如何在实际设计中确保“强柱弱梁”的设计理念

０ 引 言
历次 的地震震 害表 明 ． 混凝土结 构 ． 尤其是 现浇钢筋混凝 土框架 结构的“ 强柱弱梁” 概念在现实中很难实现 从汶川地震中表现出来的 框架结构的震害问题来看 破坏时未实现设计 的“ 强柱弱梁” 理念是导 致建筑物严重破坏的一个重要原因 “ 强柱弱梁” 是框架结构抗震设 计中不可忽视 的重要 内容 ． 是实 也 现梁铰机制的重要结构措施 。影响“ 强柱弱梁 ” 的因素很 多 ． 计工 在设 作中 。 如何抓住主要矛盾 ． 真正实现“ 强柱弱梁 ” 已成为结构设计 人员 ， 关心的大问题
科技信 息
０规划与设计ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ ＣＥ Ｃ Ｅ ＨＮ Ｌ ＧＹＩＦ Ｒ Ｔ Ｏ Ｎ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ
２１ ０ １年
第２ ３期
如何在实际设计中确保“ 强柱弱梁” 的设计理念
张 薇 刘晋松 （ 吉林 省 电力勘 测设 计院 吉 林 长春 １０２ ） ３ ０ ２
【 要 】 害表 明， 摘 震 现浇混凝土框架结构很难做到“ 强柱弱 梁” 的设计理念。 文从作 者多年 的设计 经验 出发 ， 本 对导致“ 强柱弱梁” 不能顺利 实现的原 因进行 了分析 ， 并针对这些原 因， 根据作者的理解 ， 出了相应的处理措施 ， 提 可供从事结构设计的 同 行参 考。 【 关键词 １ 框架结构 ； 强柱弱 梁； 抗震
25梁端配筋采用柱中线处内力实际上柱中线截面弯矩比柱边截22结语31面偏大约20结构分析计算中框架梁端部负弯矩按梁的计算跨度l0计算力计算位置位于梁柱交点处即在柱截面中心处考虑刚域时梁端计正确考虑楼板对梁的刚度和承载力贡献是保证结构分析和设计正确的前提本文所建议的简化计算方法应根据结767科技信息2011建筑与工程sciencetechnologyinformation成桩过程中必须保证排气阀正常工作防止发生堵管
２ 导致 “ 强柱弱梁” 能顺利 实现的原 因及处理措施 不
算截 面位 于柱截面范围 内离柱边 ｈ ４处） ｄ ．结构计 算没有考虑柱截 面 宽度对 构件计算 内力 ． 而构件抗力计 算时采用 的是梁 端截面 ． 抗力 和 效应计 算分 别采用不 同截 面 。 造成截 面位 置的不一致 ． 加大 了梁端截 面配筋量值 ． 增加 了“ 强柱弱梁” 实现的难度 梁端 的设计弯矩理论上应 以柱边弯矩为准 ． 而考虑到 目 前常用 的 Ｐ Ｐ 等软件均以柱 中线弯矩进行设计 ． 用柱中线处弯矩进行设计 ＫＭ 采 确实会增 大梁端截 面的配筋量 由此造 成的梁端弯矩增 大可 以通过 Ｐ Ｐ 软件 的梁端 负弯矩折减 系数来进行折减 ． ＫＭ 一般取 ０ ５ ．。 ８ 同时 ， 建议在程序计算 中设置梁净跨 单元 ． 用于框架 梁梁端 的裂
