在设计中如何体现“强柱弱梁”“强减弱玩”“强节点弱构件”

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如何在实际设计中确保“强柱弱梁”的设计理念

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

浅谈如何在结构设计中实现“强柱弱梁”

浅谈如何在结构设计中实现“强柱弱梁”

分析强柱弱梁的影响因素及设计对策1 引言:汶川、雅安地震后,一座座废墟触目惊心,人员伤亡惨重。

通过震后调查发现,倒塌的房屋结构普遍存在一个较为突出的问题,就是大多数房屋都未能实现“强柱弱梁”,即柱破坏了,梁却完好无损。

这告诉我们,“强柱弱梁”是框架结构抗震设计中不可忽视的内容,也是实现梁铰机制的重要结构措施。

实际工程中,影响强柱弱梁的因素很多,作为结构工程师应该立足于本职工作,以结构的安全为使命,在设计中如何更好的实现“强柱弱梁”,是一个值得思考的问题。

2 强柱弱梁的概念强柱弱梁是一个从结构抗震设计提出的一个结构概念。

就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全,可能会整体倒塌,后果严重。

要保证柱子更“相对”安全,故要“强柱弱梁”。

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.2.2条规定:一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合公式∑M c=ηc∑M b (6.2.2-1)一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式要求:∑M c=1.2∑M bua (6.2.2-2)当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。

《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第6.2.5,第7.2.22条以及《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第11.3.2条均有相似的规定。

这是“强柱弱梁”在规范中的体现。

3 实际设计中影响强柱弱梁的因素尽管结构工程师在框架结构计算时遵循《建筑抗震设计规范》中的6.2.2条之规定,也知道抗震设计中应体现“强柱弱梁”的意义,但在实际的弹性计算模型中仍不能真正实现“强柱弱梁”。

这是因为在结构计算和实际的施工中,梁的配筋有多次放大的机会,而柱却没有放大机会。

这就需要我们深入分析在工程实际中影响“强柱弱梁”的因素到底有哪些,然后采用相应的措施来真正实现“强柱弱梁”。

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”摘要:历次的地震震害表明,混凝土结构,尤其是框架结构的"强柱弱梁"概念在现实中很难实现.具体分析起来原因主要有几个:低估梁的实际承载力,梁端配筋采用柱中线处内力,计算梁端截面的裂缝,个人的设计习惯和施工考虑。

纽约河上的蒲公英一,问题的提出:历次的地震震害表明,混凝土结构,尤其是框架结构的"强柱弱梁"概念在现实中很难实现.具体分析起来原因主要有几个:1.结构内力分析中考虑楼板对梁的刚度贡献,却在梁的承载力设计中不考虑此贡献,较大的低估梁的实际承载力;2.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面大约20%;3. 按照正常使用极限状态的要求,计算梁端截面的裂缝,且控制梁端截面的配筋;4.个人的设计习惯和施工考虑等原因,比如放大梁支座配筋及跨中配筋的纵筋10%左右,钢筋归并等原因。

以上原因累加起来就可能超过"强柱弱梁"对柱端的内力调整系数,即使9度或者一级以上抗震,要求采用实配钢筋后的梁抗弯承载力,一般做法也只是放大内力的10%,不足以抵消以上梁端总的承载力增大值。

值得注意的是汶川地震中某工厂厂房的震害中存在部分边梁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承载力贡献很显著。

二,解决方法:针对以上原因分析,主要从解决这些设计因素的方面出发来研究方便合理的解决"强梁弱柱"的问题。

1. 首先,震害表明,混凝土楼板尤其是现浇楼板和梁一般具有良好的共同协调能力,可以以T形梁的形式工作,但是实际设计中若都以T形梁进行结构分析和设计,将造成很大麻烦。

规范规定框架梁可以适当考虑楼板的刚度贡献进行结构分析和内力计算(一般刚度放大系数1.5-2.0)。

本文认为,这是合理的,但是在进行承载力设计时,若以此内力对矩形梁截面进行设计则过分低估了楼板对梁的承载力贡献。

合理的方法应该是以此内力对T形梁截面进行设计。

强剪弱弯和强柱弱梁这两个基本概念在桥梁设计中的想法

强剪弱弯和强柱弱梁这两个基本概念在桥梁设计中的想法

强剪弱弯和强柱弱梁这两个基本概念在桥梁设计中的想法
.道理很好解释,梁坏了,柱不坏,而柱坏了梁必坏,从破坏的严重性和修复的方便性角度来讲,应该是后者的结果要坏些.这就要求设计者在设计时应该保证结构梁的破坏形态先于柱的破坏发生.在技术上来讲,应该是在极限荷载来的时候,应该保证塑性绞先在梁中出现.因为这个塑性绞的出现可以对结构产生一次内力重分布.因此实际上在我以为,考虑强柱弱梁实际上就是指这个内力调幅的程度.对钢筋混凝土连续梁构件而言,最大的好处似乎就是这个调幅,因为这样工程师可以控制结构使其承受设计者需要的荷载,而不是按结构力学计算的荷栽.比如说,以三跨连续梁为例,支点弯距大于跨中弯距.支点配筋应该比跨中多些.但是在设计时,我们可以人为将支点弯局降下来,将跨中弯具加上去.只要保证两者之和依然等于调幅之前的值.这个调幅的程度完全取决于设计者的经验和理论水平.甚至在工民建中,有些人可以将其调为零.塑性绞及与其相关的内力调幅之运用,我出来没有在桥梁设计中碰到或者听说过.偶然讨论起来,就说点看法,不一定对了.不过我也希望有更多的人来讨论这个话题.
其次是强剪弱弯的问题.这个问题我认为归跟结底是个延性破坏的问题.剪力破坏是个脆性破坏,而弯句破坏由于钢筋的延性(当然是指适筋的情况下),破坏有裂缝征兆,便于发现.这个就使我们在设计的时候应该多注意箍筋和弯起筋配置.实际工作中,发现大多数人对承载能力或者裂缝控制的抗弯筋更加重视些.这里提到盖梁我还想说一个问题,不指一两个文献反应,用新规范的极限状态法计算盖梁之不适用.对于这一块,要是不需
要提计算书的话,有的还是习惯于用手去按容许应力法来算.似乎很多盖梁和规范推荐公式的计算模式也不太一样.所以完全照般规范写写计算书存存档还可以,自己心里还是要有个底的.。

结构设计时

结构设计时

结构设计时,如何使结构受力合理?—简述结构设计中的强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件—摘要:框架的杆件主要靠混凝土受压,钢筋受拉平衡外力,但混凝土和钢筋的力学性能相差很大,混凝土从受压到压碎,变形量很小,属脆性破坏;钢筋受拉从屈服到拉断,变形过程很长,延性良好.所以在结构设计时必须满足强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件等设计要求以保证结构受力合理。

