楊健彬 陳曉磊 薛峰 傅劍平

（1.山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點實驗室（重慶大學(xué)） 400045；2.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院 400045）

引言

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在大震作用下，混凝土構(gòu)件中的縱向鋼筋承受較大的反復(fù)拉壓作用，當(dāng)構(gòu)件中縱向鋼筋由于約束條件不夠以及核心區(qū)混凝土受壓的側(cè)向膨脹而產(chǎn)生側(cè)向變形，將使塑性鉸區(qū)保護層混凝土剝落，導(dǎo)致縱向鋼筋在塑性鉸區(qū)發(fā)生屈曲?？v向鋼筋的屈曲一般發(fā)生在鋼筋混凝土構(gòu)件的大變形階段，鋼筋屈曲后的壓應(yīng)力將大幅度降低，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件的承載能力下降，對鋼筋混凝土構(gòu)件大變形階段的滯回特性產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。

Menegotto 和Pinto［1］最早提出的反復(fù)加載作用下鋼筋的受力模型依然廣泛運用在目前的構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)的非線性反應(yīng)分析中，Monti and Nuti［2，3］基于單根鋼筋的試驗結(jié)果，認(rèn)為縱向鋼筋長細比是影響鋼筋屈曲最主要的特征參數(shù)，提出了最早的考慮屈曲的鋼筋反復(fù)受力模型。Rodriguez［4］提出了鋼筋屈曲點的定義，同時認(rèn)為鋼筋強度和受力點的偏心距也是影響鋼筋屈曲模型的重要因素，并且提出了框架梁、柱截面在大震反應(yīng)中的不同應(yīng)變歷史狀態(tài)，給出了框架梁、柱不同位置考慮鋼筋屈曲的不同試驗加載方式。Suda［5］和Bournas［6］以框架柱試驗中鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為基礎(chǔ)，提出了低周反復(fù)加載作用下考慮屈曲的鋼筋模型，但是鋼筋在框架柱中發(fā)生屈曲時受到的影響因素較多（包括柱端側(cè)向膨脹力、箍筋強度及間距、縱筋強度、混凝土強度等），擬合需要較多的影響參數(shù)。目前國外學(xué)者主要是考慮基于數(shù)值分析和理論推導(dǎo)的鋼筋屈曲模型，如Kunnath［7］將考慮鋼筋屈曲和疲勞的修正GA模型引入Opensees非線性分析平臺，以及Cosenza［8］繼續(xù)修正Kunnath模型提出了鋼筋屈曲模型的參數(shù)值，并將考慮屈曲的縱向鋼筋模型引入到構(gòu)件的有限元分析中，并與混凝土構(gòu)件的抗震性能試驗進行了對比。

國內(nèi)楊紅教授依據(jù)考慮屈曲的36根400MPa級縱向鋼筋的循環(huán)加載試驗［9］，修正和改進了非線性分析平臺Opensees中的Reinforcing Steel單軸材料本構(gòu)模型，考慮了縱筋屈曲和疲勞損傷的影響，并通過8根鋼筋混凝土柱抗震性能試驗［10］，對Opensees軟件中考慮縱筋屈曲和疲勞損傷的鋼筋模型的計算結(jié)果進行了分析對比，得到了在不同條件下鋼筋屈曲和疲勞損傷對柱低周反復(fù)加載作用下抗震性能的影響。

依據(jù)前述的研究現(xiàn)狀可知，國內(nèi)外對于縱向鋼筋屈曲的研究主要集中在對鋼筋本身材性的研究，以及將屈曲模型引入混凝土構(gòu)件中考慮縱向鋼筋屈曲對構(gòu)件抗震性能影響的層面，而鮮有將縱向鋼筋的屈曲模型用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，考慮鋼筋屈曲對整體結(jié)構(gòu)在大震下抗震性能的影響。目前僅有Kawano［11］對1榀根據(jù)澳大利亞規(guī)范設(shè)計的2層2跨平面框架結(jié)構(gòu)進行大震作用下非線性動力反應(yīng)分析中考慮了縱向鋼筋屈曲對整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，得到了構(gòu)件中縱向鋼筋屈曲對整體結(jié)構(gòu)抗震性能影響的一些規(guī)律。但由于設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)配筋不變，得到的不同地面運動輸入下結(jié)構(gòu)的受力規(guī)律難以對應(yīng)我國不同烈度區(qū)框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，參考價值不大。因此滿足我國規(guī)范不同烈度區(qū)設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)，在大震作用下哪些控制部位中的鋼筋發(fā)生了屈曲，發(fā)生鋼筋屈曲部位的范圍或數(shù)量有多少，以及考慮與不考慮縱向鋼筋屈曲對整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響究竟有多大等問題都需要進一步開展研究。