缝宽度计算 ： 当所选用 的程 序不能 自 动取 用支座边缘 内力时 ． 可根据 工程经 验 ． 对梁端弯矩进行 适 当的折减 ： 也可根据框 架梁竖 向荷载 的 比值 ． 采用下列近似计算方法将梁端及跨中按弹性方法计算 的弯矩均 框架结构 的变形 能力与框架的破坏机 制密切相关 。试验证 明 梁 乘 以折减系数 Ｃ Ｃ可根据按下式 确定： ． 先屈服 ． 可使整个 框架有较 大的内力重分 布和能量 消耗 能力 ． 抗震 性 Ｃ ￣ｌ １ｎ ｌ ｌ。 ＝ ｎｏ －ห้องสมุดไป่ตู้） ］ｎ２ ＋（ ｌ 能较好 ． 因此 ． 抗震规 范提出了“ 强柱弱梁” 的设计 原则。 强柱弱梁” “ 实 式 中 ｌ为梁的净跨 ． 为梁的支座中心距 ． １ ０ ｎ为简支梁在集 中荷载 质是控 制塑性 铰在框架 中出现的位 置． 不会 引起结构整体破坏 的耗 下的跨 中弯矩 Ｍ 让 与全部荷载下的跨 中弯矩 Ｍ 的比值 。当 以均布荷 。
一
算矩形截面 ． 则不合理 正确 的做法 应该是采用 Ｔ型截面设计或者采 用方法 １中按照刚度分配原理折减设计 弯矩的办法 。 ） 梁截 面的配筋 由 导致 “ 柱弱梁 ” 能顺利 实现 的原 因有 很多 ． 强 不 这些原 因累加起来 正常使用极限状态和承载力极 限状态设计 的较 大值控制 ． 但是正常使 就可能 超过 “ 强柱弱 梁” 对柱端 的内力调整 系数 ． 即使抗震设 防烈度 为 用极限状态控 制时候 ．要适 当控制其可 能对柱端 内力调整 造成的影 ９度或者一级 框架 ． 要求 采用实配钢 筋后 的梁抗弯 承载力 ． 一般做 法 响。 也 只是放 大内力 的 １ ％． ０ 不足 以抵消 以上梁端总的承载力增大值。 另外 ． 构件 的裂缝宽度验 算中 ． 宜采用考 虑塑性 内力重 分布的分 分析起来 ． 原因和处理措施 主要有 以下几个方面 ： 具体 析方法 ． 采用柱边 缘截面处 的梁端内力设计值 ． 确保构件 的裂缝 宽度 ２１ 结构内力分析 中考虑楼板对 梁的刚度贡献 ．却在 梁的承载力设 验算不致给“ ． 强柱弱梁 ” 验算增加新 的负担 计 中不考虑此 贡献 ． 较大 的低估 了梁 的承 载力 ， 成梁负筋的超配 ． 造 客 ２ 个人的设计 习惯等原 因．比如放 大梁支座配筋及跨 中配筋 １％ ． ４ ０ 观 上形成 “ 强粱弱柱 ” 汶 川地 震中某工 厂厂房的震害 中存在部分边梁 左右 ． Ｉ 梁截面归并系数过 大等 原因 和独立梁梁端 出铰而柱端未破坏 的案例 ． 这些 案例表明楼板对于梁 的 在工程设计中应严格 控制梁端 实配钢筋 ． 对梁 端负弯矩钢筋不应
１ 为什么要实现“ 柱弱梁” 强
能塑性铰应较 早、 较多出现在梁端。 在地震作用下 ． 框架中塑性铰可能 载为主时 Ｃ （／ ）， ＝ １］ ｚ以集 中荷 载为主时 Ｃ ｌｌ ｎ。 ＝ｒ。 ／。 出现在梁上 ． 也可 能出现在柱 上 ： 的跨 中出现塑性 铰将导致局部 破 ２ 按照正 常使用极 限状 态的要求计算梁端截面 的裂缝 时 ．可能又 梁 ． ３ 坏 ； 中出现 塑性铰 ， 易修 复而且容 易引起 结构整体性破坏或倒塌 ： 柱 不 次加大了梁端截面的配筋 而塑性铰出现在梁 端 ． 却可 以使结构在破 坏前有较大 的变形 ． 收和 吸 按照正 常使用极 限状 态的要求进行梁端 截面的裂缝控 制和跨 中 耗 散较 多的地震 能量 ． 因而具有较好 的抗 震性 能。 挠度控制 ． 是正 确且必要 的 ． 是采用 了考虑刚度放大之后 的内力计 但