关键词:结构设计受力合理强柱弱梁强剪弱弯强节点弱构件一:关于强柱弱梁强柱弱梁是保证框架结构的延性,如果塑性铰过早出现在柱中,对结构破坏是很大的,所以设计成强柱弱梁,让塑性铰首先出现在框梁中,这样结构就具有了非常强的变形的能力,延性变强。

就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌,后果严重!所以我们要保证柱子更“相对”安全,故要“强柱弱梁”;怎样的受力是理想的呢?就是地震力作用下,让梁先屈服,而且是梁的支座位置屈服并且形成塑性铰,从使之变成类似阻尼器的耗能构件,消耗掉地震力,用弃卒保帅的方法保护整体结构的安全。

而不理想的受力,就是塑性铰出现在柱子上,那么整个结构就变成了几何可变体,瞬间就会倒塌。

所以很明显,就是把柱子做的尽量强,配筋考虑加大(不要过于加大截面,因为截面越大刚度越大,刚度越大则分到的地震力也就越大)。

梁的配筋则相对考虑减小一些,尤其是支座位置的配筋不要过于超过计算值。

具体的量是靠经验的,如果经验不足,有个比较简单的方法:在设计柱子的时候,把“中梁刚度放大系数”减小一些,而设计其他构件和计算书的时候则填写正常数值。

这样做的原理,就是设计柱子的时候考虑柱子分担的地震力多一些,并且以这个标准布置配筋。

如何解决强柱弱梁?(1)引导框架结构或框架-剪力墙(核心筒)结构在地震作用下形成梁铰机构,即控制塑性变形能力大的梁端先于柱出现塑性铰,即所谓“强柱弱梁”;(2)避免构件(梁、柱、墙)剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏,即控制脆性破坏形式的发生,即所谓“强剪弱弯”;(3)通过各类构造措施保证将出现较大塑性变形的部位确实具有所需要的非弹性变形能力。

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件

结构设计中,为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求,我们需要从多方面对工程设计进行把控,其中“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架部分抗震设计应遵守的重要原则。

考虑到钢筋混凝土框架由于自身特性,它的抗地震倒塌能力与其破坏机制密切相关,故根据上述原则,我们期望当大震作用时框架能够按如下方式发生破坏:1)梁先于柱破坏。

梁的破坏是构件破坏,属于局部性的破坏,而竖向构件的破坏会危及整体结构的安全性,造成结构倒塌,故柱比梁重要,最先保证柱的安全;2)保证构件的抗剪能力应好于抗弯能力。

“剪切破坏”是一种脆性破坏,没有预兆,瞬时发生;“弯曲破坏”是延性破坏,是有所预兆的,工程中我们需要避免发生剪切破坏,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏;3)节点的承载力应高于连接的构件,如果节点发生破坏则意味着与之连接的梁柱均失效。

然而,现实中的效果并非如预期设想。

以汶川地震为例,震害现场调查发现:柱剪切破坏严重,梁柱节点区破坏严重;框架柱上下端出现塑性铰,我们几乎没有看到设计规范所要求的强柱弱梁破坏机制的出现,典型震害现场如下图:造成这种问题的因素很多,例如设计计算的缺陷、抗震构造的不合理和理论研究的滞后等,本文将结合规范,分析其计算方法及影响因素,并详细介绍如何体现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计。

规范规定1强柱弱梁的相关规定《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称《抗震规范》)第条:一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式要求:当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。

同理《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称《高规》)、、条、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(以下简称《混凝土规范》)条。

框架结构强柱弱梁在设计中的体现

框架结构强柱弱梁在设计中的体现

框架结构强柱弱梁在设计中的体现发布时间:2021-01-27T09:40:42.437Z 来源:《基层建设》2020年第26期作者:张晓慧[导读] 摘要:钢筋混凝土框架结构,由于其自身的侧向刚度小,在地震力作用下,极易发生较大的侧向变形,导致侧向位移加大,合理的抗震措施能有效地保证框架抗震性能的实现,其中,强柱弱梁,是规范对结构合理性的重要体现。

唐山冀东油田设计工程有限公司河北省唐山市 063000摘要:钢筋混凝土框架结构,由于其自身的侧向刚度小,在地震力作用下,极易发生较大的侧向变形,导致侧向位移加大,合理的抗震措施能有效地保证框架抗震性能的实现,其中,强柱弱梁,是规范对结构合理性的重要体现。

关键词:强柱弱梁;侧向刚度;结构合理性一、前言汶川地震以来,上至抗震规范,下到地方标准、图集,都加大了抗震计算以及构造措施,许多震害表明,强柱弱梁是框架结构抗震设计所必不可少的内容,也是实现梁节点铰机制的重要措施,一个良好的结构屈服机制,其特征是结构在其杆件出现塑性时,竖向承载能力基本保持稳定,同时,可以持续变形,而不倒塌。

设计中,应着重注意以下几个方面:二、理论建立,清晰分析受力概念设计应该是设计人员具有的最基本的知识和经验,首先接到一个工程,应该从大体上作出受力分析,竖向荷载的传递,地震作用下作用机理,风荷载,地震作用的传力途径,构件的破坏机理,对于建筑抗震设计来说,防止倒塌是我们的最低目标,也是最重要的目标,只要房屋不倒塌,破坏无论多么严重,也不会造成大量的人员伤亡。

这些都是一名结构设计师在计算前应先了解的内容,结构布置应协调,保证与主体结构连接构造可靠。

实际工程中,影响强柱弱梁的因素有很多,适当的考虑塑性重分布,采用单榀框架模型,结合梁柱传力特点,取用合理的构件进行裂缝宽度计算,减少梁端负弯矩,这样,就可以有效的减少梁端的配筋,进而提高了梁的延性,在大震时,更有利于实现强柱弱梁设计。

延性设计是概念设计的重要一个环节,保证结构超过设防烈度的地震作用下,仍有良好的变形,通过梁的耗能,减小地震的破坏,延性设计中强柱弱梁的目的就是希望梁先坏,柱子保证后坏,防止结构发生整体坍塌。

如何在结构设计中实现“强柱弱梁”

如何在结构设计中实现“强柱弱梁”

