首页 国际标准结构工程-公众号 海外工程十五年之一四八——美标钢筋混凝土特殊抗弯框架之设计(6)

海外工程十五年之一四八——美标钢筋混凝土特殊抗弯框架之设计(6)

3.2延性弯曲性能的梁和柱构造

理想的屈服机制包括梁在整个结构高度上的屈服以及底部的柱。但现实情况下,除非柱比梁强得多,否则也必须预计一些柱沿结构高度屈服(见第3.1节)。因此,应构造每个梁柱节点处梁和柱的端部区域,以便这些区域能够承受非弹性弯曲响应,而不会出现临界强度衰减。在抗弯框架平面内,所有楼盖处柱纵向钢筋和所有内部节点处的梁纵向钢筋应连续穿过节点,否则应证明此类节点能够承受多个屈服后循环。横向钢筋应限制核心混凝土,并对纵向钢筋的屈曲提供约束。该横向钢筋应从接合面沿一定长度延伸,该长度将包围梁和柱端部的可能屈服区域。图3-2说明了梁柱连接附近所需的典型详图。

                           

3-2延性弯曲响应所需典型钢筋构造的框架立面图和截面图

3.3避免非延性破坏

延性响应要求构件在弯曲时屈服,并避免剪切、轴向和其他非延性破坏模式。非延性破坏通常可以通过能力设计方法避免。一般方法是确定弯曲屈服区域,根据规范要求的弯矩强度设计这些区域,然后基于平衡计算其他设计力,假设弯曲屈服区域产生可能的弯矩强度。可能的弯矩强度是使用能够对设计横截面的弯矩强度进行高估计的方法来计算的。第5.2节至第5.4节更详细地描述了容量设计方法。

3.3.1柱和梁剪力

剪切破坏,尤其是在柱中,相对较脆,可导致横向强度和轴向承载能力的快速损失(图3-3)。柱剪切破坏是地震中混凝土建筑破坏和倒塌最常见的原因。ACI 318采用了一种能力设计方法,要求设计抗剪强度至少等于屈服截面达到可能弯矩强度时产生的剪力。

3-3剪切破坏导致楼层破坏和竖向倒塌

3.3.2轴的轴力

对于承受高轴向荷载的柱,变形能力可能受到严重限制。通过提供相对昂贵的钢筋构造,可以实现柱的功能。在可行的范围内,应避免在特殊抗弯框架的对柱施加较高轴力。

3.3.3梁柱节点

特殊抗弯框架中的梁柱节点需要在相互连接的梁柱之间传递弯矩、剪力和轴力。要做到这一点,节点需要比框架中的构件更坚固。节点横向钢筋有助于在地震震动期间的预期变形反转下保持强度。

3.3.4钢筋锚固和连接

严重的地震荷载可导致混凝土保护层破坏,从而降低锚固或搭接纵向钢筋的强度。因此,搭接节点(如果使用)必须远离最大弯矩的截面(即远离梁和柱的端部),并且必须具有闭合箍筋,以在保护层剥落的情况下保护钢筋连接。穿过梁柱连接的钢筋会在节点有较大的粘结应力要求;因此,ACI 318限制了梁杆尺寸。锚固在外节点中的钢筋必须具有延伸至节点对外侧,且有弯钩或带头钢筋,钢筋弯钩的端部必须朝向节点中间。最后,如ACI318§18.2.7所述,可能发生屈服的机械连节点必须为类型2节点,能够维持应力多次循环,达到远高于屈服应力的水平。






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作者: ganggouren

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