1、強柱弱梁對建筑結構的影響摘要：鋼筋混凝土框架結構由于其身的側向剛度較小，地震作用引的側向位移較大，故合理的抗震措施成為框架結構抗震性能實現的有力保證。本文簡要介紹了關于“強柱弱梁”的相關規范，并對“強柱弱梁”影響因素進行了探討。 關鍵詞：建筑結構設計， 強柱弱梁，影響因素 ， 計算參數Abstract: the reinforced concrete frame structure because of its body the lateral stiffness of smaller, the role of lateral displacement of the lead of bigge
2、r, so reasonable seismic measures become frame structure, the seismic performance of the realization of the powerful guarantee. This paper briefly introduces about the strong column weak beam of the related standard, and the strong column weak beam influence factors were discussed.Keywords: building
3、 structural design, strong column weak beam, influence factors, calculations中圖分類號：TU3文獻標識碼：A 文章編號：1、相關規范參照框架結構的“強柱弱梁”破壞機制，即梁鉸屈服機制，是抗震設計所期望的框架失效機制。梁鉸屈服機制可使整個框架具有較大的內力重分布和能量消耗能力，極限層間位移增大，抗震性能較好。GB500112001建筑抗震設計規范規定，對于考慮地震作用組合的一、二、三級框架柱，除框架頂層和柱軸壓比小于015者及框支梁與框支柱的節點外，柱端組合的設計彎矩應滿足下式要求:一級框架結構及9度時，尚應符合:式中M
4、C節點上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設計值之和，上下柱端的彎矩設計值，可按彈性分析分配;Mb節點左右梁端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設計值之和，一級框架節點左右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩應取0;Mbua節點左右梁端截面反時針或順時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值之和，根據實配鋼筋面積(計入受壓筋)和材料強度標準值確定;C柱端彎矩增大系數，一級取14，二級取12，三級取11。雖然建筑抗震設計規范對“強柱弱梁”的設計作了上述具體的規定，但經過眾多學者對部分地震災害相關報告分析顯示，并沒有出現框架結構出現梁鉸機制，絕大部分現澆框架結構仍然出現了柱端嚴重破壞的“強梁
5、弱柱”破壞現象，僅未設置現澆板的框架結構實現了“強柱弱梁”，即框架梁率先破壞，框架柱基本完好。為了保證框架結構具有滿足工程要求的抗震性能，要充分實現框架結構的“強柱弱梁”屈服機制，文中進一步進行總結歸納及進行分析。、影響強柱弱梁的因素2.1柱軸壓比的影響。現行規范軸壓比限值偏高是導致框架結構抗地震倒塌能力不足的主要原因。在地震過程中，軸壓比過高容易造成柱壓潰破壞，適當控制軸壓比對實現強柱弱梁機制是非常有益處的。2.2梁計算中樓板的影響。在結構設計中一般都是不考慮樓板參與整體計算，大部分情況下是直接將荷載倒算的梁上，而在計算水平荷載(地震與風荷載)的時候考慮樓板對梁剛度的提高作用，用一個中梁(邊
