钢筋混凝土框架结构超强系数分析

摘要

结构超强对结构在强烈地震中保持良好的性能具有重要的作用。在结构设计中，适当地考虑结构超强可以降低结构的设计地震作用，从而设计出更经济合理的结构。对于结构超强问题，国外研究开始较早，美国等国规范在确定设计地震作用时均考虑了超强系数；国内在此方面则起步较晚，研究成果较少，各自所得的结论也不尽统一，中国规范则未考虑结构超强的影响。
　　 基于上述现状，本文初步完成的工作如下：
　　 ①严格按我国现行规范设计了10栋多高层钢筋混凝土框架结构，采用平面框架和三维框架模型进行静力弹塑性分析，求得各模型的超强系数，考察了按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构潜在的超强能力；
　　 ②分析了结构层数、抗震设防烈度、现浇楼板、填充墙、平面与三维框架分析方法等因素对超强系数的影响规律；
　　 ③从构件超强角度阐述了应避免的超强因素，并基于梁弯曲超强对“强柱弱梁”的实现做了思考；还对由于楼板使梁弯曲超强可能引起结构破坏机制的变化做了初步分析；
　　 ④为了对我国规范结构超强问题初步探讨，假定超强系数取为1.5，降低我国抗震规范所取的设计地震作用，设计了0.1g区、0.2g区的钢筋混凝土框架，进行静力弹塑性分析，考察其在中震、大震下的抗震性能。
　　 通过以上研究，得到的主要结论如下：
　　 ①算例分析结果表明，严格按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构的超强系数最小值可取为1.5；
　　 ②各因素对超强系数的影响规律主要是：1)超强系数随着层数的增多逐渐减小；2)超强系数随着抗震设防烈度的增大逐渐减小；3)仅考虑楼板翼缘混凝土受压贡献，超强系数略有增大，考虑楼板及其配筋贡献，超强系数提高较大；4)填充墙均匀布置对超强系数提高显著；5)中间榀框架的超强系数大于边榀框架的超强系数；三维框架的超强系数介于中间榀与边榀之间；
　　 ③基于梁弯曲超强对“强柱弱梁”的思考，提出了考虑梁的超强来实现结构“强柱弱梁”的设计思路；考虑现浇楼板参与工作后，按我国现行规范进行抗震设计，柱端可能较早进入塑性，结构可能出现柱铰机制。
　　 ④算例分析结果初步表明：按中国现行规范的抗震措施考虑超强系数为1.5时，结构基本上仍可满足抗震规范要求。这一结论虽是基于算例得出的且有待更深入研究，但其反映出的问题值得规范今后修订时注意。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2超强及超强系数的概念

1.3结构超强的研究现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.3.3结构超强研究小结

1.4各国规范对结构超强的体现

1.4.1美国IBC2003

1.4.2加拿大NBCC2005

1.4.3新西兰NZS4203(1992)

1.4.4欧洲prEN1998-1

1.4.5中国规范

1.4.6各国设计规范对比

1.5研究意义和主要内容

1.6本章小结

2静力弹塑性分析方法

2.1静力弹塑性分析方法的应用背景

2.2静力弹塑性分析方法的基本原理

2.3静力弹塑性分析方法的基本假定

2.4静力弹塑性分析方法的步骤和理论推导

2.4.1结构弹塑性静力分析方法的步骤

2.4.2静力弹塑性分析方法的理论及相应公式推导

2.5静力弹塑性分析方法与其它方法的比较

2.5.1静力弹塑性分析方法与静力弹性分析方法的比较

2.5.2静力弹塑性分析方法与时程分析方法的比较

2.5.3静力弹塑性分析方法同试验分析方法的比较

2.6本章小结

3超强系数计算及其影响因素分析

3.1结构模型的建立

3.2静力弹塑性分析及相关参数

3.2.1静力弹塑性分析参数

3.2.2带填充墙框架相关参数

3.2.3考虑楼板参与作用相关参数

3.3结构超强系数计算

3.3.1水平地震作用计算

3.3.2实际屈服承载力计算

3.3.3超强系数计算

3.4影响超强系数因素规律分析

3.4.1结构层数对超强系数的影响

3.4.2抗震设防烈度对超强系数的影响

3.4.3中间榀、边榀、三维框架超强系数比较

3.4.4楼板参与对超强系数的影响

3.4.5填充墙对超强系数的影响

3.5本章小结

4构件超强对结构抗震性能的不利影响

4.1梁弯曲超强引起结构破坏机制变化

4.1.1钢筋混凝土框架结构的破坏机制

4.1.2楼板参与使梁弯曲超强

4.1.3梁弯曲超强引起结构破坏机制变化

4.2梁弯曲超强引起梁剪切破坏

4.3本章小结

5对中国规范超强问题的思考

5.1基于梁弯曲超强对“强柱弱梁”的思考

5.2对中国规范结构超强的思考

5.2.1结构模型

5.2.2计算结果分析和性能评价

5.2.3结论与建议

5.3本章小结

6结论与展望

6.1主要结论

6.2后续研究工作的展望

致 谢

参考文献

附录