綜上所述，本文通過單軸反復(fù)循環(huán)加載試驗驗證的鋼筋屈曲的本構(gòu)模型，利用PERFORM-3D非線性有限元軟件，對依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010-2010）（以下簡稱《規(guī)范》）設(shè)計的較高烈度區(qū)考慮與不考慮縱向受力鋼筋屈曲的多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進行大震作用下非線性動力反應(yīng)對比分析，研究在大震作用下鋼筋屈曲效應(yīng)對整體框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響以及整體結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵構(gòu)件發(fā)生屈曲的數(shù)量及范圍，并提出相應(yīng)的設(shè)計建議。

1 鋼筋屈曲模型的建立

PERFORM-3D是整體結(jié)構(gòu)分析軟件，框架結(jié)構(gòu)的梁柱分析中忽略了剪切變形，框架結(jié)構(gòu)的梁柱正截面受力分析采用的是基于平截面假定的纖維模型，因此，在這個結(jié)構(gòu)分析平臺上是無法在模型中實際模擬出鋼筋屈曲的，只能采用考慮鋼筋在反復(fù)作用下發(fā)生屈曲的本構(gòu)模型間接考慮鋼筋屈曲對框架結(jié)構(gòu)性能的影響。PERFROM-3D程序中鋼筋的屈曲模型是一個開放的模型，可以根據(jù)試驗中鋼筋屈曲的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)作出相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，給出適合于結(jié)構(gòu)在大震作用下控制部位較為真實的鋼筋受力狀態(tài)的受力模型。程序給出的鋼筋屈曲模型如圖1所示。

考慮與不考慮鋼筋屈曲的本構(gòu)關(guān)系主要有以下幾點差異：（1）鋼筋屈曲后壓應(yīng)力將不同程度地減??；（2）鋼筋屈曲后沿受拉方向加載應(yīng)力折減，程序允許通過試驗或分析給出一個合理的應(yīng)力與應(yīng)變水平點來設(shè)置A、B兩點參數(shù)值；（3）鋼筋試件經(jīng)屈曲后重新加載至抗拉應(yīng)力時將產(chǎn)生鋼筋屈曲變形減小的拉伸應(yīng)變，為反映這一材料特性，程序給出一個拉伸系數(shù)，根據(jù)鋼筋屈曲試驗結(jié)果，將屈曲模型對應(yīng)參數(shù)進行調(diào)整，以適應(yīng)與試驗結(jié)果對應(yīng)的鋼筋應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。

圖1 PERFROM-3D鋼筋屈曲模型Fig.1 Buckling model of PERFROM-3D

PERFORM-3D程序中考慮鋼筋屈曲各參數(shù)的取值見表1。鋼筋與混凝土的連接方式與不考慮屈曲時的連接方式相同，程序沒有考慮混凝土對鋼筋屈曲的影響。

表1 PERFROM-3D屈曲模型參數(shù)Tab.1 The design parameters of PERFROM-3D model

2 試驗驗證與模型對比

本文總共完成了16根考慮鋼筋屈曲的反復(fù)循環(huán)加載試驗的鋼筋試件，鋼筋試件均為符合《鋼筋混凝土用鋼第二部分熱軋帶肋鋼筋》（GB 1499.2-2007）要求的HRB335和HRB500鋼筋。鋼筋直徑分別為12mm、14mm、16mm，所有鋼筋試件的反復(fù)循環(huán)加載試驗均是在INSTRON1342型電液伺服材料實驗機上完成。

地震作用下不同鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋循環(huán)加載歷史是不相同的，在多數(shù)情況下框架梁端的下部鋼筋通常少于上部鋼筋，梁端受到反復(fù)彎矩作用時，根據(jù)截面力的平衡條件，下部鋼筋由于數(shù)量少，反復(fù)受拉和受壓時均能達到屈服。而上部鋼筋根據(jù)截面拉、壓力的平衡條件，在鋼筋受拉時能夠達到屈服，但受壓時鋼筋通常只能處于較小的壓應(yīng)變狀態(tài)，在框架梁端反復(fù)彎矩作用下，梁上部鋼筋處于不斷反復(fù)拉伸的受力狀態(tài)（圖2a）。大震作用下，對于軸壓比不高的對稱配筋框架柱，柱端在軸力及反復(fù)彎矩作用下，截面兩側(cè)的縱向受力鋼筋處于較為對稱的反復(fù)拉壓受力狀態(tài)（圖2b）。在本文中，梁端上部鋼筋的應(yīng)變加載歷史采用拉-拉循環(huán)（最大壓應(yīng)變ε-m=0）加載，梁端的下部鋼筋以及柱端的兩側(cè)鋼筋采用拉-壓循環(huán)（最大拉應(yīng)變ε+m/最大壓應(yīng)變ε-m）加載來考慮地震作用下梁、柱端中縱向鋼筋的應(yīng)變加載歷史（圖2）。

