层间柱梁强度比对钢框架结构性能的影响
- 格式:pdf
- 大小:194.55 KB
- 文档页数:2
型钢混凝土框架性能影响因素的分析与比较摘要:由于型钢混凝土的优越性能,在现代的建筑中得到了越来越广泛的应用,因此对于型钢混凝土框架结构的力学性能分析也有了更迫切的要求,本文以实际型钢混凝土框架结构工程为研究对象,通过尝试改变型钢混凝土框架结构的混凝土强度等级、型钢含钢率和型钢混凝土保护层厚度,分析这些因素的改变对型钢混凝土框架整体结构和局部构件的力学性能影响。
通过对这些性能指标的分析,为型钢混凝土框架结构的设计和研究提供可靠的参考。
关键词:型钢混凝土;框架结构;力学性能分析;混凝土等级Abstract: Because of the superior performance of steel reinforced concrete, has been more and more widely used in modern architecture, so the mechanical properties of steel reinforced concrete frame structure is also more urgent requirements, based on the actual steel reinforced concrete frame structure as the research object, by trying to change the steel reinforced concrete frame the structure of the grade of concrete strength, steel ratio of steel and steel concrete protective layer thickness, analysis the influence of the change of these factors on the mechanical properties of steel reinforced concrete frame structure and the local members. Through the analysis of these performance indicators, and provide reliable reference for the design and research of steel reinforced concrete frame structure.Keywords: reinforced concrete; frame structure; mechanical analysis; concrete grade一、型钢混凝土结构的特点型钢混凝土即在混凝土中内置型钢,简称SRC(Steel Reinforeed Conerete)。
影响强柱弱梁的主要因素摘要:文章首先简单概述了强柱弱梁的含义,接着分析了强柱弱梁的影响因素。
比如对于梁计算过程中楼板所产生的影响;对于填充墙影响到结构刚度;对于缝隙计算增加了梁端抗弯力;对于梁柱刚度比太大所造成的影响;对于柱轴压比所造成的影响;对于梁底配筋不科学的影响。
最后提出了关于强柱弱梁设计的一点建议。
关键词:影响;强柱弱梁;主要因素引言因为钢筋混凝土的框架构架其本来就有的侧向刚度非常小,可是地震的作用所引发的侧向位移就非常大,如此就要使员工用科学且优良的抵抗地震的策略提升框架构架抵抗强烈地震的能力。
按照多层钢筋混凝土框架柱来抵御地震的这一设计理念,明确了框架结构必须具备多层抗震防线,其最主要的一个设计原则就是进行强柱弱梁设计。
而进行强柱弱梁设计的时候,出现了很多的问题,因此,下文对影响强柱弱梁的因素进行了简单的讨论。
1强柱弱梁强柱弱梁的出现是在1970年,那时就有人提出确保钢筋混凝土结构具备一定的弹性和塑性变形能力的设计方式,也就是强柱弱梁方式。
事实上,强柱弱梁是让结构塑性铰出现于梁端的设计规范。
强柱弱梁是使用来提升构架变形的能力的,预防发生大地震,导致框架结构塌陷。
一般而言,强柱弱梁设计不单单是一个目的,也是一种方法,而这种方法体现于相关人员设计柱弯矩的时候进行人工方法,而不会放大梁。
强柱弱梁的目的通常表现在调节以后,梁不会做任何改变,可是柱子的抗弯能力会增强。
