斜向地震作用下梁柱节点破坏机制与抗震设计方法研究

汶川地震中大量钢筋混凝土框架房屋由于形成了"强梁弱柱"型破坏机制而破坏甚至倒塌，没有形成预期的"强柱弱梁"破坏机制，其中一个重要原因是现行设计中沿两个主轴方向单独进行节点"强柱弱梁"校核的抗震设计，没有考虑地震动输入的多维性特别是斜向地震输入时节点周边梁柱强度比的变化，即斜向地震输入时节点周边2个方向的梁参与工作，梁的强度大幅提高而柱的强度基本不变。本项目将通过理论分析、试验研究和数值模拟方法对斜向地震输入下梁柱节点破坏机制进行研究，以揭示在斜向地震输入下梁柱节点的破坏机理以及确定在斜向地震输入下实现"强柱弱梁"破坏机制的强柱系数等抗震设计参数，建立斜向地震作用下的抗震设计方法；在基本不改变原来沿两个主轴方向单独进行抗震设计前提下，提出一种"角部集中配筋柱"方法，在保证不发生钢筋粘结破坏的条件下可以大幅提高柱子斜向承载力，以实现斜向地震输入下梁柱节点"强柱弱梁"破坏机制的设计目标。

汶川地震中大量钢筋混凝土框架房屋由于形成了“强梁弱柱”型破坏机制而破坏甚至倒塌，没有形成预期的“强柱弱梁”破坏机制，其中一个重要原因是现行设计中沿两个主轴方向单独进行节点“强柱弱梁”校核的抗震设计。本课题针对梁柱节点、钢筋混凝土柱、钢框架进行了斜向地震作用下的抗震性能的试验研究和理论分析，主要研究内容和结果如下：1.进行了斜向地震作用下无板梁柱节点和带板梁柱节点的试验研究，结果表明主轴方向强柱弱梁设计的梁柱节点，在斜向荷载作用下出现柱铰破坏，没有实现强柱弱梁设计；2.进行了斜向地震作用下钢筋混凝土柱及角部加强柱的抗震性能研究，得到了承载力在加载角度从22.5°到45°呈下降趋势，角部集中配筋的方式可以有效的改善构件的承载力和延性；3.对三层钢框架进行了多方向输入的振动台试验，结果表明45°时形成了明显柱铰破坏机制，且结构的自振频率随着加速度幅值的增大迅速下降。4.提出了梁端钢丝网加固方法，并对其进行了试验研究和数值模拟，总结了其耗能特性。