钢筋混凝土框剪结构抗震设计若干问题的探讨

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发布时间：2022-06-23

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[提要] 重点探讨"强柱弱梁"设计准则应用于框剪结构中的框架设计;分析了框剪结构中框架承担的最小地
震剪力及框剪结构中剪力墙设楼层梁问题。参考有关研究资料介绍一种提高柱铰承载力及延性的有效措施。
[关键词]框剪结构强柱弱梁框架地震剪力剪力墙楼层梁 NCS单元
Some Problems Relating to Seismic Design of R.C.Frame-wall Structure/Hu
Qingchang ( Beijing
Institute of
Architectural Design,Beijing 100045,China)
Abstract:"Strong column weak beam" criterion is er xamined for the seismic design of frame stnucture in frame-wall structure.
Minimum shear force required in the design of frame in frame -wall structure and necessity of slory beam in shear wall are
discussed.An effective way is introduced to upgrade the strength and ductility of column hinge.
Keywords:frame-wall structure;strong column weak beamistory beam in shear wall;NCS unit
框剪结构的定义
更大的二阶效应；柱不能承受竖向重力荷载。很明显，
欧洲规范（EC8）（CEN1994印）规定框剪结构的剪
前两个问题对框剪结构都不成问题,第三个问题的依
力墙在房屋底部受剪承载力应大于底部总受剪承载力
据也是不足的。为了机制发展的需要允许塑性铰在延
的35%，否则只能按框架结构考虑。日本 AU1994 钢
性框架的根部出现,是可以理解的。假如考虑柱铰有
筋混凝土房屋设计指南[2]认为框剪结构的位移应由剪
可能丧失竖向荷载承载力,为什么允许塑性铰在柱的
力墙的刚度控制。我国规范 GB50011—2001 规定框剪
最不利部位出现,反而不允许在上部楼层出现？
结构在基本振型地震作用下框架部分承担的地震倾覆
柱的“能力设计”有著干不确定因素:钢材应变硬
力矩不应大于结构总地震倾覆力矩的50%。
化增大梁的受弯承载力；与梁相连楼板的配筋增大梁
现行抗震设计规范 GB50011—2001 中框架结构和
的受弯承载力；由于地震引起轴力大于线性分析的结
框前结构中的框架抗震等级是相同的,惟一的差别是
果,导致柱受弯承载力降低;非弹性反应中,柱反弯点
二者的最大适用高度不同，在计算上一律按梁铰机制，
的变化；柱的双轴受弯作用。由于现行规范不能包括
这在一定程度忽视了框剪结构的优越性。
以上所有不确定性，因此不能保证柱铰不在上部各层
2 关于“强柱弱梁”设计准则的探讨
发生,1986年T.Paulay 曾建议柱设计需要考虑一个超
框架结构的非线性动力分析说明，塑性铰出现在
强系数2.5。为了避免或限制柱铰，规范都是针对纯框
梁端比塑性铰出现在柱端可以承受更大的地震作用，
架提出的,不能保证这些方法对有填充墙框架同样适
因此延性框架设计根据能力设计（Capacity Design）原理
用。实际震害和试验结果都说明填充墙框架的塑性铰
采用“强柱弱梁”准则。包括欧洲规范 EC8 1994,新西
位置会受到影响(图 1,2)。
兰混凝土设计规范1995131,我国抗震设计规范都遵守
这一准则。美国规范虽未明确采用“能力设计”,但在
UBC(ICBO 1997)44和ACI318—99也包括一些条款实
2
现"强柱弱梁"准则,如在梁柱节点处,柱的受弯承载力
之和应为梁受弯承载力之和的1.2倍[5]。日本建筑学
会AU19906 规范对延性框架设计有一系列实现“强柱
弱梁"的要求,允许柱铰在框架结构柱根部出现,框剪
结构当剪力墙有足够受剪承载力,避免剪切破坏时,允
图1 1999土耳其Kocarli地震填充墙框架破坏
许框架柱铰在中间楼层出现。
现行规范中对框架要求避免柱铰,主要考虑发生
3
框剪结构的剪力墙是对框架柱的保护
柱铰会导致:更高的曲率延性要求;过大的层间位移及
由于地震作用下很难阻止延性钢筋混凝土框架柱