设计基本地震加速度为0.15g和0.30g地区钢筋混凝土框架的非线性动力反应研究

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根据修订后的地震动参数区划图,《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001) 增加了7度半和8度半两个设防烈度区。对应于这两个区的框架结构在内力组合以及配筋上有何规律,与设防烈度为7、 8、 9度时又有什么不同,有必要进行系统的分析和对比。在89规范的基础上,本次规范修订进一步提高了包括层间位移角限值、最小配筋率、柱一梁级差系数等等在内的一系列抗震设计措施。上述抗震措施对结构抗震是否有效,按照新规范设计的7度半、8度半结构在地震作用下能否达到规范预期的抗震设防目标,也有必要通过非线性动力反应分析来予以检验。本文严格按照新规范设计了设防烈度分别为7度半、8度半的两个民用建筑钢筋混凝土典型框架,然后分别对其进行了设防地震作用和罕遇地震作用下的非线性动力反应分析,并在分析中考虑了板筋作用对梁端屈服弯矩的影响。结果表明:① 7度半结构的截面尺寸主要由轴压比决定,绝大部分柱配筋由最小配筋率控制,而8度半结构的截面尺寸由轴压比和最大层间位移角两个因素同时控制,最小配筋率对柱配筋的影响很小。② 当考虑板筋对梁端负弯矩承载力的提高作用时,可在设防烈度地震和罕遇地震作用下分别取每一梁侧四倍、六倍板厚范围作为板的有效宽度。③ 7度半框架在设防烈度地震作用下结构各个杆件均未出铰;在罕遇地震作用下仍然表现出了良好的总体抗震性能,整个结构形成了较为彻底的“梁铰机构”。说明在低烈度区,以最小配筋率为主的抗震措施是有效的,甚至是过于严格的。④ 8度半框架在地震作用下结构总体反应表现良好,形成了以梁端塑性铰为主的耗能机构。这表明新规范对8度半结构采取的抗震措施是有效的,能够实现预期的抗震设计目标。⑤ 7度半结构的柱脚位置和8度半结构的变截面处在反应中均出现了较为不利的情况,有必要加强或增加相应的抗震设计措施以控制其不利反应。
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