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深入研究现浇楼板对框架梁的受力影响是改进现行设计方法、更好地实现“强柱弱梁”设计准则的基础,亟待展开的研究工作如下:
(1)现浇楼板薄膜效应对结构整体受力机理具有较大的影响。因楼板厚度与长度、宽度之间的尺寸差别悬殊,有必要对楼板的薄膜效应带来的影响进行深入研究。
(2)需对现浇板空间框架模型进行双向低周反复试验,考虑板的空间效应和双向地震力的影响,并对模型进行双向地震作用下的时程分析,结合试验结果对其进行综合评价,以期更加贴近实际情况。
(3)在已有的研究中所采用的试件均为带楼板的梁柱节点或平面框架,应将具有结构整体作用的空间框架结构作为研究对象进一步研究。考虑楼板对梁承载力和刚度的影响,对保证钢筋混凝土框架结构“强柱弱梁”设计原则的实现有着重要意义。在研究现浇楼板对框架梁抗弯承载力和刚度增强作用机理的基础上,从框架梁刚度放大系数、柱梁抗弯承载力比、节点支座处的实际负弯矩、楼板作用对框架塑性铰发展的影响、楼板内钢筋的影响、板有效宽度的确定等方面,归纳总结国内外研究现状,并且对今后的研究方向进行展望。
现浇楼板对框架梁抗弯承载力和刚度增强作用的影响因素研究
早在20世纪八十年代国内外学者就已经提出楼板对框架梁的抗弯能力具有不可忽视的增强作用,但是该认识始终只停留在定性的层面上,至今为止未能给出考虑现浇楼板对框架梁影响的量化公式。国内外诸多学者对现浇楼板进行了一系列的试验研究和数值模拟分析,试图找到并量化楼板的作用,期望通过简单准确的设计方法将其列入实际的结构设计中来,使得现浇钢筋混凝土结构能够较好地实现“强柱弱梁”的破坏机制。目前,多从框架梁刚度放大系数、柱梁抗弯承载力比、节点支座处的实际负弯矩、楼板作用对框架塑性铰发展的影响、楼板内钢筋的影响、板有效宽度的确定等方面,对现浇楼板对框架梁抗弯承载力和刚度增强作用的影响因素展开研究。
在进行框架结构计算时,梁、柱的刚度对结构的受力有较大影响,并直接关系到“强柱弱梁”机制能否实现。框架柱的刚度主要与材料的弹性模量及截面尺寸有关,而框架梁的刚度不仅与材料弹性模量和截面尺寸有关,还与现浇楼板的厚度及结构跨度有关。
在结构设计时,通常采用一个刚度放大系数来考虑这些因素的影响,即一般需将中梁和边梁的刚度按原框架梁矩形截面刚度分别乘2.0和1.5。这仅仅是对竖向荷载作用下的梁刚度考虑了楼板的增强作用,而对框架现浇楼板内与梁肋平行的钢筋参与梁端负弯矩承载能力的问题没有做出明确考虑。实际结构中楼板钢筋参与框架梁受力的钢筋很可能超出框架梁自身配筋面积的10%以上,从而导致《抗震设计规范》规定的“强柱弱梁”要求实际上无法实现。
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