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     作者：張  萌       

    1  結(jié)構(gòu)模型

    板樓局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)平面布置見(jiàn)圖1，其中樓屋面板厚均lOOmm，首層層高為3.6m，2—7層層高為3m，結(jié)構(gòu)樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值為4.6kN/m2，屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值為5. 6kN/m2，活載標(biāo)準(zhǔn)值均為2. OkN/m2，樓面框架梁考慮砌體墻施加標(biāo)準(zhǔn)值8. 6kN/m線(xiàn)荷載，屋面外圍框架梁考慮女兒墻施加標(biāo)準(zhǔn)值4. 32kN/m線(xiàn)荷載。梁柱板縱筋全部采用HRB335，箍筋采用HPB300，混凝土為C35。其中，樓板局部設(shè)縫框架的設(shè)縫長(zhǎng)取為梁塑性鉸長(zhǎng)度，一般可取框架梁端箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度，本模型為1.5×600=900mm。在樓板設(shè)縫范圍外端設(shè)置小斜梁，小斜梁用以懸挑設(shè)縫范圍樓板，對(duì)該設(shè)縫范圍樓板可按懸臂板要求配筋，并滿(mǎn)足相應(yīng)的剛度要求，本模型小斜梁橫截面為150mm×200mm。與樓板局部設(shè)縫框架相對(duì)應(yīng)，對(duì)比模型采用傳統(tǒng)框架（樓板局部不設(shè)縫，不設(shè)小斜梁）。結(jié)構(gòu)處于Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期0. 35s，設(shè)防烈度考慮7度和8度兩種情況。

    2  結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算

    采用PKPM系列SATWE軟件計(jì)算，經(jīng)計(jì)算柱軸壓比見(jiàn)表1，板配筋見(jiàn)圖2，梁柱配筋見(jiàn)圖3、圖4。

    樓板局部設(shè)縫后，造成樓板局部設(shè)縫框架梁端剛度降低，地震作用下框架梁內(nèi)力與傳統(tǒng)框架相比有所減小，因此框架梁配筋與傳統(tǒng)框架梁相比發(fā)生變化。

    3  Pushover分析

    由于該框架結(jié)構(gòu)比較均勻，高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主，質(zhì)量和剛度沿高度分布都比較均勻，因此采用倒三角分布水平加載模式，采用EPDA&PUSH軟件進(jìn)行靜力彈塑性分析。分析時(shí)傳統(tǒng)框架考慮框架梁兩側(cè)各6倍板厚范圍的樓板配筋。

    3.1   P-A位移曲線(xiàn)

    取其中一榀框架進(jìn)行分析可得加載各步的底部剪力P，以及各步的頂部側(cè)移△，傳統(tǒng)框架與樓板局部設(shè)縫框架的P-A曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。

    由圖5表明，樓板局部設(shè)縫框架延性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)框架，但樓板局部設(shè)縫框架消除了樓板及其縱筋對(duì)框架梁端抗彎承載力的貢獻(xiàn)，因而結(jié)構(gòu)承載能力有所下降。分析還表明，傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)為樓層柱兩端均出現(xiàn)塑性鉸，形成柱鉸屈服機(jī)制而發(fā)生倒塌，但樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)為樓層薄弱層的層間側(cè)移角達(dá)到1/50。

    3.2結(jié)構(gòu)塑性鉸分布

    分析可得結(jié)構(gòu)塑性鉸分布見(jiàn)圖6、圖7。

    圖示表明：傳統(tǒng)框架較多的塑性鉸出現(xiàn)在柱端，7度時(shí)結(jié)構(gòu)底層各柱上下端均出現(xiàn)了塑性鉸，8度時(shí)結(jié)構(gòu)下部第2、3兩層柱端出現(xiàn)了塑性鉸，均形成了柱鉸屈服機(jī)制，將引起結(jié)構(gòu)整體倒塌，均不滿(mǎn)足“大震不倒”的抗震要求；樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)塑性鉸均出現(xiàn)在梁端，除底層柱下端外，其他柱端未出現(xiàn)塑性鉸，結(jié)構(gòu)形成梁鉸屈服機(jī)制，不致引起結(jié)構(gòu)整體倒塌，滿(mǎn)足“大震不倒”的抗震要求�？梢�(jiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)框架，樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)抗震性能明顯提高。

    4  抗震性能評(píng)估

    4.1  抗震能力系數(shù)

    文獻(xiàn)針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震能力評(píng)估提出了抗震能力系數(shù)的概念。該系數(shù)表示地震作用下，結(jié)構(gòu)破壞之前，發(fā)生彈塑性變形吸收的能量與地震輸入相應(yīng)彈性結(jié)構(gòu)的能量之比。該值越大，代表結(jié)構(gòu)破壞之前吸收地震能量的能力越強(qiáng)，結(jié)構(gòu)抗震能力越大。

