双向地震作用对框架柱端弯矩增大系数的影响分析_杨红

基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金（教外司留２００７－１１０８）作者简介：杨红，博士，副教授收稿日期：２００７－１０－１８

土木工程学报ＣＨＩＮＡＣＩＶＩＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪＯＵＲＮＡＬ

第４１卷第９期２００８年９月Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．９Ｓｅｐ．

２００８

引言

作为“能力设计”（ＣａｐａｃｉｔｙＤｅｓｉｇｎ）的核心措施，

柱端弯矩增大系数的目的是在抗震框架中形成“强

柱弱梁”的格局，从而避免柱端在强震下出现塑性铰，或推迟出铰，引导框架形成以梁端滞回耗能为主的塑性铰控制机构。我国《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０—２００２）第１１章以及《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５００１１—２００１）给出的柱端弯矩增大系数η与欧共体ＥＣ８（２００３）规范、美国ＡＣＩ３１８－０５（２００５）规

双向地震作用对框架柱端弯矩增大系数的影响分析

杨红

王建辉

白绍良

（重庆大学，重庆４０００４５）

摘要：在世界各主要多地震国家的建筑抗震设计规范中，普遍采用的柱端弯矩增强措施一般在与柱正交的两个主轴方向上的各平面框架内施行，仅新西兰ＮＺＳ３１０１规范采用简化方法考虑了双向地震作用对柱端弯矩增大系数的影响。在ＯｐｅｎＳｅｅｓ平台上，以钢筋混凝土６层三维框架为例，采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应。对比双向、单向地震输入下柱端滞回反应的差异及其对框架塑性铰耗能机构的影响。考察双向地震作用下柱端弯矩时程在两个正交主轴方向的相关性，着重研究同一节点处两正交方向的各梁端弯矩时程相关性的定量方法。研究表明，双向地震下柱的强度退化、屈服后变形均明显比单向受力更大，双向地震下Ｘ向、Ｙ向柱端弯矩时程，以及同一节点处两正交方向的各梁端弯矩时程的相关性皆极大地依赖于双向水平地震动的输入方式。

关键词：钢筋混凝土；三维框架；双向地震；非线性分析；纤维模型中图分类号：ＴＵ３１１．３

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－１３１Ｘ（２００８）０９－００４０－０８

Ｅｆｆｅｃｔｏｆｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｅｉｓｍｉｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｏｍｅｎｔ

ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｃｏｌｕｍｎｓ

ＹａｎｇＨｏｎｇＷａｎｇＪｉａｎｈｕｉＢａｉＳｈａｏｌｉａｎｇ（ＣｈｏｎｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｑｉｎｇ４０００４５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｃｏｄｅｓｆｏｒａｎｔｉ－ｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｓｉｎｃｏｕｎｔｒｉｅｓｗｉｔｈｆｒｅｑｕｅｎｔｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ，ｔｈｅｍｏｍｅｎｔａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｃｏｌｕｍｎｓｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄｔｏａｐｐｌｙｗｉｔｈｉｎｔｗｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｐｌａｎｅｆｒａｍｅｓｔｈａｔｉｎｔｅｒｓｅｃｔａｔｔｈｅｃｏｌｕｍｎ，ｅｘｃｅｐｔｔｈａｔｔｈｅＮｅｗＺｅａｌａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＳｔａｎｄａｒｄＮＺＳ３１０１ｃｏｎｓｉｄｅｒｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｏｍｅｎｔａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＯｐｅｎＳｅｅｓｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ａｓｉｘ－ｓｔｏｒｅｙ３－Ｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｆｉｂｅｒｍｏｄｅｌｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｃｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒｂｉａｘｉａｌｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｖａｒｙｉｎｇａｘｉａｌｆｏｒｃｅｓ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｃｏｌｕｍｎｓｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｎｄｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｕｎｄｅｒｒａｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｉｔｙｏｆｍｏｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｉｅｓｏｆｃｏｌｕｍｎｓａｔｔｗｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌａｘｅｓｗａｓｅｘａｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｆｏｃｕｓｗａｓｐｌａｃｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｉｔｙｏｆｍｏｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｉｅｓｏｆｂｅａｍｅｎｄｓａｔｔｗｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌａｘｅｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｊｏｉｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｆｔｅｒｙｉｅｌｄｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｏｎａｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｉｔｙｏｆｍｏｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｉｅｓｏｆｃｏｌｕｍｎｅｎｄｓａｌｏｎｇＸａｎｄＹｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｉｔｙｏｆｍｏｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｉｅｓｏｆｂｅａｍｅｎｄｓａｔｔｗｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌａｘｉｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｊｏｉｎｔａｌｌｓｅｒｉｏｕｓｌｙｄｅｐｅｎｄｏｎｔｈｅｉｎｐｕｔｍｅｔｈｏｄｏｆｅａｒｔｈｑｕａｋｅｗａｖｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｔｗｏｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ；３－Ｄｆｒａｍｅ；ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｏｎ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｂｅｒｍｏｄｅｌＥ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｈ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