框架結構抗震設計思路探索
發布時間:2021-05-12
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極限狀態法對框架抗力計算的影響概括地講,以概率論為基礎,以可靠度β為保證的極限狀態設計方法,是將作用于結構的荷載、結構抗力、材料性能、結構的幾何尺寸等均當作隨機變量,通過大量的統計分析,掌握了這些因素的分布特征,然后將有關隨機變量分為作用和抗力兩類來建立極限狀態函數,采用一次二階矩理論按“校準法”規定的可靠度β值,通過“迭代法”來求得結構尺寸、材料規格、數量。而《規范》實際采用的是可靠度β一致的分項系數實用設計表達式來進行結構設計的,與以往的單一安全系數不同。作用于框架上荷載、材料強度等設計標準值是經過概率統計分析而確定的。地震力荷載標準值對一般框架,仍采用底部剪力法或振型組合法,對特殊框架則采用時程分析法計算。對承載能力極限狀態和正常使用極限狀態設計表達式是通過荷載分項系數、組合系數和準永久值系數的不同運用而達到荷載效應組合(對其他結構通用)。由此而計算得的框架內力及抗力,從根本上來講均賦予了新的含義,盡而求得材料規格、數量、結構尺寸是與前述概率運算法得出的結果具有相同的可靠度。而不再是單一安全系數得到的保證函義。2抗震等級劃分的意義抗震等級在過去的規范是沒有的,它的引進體現著抗震設計的進步??拐鸬燃壏譃樗募?與設防烈度密切相關,但不一一對應??拐鸬燃墝嵸|是對結構延性和耗能要求的高低程度。地震烈度大,房屋高度大則結構的變形也愈大。結構型式不同,變形也有差異。結構的延性越大,則結構的抗震潛力越大,抵抗地震破壞的效果也越好?;诖?綜合考慮建筑物重要性、抗震設防烈度、結構類型、構件和房屋高度等主要因素而劃分的抗震等級,避免了過去為了加強構造措施而去提高設防烈度造成的大量材料浪費,使設計更加合理和經濟??蚣芟鄬τ谄渌缈蚣舻蠕摻铐沤Y構,其抗震性能是較差的,也即其總體延度和樓層延性都不是很大,并且是一個單道抗震的結構。因此在相同的設防烈度情況下,較其它結構在抗震等級上對高度的限制較其它結構更為嚴格。有了抗震等級的劃分,在同樣的設防烈度條件下,就可以根據所設計框架的具體情況,明確確定其達到的延性要求,有了抗震等級的劃分,就能夠對組成框架的構件、構件之間相對強弱進行定量分析確定。進一步消除了單一加強構造措施的粗糙之處。3強柱、弱梁、強節點要求的必要性整體框架的水平位移,是由梁柱彎曲變形和柱軸向變形共同引起的。前者為剪切變形,后者為彎曲變形,只是彎曲變形造成的位移在框架總水平位移中占的比例不大。因此,在地震作用下,框架呈剪切變形,當這種變形發展會使框架出現“塑性鉸”,“塑性鉸”可能出現在梁上,也可能出現在柱上。隨著“塑性鉸”的增加,框架呈現屈服,繼續發展則喪失承載力導致框架破壞,框架中的柱為偏心抗壓受力,梁主要為彎曲受力;一方面柱因剪切變形出現脆性破壞的可能遠大于梁,脆性破壞事先沒有任何予兆,這種破壞一旦發生,產生的后果是直接導致整個結構的破壞。另一方面,“柱鉸”機構不僅層間位移分布不均勻,而且薄弱樓層處存在著塑性變形集中,柱塑性鉸出現直接使柱豎向承載力降低。從梁的彎曲變形受力特征看,梁具有很好的)延展性。當梁端出現斜裂縫后,具有內力重分布的優點,并且梁鉸機構豎向分布均勻、數量多。因此,框架設計應該把梁當做耗能構件,也就是“梁鉸”機構宜早產生,避免和減少柱鉸機構的產生。簡言之,就是要求“強柱、弱梁”。4梁、柱承載能力要求“強剪弱彎”規范按不同抗震等級,保證使構件具有不同的安全儲備受剪承載力,亦即規定出不同的設計剪力值。對一、二、三級抗震等級分別明確設計剪力計算公式,并且對梁端塑性鉸區截面產生的剪應力加以限制,使設計構件不發生剪切破壞或遲發生剪切破壞。