考虑边梁影响的框架梁刚度及抗震性能研究

摘要

钢筋混凝土框架结构由于抗侧刚度较低，结构整体较柔，在强烈地震作用下相比于其他结构形式会产生较大的变形与位移，而框架结构又主要通过梁柱构件的塑性变形来消耗地震能量，构件塑性铰的出现位置与顺序会对结构在水平地震作用下的响应与整体变形产生巨大影响。根据之前几次重大地震之后的灾害报告，有大量框架结构由于柱端先于梁端破坏而发生倒塌，造成这种情况的一个重要原因就是在内力计算的时候没有正确的考虑梁的抗弯刚度。楼板对于梁的刚度影响是不可忽视的，而框架结构的边梁在楼板传来的荷载作用下会产生扭转，相对应的边梁会对楼板产生约束作用限制其的变形，从而通过楼板对中梁的抗弯刚度产生影响。
　　目前的研究在考虑楼板对框架梁的约束作用时，往往忽略了由于整体现浇而产生的边梁对楼板的影响，而规范对于梁刚度放大系数的取值也没有准确的计算公式。本文通过考虑边梁影响下楼板对框架中梁刚度的放大作用，对框架梁刚度及抗震性能进行研究:
　　(1)研究各国规范关于楼板对梁刚度放大的规定以及pushover分析的基本原理。
　　(2)通过PKPM与SAP2000软件进行建模与计算，得出不同情况下梁刚度放大系数的数据，通过对数据进行分析得出梁刚度放大系数与边梁梁高、中梁梁高与板厚的关系公式。
　　(3)对考虑边梁作用的梁刚度放大系数计算公式进行验证，并且对各种框架结构使用该公式进行配筋计算，然后使用SAP2000进行pushover分析。
　　(4)通过pushover分析得出框架结构的楼层位移、层间位移等数据对使用考虑边梁影响的梁刚度放大系数计算公式对框架结构的抗震性能进行评估，判断结构配筋是否合理，结构变形是否满足规范限值。通过塑性铰出现位置以及出现顺序判断结构是否满足“强柱弱梁”破坏机制。
　　通过对使用考虑边梁影响的梁刚度放大系数计算公式配筋的框架结构进行pushover分析。结果表明:使用该公式可以更准确的计算框架梁的刚度放大系数，结构本身具有更好的抗侧刚度与延性，塑性铰的出现位置与顺序也满足“强柱弱梁”的破坏机制，结构具有更好的抗震性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景以及意义

1．2 国内外规范的规定以及研究现状

1．2．1 各国规范的相关规定

1．2．2 国内外研究现状及分析

1．3 本论文课题研究的主要内容

1．3．1 本文的主要研究方向与思路

1．3．2 论文预期达到的目标

第二章 刚度及抗震性能研究方法

2．1 钢筋混凝土框架结构抗弯刚度计算

2．2 静力弹塑性分析方法简述

2．2．1 pushover分析的基本原理

2．2．2 pushover分析的理论背景

2．2．3 水平荷载加载模式

2．2．4 计算目标位移

2．3 数值模拟分析过程

2．3．1 软件简介

2．3．2 SAP2000中塑性铰的定义

2．3．3 pushover分析方法的一般过程

2．4 本章小结

第三章 考虑边梁影响的框架梁刚度放大系数取值研究

3．1 中梁不变时刚度放大系数的取值

3．1．1 框架结构的建模分析

3．1．2 SAP2000的计算结果整理

3．1．3 PKPM计算结果整理

3．1．4 计算结果的整理分析

3．2 边梁不变时刚度放大系数的取值

3．2．1 框架结构的建模分析

3．2．2 SAP2000的计算结果整理

3．1．3 PKPM计算结果整理

3．2．4 计算结果的整理分析

3．3 考虑边梁影响下中梁刚度放大系数的取值

3．4 本章小结

第四章 考虑边梁影响的框架结构抗震性能分析

4．1 刚度放大系数计算公式的验证

4．2 框架结构的pushover分析

4．2．1 框架结构模型信息

4．2．2 框架结构的Pushover曲线

4．3 不同地震作用下的结构抗震性能

4．3．1 小震作用下的结构性能

4．3．2 中震作用下的结构性能

4．3．3 大震作用下的结构性能

4．4 塑性铰的分布及出现顺序

4．4．1 工况1作用下的塑性铰分布与出现顺序

4．4．2 工况2作用下的塑性铰分布与出现顺序

4．4．3 工况3作用下的塑性铰分布与出现顺序

4．4．4 工况4作用下的塑性铰分布与出现顺序

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