用于抗震能量分析的混凝土框架杆系模型

摘要

能量的输入、转化和耗散是地震作用下结构反应的基本特征。结构在罕遇地震作用下的耗能需求是能量设计方法的关键。本文针对钢筋混凝土框架杆系模型用于抗震能量分析时存在的问题，重点讨论平面框架结构在地震作用下的滞回耗能需求，以及通过杆件出铰时间来分析其能量转移过程。
　　本文选取了多个算例进行能量分析，研究了结构内部构件耗能的需求分布规律以及能量转移过程并且研究了楼板翼缘、梁初始荷载作用、柱轴压比对于结构滞回耗能分布的影响，计算结果表明，对于规则的框架结构，中间梁滞回耗能要比边梁滞回耗能要少，中柱滞回耗能要大于边柱；在结构非线性的初期阶段，主要通过柱的变形来储存和消耗能量，但随着结构非线性的发展，梁的变形耗能起主导作用，在局部构件屈服之前，能量分布按照线性关系，结构最终的耗能分布，相比与弹性阶段的能量分布，在顶部两层差别不大，主要差别体现在底部几层；考虑楼板翼缘作用，使结构形成“强梁弱柱”，可能按照“柱铰机制”破坏；强度对结构滞回耗能分布影响相对规律较明显，刚度会使结构滞回耗能分布产生突变，因此不能忽视刚度对结构滞回耗能分布的影响；梁的初始弯矩作用导致结构很早便形成机构，柱成为主要耗能构件；梁的初始弯矩作用对结构滞回耗能沿层分布影响很大，可能形成新的能量集中层；初始轴压比对梁、柱总耗能占总滞回耗能比例影响比较复杂，随着初始轴压比提高，底层滞回耗能增大，导致底层更容易产生薄弱层，底层柱滞回耗能与梁滞回耗能的比值增大，顶层梁出铰时间延迟，底层梁柱出铰时间更早。