圖2 試件的循環(huán)加載應(yīng)變歷史Fig.2 Strain history of cyclic load in Specimens

圖3 、圖4分別為試驗鋼筋拉-壓、拉-拉循環(huán)加載的滯回曲線與PERFORM-3D程序考慮鋼筋屈曲本構(gòu)模型的滯回曲線對比。該鋼筋本構(gòu)模型在反復(fù)受力下基本能夠反映出在大震作用下框架結(jié)構(gòu)梁、柱端鋼筋的實際受力狀態(tài)，試驗曲線與模擬曲線吻合度較高。

從表1中可以看出，隨著鋼筋長細比的增加，鋼筋壓應(yīng)力的折減就越多，后期殘余強度就越低，而拉應(yīng)力并沒有明顯的降低。長細比較小鋼筋的滯回曲線相對飽滿，鋼筋屈曲以后反向受拉加載過程中有明顯的三剛度的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。由于鋼筋在屈曲前期自身撓曲而產(chǎn)生的二階效應(yīng)并不嚴(yán)重，如果此時卸去壓力并反向加載，鋼筋在拉力作用下彎曲變形減小，其屈曲段的長度有所增加，這一性質(zhì)反映在試驗過程中滯回曲線的不重合，或者說鋼筋再次受拉時將產(chǎn)生屈曲變形恢復(fù)過程中的拉伸應(yīng)變，鋼筋的長細比越大，這種拉伸現(xiàn)象越嚴(yán)重。此外，當(dāng)鋼筋發(fā)生受壓屈曲，并沿受拉方向重新加載時，長細比越大，屈曲后的鋼筋在回拉過程中的受拉剛度就越低，表現(xiàn)在A、B兩點的剛度連線中前期受拉剛度低，第二段和第三段的剛度高，對于335MPa和500MPa的鋼筋，不同強度鋼筋參數(shù)的變化不明顯，可以采用相同的參數(shù)。

圖3 拉-壓循環(huán)試驗的試件滯回曲線對比Fig.3 Comparison of hysteretic loop in tension-compression strain history of cyclic load

圖4 拉-拉循環(huán)試驗的試件滯回曲線對比Fig.4 Comparison of hysteretic loop in tension-tension strain history of cyclic load

3 框架結(jié)構(gòu)模型的建立

為充分反映縱向鋼筋屈曲對框架結(jié)構(gòu)大震作用下抗震性能的影響情況，同時考慮分析的框架結(jié)構(gòu)具有一定的代表性和工程意義，本次框架設(shè)計遵循以下三個原則：

（1）具有一定的代表性：框架算例為一個較為規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的辦公樓，平面布置見圖5，柱網(wǎng)尺寸取為8m×8m，框架梁、柱受力鋼筋強度為HRB400，箍筋采用HRB400，現(xiàn)澆樓面及屋面板為120mm厚，場地類別為Ⅱ類，設(shè)計分組為第一組，抗震設(shè)防類別為丙類。樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值取為5.0kN/m2（包括樓面板自重），活載標(biāo)準(zhǔn)值取為2kN/m2；屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值取為7.5kN/m2（包括屋面板自重），上人屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值取為2kN/m2。樓面邊跨框架梁作用一個6kN/m的辦公幕墻的線荷載，屋面邊框梁作用一個6kN/m的女兒墻線荷載；基本風(fēng)壓取為0.4kN/m2，地面粗糙度類別為B類，考慮到此類辦公樓采用璃幕墻以及室內(nèi)較少的隔墻，周期折減系數(shù)取為0.8，框架梁混凝土等級均為C40，樓面和屋面板采用C30，除8度（0.2g）區(qū)算例結(jié)構(gòu)1～3層框架柱混凝土等級為C50外，其余框架柱混凝土等級均為C40。

