论预应力混凝土框架结构抗震设计.pdfVIP

建材发展导向2012年 11月 规划与设计 论预应力混凝土框架结构抗震设计 万张俊 喻凯华 (1．南昌大学建筑设计研究院 2．江西省环球建筑设计院) 摘 要：本文阐述了基于弹塑性分析的设计方法；对 2榀预应力混凝土框架结构进行了设计，并对其抗震能力进行了分析。分析结果 表明，抗震设计方法是一种比较合理的设计方法。 关键词：框架结构；抗震；弹塑性分析设计方法：混合耗能机制 引 言 行计算 。 在混合耗能机制中，结构在地震作用下的塑性变形主要出现在梁 (7)所有构件的抗剪设计。根据弹塑性分析得到的梁、柱及节点剪力 端、中柱上下端以及各柱柱根。因此，如何保证框架的边柱除柱根外不出 值，进行梁、柱构件及节点核心区的抗剪设计。为满足 “强剪弱弯”的原 现塑性铰，从而避免形成 同一楼层所有柱上下端均出现塑性铰的层间耗 则，避免脆性的剪切破坏先于弯曲破坏发生，需将剪力值乘以一定的放 能机制，是预应力混凝土框架结构抗震设计的关键 。 大系数 。 在我国传统的抗震设计方法中，“强柱弱梁 ”的设计原则是通过取柱 (8)构件的构造设计。根据各塑性铰区的转角或曲率延性进行约束 端设计弯矩值为梁端设计弯矩乘以一定的放大系数来实现的，即 = 钢筋、锚固等构造设计。对于预期在罕遇地震下保持弹性的部位，其构造 要求可适当放宽。 。 其中，∑№、∑ 分别为节点上下柱端和节点左右梁端截面反时针或 顺时针方向组合的弯矩设计值之和i 为柱端弯矩放大系数。对于预应 由上述步骤可以看出，这种方法的主要优势在于将通常用于结构校 力混凝土框架结构来说，其预应力筋的数量一般由抗裂度而不是承载能 核的弹塑性分析方法直接用于结构的设计过程中，避免了迭代设计的繁 力控制，即使柱端设计弯矩按照上式进行计算，也很难保证柱的承载力 琐，且条理清楚，能够有效地保证 “强柱弱梁”和 “强剪弱弯”原则的实现， 比相邻的框架梁更强。因此，采用传统的抗震设计方法设计的预应力混 因而是一种更为合理的抗震设计方法。 凝土框架结构，在罕遇地震作用下，很有可能会形成危险的“柱铰机制”。 2设计实例 为解决这个问题，本文对预应力混凝土框架结构的抗震设计方法进行了 采用基于弹塑性分析的抗震设计方法，本文分别对 1榀 3层 2跨和 研究，旨在通过采用更为合理的抗震设计方法，使得预应力混凝土框架 1榀 3层 3跨平面预应力混凝土框架结构进行了设计。2榀框架底层层 结构的“混合耗能机制”能够得以实现。 高均为6m，2、3层层高为 5．4m，框架梁跨度为20m。结构抗震设防烈度按 1基于弹塑性分析的设计方法 8度计算，场地类别为 Ⅱ类。预应力梁抗裂控制等级均为三级，即允许开 基于弹塑性分析的设计方法属于基于性能抗震设计方法中的一种， 裂，但裂缝宽度不超过规定限值的要求。混凝土强度等级为C40，预应力 最初 由英国学者AlirezaManafDour提出。这种设计方法实质上是对传统 筋采用 1860级钢绞线，普通纵筋为HRB335钢筋。 的基于力的方法的一种改进，即在基于力的分析方法的基础上，借助于 在基于弹塑性分析的设计方法中，对结构进行弹塑性分析可以采用 弹塑性静力 (Pushover)分析或动力 (时程)分析，使得结构能够实现其预 2种不同的方法：静力 (Pushover)分析或动力 (时程)分析方法。本文中2 定的耗能机制，且结构的位移响应和构件的变形能够得到控制。与基于 榀预应力混凝土框架结构均为层数不多且较为规则的结构，因此采用较 力的方法相比，该方法较为复杂，但在思路上较为清晰，且概念上有一定 为简单的静力分析就能得到较好的效果。在PusKover分析中，侧向力分 的优势，因而是一种比较