框架結(jié)構(gòu)地震破壞

收稿日期 : 2001209220 ; 修回日期 : 2002204230 　　作者簡介 : 馮啟民 (1944 - ) ,男 ,研究員 ,主要從事地震工程研究 . 文章編號 :100021301(2002) 0320051205 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震破壞的研究 馮啟民 1 ,2 ,焦雙健 2 ,劉艷林 3 (1.青島海洋大學(xué) ,山東 青島 266071;2. 中國地震局工程力學(xué)研究所 ,黑龍江 哈爾濱 150080; 3.赤峰市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 ,內(nèi)蒙 赤峰 024000) 摘要 : 本文對鋼筋混凝土框架的地震破壞進(jìn)行了計算機(jī)模擬試驗研究 ,指出了破壞過程中結(jié)構(gòu)瞬態(tài) 動力特性的變化特征 ,研究了影響瞬態(tài)動力特性的若干因素 ,明晰了結(jié)構(gòu)整體耗能能力的大小與結(jié)構(gòu) 周期的延長之間的關(guān)系 。作者認(rèn)為結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力特性和地震動的特性是影響結(jié)構(gòu)破壞過程的主要因 素 ,指出結(jié)構(gòu)地震破壞模擬具有廣闊的

汶川8.0級特大地震等震害調(diào)查結(jié)果顯示,通常被認(rèn)為其抗震設(shè)計問題已經(jīng)解決且具有較強(qiáng)抗震能力的RC框架結(jié)構(gòu),卻突出地表現(xiàn)出\"強(qiáng)梁弱柱\"、\"薄弱層\"、\"短柱失效\"等一系列超出抗震設(shè)計初衷的災(zāi)難性破壞形式。本文以汶川漩口中學(xué)倒塌的RC框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的典型震害為背景,通過典型雙跨填充墻RC框架結(jié)構(gòu)單元偽靜力試驗及框架結(jié)構(gòu)模型地震模擬振動臺對比試驗,結(jié)合理論分析和數(shù)值模擬,研究了填充墻對RC框架結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的作用機(jī)制,分析了現(xiàn)澆樓板對實現(xiàn)\"強(qiáng)柱弱梁\"破壞機(jī)制的影響規(guī)律,提出了可有效改善RC框架結(jié)構(gòu)抗倒塌機(jī)制的技術(shù)措施及設(shè)計建議。論文主要完成了以下工作:(1)以汶川漩口中學(xué)倒塌的教學(xué)樓為原型,設(shè)計完成了考慮樓板及填充墻影響的4個1/2縮尺的單層兩不等跨填充墻RC框架結(jié)構(gòu)模型偽靜力試驗,研究了2類填充墻材料、3種布置方式對框架結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度、剛度及延性的影響規(guī)律,揭示了填充墻及現(xiàn)澆樓板對框架結(jié)構(gòu)不同地震破壞模式的作用機(jī)理。(2)基于填充墻RC框架結(jié)構(gòu)偽靜力試驗結(jié)果,采用DIANA非線性有限元分析程序,實現(xiàn)了填充墻與框架間相互作用模擬;分析了填充墻與RC框架結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)理,研究了填充墻對典型雙不等跨RC框架結(jié)構(gòu)破壞及倒塌模式的影響規(guī)律。(3)基于填充墻RC框架結(jié)構(gòu)偽靜力試驗結(jié)果,結(jié)合理論分析及非線性有限元數(shù)值模擬,系統(tǒng)研究了填充墻RC框架結(jié)構(gòu)中的\"短柱\"破壞機(jī)理。選取實際工程中常用的粘土磚、加氣砌塊、蒸壓磚等3種砌體材料,定量研究了不同填充墻砌筑材料、墻-框界面剛度及填充墻布置高度對RC框架結(jié)構(gòu)\"短柱\"破壞模式的影響規(guī)律,提出了可實現(xiàn)避免短柱破壞的理論判別公式及設(shè)計措施。(4)研究提出了可顯著提升框架結(jié)構(gòu)整體抗倒塌能力的現(xiàn)澆樓板四角與梁柱有限斷開的抗震設(shè)計措施。按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計制作了2個2×2跨、1/5縮尺的4層填充墻RC框架結(jié)構(gòu)模型,通過地震模擬振動臺對比試驗,驗證了橫向兩不等跨RC框架結(jié)構(gòu)中填充墻及現(xiàn)澆樓板對破壞模式的不利影響;通過振動臺試驗與偽靜力試驗及實際震害現(xiàn)象對比分析,揭示了現(xiàn)澆樓板以及填充墻對框架結(jié)構(gòu)破壞模式的作用機(jī)理;通過兩RC框架結(jié)構(gòu)模型破壞模式對比試驗及非線性數(shù)值模擬分析,進(jìn)一步證實規(guī)范中試圖提高柱端彎矩增大系數(shù)的設(shè)計方法并不能有效實現(xiàn)預(yù)期的\"強(qiáng)柱弱梁\"破壞機(jī)制,而現(xiàn)澆樓板四角與梁柱有限斷開的措施可明顯提高框架結(jié)構(gòu)的整體抗震性能,有效延遲框架柱的破壞。