（2）算例處于高烈度區(qū)：考慮到本文關(guān)注的重點是在大震作用下混凝土構(gòu)件中鋼筋屈曲后對整體框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，較低烈度區(qū)的水平地震作用不足以使構(gòu)件中塑性鉸區(qū)的縱向鋼筋達到較大的壓應(yīng)變以至于使塑性鉸區(qū)的縱向鋼筋屈曲，故本文算例的烈度區(qū)采用8度（0.2g）區(qū)、8度（0.3g）區(qū)、9度（0.4g）區(qū)。

（3）貼近規(guī)范設(shè)計：結(jié)構(gòu)高度按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）各烈度區(qū)允許的貼近最大高度，結(jié)構(gòu)每層層高均為4m，模型設(shè)計參數(shù)見表2。8度（0.3g）9度（0.4g）區(qū)滿足規(guī)范限值主要是由結(jié)構(gòu)的層間位移角控制，8度（0.2g）區(qū)是由層間位移角以及底層框架柱的軸壓比限值雙控。

表2 模型設(shè)計參數(shù)Tab.2 The design parameters of model

圖5 平面布置（單位：mm）Fig.5 The plan of the floor（unit：mm）

4 動力反應(yīng)分析結(jié)果及分析

4.1 框架頂點位移時程對比

罕遇地震峰值加速度時程最大值由8度（0.2g）區(qū)400cm/s2到9 度（0.4g）區(qū)620cm/s2，結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)分析采用1940El Centro地震波，圖6為9度區(qū)（620cm/s2）考慮與不考慮鋼筋屈曲的混凝土框架結(jié)構(gòu)的樓層頂點位移與時程曲線。

圖6 框架頂點位移時程曲線Fig.6 Top displacement curve of frames by earthquake waves

從圖6可以看出，在大震作用下：（1）在地震波的振幅較小或者時程較早時刻，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性鉸區(qū)處于彈性工作狀態(tài)或者進入塑性的程度不嚴(yán)重，考慮縱向鋼筋屈曲的混凝土框架結(jié)構(gòu)頂點位移曲線與不考慮縱向鋼筋屈曲的混凝土框架頂點位移曲線幾乎重合；（2）隨著地面運動的加大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性程度加劇，兩者頂點位移時程曲線有一定的變化；（3）在出現(xiàn)峰值加速度的時刻，考慮縱向鋼筋屈曲的混凝土框架結(jié)構(gòu)頂點位移曲線與不考慮鋼筋屈曲的框架頂點位移曲線幾乎在同一時刻出現(xiàn)峰值，考慮鋼筋屈曲的混凝土框架的頂點位移較不考慮鋼筋屈曲的框架頂點位移大。

可以看出，在動力時程開始階段，考慮與不考慮鋼筋屈曲的框架結(jié)構(gòu)頂點位移基本是重合的，說明受壓鋼筋還沒有達到屈曲狀態(tài)，隨著頂點位移的增加，受壓鋼筋達到屈曲狀態(tài)，鋼筋壓應(yīng)力的降低，導(dǎo)致有鋼筋屈曲構(gòu)件的承載能力降低，而使結(jié)構(gòu)的整體剛度較不考慮鋼筋屈曲的框架低。隨著峰值加速度的增加，受壓鋼筋的屈曲程度越嚴(yán)重，構(gòu)件中鋼筋壓應(yīng)力的折減就越大，結(jié)構(gòu)的整體剛度就越低。

4.2 框架最大位移時刻側(cè)移曲線對比

從鋼筋框架最大位移時刻曲線的圖7可以看出：（1）各烈度區(qū)考慮與不考慮縱向鋼筋屈曲的框架最大位移時刻曲線的走勢基本一致，均是典型的框架剪切型變形曲線；（2）考慮鋼筋屈曲框架的各層層間側(cè)移比不考慮鋼筋屈曲框架的各層層間側(cè)移大；（3）在罕遇地震作用下，隨著水平地震作用的加大，考慮鋼筋屈曲框架結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)移頂點位移增大的程度加大，8度（0.2g）頂點位移增大3.3%左右，8度（0.3g）頂點位移增大9.1%左右，9度（0.4g）頂點位移增大18.1%左右；（4）在大震作用下，考慮鋼筋屈曲的混凝土框架結(jié)構(gòu)樓層側(cè)移的增大主要集中在較低的樓層，可以認(rèn)為是框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)件屈曲集中的樓層?？梢钥闯?，在框架結(jié)構(gòu)最大位移時刻，考慮鋼筋屈曲框架的各層間位移均較不考慮屈曲的框架大，反映了結(jié)構(gòu)的各層剛度均比不考慮屈曲的框架小，考慮屈曲的框架結(jié)構(gòu)進入非線性程度更深入，隨著抗震設(shè)防烈度的增加，地面運動的加大，將嚴(yán)重影響按照《規(guī)范》不同烈度區(qū)設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)的各層間位移。