实 际施工与结构设计最大 的区别在于 ,实 际施 工中现浇结构的建立是楼板与
框架 梁一 起浇筑实现 的,而结构设计 中,两 者的设计是独立的 ,这也是实现 “ 强
柱 弱梁”的一大工作难度 。从实 际施 工经验 中 ,发现现浇楼板对 “ 强柱弱梁 ”的
影 响体现在楼板提高框架梁抗弯 刚度和抗 弯承载力方面。楼板与框架梁一起浇筑 过 程中 ,最先考虑 的是楼板在框架 粱中提高中梁和边梁抗弯刚度的施工方法 ,其 方 法一般是通过楼板在原框架梁 矩形截面刚度的基础上 ,将 中梁和边梁抗弯 刚度
增加 2 倍和 1 . 5 倍。 , ’
刚度应控制在 1 . 5 — 2 . 0 。 在实 际设计 中, 应根据 刚度分配原理和调整梁 的计算 内力 ,
并 进行 梁截面设计。例如 ,首先应根据施工现场实际情况 ,进行科 学合理 的结构 设计 , 并分析梁 的刚度放大系数 。 对于系数为 1 . 8 的结构 , 其结构分析及设 计内力 M d 应该进行折减调整 ,以 M d / 1 . 8 为矩形截面梁设计弯矩 , 设计剪力 V d 不调 整 。
摘要 :结构设计是 否合理直接影响 “ 强柱 弱粱”的 实现 ,实际设计 中梁端截面 实际配筋量和现 浇楼板是结构设计 实现 “ 强柱弱
梁”的关键 因素。本文除 了分析 “ 强柱 弱粱”影响 因素外,还详细分析结构设计 中常有问题及 解决问题 的结构设计建议 ,同时分析
出结 构 设 计 中 实现 “ 强柱弱梁”的具体方法。 ’
二 、结构设计 中存在 的主要问题
( 一 )梁端弯矩相关数据与截面相关数据存 在差异
第二 , 梁端 的设计弯矩理论应以柱边 弯矩 为准,p k p m 以柱 中线弯矩进行设计 ,这

强柱弱梁强剪弱弯强节点弱构件

强柱弱梁强剪弱弯强节点弱构件

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件结构设计中,为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求,我们需要从多方面对工程设计进行把控,其中“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架部分抗震设计应遵守的重要原则。

考虑到钢筋混凝土框架由于自身特性,它的抗地震倒塌能力与其破坏机制密切相关,故根据上述原则,我们期望当大震作用时框架能够按如下方式发生破坏:1)梁先于柱破坏。

梁的破坏是构件破坏,属于局部性的破坏,而竖向构件的破坏会危及整体结构的安全性,造成结构倒塌,故柱比梁重要,最先保证柱的安全;2)保证构件的抗剪能力应好于抗弯能力。

“剪切破坏”是一种脆性破坏,没有预兆,瞬时发生;“弯曲破坏”是延性破坏,是有所预兆的,工程中我们需要避免发生剪切破坏,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏;3)节点的承载力应高于连接的构件,如果节点发生破坏则意味着与之连接的梁柱均失效。

然而,现实中的效果并非如预期设想。

以汶川地震为例,震害现场调查发现:柱剪切破坏严重,梁柱节点区破坏严重;框架柱上下端出现塑性铰,我们几乎没有看到设计规范所要求的强柱弱梁破坏机制的出现,典型震害现场如下图:造成这种问题的因素很多,例如设计计算的缺陷、抗震构造的不合理和理论研究的滞后等,本文将结合规范,分析其计算方法及影响因素,并详细介绍如何体现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”“强柱弱梁”“强剪弱弯”设计如“强柱弱梁””设计的影响因素目前我国现行规范对强柱弱梁设计的规定,是基于纵筋实配不超过计算配筋10%的前提给出的。

但鉴于地震影响的复杂性,难以精确考虑,10%的钢配超筋也并非代表工程设计中的实际情况,因此“即使按强柱弱梁设计的框架,在强震作用下,柱端仍有可能出现塑性铰”“当计算梁端抗震受弯承载力时,若计入楼板的钢筋,则可提高框架强柱弱梁的程度”,但如何考虑并没有更为具体的规定。

当我们为了体现楼板与梁共同工作,常在设计中采用梁刚度放大系数法来考虑楼板对框架梁抗弯刚度的提高,但这样会导致计算分析后得到的梁端弯矩比按矩形截面梁处理的结果偏大,因为配筋的时候是将这样计算得到的纵筋结果全部配置在矩形截面内,且楼板设计时重叠钢筋面积也没有被扣除,所以无形会导致梁钢筋出现超配。

强柱弱梁

强柱弱梁

详细说,
如果塑性铰先出现在柱中,然后发展到某层住的上下端都会出现塑性铰,该层就会成为几何可变体系,引起上部结构的倒塌。这种非“强柱弱梁”结构抗震性能很差。
而“强柱弱梁”的结构,塑性铰会先出现在梁上,此时整个结构是不会倒塌的,逐渐发展,才会在柱上出现,最终才会倒塌。
而“强剪弱弯”的目的是控制构件发生弯曲破环,而不是剪切破环,避免脆性破环
墙柱弱梁都就是控制柱子的截面;强剪弱弯是控制梁截面防止超筋破坏,并在梁的支座加密箍筋;强压弱拉没有听说过,我只道是“强节点,弱构件”,就是要保证梁柱节点的承载力,保证节点核心区混凝土强度和截面不被削弱。
强柱弱梁是柱子的破坏迟与梁的破坏
可以通过控制轴压比和柱子与梁的刚度来实现,
强剪弱弯就是是受剪承载力高于受弯
强柱弱梁是保证框架结构的延性,如果塑性铰过早出现在柱中,对结构破坏是很大的,所以设计成强柱弱梁,让塑性铰首先出现在框梁中,这样结构就具有了非常强的变形的能力,延性变强~
还有强剪弱,就是保证梁端出现塑性铰而不是剪切破坏!柱端抗剪能力也需要保证,节点需要加强。
同意2、3楼的说法,强剪弱弯是说结构(框架梁、柱)的抗剪承载力要大于抗弯承载力,使得塑性铰出现时不会发生剪切破坏,充分发挥塑性铰的能力;强柱弱梁就是2楼所说,让塑性铰首先出现在框梁中而不是在柱中,简单的理解就是当梁发生塑性变形的时候,柱仍处于弹性变形的阶段,这样更安全(此叙述仅供理解)
在抗震建筑的延性设计如强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉具体是怎样实现的呢?
强剪弱弯:构件破坏应以弯曲为主,避免剪切破坏,塑性铰在梁端出现,也就是弯曲破坏行成的极限剪应力小于构件斜截面极限剪应力.
强柱弱梁我理解为就是使梁先破坏也就是设计时梁的屈服快于柱.加大柱截面,减小轴压比.

