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预应力混凝土框架结构(以下简称“PC框架结构”)在高烈度区的抗震性能已得到广泛认可,但对于一级PC框架结构,在进行“强柱弱梁”级差调整时,由于预应力梁按实配钢筋计算所得的正截面抗震受弯承载力普遍超强,将导致中柱配筋困难及“强构件弱节点”的不利情况发生。在罕遇地震作用下,要求预应力梁端先于柱端出铰,使结构呈现“梁铰机制”是难以实现的。因此为解决中柱配筋困难等问题,本文通过合理弱化中柱配筋,引导中柱柱端出铰,使结构在罕遇地震作用下形成“混合铰机制”。另外,为使结构在呈现“混合铰机制”的同时仍然是稳定、不出现“层机制”的,应确保边节点处梁端出铰、柱端不出铰。 考虑到中柱在罕遇地震作用下出铰会引起结构的内力重分布,使边柱内力增大,应重新确定边柱柱端弯矩增大系数以确保边柱不出铰。本文以4榀8度(0.2g)区不同跨数和不同层数的一级PC平面框架为研究对象,首先弱化中柱配筋,边柱暂定某一配筋率计算出初始配筋;然后,在弹塑性时程分析时,通过放大边柱纵筋屈服应力以保证边柱纵筋在罕遇地震作用下不屈服,并得到边柱纵筋的最大拉应力;最后,通过“等强度代换”原理,计算真实屈服应力下所对应的边柱配筋面积,并结合多遇地震下的边柱轴力,反算出边柱的柱端弯矩设计值,以梁端实配钢筋对应的正截面受弯承载力为基础,得到新的边柱柱端弯矩增大系数,并进行统计分析,提出具有概率保证意义的系数建议值。按新的“强柱弱梁”调整措施对框架进行再设计与非线性时程分析,考察其抗震性能是否满足规范要求并达到预期效果。 通过以上工作,得出以下主要结论: ①中柱具体弱化方案为:除框架顶层及柱轴压比小于0.15的节点外,中柱弯矩设计值均按式c b?M?1.7?M计算,底层柱底弯矩设计值也乘以1.7的增大系数。弱化后的中柱配筋面积大幅降低,达到了弱化中柱的目的。 ②新的边柱柱端弯矩增大系数建议取值如下:除框架顶层边节点外,上部楼层边柱按式c c buaM????M计算弯矩设计值,中间楼层的柱端弯矩增大系数?c取1.2,底层?c取1.4,边柱底层柱底弯矩设计值取2.0的增大系数。 ③罕遇地震下,按新调整措施设计的多榀一级PC框架结构均能避免整体和局部失效破坏,抗震性能良好。结构主要表现为以中柱和预应力梁出铰的混合耗能机制,边柱除底层柱底外极少出铰,避免了结构形成“层机制”。 综上所述,新的一级PC框架结构“强柱弱梁”调整措施能够使结构在罕遇地震作用下满足规范要求,并实现弱化中柱、强化边柱,改善结构耗能性能的调整目的。