粉煤灰陶粒混凝土框架結構動力彈塑性分析

摘要：粉煤灰陶粒混凝土具有自重輕，保溫隔熱性能好等優點，其力學性能與普通骨料混凝土相似，本文以一工程實例為依托，分析粉煤灰陶粒混凝土框架結構的抗震性能。

關鍵詞：粉煤灰 彈塑性時程分析

一、工程實例

1.工程為五層框架結構辦公樓，采用獨立基礎。抗震設防烈度為8度，設計基本加速度為0.20g，設計地震分組為第一組，場地類別為II類。建筑抗震設防類別為丙類。建筑安全等級為二級。

2. 該建筑物柱網為6.0m×7.5m，總高18m，層高3.6m。氣混凝土砌塊，內墻砌塊厚度為200mm，重度為7kN/m3 ，外墻砌體厚度為300mm，重度為12kN/m3。樓面活荷載為2.0kN/m2，二次裝修面荷載標準值為2.0kN/m2，屋面恒載為4.0 kN/m2，雪荷載為0.5kN/m2。樓板厚度為100mm，混凝土梁、柱強度為C35普通混凝土或者LC35粉煤灰陶粒混凝土，樓面及屋面板混凝土強度為C30或者LC30。

二、混凝土框架結構動力彈塑性時程分析

本文對幾種不同材料的混凝土框架結構進行了非線性動力時程分析，在非線性動力時程分析中選取有代表性的EL Centro (1940年，南-北分量)地震記錄、TAR-TARZANA地震記錄及一條人工波來考察不同材料框架結構體系的抗震性能。

1、頂點位移

框架結構在地震波作用下的最大頂點位移，可以得出，在EL Centro波作用下，LC35混凝土在地震波作用下的頂點位移比C35混凝土在地震波作用下的頂點位移增大16.6%；在TAR-TARZANA波作用下，頂點位移增大9.2%；在人工波作用下，頂點位移增大38.4%。

2、基底剪力

框架結構在地震波作用下的最大基底剪力，可以得出，在EL Centro地震波作用下，LC35混凝土在地震波作用下的基底剪力比C35混凝土在地震波作用下的基底剪力減小13.6%；在TAR-TARZANA地震波作用下基底剪力減小39.4%；在人工模擬地震波作用下基底剪力減小15.6%。

3、層間位移

兩類框架結構在三種地震波的作用下得到的層間位移，在EL Centro地震波作用下，LC35混凝土在地震波作用下的層間位移及層間位移角比C35混凝土在地震波作用下的層間位移及層間位移角分別增大31.5%及30.8%；在TAR-TARZANA地震波作用下，分別增大7.1%及7.2%；在人工模擬地震波作用下，增大19.8%及19.9%。

4、框架結構部分構件的內力

選取C35和LC35混凝土框架結構中一層邊跨梁和一層角柱，分析它們在三種地震波的作用下內力反應。

框架結構在地震波作用下一層邊跨梁跨中最大彎矩在EL Centro地震波作用下，LC35混凝土框架結構在地震波作用下的框架梁跨中彎矩比C35框架結構在地震波作用下的框架梁跨中彎矩減小7.6%；在TAR-TARZANA地震波作用下，LC35混凝土框架結構在地震波作用下的框架梁跨中彎矩比C35框架結構在地震波作用下的框架梁跨中彎矩減小40.1%；在人工地震波作用下，LC35混凝土框架結構在地震波作用下的框架梁跨中彎矩比C35框架結構在地震波作用下的框架梁跨中彎矩減小22.3%；

框架結構在地震波作用下的最大軸力在EL Centro地震波作用下，LC35混凝土框架結構在地震波作用下的一層框架角柱軸力比C35混凝土框架結構在地震波作用下的一層框架角柱軸力減小8.2%；在TAR-TARZANA地震波作用下，LC35混凝土框架結構在地震波作用下的一層框架角柱軸力比C35混凝土框架結構在地震波作用下的一層框架角柱軸力減小32.0%；在人工地震波作用下，LC35混凝土框架結構在地震波作用下的一層框架角柱軸力比C35混凝土框架結構在地震波作用下的一層框架角柱軸力減小17.3%。

三、小結

1、粉煤灰陶粒混凝土框架結構在地震波作用下頂點位移并沒有因為自重的減輕而減小，由于粉煤灰陶粒混凝土自身彈性模量的降低，導致其自身抗側移剛度的降低，所以在地震的作用下，其頂點位移相比普通混凝土有所增加。

2、粉煤灰陶粒混凝土框架結構在地震波作用下基底剪力因其自重的減輕而減小。

3、粉煤灰陶粒混凝土框架結構在地震波作用下層間位移及層間位移角并沒有因為自重的減輕而減小，由于粉煤灰陶粒混凝土自身彈性模量的降低，導致其自身抗側移剛度的降低，所以在地震的作用下，其層間位移及層間位移角相比同強度普通混凝土有所增加。

4、粉煤灰陶粒混凝土框架結構在地震波作用下構件內力反應相比普通混凝土減小，可推測其構件的配筋量也會降低，在進行房屋的基礎設計時，基礎相應的配筋也會減少，自然的會取得良好的綜合經濟效益。

參考文獻：

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