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的概念

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的概念

如何理解“强柱弱梁”1,“强柱弱梁”的本质指梁柱节点处,柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力。

2,为什么要保证“强柱弱梁”因为框架结构的变形能力与其破坏机制有很大的关系。

研究表明:梁先屈服,即梁端先出现塑性铰,可使整个框架结构产生较大的内力重分布,从而增强结构的耗能能力和极限层间位移,抗震性能较好。

若柱先屈服,则可能使整个结构变成几何可变体系,造成结构倒塌。

3,怎样保证“强柱弱梁”一般采用增大柱端弯矩设计值的方法(框架抗震等级为一、二、三级时,柱端弯矩增大系数分别取1.4、1.2、1.1),PKPM程序自动考虑这一规定。

4,哪些因素导致无法准确实现“强柱弱梁”①结构内力分析时考虑了楼板的约束作用(梁截面为T形,PKPM中以边梁和中梁的刚度放大系数来考虑),但梁的承载力设计时仍以矩形截面来配筋,并没有考虑楼板的约束作用,低估了梁的承载能力。

实际应该这样处理:按T形截面进行的内力分析,就应根据所得的承载力按T形截面进行配筋;或者将按T形截面进行内力分析后所得的承载力除以梁刚度放大系数,然后按矩形截面进行配筋。

②梁端配筋采用的是柱中线处的内力,而实际上应该采用柱边的内力,而柱中线处的内力比柱边的内力大约20%,实际上增加了梁端的配筋。

③由于设计习惯和钢筋需要归并等原因造成梁配筋的增大。

如何理解“强剪弱弯”1,“强剪弱弯”的本质指梁、柱和剪力墙底部的斜截面实际受剪承载力大于实际受弯承载力。

2,为什么要保证“强剪弱弯”因为弯曲破坏是延性破坏,有一定的征兆,如裂缝、挠度等;而剪切破坏是脆性破坏,没有任何预兆突然破坏。

所以要保证构件在发生弯曲破坏前不产生剪切破坏。

3,怎样保证“强剪弱弯”一般采用增大梁端、柱和剪力墙剪力增大系数的方法(框架抗震等级为一、二、三级时,梁端剪力增大系数分别为1.3、1.2、1.1;柱剪力增大系数分别为1.4、1.2、1.1;剪力墙抗震等级为一、二、三级时,剪力墙剪力增大系数分别为1.6、1.4、1.2)。

如何理解“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点”

如何理解“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点”

