性更加方便，則需要基于曲率延性的混凝土抗剪退化Priestley公式來計算抗剪承載力。大多數抗剪試驗是測量柱的頂點位移，

3、而測量試驗柱的塑性鉸區(qū)域曲率卻很少，為了把柱頂線位移轉換成塑性鉸區(qū)域的曲率及曲率延性，本文運用了OpenSees程序對柱進行了截面分析，并對Priestley基于混凝土對抗剪貢獻隨曲率延性而退化的單向抗剪承載力公式進行校核。本文修正和建議了統(tǒng)計分析法，給出了基于平均值水準的抗震抗剪承載力計算公式。參考了抗剪專題組的研究報告和Priestley提出的斜向抗剪功能函數，提出合適的斜向抗剪承載力的計算及其校核方法。最后，運用了天津大學郭永亮8

4、個試驗柱雙向剪切的數據、朱伯龍4個試驗柱雙向剪切的數據、重慶大學胡堅12個試驗柱雙向剪切的數據對基于曲率延性的混凝土抗剪退化Priestley公式和統(tǒng)計分析公式計算的雙向抗剪承載力進行校核。
　　 ②對框架梁、柱的剪力-剪切變形骨架曲線用定參方法進行了探討。
　　 ③嚴格按照我國規(guī)范GB50010-2002和GB50011-2001設計了兩個8度(0.3g)典型鋼筋混凝土空間框架，并在非線性動力分析平臺OpenSees上

5、對空間框架進行了罕遇地震下多波輸入的反應分析，考察了空間框架的整體反應規(guī)律和局部反應規(guī)律，基于這些結果對兩個典型框架柱彎矩增強措施的合理性進行了評價。
　　 ④通過兩個空間框架，驗證了空間受力下柱子雙向受剪承載力是否足夠，主要包括兩個方面，一是空間受力下柱子的大震剪力需求規(guī)律；二是柱子雙向受剪承載力與單向受剪承載力的關系。其中，考慮了框架柱軸向受拉、受壓時，軸力對抗剪承載力的影響。最后，運用Priestley公式、統(tǒng)計分析公式對

6、兩個空間框架在罕遇地震(八度(0.3g)區(qū))作用下，框架柱雙向抗剪承載力進行校核，另外，對罕遇地震加速度峰值提高到0.633g(九度區(qū)水準)時雙向地震輸入下的框架柱雙向抗剪承載力也進行了校核。
　　 通過上述分析，本文得出了如下結論：
　　 ①經過分析比較，本文采用了基于曲率延性的Priestley公式和統(tǒng)計分析公式的兩種不同抗剪承載力校核公式，其中，混凝土隨曲率延性退化的Priestley公式考慮了混凝土斜壓腹桿傾角為

7、30°和45°角的兩種情況，統(tǒng)計分析公式是基于大量的試驗數據統(tǒng)計回歸所得。經驗證，兩種方法對構件抗剪承載力預測與試驗值較為吻合。
　　 ②提出了比較合理的框架柱剪力-剪切變形骨架曲線定參方法。
　　 ③本文分析結果表明現(xiàn)行規(guī)范對八度(0.3g)空間框架的柱抗彎能力增強措施明顯偏弱，不能形成規(guī)范所期望的以梁鉸為主的塑性鉸耗能機構，為抗震安全埋下了重大安全隱患。
　　 ④經過本文兩個8度(0.3g)空間框架柱的抗剪承