圖7 框架在不同烈度區(qū)罕遇地震波峰值作用下樓層側(cè)移曲線Fig.7 Story displacements curve of frames by earthquake waves in different degree

4.3 框架層間位移角沿結(jié)構(gòu)高度分布對比

從框架各層最大層間位移角沿結(jié)構(gòu)高度分布的圖8可以看出：（1）各個烈度區(qū)考慮與不考慮縱向鋼筋屈曲的框架最大層間位移角沿結(jié)構(gòu)高度分布曲線的走勢基本一致；（2）考慮鋼筋屈曲的框架最大層間位移角沿結(jié)構(gòu)高度分布曲線較不考慮鋼筋屈曲框架的各層層間位移角大；（3）在罕遇地震作用下，隨著水平地震作用的加大，考慮鋼筋屈曲框架結(jié)構(gòu)的層間位移角增大較快；（4）在9度區(qū)，不考慮鋼筋屈曲框架結(jié)構(gòu)的層間位移角滿足《規(guī)范》1/50的限值要求，而考慮鋼筋屈曲框架結(jié)構(gòu)的最大層間位移角已經(jīng)超過了1/50。

圖8 不同烈度區(qū)框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下樓層層間位移角分布曲線Fig.8 Story drift angle curve of frames by earthquake waves in different degree

4.4 結(jié)構(gòu)塑性鉸及截面屈曲分布

圖9 為框架柱塑性鉸區(qū)分布，空圈點表示柱端鋼筋已經(jīng)屈服形成了塑性鉸，但還沒有達到受壓屈曲狀態(tài)，黑圈點表示塑性鉸區(qū)鋼筋屈服并且已經(jīng)受壓屈曲。從圖中可以看出：（1）9度區(qū)（0.4g）的柱塑性鉸區(qū)屈服個數(shù)較8度區(qū)（0.3g）的多，并且塑性鉸區(qū)受壓屈曲的截面也較多；（2）柱塑性鉸區(qū)的鋼筋屈曲主要發(fā)生在下部樓層，上部樓層框架柱塑性鉸區(qū)的鋼筋只是屈服而未達到屈曲狀態(tài)。

可以看出，隨著抗震設(shè)防烈度的增加，地面運動的加大將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更多的塑性鉸，并且構(gòu)件塑性鉸區(qū)的受壓鋼筋屈曲的個數(shù)也相應(yīng)增加，表明按照我國不同烈度區(qū)設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)在各自大震作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)有差異，烈度區(qū)越高反應(yīng)越大。經(jīng)分析，框架結(jié)構(gòu)柱端塑性鉸的屈曲部位集中在結(jié)構(gòu)下部和邊柱的主要原因是結(jié)構(gòu)的下部柱端相對于上部柱端的軸力更大，而結(jié)構(gòu)在大震作用下產(chǎn)生較大的傾覆彎矩使下層柱和邊柱受到更大的壓彎作用。

圖9 框架柱在不同烈度區(qū)作用下塑性鉸分布Fig.9 The distribution of hinges of frames

4.5 PUSHOVER推覆曲線對比分析

考慮與不考慮鋼筋屈曲框架結(jié)構(gòu)的PUSHOVER推覆曲線如圖10所示?？梢钥闯觯紤]鋼筋屈曲的框架結(jié)構(gòu)在PUSHOVER推覆下的承載力其上升階段與不考慮鋼筋屈曲的框架完全一致，承載力出現(xiàn)下降主要是在大變形階段。在承載力達到最大時刻，二者的承載力變化不大，與不考慮鋼筋屈曲的框架相比，考慮鋼筋屈曲的框架在結(jié)構(gòu)頂點位移與框架高度之比為1/87時，由于部分構(gòu)件端部鋼筋開始發(fā)生屈曲，鋼筋壓應(yīng)力降低，結(jié)構(gòu)承載力開始下降。隨著進入屈曲的柱端和梁端數(shù)量的增加，以及較早進入屈曲構(gòu)件端部承載力的進一步下降，整體結(jié)構(gòu)承載力隨位移的增大出現(xiàn)了一個不斷降低的過程。當(dāng)最終結(jié)構(gòu)的頂點位移與框架高度之比為1/54時刻，承載力持續(xù)下降到不考慮鋼筋屈曲結(jié)構(gòu)承載力的63%時為止。