1强柱强梁之阳早格格创做1.1“强柱强梁”的真量指梁柱节面处,柱端本量受直装载力大于梁端本量受直装载力.为什么要包管“强柱强梁”?果为框架结构的变形本领与其损害体制有很大的闭系.钻研标明:梁先伸服,即梁端先出现塑性铰,可使所有框架结构爆收较大的内力沉分散,进而巩固结构的耗能本领战极限层间位移,抗震本能较佳.若柱先伸服,则大概使所有结构形成几许可变体系,制成结构倒塌.何如包管“强柱强梁”?普遍采与删大柱端直矩安排值的要领(框架抗震等第为一、二、三级时,柱端直矩删大系数分别与1.4、1.2、1.1),PKPM步调自动思量那一确定.哪些果素引导无法准真真止“强柱强梁”?①结构内力分解时思量了楼板的拘束效率(梁截里为T 形,PKPM中以边梁战中梁的刚刚度搁大系数去思量),但是梁的装载力安排时仍以矩形截里去配筋,并不思量楼板的拘束效率,矮估了梁的装载本领.本量该当那样处理:按T形截里举止的内力分解,便应根据所得的装载力按T形截里举止配筋;大概者将按T形截里举止内力分解后所得的装载力除以梁刚刚度搁大系数,而后按矩形截里举止配筋.②梁端配筋采与的是柱中线处的内力,而本量上该当采与柱边的内力,而柱中线处的内力比柱边的内力约莫20%,本量上减少了梁端的配筋.③由于安排习惯战钢筋需要归并等本果制成梁配筋的删大.2强剪强直“强剪强直”的真量指梁、柱战剪力墙底部的斜截里本量受剪装载力大于本量受直装载力.为什么要包管“强剪强直”?果为蜿蜒损害是延性损害,有一定的征兆,如缝隙、挠度等;而剪切损害是坚性损害,不所有预兆突然损害.所以要包管构件正在爆收蜿蜒损害前不爆收剪切损害.何如包管“强剪强直”?普遍采与删大梁端、柱战剪力墙剪力删大系数的要领(框架抗震等第为一、二、三级时,梁端剪力删大系数分别为1.3、1.2、1.1;柱剪力删大系数分别为1.4、1.2、1.1;剪力墙抗震等第为一、二、三级时,剪力墙剪力删大系数分别为1.6、1.4、1.2).PKPM步调自动思量那一确定.简直配筋时,可采与以下步伐去尽管包管“强剪强直”:1,删大箍筋直径,减小箍筋间距.2,需要时,某些构件的箍筋可齐少加稀,如连梁、短柱等.3,主次梁接接处,设臵附加箍筋战直起钢筋.3强节面强构件“强节面强构件”的真量指节面天区的本量装载力大于构件的本量装载力.为什么要包管“强节面强构件”?果为节面做废,与之贯串的梁柱等构件局部做废,结构也坍塌做废.怎么样包管“强节面强构件”?普遍通过构制步伐去办理,如确定梁纵筋的锚固少度、锚固形式等,详睹《混凝土结构安排典型》10.4节梁柱节面.梁的延性靠的是箍筋,箍筋拘束混凝土,可延少混凝土从受压到损害的时间.天震时爆收的火仄剪力主要靠箍筋去负担,那也是需要普及延性时采与箍筋加稀的根根源基本果.而梁的纵筋主要用去负担横背荷载爆收的直矩.梁的底里战顶里纵筋的比值是用去普及梁端的塑性转化本领,不是梁延性的主要统制果素.“强梁强柱”损害分解抗震安排中, “强柱强梁”、“强剪强直”、“强节面强杆件”背去是各国抗震典型所强调的, 但是汶川天震的本量情况阻挡乐瞅.真止“强柱强梁”,现止典型存留缺累.叶列仄等[ 2] 便“强柱强梁”已能真止的本果提出诸多瞅面, 认为出现那一损害局里的本果有: 弥补墙等非结构构件的效率;楼板对付框架梁的装载力战刚刚度删大的效率; 框架梁跨度战荷载过大, 使梁截里尺寸删大, 梁端抗直装载力删大; ! 梁端超配筋战钢筋本量强度超强; ∀柱轴压比限值确定偏偏下, 柱截里尺寸偏偏小; # 柱最小配筋率战最小配箍率偏偏小; ∃大震下结构受力状态与结构弹性受力状态存留好别; % 梁柱稳当度的好别.现阶段而止, 应主要思量以下几个圆里的果素.弥补墙等非结构构件效率弥补墙动做框架结构的要害组成部分, 主要起围护效率, 而不动做受力构件存留.但是其存留不可预防天效率结构受力本能: 结构错层处、楼梯、窗下等部位, 弥补墙使框架少柱形成短柱, 爆收剪切损害;共一楼层间弥补墙位臵、数量的变更, 正在火仄目标改变结构的侧背刚刚度分散, 进而改变天震内力的分散;分歧楼层间弥补墙位臵、数量的变更, 正在横直目标改变层间刚刚度分散, 产死“单薄层”,最后引导“层伸服体制”的出现.现止抗震典型[ 3] 第3. 7. 4 条确定: 围护墙战隔墙应试虑对付结构抗震的不利效率, 预防分歧理设臵而引导主体结构的损害, 但是已给出怎么样思量弥补墙对付结构抗震不利效率的简直要领.工程估计中常采与思量非启沉墙刚刚度对付结构自振周期的合减系数T 去安排结构的自振周期, 进而效率天震力的估计, 那究竟上是近近不敷的.笔者通过有限元步调分解一典型框架结构( 结构尺寸及布臵如图2, 下层层下3. 9 m, 其余为3. 3m, 共10 层, 梁、板混凝土强度等第为C30、柱为C35)分歧弥补墙资料、分歧空间布臵时, 正在T aft 天震波、El-Cent ro 天震波战广州人为波效率下的结构天震反应, 认为:( 1) 弥补墙资料本量制成其自己刚刚度的分歧, 随弥补墙自己刚刚度减小, 对付框架抗侧刚刚度的孝敬减小,依次是尺度砖、空心砖、加砌混凝土砌块, 但是纵然采与矮强度砌块, 弥补墙刚刚度对付框架结构的效率也不克不迭真足忽略.( 2) 结构共一层随隔墙数量减少, 周期减小, 结构刚刚度变大, 层间刚刚度突变越去越不明隐, 当上下层的隔墙布臵仅有少量好别时, 结构周期非常靠近, 效率很小.( 3) 令楼层弥补墙截里里积与其上相邻一层弥补墙截里里积之比为w , 当某层w ≤45%时, 应将该层视为“单薄层”.为包管有脚够的仄安度, 本量安排历程中, 提议w 不矮于60% .( 4) “单薄层”正在下层时, 对付结构真足本能效率最大, 天震力效率下下层爆收损害的大概性最大; “单薄层”往顶层移动, 只正在“单薄层”位臵处位移删大,刚刚度突变, 上下层刚刚度比减少, 但是与其上相邻三层刚刚度均值之比却正在减小, 刚刚度比不谦脚典型央供; “单薄层”正在顶层时, 对付结构真足效率最小. ( 5) “单薄层”弥补墙的数量及其正在楼层中的位臵是效率自振周期估计的二个主要本果; 随“单薄层”位臵分歧, 弥补墙对付框架抗侧刚刚度的介进率分歧, 随下度减少而有所减小, 提议典型提出思量弥补墙效率的框架抗侧刚刚度估计模型.楼板对付框架梁装载力及刚刚度的效率框架结构中, 楼板与梁共共浇注, 本量介进梁的受力, 一定程度上普及了框架梁的抗直刚刚度战装载力.效率现浇楼板对付框架梁巩固效率程度的主要果素有节面典型、横背梁刚刚度以及侧背位移值[ 4] .楼板内的钢筋会使框架梁的本量抗直装载力删大20%~30%, 以至有些情况下会删大近1 倍[ 5] .但是结构安排中仅思量楼板对付框架梁抗直刚刚度的普及, 将中梁战边梁的刚刚度按本框架梁矩形截里刚刚度乘2.0 大概1. 5的删大系数.此干法虽然删大了梁端直矩, 但是共时亦删大了梁的配筋, 且楼板钢筋的效率已计进.果此,要真真真止“强柱强梁”的安排目标, 必须思量楼板灵验翼缘宽度范畴内, 梁受到的巩固效率, 并将其等效为T 形大概者形梁举止安排估计.柱轴压比的效率文件[ 3] 确定, 框架结构柱的轴压比限值正在0. 7~0. 9 之间, 随抗震等第普及而减小.与日本典型相比, 尔国典型的轴压比要大很多, 是其2~3 倍.轴压比限值越下, 柱的截里允许尺寸便越小.那一干法虽然不妨谦脚使用空间大、好瞅经济的央供, 但是减小了仄安储备, 共时落矮了梁柱线刚刚度比, 使得“强柱强梁”体制易以真止.抗震典型对付“强柱强梁”的思量现止抗震典型对付“强柱强梁”的思量主要通过安排梁端柱端直矩的比值去统制.由于天震的搀纯性、楼板的效率、钢筋伸服强度的超强, 易以通过透彻的估计真真真止“强柱强梁”.典型最新建订稿[ 6] 即收审稿对付上述条款做了适合安排, 普及了框架结构的柱端直矩删大系数, 从本先的“一级与1.4、二级与1. 2、三级与1. 1”,普及到“一级与1. 7、二级与1.5、三级与1. 3; 其余结构典型中的框架, 一级与1. 4、二级与1. 2、三、四级与1. 1”.为了预防下层柱底过早出现塑性伸服, 对付本先的“一、二、三级框架结构的下层, 柱下端截里拉拢的直矩安排值, 应分别乘以删大系数1. 5、1. 25战1. 15”,普及到“一、二、三、四级框架结构的下层, 柱下端截里拉拢的直矩安排值, 应分别乘以删大系数1. 7、1. 5、1. 3 战1. 2”.共时指出, 要真真真止“强柱强梁”,除了按本量配筋估计中, 还应计进梁二侧灵验翼缘范畴楼板钢筋的效率.所以收审稿虽正在一定程度上加大了框架柱的配筋量, 但是是可真真真止“强柱强梁”, 尚存留疑问.收审稿( 文件[ 6] ) 共时建改了框架结构的抗震等第决定条件, 将文件[ 3] 中以30 m 为界限区别分歧设防烈度天区的抗震等第, 改为以24 m 动做界限下度; 并将柱轴压比限值,从本先的一级与0. 7、二级与0. 8、三级与0. 9, 落矮为一级与0. 65、二级与0. 75、三级与0. 85.那对付24~30 m 下的框架结构去道, 装载力得到较大提下, 共时, 柱轴压比限值的减小一定程度上提下了柱的装载力战刚刚度.别的, 收审稿从“强剪强直”角度出收, 普及了柱剪力删大系数: 由本先的一级与1. 4、二级与1. 2、三级与1. 1, 普及到一级与1. 5、二级与1. 3、三级与1.2.“强柱强梁”损害体制的真止受到稠稀本量果素的拘束, 必须进一步钻研弥补墙等非结构构件对付梁柱刚刚度的效率并体现到安排估计中去; 必须进一步钻研现浇楼板对付梁刚刚度战装载力的效率, 并正在本量安排中给予思量; 还需要更为庄重天节制柱的轴压比, 以普及柱的刚刚度至合理范畴.兴办抗震典型收审稿虽然普及了柱的直矩删大系数战剪力删大系数, 共时落矮了判别框架结构抗震等第的界限下度, 使柱装载力得到普及.算例柱的抗直装载力提下10. 8% ~33. 1%, 抗剪装载力提下11. 1% ~19. 3%, 但是仍“只正在一定程度上减慢柱端的伸服”.正在柱装载力普及的共时, 结构制价有所普及,总制价减少19. 9%安排.包管强柱强梁、强剪强直、强节面强构件的观念安排为了包管强柱强梁,强剪强直,强节面强构件的抗震安排观念,安排中应谦脚如下央供:⑴真配柱纵筋战箍筋时,应试虑梁翼缘板的效率战梁缝隙宽度验算大概超配而减少梁纵筋的效率.⑵对付于大跨度的框架结构,框架柱的线刚刚度须大于框架梁的线刚刚度的1.1倍.⑶下层兴办结构柱的最小截里不该小于350×400,且须谦脚梁钢筋的火仄锚固的央供.⑷框架柱纵背钢筋的最小配筋率,应比《兴办抗震安排典型》确定的最小配筋率普及0.2%,框架柱纵背钢筋直径宜≥16㎜.⑸对付于下层空旷(如架空层、阛阓、骑楼等),二层以上框架之间有砌体的框架兴办,须思量二层以上砌体的正里刚刚度,下层应布臵适量的剪力墙大概收撑,统制下层战二层的刚刚度比,下层横背构件天震剪力应乘以1.15的搁大系数.(6) 剪力墙横背分散钢筋直径应≥10㎜,剪力墙边沿构件(暗柱)钢筋直径应≥14 ㎜汶川天震震害标明,结构柱底大概柱顶损害宽沉,已能体现强柱强梁、强剪强直的安排观念,由于梁翼缘板战梁缝隙宽度验算减少的梁纵筋的效率,矮估了梁端的装载力,相对付下估了柱端装载力,果此正在真配柱纵筋战箍筋时,应试虑那部分梁纵筋的效率:柱减少的单背纵筋战箍筋可按以下简化估计决定:为了减少安排人员的处事量,可按以下要领配筋:(a)思量梁翼缘板的效率时,柱纵筋单边减少3 (二级钢),柱箍筋减少量对付于小截里框架柱(下度),正在箍筋间距200 情况下,单边减少0.503 (即一级钢 );对付于框架柱截里下度大于,柱箍筋可不减少.(b)思量梁缝隙宽度验算大概超配效率时,柱纵筋单边减少50%Agb,Agb为验算缝隙宽度大概超配减少的梁里收座钢筋.柱箍筋应估计其减少量.普遍情况下,由于有板的有利效率,无须再减少梁收座钢筋的数量.⑵对付于大跨度的框架结构,确定了柱截里的最小尺寸,由于梁跨度大,梁截里战梁跨中底筋较大,梁底筋局部伸进柱内,也产死了强梁.果此框架柱的截里战配筋也应谦脚强柱强梁的安排观念.⑶对付于4-6.8m跨度的下层框架剪力墙结构,依照典型的轴压比央供设臵柱截里,截里尺寸偏偏小,有些可达到350×350㎜,需统制最小的截里尺寸,且还须谦脚梁的纵筋的火仄锚固央供;⑷柱纵背钢筋按典型最小配筋率配制钢筋时,柱钢筋直径偏偏小,很多工程采与Φ14钢筋即可达到央供;安排时已思量梁翼缘板对付梁端装载力普及,不克不迭谦脚强柱强梁的安排观念,果此确定柱最小的配筋率战直径的最小值.⑸对付于下层空旷(二层以上框架之间有砌体)的兴办,下层结构柱正在汶川天震震害非常宽沉,震害标明,二层以上砌体对付侧背刚刚度孝敬仍旧很大的,那会制成下层战二层以上的刚刚度比出进较大,下层存留硬强层,安排时需思量上、下层刚刚度的好别,最间接灵验的办法即正在空旷下层设臵剪力墙大概收撑,且底部横背构件天震剪力搁大1.15倍.(6) 200mm薄剪力墙横背分散钢筋直径用8㎜战暗柱钢筋直径用12㎜,虽可谦脚典型的最矮限央供,但是整栋兴办均采与典型的最矮限央供,是分歧适的,果此确定钢筋的最小直径.。