也就是说柱的能力提升相较于梁而言更大一点。
如此一来,梁柱共同受力的时候,梁端能够比柱先屈服。
强柱弱梁是根据结构抗震的设计提出的一个理念。
强柱弱梁的柱子通常不会比梁先损坏掉,梁的损坏不过是构件被损坏,只是一个部分,而柱子不同,柱子会危及到整体框架结构,导致整体出现塌陷的情况,这个后果可想而知。
所以,如若要提升柱子的安全性,就得开展强柱弱梁设计。
2主要因素分析2.1对于梁计算过程中楼板所产生的影响相关人员设计框架结构的时候,一般都不会将楼板加入到总体的计算过程中,而多数的做法就是直接把承载能力计算到梁上面,而计算的时候,会进行水平承载计算。
钢筋混凝土框架结构的抗震性能研究在当今的建筑领域,钢筋混凝土框架结构因其良好的整体性、较大的室内空间以及灵活的布局,被广泛应用于各类建筑中。
然而,地震作为一种不可预测且破坏力巨大的自然灾害,对建筑物的安全构成了严重威胁。
因此,深入研究钢筋混凝土框架结构的抗震性能具有极其重要的现实意义。
一、钢筋混凝土框架结构的特点及抗震原理钢筋混凝土框架结构主要由梁、柱组成,通过节点连接形成一个整体的框架体系。
这种结构具有较高的承载能力和较好的变形能力。
在抗震方面,其原理主要体现在以下几个方面:首先,框架结构的整体性使得各构件能够协同工作,共同抵抗地震作用。
柱子作为主要的竖向承重构件,承担着大部分的竖向荷载,并将其传递至基础;梁则主要承受水平荷载,并通过与柱子的连接将荷载传递给柱子。
其次,钢筋和混凝土的协同工作使得结构具有较好的延性,能够在地震作用下发生一定程度的变形而不致突然倒塌。
钢筋能够提供抗拉强度,混凝土则提供抗压强度,二者相互配合,有效地抵抗地震力。
二、影响钢筋混凝土框架结构抗震性能的因素1、结构布置合理的结构布置是保证框架结构抗震性能的关键。
包括平面布局的规则性、竖向刚度的均匀性等。
平面布局不规则,如凹凸不规则、扭转不规则等,会导致地震作用下结构的受力不均匀,从而增加破坏的风险。
竖向刚度不均匀,如底层空旷、楼层收进等,会引起地震力在竖向的分布不均匀,导致薄弱层的出现。
2、梁柱截面尺寸梁柱的截面尺寸直接影响其承载能力和变形能力。
较大的截面尺寸可以提供更高的承载能力,但可能会增加结构的自重,同时也会影响建筑的使用空间。
过小的截面尺寸则可能导致承载能力不足和变形过大。
3、钢筋配置钢筋的配置包括纵筋和箍筋。
纵筋主要承担拉力,其数量和直径的合理配置能够保证柱子和梁在受拉时的承载能力。
箍筋则主要用于约束混凝土,提高混凝土的抗压能力,并增强柱子和梁的抗剪能力。
4、混凝土强度混凝土的强度等级直接影响结构的承载能力和变形能力。
楼梯间对框架结构抗震性能的影响分析现浇混凝土楼梯作为建筑中的竖向交通体系,发挥着重要的建筑使用功能。
由于楼梯斜向的独特造型,导致其对结构主体产生“斜撑”作用,特别是框架结构,斜撑作用不可忽视。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.6.6条第1款:计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况,计算中应考虑楼梯构件的影响。
条文说明中进一步指出:针对具体结构的不同,“考虑”的结果,楼梯构件的可能影响很大或不大,然后区别对待。
楼梯构件自身应计算抗震,但并不要求一律参加整体结构的计算。
针对此问题,本文选取典型框架结构,分别建立有楼梯(楼梯与整体模型同步建模)与无楼梯(楼梯在整体模型中不建入,仅考虑荷载)两种计算模型进行对比分析,得出楼梯间对框架结构的层间位移角及楼层剪力的影响,在后续设计中加以重视。
一、建立结构抗震分析模型该分析以6层框架宿舍楼为分析模型,开间方向(X向)柱距为7.2m,一共7跨,总长度为50.4m;进深(Y向)共三跨,中间为走廊,宽2.4m,两侧房间进深6m,层高为3.6m,楼梯间设置在结构两侧。
抗震设防烈度为8度(0.2g),设计地震分组为第二组,场地类别取Ⅱ类,场地特征周期0.40s。
主体结构采用钢筋混凝土框架体系,柱的截面尺寸为500mm×500mm,主梁截面尺寸为250mm×600mm,次梁截面尺寸为250mm×500mm,楼梯柱截面尺寸250mm×400mm,楼板及屋面板采用壳单元,运用SAP2000进行建立混凝土框架结构模型分析,分别考虑有楼梯(楼梯与整体模型同步建模)与无楼梯(楼梯在整体模型中不建入,仅考虑荷载)。