圖10 PUSHOVER承載力曲線Fig.10 Ultimate strength curves of pushover

5 鋼筋屈曲對框架結(jié)構(gòu)受力性能的影響

上述非線性動力反應(yīng)對比分析結(jié)果可以歸納為以下幾點：

（1）考慮鋼筋屈曲的框架結(jié)構(gòu)抗震性能較差的主要原因在于，在大震作用下，部分桿端的縱向鋼筋受壓屈曲后的抗壓強度明顯降低，導(dǎo)致這部分梁、柱端的承載能力下降。隨著結(jié)構(gòu)整體變形的不斷增加，結(jié)構(gòu)下部進入屈曲的部位進一步增多，造成整體結(jié)構(gòu)的承載力和剛度不斷下降，整體抗震性能明顯變差。

（2）與9度區(qū)相比，8度（0.2g）區(qū)的結(jié)構(gòu)由于超強現(xiàn)象以及在設(shè)計中結(jié)構(gòu)柱子的主要控制因素是軸壓比而不是水平地震作用，造成在大震作用下結(jié)構(gòu)中構(gòu)件端部塑性鉸的塑性變形發(fā)展不深入，形成鋼筋屈曲的部位較少且進入屈曲的程度也不深，導(dǎo)致考慮鋼筋屈曲結(jié)構(gòu)的整體反應(yīng)與不考慮屈曲的結(jié)構(gòu)相比差異不明顯。隨著地面運動的加大，特別是在9度區(qū)，由于主要控制因素是水平地震作用，結(jié)構(gòu)的超強程度變小，結(jié)構(gòu)整體中的塑性鉸出現(xiàn)較多，塑性發(fā)展較充分，鋼筋發(fā)生屈曲的部位增多，且屈曲發(fā)展明顯，此時因鋼筋屈曲對整體結(jié)構(gòu)受力性能的影響就體現(xiàn)出來。

（3）對于8度（0.3g）及以上的地區(qū)，在結(jié)構(gòu)的非線性動力反應(yīng)中，鋼筋屈曲將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、樓層側(cè)移將明顯增大。鋼筋屈曲對于框架柱，特別是對軸壓比較大框架柱的抗震性能影響較大，導(dǎo)致柱子在大變形后期承載力和剛度急劇下降，致使整體結(jié)構(gòu)的剛度和承載力顯著降低，結(jié)構(gòu)的側(cè)移加大。

（4）現(xiàn)行《規(guī)范》規(guī)定了框架梁和框架柱在加密區(qū)的最大間距要求，一級抗震等級的框架梁和框架柱均取縱向鋼筋直徑的6倍，考慮到8度區(qū)的框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)為一級抗震等級，而9度區(qū)由于有更強的地面運動，建議在9度區(qū)應(yīng)對結(jié)構(gòu)的下部壓彎構(gòu)件采取更嚴(yán)格的防止鋼筋在反復(fù)作用下屈曲的構(gòu)造措施。

6 結(jié)論

以考慮鋼筋屈曲的反復(fù)受力試驗結(jié)果為依據(jù)，利用PERFORM-3D程序，對按照《規(guī)范》不同烈度區(qū)設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)進行了考慮鋼筋屈曲框架結(jié)構(gòu)的非線性動力反應(yīng)分析，得到以下主要結(jié)論：

1.利用鋼筋屈曲試驗結(jié)果，對PERFROM-3D程序中考慮鋼筋屈曲模型的參數(shù)進行確定，得到能夠較好反映框架結(jié)構(gòu)在大震作用下的梁、柱端縱筋受力狀態(tài)的屈曲模型。利用PERFROM-3D程序能夠更加簡便和快捷地計算考慮鋼筋屈曲的框架結(jié)構(gòu)在大震作用下的整體結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)。

2.框架結(jié)構(gòu)在大震作用下梁、柱端的鋼筋屈曲將明顯影響結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，使結(jié)構(gòu)的層間位移角和結(jié)構(gòu)的頂點位移明顯增大，結(jié)構(gòu)的承載力和剛度降低，按照我國《規(guī)范》設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)，所處的烈度區(qū)越高，鋼筋屈曲對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響就越大。

3.建議對于9度區(qū)的一級抗震框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)該加強對結(jié)構(gòu)下部壓彎構(gòu)件防止鋼筋屈曲的構(gòu)造措施。