现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响*

郭靳时 陈 辰

(吉林建筑大学土木工程学院，长春 130118)

2008年的“5·12汶川地震”中钢筋混凝土框架结构普遍出现“强梁弱柱”这种破坏机制，没能实现“强柱弱梁”的原因很多，其中，现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响不容忽视．因为现浇楼板和框架梁具有良好的共同协调能力，楼板对框架梁的加强作用使框架柱端出现大量塑性铰，因而使框架梁端的抗弯承载能力增加，使结构产生以柱铰为主的屈服机制．然而，《建筑抗震设计规范》对如何考虑现浇楼板对框架结构抗震承载力的影响没有做出具体规定．已有研究成果表明，相关影响因素众多，包括现浇楼板的厚度、配筋量、框架梁、柱截面尺寸和配筋大小、节点类型及直交梁刚度等等．本文将通过改变现浇楼板的厚度和配筋等因素对框架梁实际正截面抗震承载力影响来分析现浇楼板参与钢筋混凝土框架结构共同抗震的机理，为今后的结构设计和工程应用提供参考依据．

1 现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能影响的分析

1．1 通过PKPM结构计算软件建模并计算各构件配筋

本框架结构为3层，层高为3．6m，雪荷载为0．35kN/m2，基本风压为 0．65kN/m2，抗震设防烈度为7度(0．10g)，设计地震分组为第一组，抗震等级为三级，梁、板、柱混凝土等级均为 C30，其中，梁、板、柱受力钢筋类别均为HRB400，梁、柱钢筋的混凝土保护层厚度为20mm，梁、柱箍筋类别为HPB300，其结构平面布置见图1．

通过PKPM结构计算软件建立如下两个结构模型并计算其各构件配筋，其中，各模型具体的构件尺寸见表1．

图1 结构平面

表1 构件尺寸(mm)

1．2 计算梁端承载力和柱端承载力

以②轴所对应的第2层横梁为例，支座处框架梁端承载力按双筋矩形截面梁计算，分别计算边节点和中节点在不考虑现浇楼板和考虑现浇楼板的情况下，梁端承载力和柱端承载力．

(1)模型1 求得板内负弯矩筋为Ø8@200．当计算边结点时，只有右梁，其配筋情况如下:

考虑现浇楼板影响时，梁的每侧不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力M(h为现浇楼板厚度)见表2．

表2 模型1边节点不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力

当计算中节点时，左、右梁配筋相同，具体配筋情况如下:

考虑现浇楼板影响时，梁的每侧不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力M(h为现浇楼板厚度)见表3．

表3 模型1中节点不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力

所以不难看出，当考虑现浇楼板对梁端承载力的影响时，中节点并不满足，将会出现“强梁弱柱”这一破坏机制，即塑性铰出现在柱端，不符合规范要求．

(2)模型2 求得板内负弯矩筋为Ø8@150．当计算边结点时只有右梁，其配筋情况如下:

考虑现浇楼板影响时，梁的每侧不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力M(h为现浇楼板厚度)见表4．

表4 模型2边节点梁的每侧不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力

当计算中节点时，左、右梁配筋相同，具体配筋情况如下:

考虑现浇楼板影响时，梁的每侧不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力M(h为现浇楼板厚度)见表5．

表5 模型2中节点梁的每侧不同板翼缘宽度所对应的梁端承载力

所以不难看出，当考虑现浇楼板对梁端承载力的影响时，中节点不满足，将会出现“强梁弱柱”这一破坏机制，即塑性铰出现在柱端，不符合规范要求．

2 结论

(1)在计算梁端承载力时，当仅考虑框架梁截面内楼板钢筋的影响时不满足“强柱弱梁”要求;

(2)在考虑现浇楼板对于梁端承载力的影响时，梁端承载力会随着梁的每侧板翼缘宽度的增加而增大;当计算边节点时，满足规范要求的“强柱弱梁”这一破坏机制，主要原因是边柱为构造配筋，比实际承载力高很多;当计算中节点时，并不满足规范要求的“强柱弱梁”这一破坏机制;

(3)在考虑现浇楼板对于梁端承载力的影响时，梁端承载力会随着现浇楼板厚度的增加而增加．

［1］蒋永生．整浇梁板的框架节点抗震研究［J］．建筑结构学报，1994(12):11-16．

［2］吴 勇，雷汲川，杨 红．板筋参与梁端负弯矩承载力问题的探讨［J］．重庆建筑大学学报，2002，24(3):33．

［3］唐九如．钢筋混凝土框架节点抗震［M］．南京:东南大学出版社，1989:35-38．

［4］龚思礼．建筑抗震设计［M］．北京:中国建筑工业出版社，1994:27-40．

［5］张 忠，董 昆，彭 勃．从实际震害重新认识“强柱弱梁”［J］．建筑结构，2010，40(7):70-71．

［6］混凝土结构设计规范(GB50010-2010)［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．

［7］建筑抗震设计规范(GB50011-2010)［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．

［8］混凝土结构设计规范(GB50010-2010)［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．