弯矩增大系数对RC框架结构抗震性能影响研究

摘要

目前，钢筋混凝土框架结构已经成为城市、工业多高层建筑应用最多的一种结构体系。近年来，在多次地震中，大量RC框架结构遭到破坏甚至倒塌，钢筋混凝土框架结构普遍出现“强梁弱柱”的屈服模式，并没有有效地实现规范中所要求的“强柱弱梁”型屈服机制。因此，对RC框架结构抗震性能的研究具有重要意义。 由于结构自身参数的随机性和所遭受的地震作用过程的不确定性，本文采用增量动力分析(IDA)方法考虑两者的非线性关系，对结构模型进行数值模拟，并对不同弯矩增大系数的RC框架模型进行随机IDA分析和易损性分析。讨论柱端弯矩增大系数对RC框架结构达到不同抗震性能水准的影响。 针对钢筋混凝土框架结构未能有效实现规范期望的“强柱弱梁”屈服耗能机制的现象，本文从现浇楼板有效翼缘宽度和柱端弯矩增大系数两个方面展开讨论，研究内容主要包括以下几个方面： （1）阐述了基于IDA方法的地震易损性分析的理论方法以及其中涉及的关键问题，确定本文弹塑性时程分析采用的16条地震动记录，选用Sa(T1,5%)作为地震动强度指标，θmax作为结构损伤指标，确定各性能水平的合理的极限状态。其次介绍了应用Perform-3D建立RC平面框架结构有限元建模的理论以及建立模型时设计的问题等。 （2）从截面弯矩-曲率的角度分析，讨论楼板对梁抗弯承载力的影响，确定受拉区有效翼缘宽度的合适取值，进而以整个结构为研究对象，以讨论建议的楼板有效翼缘宽度取值模拟楼板的作用，建立不同的柱端弯矩增大系数取值的考虑楼板和不考虑楼板的框架结构模型，采用非线性分析方法对上述两类框架结构进行抗震性能分析，通过分析结构罕遇地震下的顶点侧移、层间位移角和塑性铰分布，讨论有无楼板影响时柱端弯矩增大系数对RC框架结构破坏机制的影响。 （3）建立6层RC平面框架结构模型，以此为例，详细说明了基于IDA方法的地震易损性分析的全过程，最后对13榀RC平面框架结构进行基于IDA方法的地震易损性分析。提出合理的柱端弯矩增大系数。为RC框架结构基于性能设计提供了参考。本文的分析结果指出：在进行RC框架结构设计时，应考虑一定“有效翼缘宽度”范围内楼板对梁承载力的提高作用，同时，考虑提高柱端弯矩增大系数取值，有利于实现理想的“强柱弱梁”屈服耗能机制，并提高框架结构罕遇地震作用下的抗震性能。

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1 绪论

1.1研究背景与意义

1.2“强柱弱梁”机制国内外研究现状

1.3基于IDA的地震易损性研究现状

1.4本文主要研究内容

2 弹塑性分析方法与“强柱弱梁”屈服机制的讨论

2.1引言

2.2基于IDA方法的地震易损性原理

2.3“强柱弱梁”影响因素分析

2.4不同弯矩增大系数对RC框架结构屈服机制的影响

2.5本章小结

3 不同弯矩增大系数RC框架结构IDA分析

3.1引言

3.2非线性有限元模型建立

3.3非线性分析与结果输出

3.4 RC框架结构模型增量动力分析

3.5本章小结

4不同弯矩增大系数RC框架结构地震易损性分析

4.1引言

4.2结构地震易损性分析过程

4.3 RC框架结构模型地震概率需求分析

4.4 RC框架结构模型地震易损性分析

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1主要结论

5.2研究展望

参考文献

致谢