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”

摘要:历次的地震震害表明,混凝土结构,尤其是框架结构的"强柱弱梁"概念在现实中很难实现.具体分析起来原因主要有几个:低估梁的实际承载力,梁端配筋采用柱中线处内力,计算梁端截面的裂缝,个人的设计习惯和施工考虑。

xx上的xx一,问题的提出:历次的地震震害表明,混凝土结构,尤其是框架结构的"强柱弱梁"概念在现实中很难实现.具体分析起来原因主要有几个:1.结构内力分析中考虑楼板对梁的刚度贡献,却在梁的承载力设计中不考虑此贡献,较大的低估梁的实际承载力;2.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面大约20%;3.按照正常使用极限状态的要求,计算梁端截面的裂缝,且控制梁端截面的配筋;4.个人的设计习惯和施工考虑等原因,比如放大梁支座配筋及跨中配筋的纵筋10%左右,钢筋归并等原因。

以上原因累加起来就可能超过"强柱弱梁"对柱端的内力调整系数,即使9度或者一级以上抗震,要求采用实配钢筋后的梁抗弯承载力,一般做法也只是放大内力的10%,不足以抵消以上梁端总的承载力增大值。

值得注意的是汶川地震中某工厂厂房的震害中存在部分边梁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承载力贡献很显著。

二,解决方法:针对以上原因分析,主要从解决这些设计因素的方面出发来研究方便合理的解决"强梁弱柱"的问题。

1.首先,震害表明,混凝土楼板尤其是现浇楼板和梁一般具有良好的共同协调能力,可以以T形梁的形式工作,但是实际设计中若都以T形梁进行结构分析和设计,将造成很大麻烦。

