箍筋约束对典型RC框架教学楼抗地震倒塌能力影响分析-LuXinzheng

Abstract: The lateral confinement of steel stirrups can improve the deformation capacity of kernel concrete, which will increase the global collapse resistance of the reinforced concrete (RC) frames. Existing stress-strain models of stirrups confined concrete are summarized and compared with test results to validate their accuracies. Then with validated stirrups confined concrete models and incremental dynamic analysis (IDA), the collapse resistance of a typical RC frame in Wenchuan Earthquake is quantificationally evaluated. The influence of stirrups confinement to the collapse resistance is discussed. Key words: stirrups confined concrete, constitutive models, fiber beam model, collapse resistance, Incremental Dynamic Analysis Email: luxz@tsinghua.edu.cn
筋约束虽然可以提高单个构件的塑性变形能力，但 是显然单个构件的受力行为和结构整体抗倒塌能力 之间并非简单的线性关系，故而有必要对箍筋约束 后结构的整体抗倒塌能力进行专门研究，近年来得 到广泛关注的基于动力增量分析（IDA）的倒塌易 损性分析方法，为评价不同结构体系的抗倒塌能力 提供了相对客观的评价标准[6]。IDA 方法通过选取 一组具有足够代表性的地震动记录（超过 20 条）， 对结构进行弹塑性动力时程分析，通过不断增大地 震动强度直至结构发生倒塌，获得不同地面运动强 度下结构倒塌的易损性，进而对整体结构的抗地震 倒塌能力进行定量评价。
从丙类提高到了乙类，其变化主要体现在增加最小 体积配箍率[3,4]。但是，上述抗震措施增强后的实际 效果如何，特别是对于改善结构抗倒塌能力的效果 如何，目前尚未见相关的研究。
鉴于汶川、玉树地震大量建筑倒塌，特别是不 少按照按 2001 版《抗震规范》设计建造的结构也因 遭遇到远超过设防烈度的地震而倒塌并造成严重人 员伤亡，建筑结构的抗地震塌能力引起工程界的重 视[5]。由于抗地震倒塌能力是结构的整体行为，箍
Study on the Influence of Stirrups Confinement to the Collapse Resistance of Typical RC Frame in Wenchuan Earthquake
Lu Xinzheng, Ma Yuhu, Zhou Meng, Chen Haoyu, Ye Lieping
土木建筑与环境工程, 2010, 32(sup.2): 322‐325.
箍筋约束对典型 RC 框架教学楼 抗地震倒塌能力影响分析
陆新征 马玉虎 周萌 陈浩宇 叶列平
清华大学土木工程系，清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京，100084
摘要：箍筋约束可增强核心区混凝土的变形能力，提高钢筋混凝土框架结构的抗地震倒塌能力。本文首先对 现有箍筋约束混凝土模型进行了整理，并通过与试验对比，分析了不同箍筋约束混凝土模型的精度。在此基 础上，通过选择合适的箍筋约束混凝土模型，并基于动力增量分析（IDA），对汶川地震中典型钢筋混凝土 框架教学楼的抗地震倒塌能力进行了定量评价，讨论了箍筋约束对钢筋混凝土框架抗倒塌能力的影响。 关键词：箍筋约束混凝土 本构模型 纤维杆单元模型 倒塌 动力增量分析 中图分类号：TU352 文献标识码：A
基金项目：国家科技支撑计划项目(2009BAJ28B01)；工程院重大咨询项目（2010‐ZD‐4）；国家自然科学基金重点项目(90815025)； “城市与工程安全减灾教育部重点实验室开放基金项目、北京市重点实验室开放基金项目”（EESR2010‐03）
土木建筑与环境工程, 2010, 32(sup.2): 322‐325.
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表 1 常用箍筋约束混凝土本构模型
(Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of China Education Ministry, Beijing 100084)
引言
由于混凝土材料自身脆性较大，故混凝土结构 常采用箍筋约束改善塑性变形能力，以增强其抗震 能力。我国《建筑抗震设计规范 GB50011-2001》（以 下简称 2001 版《抗震规范》）根据结构的抗震等级 和轴压比等，规定了各类混凝土框架柱的最小体积 配箍率要求[1]。汶川地震后，针对大量教学楼倒塌 破 坏 问 题 [2] ，《 建 筑 工 程抗 震 设 防 分 类 标准 GB 50223-2008》提高了校舍建筑的抗震设防类别，即
本文首先对现有主要箍筋约束混凝土本构模型 进行收集整理，而后通过与试验数据对比，分析现 有箍筋约束混凝土本构模型的精度，据此选择适当 的箍筋约束混凝土模型。在此基础上，对汶川地震 中倒塌的典型钢筋混凝土（RC）框架结构教学楼进 行基于 IDA 的倒塌易损性分析，以定量研究箍筋约 束对 RC 框架结构教学楼抗地震倒塌能力的影响。