6、梁)剛度放大系數來考慮樓板的作用，但計算梁配筋的時候又只考慮矩形截面，這樣一來形成了本來是T形梁承受荷載，鋼筋計算卻完全集中在矩形截面中。2.3填充墻對結構剛度的影響。在實際工程中很多圍護結構是砌體墻，而地震作用下砌體墻與梁一起運動，無疑對梁有一個較大的加強作用。而柱子一般情況下額外承受砌體墻與梁共同作用產生的剪力，這對抗震規范“強梁弱柱”機制的實現是個很大的挑戰。對墻體較多的框架結構，填充墻在建筑中大多分布不均勻，易造成框架結構剛度中心較大偏離計算模型中的剛度中心，結構計算時僅僅進行周期折減是不能完全考慮其對框架的真實影響。2.4裂縫計算加大了梁端的抗彎能力。不合理的裂縫計算加大了梁端配筋面
7、積，導致梁端計算彎矩過大，梁端裂縫寬度計算值大于實際值，同時，加大梁端配筋，抗震調幅與梁端裂縫撓度計算的矛盾，對“強柱弱梁”機制實現增加了新的負擔。2.5梁底配筋的不合理。現階段梁配筋設計絕大部分都采用國家標準圖03G1011，設計施工不區分具體情況而盲目套用圖集，造成梁端底面實際配筋大大超出強柱弱梁計算中對應于梁底彎矩設計值的配筋量，當跨中彎矩對底筋起絕對控制作用時，所有底筋均錨入柱中，使梁端抗彎矩能力大大增加，問題更嚴重。2.6梁柱剛度比過大而導致強柱弱梁機制難于實現。2.61當梁柱剛度比超過一定值，在水平側向力作用下，框架柱相對彎矩增幅會大于框架梁相對彎矩增幅(相對彎矩=M/Mu)，框架
8、柱會先于框架梁達到抗彎承載力而出鉸;2.62當層間剪切變形達到一定程度后，即使框架柱端縱筋不屈服，柱端混凝土壓應變也會達到極限壓應變而發生破壞，導致柱端抗彎承載力降低。再加上P效應，使結構無法再形成強柱弱梁屈服機制。這種情況通常出現在荷載較大，梁跨度較大。 結構設計建議1) 填充墻是影響“強梁弱柱 ”機制實現的重要因素, 未來的設計中, 以下面兩種方式進行設計實施來考慮填充墻的影響: a. 框架結構中, 采用剛度貢獻小的填充墻或填充墻連接形式, 設計時通過周期折減的方式來考慮填充墻對結構的剛度影響; b. 充分利用填充墻作為第一道抗震防線, 使框架結構形成雙重抗震防線,可顯著提高框架結構抗震承
9、載能力及其抗地震倒塌能力。填充墻自身應具有一定承載力和變形能力。目前規范及現有計算手段尚無法將填充墻對結構剛度的影響進行量化分析, 可通過等剛度代換的原則, 用較薄的混凝土墻來近似模擬對結構剛度的影響, 這對填充墻較多的建筑具有一定的設計參考意義。2) 正確考慮樓板對梁的剛度和承載力貢獻是保證結構分析和設計正確的前提。樓板與框架梁一起現澆, 兩者可以結合良好, 共同工作能力好, 可顯著提高框架梁的能力。在考慮樓板影響時, 有兩種設計思路: a. 計算梁截面抗彎承載力時不考慮樓板翼緣, 代之以提高柱梁強度比, 間接考慮樓板的貢獻; b. 維持現行規定的柱梁強度比數值, 把樓板考慮進來, 計算后滿
10、足框架的強度比就可以了,這需要現行的計算軟件進行這方面計算分析配合。3) 導致梁端鋼筋超配的因素。a. 樓板中配筋未考慮。b. 結構內力分析計算簡圖按構件軸線考慮。c. 框架梁配筋由裂縫或變形條件控制等等。解決這些的辦法是用實配驗算。在復核梁設計結果時, 不僅應復核正常使用極限狀態和承載力極限狀態設計, 還應根據上述解決方法的建議, 確認柱端設計不能弱。應控制梁端實配筋與計算配筋的比例。抗規 6. 2. 2 條文說明指出, 當梁端實配鋼筋不超過計算配筋10%的前提下, 滿足規范不等式轉化的內力設計值的關系式可在一定程度上減緩柱端的屈服。4) 建議規范應給出更合理和有依據的調整系數。強柱弱梁是在大震作用下形成的,另一種較為簡便的強柱弱梁設計的計算方法是: 框架梁內力按小震計算確定, 框架柱內力按大震彈性計算確定。5) 框架柱軸壓比是影響框架結構“強柱弱梁 ”機制的重要因素之一, 降低框架柱軸壓比可使得框架結構的安全儲備增加, 結構倒塌概率顯著降低。6) 在高設防烈度的地區應避免出現梁柱剛度比過大的情況。、結語在實際工程中，影響強柱弱梁的因素很多，如何抓問題的關鍵，在設計中真正實現“強柱弱梁”，應需綜合考慮各種因素以及合理的計算及設計方法。 注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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