规范规定框架梁可以适当考虑楼板的刚度贡献进行结构分析和内力计算(一般刚度放大系数1.5-2.0)。

本文认为,这是合理的,但是在进行承载力设计时,若以此内力对矩形梁截面进行设计则过分低估了楼板对梁的承载力贡献。

合理的方法应该是以此内力对T形梁截面进行设计。

但是考虑到具体每根T形梁截面尺寸定义和设计的烦琐,实际设计的时候,可以根据刚度分配原理和调整梁的计算内力进行梁截面设计,具体方式如下:首先根据结构布置情况,分析梁的刚度放大系数,假如为1.8,那么结构分析之后的设计内力Md应该进行折减调整,即Md/1.8作为矩形截面梁的设计弯矩,此时设计剪力Vd不调整,完全由梁承担是合适的。

如何理解“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点”

如何理解“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点”

1强柱弱梁1.1“强柱弱梁"得本质指梁柱节点处,柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力。

1。

2为什么要保证“强柱弱梁”?因为框架结构得变形能力与其破坏机制有很大得关系。

研究表明:梁先屈服,即梁端先出现塑性铰,可使整个框架结构产生较大得内力重分布,从而增强结构得耗能能力与极限层间位移,抗震性能较好、若柱先屈服,则可能使整个结构变成几何可变体系,造成结构倒塌、1。

3怎样保证“强柱弱梁”?一般采用增大柱端弯矩设计值得方法(框架抗震等级为一、二、三级时,柱端弯矩增大系数分别取1、4、1.2、1、1),PKPM程序自动考虑这一规定。

1。

4哪些因素导致无法准确实现“强柱弱梁”?①结构内力分析时考虑了楼板得约束作用(梁截面为T形,PKPM中以边梁与中梁得刚度放大系数来考虑),但梁得承载力设计时仍以矩形截面来配筋,并没有考虑楼板得约束作用,低估了梁得承载能力。

实际应该这样处理:按T形截面进行得内力分析,就应根据所得得承载力按T形截面进行配筋;或者将按T形截面进行内力分析后所得得承载力除以梁刚度放大系数,然后按矩形截面进行配筋。

②梁端配筋采用得就是柱中线处得内力,而实际上应该采用柱边得内力,而柱中线处得内力比柱边得内力大约20%,实际上增加了梁端得配筋。

③由于设计习惯与钢筋需要归并等原因造成梁配筋得增大、2强剪弱弯2。

1“强剪弱弯”得本质指梁、柱与剪力墙底部得斜截面实际受剪承载力大于实际受弯承载力、2.2为什么要保证“强剪弱弯”?因为弯曲破坏就是延性破坏,有一定得征兆,如裂缝、挠度等;而剪切破坏就是脆性破坏,没有任何预兆突然破坏。

所以要保证构件在发生弯曲破坏前不产生剪切破坏。

2。

3怎样保证“强剪弱弯"?一般采用增大梁端、柱与剪力墙剪力增大系数得方法(框架抗震等级为一、二、三级时,梁端剪力增大系数分别为1.3、1。

2、1、1;柱剪力增大系数分别为1、4、1。

2、1.1;剪力墙抗震等级为一、二、三级时,剪力墙剪力增大系数分别为1、6、1.4、1、2)。

判断强柱弱梁的方法

判断强柱弱梁的方法

判断强柱弱梁的方法**《判断强柱弱梁的方法,看这里就够啦!》**嘿,朋友!今天我要跟你唠唠怎么判断强柱弱梁,这可是个相当重要的知识点呢。

首先,咱们得搞清楚啥是强柱弱梁。

想象一下,柱子和梁就像是房子的大骨架,柱子是那粗壮的大腿,梁就是连接大腿的小腿。

强柱弱梁呢,就是要让柱子更强壮,能在关键时刻撑住场子,梁相对弱一点,这样房子遇到状况时,柱子不容易先垮掉。

那怎么判断呢?第一步,看结构布置。

你就把这房子的结构想象成一个排兵布阵的战场。

柱子的位置得合理,分布均匀,就像站岗的士兵,不能有的地方一堆,有的地方一个都没有。

要是柱子布置得乱七八糟,那这房子就像个歪歪扭扭的队伍,能靠谱吗?第二步,计算柱子和梁的承载能力。

这就好比比一比柱子和梁谁的力气大。

要算清楚柱子能承受多大的压力和拉力,梁又能扛得住多少。

这时候可不能马虎,得拿起笔和计算器,认真算清楚。

我跟你说,我之前算的时候,差点被那些数字绕晕,感觉自己脑袋都要打结啦!第三步,瞅瞅梁柱的线刚度比。

这线刚度比就像是比较柱子和梁的“硬度”。

柱子得比梁更硬气,要是梁比柱子还硬,那可就乱套啦。

这就好像是本该强壮的大哥还没小弟厉害,能行吗?第四步,观察地震作用下的内力调整。

想象一下地震就是个调皮的捣蛋鬼,到处捣乱。

我们得看看在它捣乱的时候,柱子和梁的表现。

柱子得能稳住,不能被地震一折腾就先倒下。

在判断的过程中,还有几个特别要注意的点。

比如说,材料的质量可不能差,不然柱子和梁就算设计得再好,材料不行也白搭,就像士兵没吃饱饭,哪有力气打仗?还有节点的连接,节点就像是关节,要是关节不灵活,柱子和梁也没法好好配合工作。

朋友,判断强柱弱梁这事儿说难不难,说简单也不简单。

只要按照这几步来,多琢磨琢磨,多算算,你肯定能搞明白。

以后自己盖房子或者看别人盖房子,心里都有底啦!可别像我之前似的,一开始晕头转向,不过多研究几遍也就清楚啦。

相信你也没问题,加油!。

强柱弱梁,强剪弱弯

强柱弱梁,强剪弱弯
筒)结构在地震作用下形成梁铰机构,即控制塑性变形能力大的梁端先于柱出现塑性铰,即所谓“强柱弱梁”;(2)避免构件(梁、柱、墙)剪力较大的部位在梁端达到塑性变形能力极限之前发生非延性破坏,即控制脆性破坏形式的发生,即所谓“强剪弱弯”;(3)通过各类构造措施保证将出现较大塑性变形的部位确实具有所需要的非弹性变形能力。
1、“强柱弱梁,强剪弱弯”是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌,后果严重!所以我们要保证柱子更“相对”安全,故要“强柱弱梁”;“弯曲破坏”是延性破坏,是有预兆的--如开裂或下挠等,而“剪切破坏”是一种脆性的破坏,没有预兆的,舜时发生,没有防范,所以我们要避免发生剪切破坏!这就是我们设计时要结构达到“强柱弱梁,强剪弱弯”这个目标。人为的控制不利的、更危险的破坏发生!

