楼板局部设缝框架结构抗震性能研究

Code for seismic design of buildings (GB 50011-2010) adopts moment augment factor of column to realize strong column-weak beam, shear-enlarged coefficient to implement strong shear-weak bending, resulting in plastic hinges in frame structure occurring in beam ends. Bending bearing capacity of frame beam may increase due to the participation role of concrete floor slab and longitudinal reinforcement of floor slab, such that it may be difficult for many frames to be realized the seismic objective such as strong column-weak beam and strong shear-weak bending,although the above reinforcing measures of carrying capacity have been used in design of the frame structures. From this, the new measure may be proposed in the subject, which the straight joints running through slab thickness may be installed along the plastic hinges of frame beam ends in lateral floor slab of the frame beam ends, and the longitudinal reinforcement of the floor slab within the straight joints may be separated from the frame beam ends, to eliminate the contribution of the lateral floor slab of frame beam to carrying capacity of frame beam ends, and to increase the seismic property of the frame structure. The seismic behavior of frame structure with local cracks in floor slabs, such as elastoplasticity earthquake reaction , the plastic hinge distribution，the yield mechanism，ductility，energy consumption, weak parts of structure, destructional forms and so on will be researched in the subject according to theory and experiment, and practical design suggestions will be proposed.

《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)采用了柱端弯矩增大系数实现"强柱弱梁"，采用了剪力增大系数实现"强剪弱弯"的抗震目标，以使框架结构塑性铰出现在框架梁端，但由于框架梁侧的混凝土楼板及楼板纵筋的参与作用，使框架梁自身抗弯承载能力增大，因而不少框架尽管在结构设计中采用了上述承载能力增强措施，但仍会造成框架结构难以实现"强柱弱梁"及"强剪弱弯"的既定目标，由此本课题提出在框架梁端的侧面楼板内，沿框架梁端塑性铰长度范围内，设置贯穿板厚的通缝，并将该范围内板内纵筋与框架梁端分离，以消除框架梁侧楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献，提高结构抗震性能。 本课题通过理论与试验研究楼板局部设缝框架结构的弹塑性地震反应、塑性铰分布、屈服机制、延性、耗能、结构薄弱部位、破坏形式等性能指标，并提出实用设计建议。

框架结构为了实现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”抗震目标，分别采用了柱端弯矩增大系数和剪力增大系数，从而使框架结构在大震作用下塑性铰出现在框架梁端，形成梁铰屈服机制，但框架梁侧的现浇楼板及楼板内纵筋参与了框架梁端的工作，使框架梁端的抗弯承载力高于框架柱端，并形成了“强梁弱柱”的结构体系，因此消除现浇楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献，是使框架结构形成梁铰屈服机制的一个重要措施。本课题在框架梁端的侧向楼板内，沿框架梁端塑性铰长度范围，设置贯穿板厚的通缝，使框架梁端塑性铰范围楼板及其纵筋不参与框架梁端工作，从而实现梁铰屈服机制。由此形成了课题“楼板局部设缝框架结构抗震性能研究”。. 本课题对小震作用下框架结构进行地震反应分析，表明框架梁侧楼板增大了地震作用。在此基础上，研究了框架梁侧楼板及其纵筋对梁端承载力的影响，表明框架梁侧的现浇楼板及其纵筋使框架呈 “强梁弱柱”的结构体系。然后进行水平反复加载试验研究，表明楼板局部设缝后，框架呈梁铰屈服机制。由此针对框架结构进行动力和静力弹塑性分析，并进行了抗震性能评估，表明框架梁端侧面楼板局部设缝后，大震作用下结构呈梁铰屈服机制，抗震能力明显高于传统框架，最后进行了模拟地震的振动台试验研究，表明楼板局部设缝框架结构塑性铰出现在梁端，结构总体延性较好，未出现倒塌和倾覆现象。. 本课题在框架梁端的侧面楼板内，沿框架梁端的塑性铰长度，设置贯穿板厚的通缝，使框架梁端塑性铰范围楼板不参与框架梁端工作，消除框架梁侧面楼板对框架梁端抗弯承载力的提高，从而实现具有较强抗震能力的梁铰屈服机制。由此解决了地震作用下传统框架结构由于楼板及其纵筋增强了框架梁端承载能力，造成框架结构大震作用下难以实现强柱弱梁，较多柱端出现塑性铰而呈柱铰屈服机制的破坏模式，本课题在没有增大结构配筋及施工难度的情况下，增强了框架结构的抗震能力，对框架结构抗震设计提供了一种新措施。