RC框架柱端弯矩增大系数的可靠度评估

由于弯矩增大系数选取不当,很多依据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)设计的框架结构在地震作用下无法实现预期中的梁铰机制。对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)中规定的柱端弯矩增大系数进行了基于可靠度方法的评估,评估方法包括三步:定义形成梁铰机制的极限状态,建立其地震易损性方程,计算出其形成梁铰机制的可靠度指标。初步建立了框架梁柱节点能否实现“强柱弱梁”机制的可靠度评价体系。采用弹塑性时程分析的方法计算了在不同梁端负弯矩调幅系数取值下的柱端弯矩增大系数所对应的可靠度指标,并将有限元分析结果与可靠度指标进行对比。研究结果表明,在不进行梁端负弯矩调幅和梁端负弯矩调幅系数取15%时,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)中规定的柱端弯矩增大系数的取值没有达到现行规范规定可靠度的要求;对于四级和三级框架结构,建议将柱端弯矩增大系数分别增大到1.35和1.4,并应在结构设计中较准确的计入楼板和填充墙对框架梁的增强作用。

结构可恢复性与加固效益评估方法——以BRB加固RC框架为例

为量化评估加固前后结构的可恢复能力及其投资与效益关系,文中结合不同柱端弯矩增大系数ηc的RC框架采用防屈曲约束支撑加固的工程应用,系统的给出可恢复性评价以及加固效益评估理论体系。采用蒙特卡罗方法,在考虑RC框架剩余功能、恢复函数形式、恢复时间以及地震动不确定性的基础上得到加固前后结构可恢复性指标。结合结构的损失提出加固效益指标计算方法,基于该指标评价加固方法在服役期内的经济效益。研究结果表明:在相同地震动强度下,ηc越大,结构可恢复水平越高;随着地震动强度增大,结构可恢复能力先缓慢下降后快速下降;加固后结构可恢复性显著提高,且地震动强度越大,结构可恢复性相对增长率越大;在相同服役年限内,ηc越大,加固的经济效益越明显;结构服役年限越长,加固的性价比越高。

基于Pushover分析的钢筋混凝土框架结构抗侧向倒塌能力评定

建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理评定建筑物的抗倒塌能力是结构抗倒塌设计的前提条件,也是对现有结构进行抗震性能鉴定与加固的基础。该文提出采用结构整体抗震性能系数作为结构整体抗侧向倒塌能力的定量评定指标,以一榀严格按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构为例,采用Pushover分析方法对其进行侧向增量倒塌分析,通过结构的失效模式来识别结构的破坏过程,得到了结构超强系数、延性系数、延性折减系数、反应修正系数以及位移放大系数,分析中考虑了不同侧向力分布形式、梁柱线刚度比、柱端弯矩增大系数(COF)对结构抗倒塌能力的影响。研究结果表明:通过结构整体抗震性能系数可以对结构整体抗倒塌能力进行定量评估,可以实现结构延性与承载力的双重控制。

基于典型失效模式可靠度分析的柱端弯矩增大系数概率评定

提出一种基于典型失效模式可靠度分析的柱端弯矩增大系数(column overdesign factor)ηc的概率评定方法。该方法利用可靠度理论对结构典型失效模式的发生概率进行分析,获得能使结构最可能发生"强柱弱梁"破坏的最优ηc取值。以一栋五层钢筋混凝土框架结构为例,对提出方法进行应用研究,考虑屈服失效、极限变形失效和剪切失效3类失效机制,选取7种典型失效模式。研究结果表明:我国现行规范建议的ηc取值无法保证钢筋混凝土框架结构最大可能发生"强柱弱梁"破坏,而当ηc取值大于3.1时,钢筋混凝土框架结构发生"强柱弱梁"破坏的概率最大。

实配钢筋“强柱弱梁”型框架结构形成因素分析

钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力与其破坏机制密切相关,最理想的机制是梁铰机制,即＂强柱弱梁＂型框架结构。研究表明,柱端弯矩增大系数（COF）对＂强柱弱梁＂型框架结构的形成有很大的影响,当COF大于2时,结构基本上只发生梁铰失效模式的破坏。采用现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）提供的梁、柱受弯承载力计算公式,根据6组不同设防烈度下钢筋混凝土框架结构实配钢筋施工图,求出梁、柱节点的COF值。对不符合＂强柱弱梁＂要求的框架结构梁、柱实配配筋进行调整,COF最小值取1.1~1.2左右。可知在罕遇地震作用下,一级抗震等级框架结构基本上只发生梁铰失效模式的破坏。建议规范将二、三级抗震等级框架结构的COF按照梁端实配钢筋计算,确保框架结构最终施工图能够真正实现＂强柱弱梁＂的概念设计。