鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)“強(qiáng)梁弱柱”式破壞機(jī)制研究.pdf

1、在四川汶川5.12地震中,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的震害相當(dāng)嚴(yán)重,特別是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計所極力避免的“強(qiáng)梁弱柱”式柱端破壞機(jī)制,導(dǎo)致大量鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)生了嚴(yán)重的破壞甚至倒塌,造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。
　　 針對這一問題,本文在參考大量的文獻(xiàn)資料和對汶川地震中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)典型震害進(jìn)行總結(jié)分析的基礎(chǔ)上,利用有限元分析軟件ABAQUS,以地震災(zāi)區(qū)某四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋為例,對比研究了該結(jié)構(gòu)無樓板、帶樓板、考慮不同翼緣寬

2、度樓板等七種三維模型的非線性地震反應(yīng),較深入地探討了現(xiàn)澆樓板以及板內(nèi)配筋對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)“強(qiáng)梁弱柱”式破壞機(jī)制的影響作用。
　　 論文主要成果如下:
　　 1、總結(jié)分析了汶川地震鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的典型震害特點。在低烈度區(qū),震害主要集中在填充墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)很少有破壞；在高烈度的重災(zāi)區(qū),鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋遭受到了嚴(yán)重破壞。結(jié)構(gòu)震害可以歸納為以下幾個方面:填充墻破壞、建筑物變形縫處碰撞破壞、樓板和樓梯破壞、梁

3、柱等承重構(gòu)件破壞、結(jié)構(gòu)局部或整體倒塌等。從梁柱等主要承重構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)倒塌來看,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的“強(qiáng)梁弱柱”式破壞機(jī)制。
　　 2、實現(xiàn)了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)“強(qiáng)梁弱柱”式破壞模式的數(shù)值模擬計算。通過對比分析混凝土各種本構(gòu)模型的優(yōu)劣,選取了可以較合理模擬結(jié)構(gòu)損傷破壞過程的混凝土損傷塑性模型。考慮到在強(qiáng)地震動作用下結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)嚴(yán)重的塑性變形進(jìn)入高度非線性階段導(dǎo)致數(shù)值計算收斂困難,本文采用顯式積分方法,并選取了可以與此計算

4、方法相協(xié)調(diào)的三維線性縮減積分單元。
　　 3、研究了現(xiàn)澆樓板及其板內(nèi)配筋對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)“強(qiáng)梁弱柱”式破壞模式的影響規(guī)律。從模型結(jié)構(gòu)的加速度和速度時程反應(yīng)、頂層位移反應(yīng)、層間位移角、層間剪力以及結(jié)構(gòu)的損傷破壞等幾個方面的分析對比來看,正是由于現(xiàn)澆樓板及其板內(nèi)配筋對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)作用,結(jié)構(gòu)才表現(xiàn)為較為明顯的“強(qiáng)梁弱柱”式破壞模式。
　　 4、探討分析了規(guī)范中框架梁設(shè)計時考慮樓板貢獻(xiàn)相關(guān)條文的合理性。本文大量分