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件

强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件结构设计中,为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求,我们需要从多方面对工程设计进行把控,其中“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架部分抗震设计应遵守的重要原则。

考虑到钢筋混凝土框架由于自身特性,它的抗地震倒塌能力与其破坏机制密切相关,故根据上述原则,我们期望当大震作用时框架能够按如下方式发生破坏:1)梁先于柱破坏。

梁的破坏是构件破坏,属于局部性的破坏,而竖向构件的破坏会危及整体结构的安全性,造成结构倒塌,故柱比梁重要,最先保证柱的安全;2)保证构件的抗剪能力应好于抗弯能力。

“剪切破坏”是一种脆性破坏,没有预兆,瞬时发生;“弯曲破坏”是延性破坏,是有所预兆的,工程中我们需要避免发生剪切破坏,在弯曲破坏之前不发生剪切破坏;3)节点的承载力应高于连接的构件,如果节点发生破坏则意味着与之连接的梁柱均失效。

然而,现实中的效果并非如预期设想。

以汶川地震为例,震害现场调查发现:柱剪切破坏严重,梁柱节点区破坏严重;框架柱上下端出现塑性铰,我们几乎没有看到设计规范所要求的强柱弱梁破坏机制的出现,典型震害现场如下图:造成这种问题的因素很多,例如设计计算的缺陷、抗震构造的不合理和理论研究的滞后等,本文将结合规范,分析其计算方法及影响因素,并详细介绍如何体现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计。

规范规定1强柱弱梁的相关规定《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(以下简称《抗震规范》)第6.2.2条:一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式要求:当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。

同理《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称《高规》)6.2.1、6.2.2、10.2.11条、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(以下简称《混凝土规范》)11.4.1条。

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”

如何在实际设计中实现“强柱弱梁”摘要:历次的地震震害表明,混凝土结构,尤其是框架结构的"强柱弱梁"概念在现实中很难实现.具体分析起来原因主要有几个:低估梁的实际承载力,梁端配筋采用柱中线处内力,计算梁端截面的裂缝,个人的设计习惯和施工考虑。

纽约河上的蒲公英一,问题的提出:历次的地震震害表明,混凝土结构,尤其是框架结构的"强柱弱梁"概念在现实中很难实现.具体分析起来原因主要有几个:1.结构内力分析中考虑楼板对梁的刚度贡献,却在梁的承载力设计中不考虑此贡献,较大的低估梁的实际承载力;2.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面大约20%;3. 按照正常使用极限状态的要求,计算梁端截面的裂缝,且控制梁端截面的配筋;4.个人的设计习惯和施工考虑等原因,比如放大梁支座配筋及跨中配筋的纵筋10%左右,钢筋归并等原因。

以上原因累加起来就可能超过"强柱弱梁"对柱端的内力调整系数,即使9度或者一级以上抗震,要求采用实配钢筋后的梁抗弯承载力,一般做法也只是放大内力的10%,不足以抵消以上梁端总的承载力增大值。

值得注意的是汶川地震中某工厂厂房的震害中存在部分边梁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承载力贡献很显著。

二,解决方法:针对以上原因分析,主要从解决这些设计因素的方面出发来研究方便合理的解决"强梁弱柱"的问题。

1. 首先,震害表明,混凝土楼板尤其是现浇楼板和梁一般具有良好的共同协调能力,可以以T形梁的形式工作,但是实际设计中若都以T形梁进行结构分析和设计,将造成很大麻烦。

规范规定框架梁可以适当考虑楼板的刚度贡献进行结构分析和内力计算(一般刚度放大系数1.5-2.0)。

本文认为,这是合理的,但是在进行承载力设计时,若以此内力对矩形梁截面进行设计则过分低估了楼板对梁的承载力贡献。

合理的方法应该是以此内力对T形梁截面进行设计。

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在设计中如何体现“强柱弱梁、强剪弱弯”的原则?如何进行节点设计?
“强柱弱梁,强剪弱弯”是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。

就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌,后果严重!所以我们要保证柱子更“相对”安全,故要“强柱弱梁
节点处梁端实际受弯承载力和柱端实际受弯承载力之间满足下列不等式:
是在不同程度减缓柱端的屈服,一般采用增大柱端弯矩设计值的方法,将承载力的不等式转为内力设计值的关系式,采用不同增大系数,使不同抗震等级的框架柱端弯矩设计值有不同程度的差异,对一级框架结构和9度,除采用增大系数的方法外,还采用梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值方法。

2001规范比89规范适当提高了强柱弱梁的弯矩增大系数nc,9度时及一级框架结构考虑框架梁的实际受弯承载力,并乘m增大系数1.2,主要考虑部分楼板钢筋的作用。

框架的梁柱节点处除框架顶层和柱轴压比小于0.15者外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:
9度和一级框架结构,尚应符合:
式中:——节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的变矩设计值之和,
上下柱端的弯矩设计值,可按弹性分析分配;
——节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和,
节点左右梁端均为负值时,绝对值较小的弯矩取零;
——节点左右截面反时针或顺时针方向按实配钢筋(考虑受压钢筋)
正截面抗震受弯承载力,所对应的弯矩值之和,可根据实际配
筋面积和材料强度标准值确定。

上式中:b——梁截面宽度;
h0——梁截面有效高度;
——受压区纵向钢筋合力点至受压区边缘的距离;
x ——受压区高度;
fck——混凝土轴心抗压强度标准值;
fyk——钢筋抗拉强度标准值;
As——受拉钢筋截面面积;
——受压钢筋截面面积;
RE——承载力抗震调整系数;λ
b——相对界限受压区高度;ξ
Es——钢筋弹性模量。

当框架点不在楼层内时,说明浇若干层的框架梁相对较弱,为避免在竖向荷载和地震共同作用下变形集中,压屈失稳,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。

对于轴压比小于0.15的柱,包括顶层柱在内,因其具有与梁相近的变形能力,可不考虑“强柱弱梁”要求。

由于地震是往复作用,两个方向的弯矩设计值均需满足要求。

强柱弱梁:使梁端的塑性铰先出、多出,尽量减少或推迟柱端塑性铰的出现。

适当增加柱的配筋可以达到上述目的。

强剪弱弯:在进行抗震设计中,剪力是通过弯距计算得出的。

该原则的目的是防止梁、柱子在弯曲屈服之前出现剪切破坏。

适当增加抵抗剪切力的钢筋可以达到上述目的。

强节点弱构件:增大节点核心区的组合剪力设计值进行计算。

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