抗震能力系數(shù)定義如下：

    式中：A為抗震能力系數(shù)；Ep為地震作用下，結(jié)構(gòu)破壞之前，發(fā)生彈塑性變形吸收的能量；Eu為地震輸入相應(yīng)彈性結(jié)構(gòu)的能量；{△P}i為地震作用下，結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)第i步荷載向量的增量，{△P}i={P}i一{P}i-1{P}i，{P}i-l分別為結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)第i步、第i-1步的荷載向量；{Ax}i為結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)第i步水平位移向量的增量，{△x}i={x}i一{x}i-1；{x}i，{x}i-1分別為第i步、第i-1步荷載向量{P}i，{P}i-1作用下，結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)的位移向量；{Fe}為相應(yīng)彈性結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)的地震作用向量；{△e}為相應(yīng)彈性結(jié)構(gòu)各質(zhì)點(diǎn)的水平位移向量。

    按上述計(jì)算7度、8度設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)大震的抗震能力系數(shù)λ見(jiàn)表2。

    從表可見(jiàn)：

    1)7度設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)大震作用下，傳統(tǒng)框架與樓板局部設(shè)縫框架抗震能力系數(shù)λ>1，表明該兩種框架均具有足夠抵抗7度對(duì)應(yīng)大震的能力，但樓板局部設(shè)縫后框架(λ=1.66)的抗震能力高于傳統(tǒng)框架(λ=1.25)，且兩種框架極限狀態(tài)破壞形式不同，傳統(tǒng)框架將形成柱鉸屈服機(jī)制而發(fā)生整體倒塌，而樓板局部設(shè)縫框架則是因?yàn)闃菍拥膶娱g位移角達(dá)到1/50，呈梁鉸屈服機(jī)制不致發(fā)生整體倒塌。

    2)8度設(shè)防烈度對(duì)應(yīng)大震作用下，傳統(tǒng)框架抗震能力系數(shù)(λ=0.63)低于樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)(λ=0.77)，與上述1）相同，傳統(tǒng)框架極限狀態(tài)破壞是由于框架形成柱鉸屈服機(jī)制而發(fā)生整體倒塌，而樓板局部設(shè)縫框架則是因?yàn)闃菍拥膶娱g位移角達(dá)到1/50，呈梁鉸屈服機(jī)制，不致發(fā)生整體倒塌。

    由此可見(jiàn)，樓板局部設(shè)縫后，框架結(jié)構(gòu)抗震性能明顯提高。

    4.2  抗震性能曲線(xiàn)

    經(jīng)分析可得傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)與樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)的需求譜曲線(xiàn)、能力譜曲線(xiàn)以及周期最大層間位移角曲線(xiàn)，見(jiàn)圖8、圖9。

    設(shè)防烈度為7時(shí)：傳統(tǒng)框架的性能點(diǎn)為(1. 285，0.136)，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/216；局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)性能點(diǎn)為(1.435，0.122)，對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/194。設(shè)防烈度為8度時(shí)：傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)性能點(diǎn)為(1. 305，0.259)，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/110；局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)性能點(diǎn)為(1.425，0.236)，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)最大層間位移角1/101�？梢�(jiàn)，樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)層間位移變形能力均大于傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，因而相對(duì)于傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)其抗震性能明顯提高。

    5  結(jié)論

    1)框架梁側(cè)的現(xiàn)澆樓板及板內(nèi)縱筋是影響框架結(jié)構(gòu)屈服機(jī)制的重要原因。不考慮框架梁側(cè)樓板對(duì)框架梁端抗彎承載力的貢獻(xiàn)，地震作用較難實(shí)現(xiàn)理想的梁鉸屈服機(jī)制。

    2) Pushover靜力彈塑性分析表明，樓板局部設(shè)縫后塑性鉸主要分布在梁端，結(jié)構(gòu)呈梁鉸屈服機(jī)制，不致引起結(jié)構(gòu)整體倒塌，滿(mǎn)足“大震不倒”的抗震要求，而傳統(tǒng)框架由于梁側(cè)樓板對(duì)框架梁端抗彎承載力的貢獻(xiàn)，易呈柱鉸屈服機(jī)制，甚至由此造成結(jié)構(gòu)整體倒塌。

    3)傳統(tǒng)框架和樓板局部設(shè)縫框架的抗震能力評(píng)估表明，樓板局部設(shè)縫框架抗震性能優(yōu)于傳統(tǒng)框架。

    6評(píng)述

    框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“梁鉸屈服”機(jī)制是保證大震不倒的措施之一。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，提出樓板局部設(shè)縫框架結(jié)構(gòu)，即在框架梁端塑性鉸范圍的側(cè)向樓板內(nèi)設(shè)置貫穿板厚的通縫，以消除現(xiàn)澆樓板及其縱筋對(duì)梁端抗彎承載力的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)梁鉸屈服機(jī)制。文章針對(duì)7度和8度設(shè)防烈度的設(shè)縫框架和傳統(tǒng)框架分別進(jìn)行靜力彈塑性分析，研究結(jié)構(gòu)P-A變形曲線(xiàn)、塑性鉸分布以及結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制，并分別對(duì)樓板局部設(shè)縫框架和傳統(tǒng)框架進(jìn)行抗震能力評(píng)估。結(jié)果表明，樓板局部設(shè)縫能改善框架結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制，滿(mǎn)足“強(qiáng)柱弱梁”抗震要求，提高結(jié)構(gòu)抗震性能。