二、反应谱计算及分析1、楼梯间对结构的动力特性的影响分别建立两个模型,进行动力分析,取模型的前三阶振型信息对比如下:(1)周期分别取模型的前三阶振型分析,前两阶振型分别表示为X、Y向的平动,第三阶振型表现为绕Z轴的转动。
刚度比对结构内力的影响结23 卜凡民 2002010451超静定结构的内力分布是随各部分的刚度比变化而变化的。
刚度大的部分承受的荷载大,产生大的荷载效应;刚度小,荷载分担就少,即常说的“能者多劳”。
下面建立一个简单的模型分析刚度比引起内力变化的规律。
说明:设简化模型为混凝土框架结构中的一榀(再简化为一层)。
单元1、3为柱,单元2为梁,混凝土强度等级相同。
模型中三个单元的几何长度相同,因为线刚度为,在设定不同的线刚度的时候,消除了长度的影响。
l EI i /=l1234( 1 )( 2 )( 3 )情形1:柱的线刚度相同;受均布荷载q =100 ;令=αib /,给定ic α值的变化趋势(忽略轴向和剪切变形),研究梁跨中M 1和柱端弯距M 2(节点3处的)的变化规律。
用结构力学求解器解的不同线刚度比时M 1M 2之值,列于下表;根据散点拟和变化曲线。
α梁跨中弯距M 1柱端弯距M 20.1 4.56 7.94 0.5 5.83 6.67 1 6.94 5.561.5 7.74 4.762 8.33 4.17 3 9.17 3.334 9.72 2.735 10.122.38可见,随着α的增加,梁跨中弯距M 1逐渐增大,可以证明当α足够大时,M 1趋近12.5;即间支梁跨中弯距值,100×12/8=12.5。
情形2:柱的线刚度相同,承受水平力作用F =100;同样由=αib /的变化,求得梁端弯矩M ic 1和柱端弯距M 2(节点1处的)的变化规律。
α M 1M 20.1 9.37 40.630.5 18.75 31.251 21.43 28.57 1.5 22.5 27.52 23.08 26.923 23.6826.32 4 24.0 26.0 5 24.19 25.811234( 1 )( 2 )( 3 )1234( 1 )( 2 )( 3 )随着α的增加,弯距图有上面的变化关系。
RC框架结构强柱弱梁影响因素分析及设计建议摘要“强柱弱梁”屈服机制是RC框架结构的抗震设计原则。
但由于现浇楼板和填充墙等因素的影响,很多实际RC框架结构无法实现这种屈服机制。
本文阐述了实现“强柱弱梁”屈服机制的主要影响因素,研究了引起梁实际抗弯能力超强的原因,并提出改进建议和抗震设计建议,以期指导框架结构的抗震设计,真正实现“强柱弱梁”设计要求,为“强柱弱梁”框架结构设计提供理论依据。
关键词框架结构强柱弱梁现浇楼板填充墙隔震1. 引言框架结构被普遍地应用于多层建筑中,但由于其整体结构刚度小、冗余度低,造成其抵抗强震和抗倒塌能力弱,在强震中易造成较大损失,震后修复困难,修复费用较高。
按照多层钢筋混凝土框架柱抗震概念设计的要求,结构应具有多道抗震防线,其中的一个原则是“强柱弱梁”。
“强柱弱梁”机制结构至少存在两道抗震防线:1)从弹性阶段到部分梁出现塑性铰;2)从梁塑性铰发生较大转动到柱根部破坏。
在这两道防线之间,结构的弹塑性变形能消耗掉大量的地震输入能量。
2. 规范规定为避免“强梁弱柱”现象在钢筋混凝土框架结构中出现,我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)给出了如何实现“强柱弱梁”的相关规定,具体内容如下:针对一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架柱顶和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:(JGJ3-2010)《高层建筑混凝土结构技术规程》第6.2.1条以及(GB50010-2010)《混凝土结构设计规范》第11.4.2条均有类似的规定。
3. 震害实例汶川地震是我国建国以来最为强烈的一次地震,震害严重且有多种破坏形态。
如图1:图1 强梁弱柱破坏情况文献[1]的研究表明绝大多数的震害都表现为柱铰破坏,其中底层柱的破坏比例最大。
4. 影响强柱弱梁屈服机制实现的主要因素4.1 现浇楼板的影响造成地震区出现大量“强梁弱柱”屈服机制的具体原因有诸多方面:首先是现浇楼板对框架梁的增强作用。