1、淺談在框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中強柱弱梁的實現(xiàn)摘要：在抗震設(shè)計中，“強柱弱梁”作為設(shè)計延性框架所采取的基本措施之一，應(yīng)貫徹在整個設(shè)計過程中，從各方面保證增大框架柱的安全度，使框架梁成為相對較弱的的構(gòu)件。但在實際的設(shè)計過程中，影響到實現(xiàn)強柱弱梁的因素有很多，設(shè)計時應(yīng)加強概念設(shè)計，對規(guī)范條文不宜照搬照抄機械執(zhí)行。關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)；強柱弱梁；概念設(shè)計Abstract:intheseismicdesign,strongcolumnweakbeamasductilitydesignframeworkofthebasicmeasurestakenbyone,itshouldcarryoutinthedesignp

2、rocess,fromtheaspectsoftheframecolumnthatincreasethesafetyoftheframebeamsoftherelativelyweakbecomecomponent.Butinactualdesignprocess,theinfluencetoachievestrongcolumnweakbeamonanumberoffactors,designshouldstrengthentheconceptdesign,unfavorabletothespecificationprovisionscopymachineexecution.Keywords

3、:framestructure;Strongcolumnweakbeam;Conceptdesign中圖分類號：TU398+.2文獻標識碼：A文章編號：1引言概念設(shè)計對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來說十分重要，甚至可以說概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的根本。概念設(shè)計有幾個重要原則：“強柱弱梁”，“強節(jié)點弱構(gòu)件”，“強剪弱彎”。本文重點討論框架結(jié)構(gòu)的強柱弱梁問題?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計上要求強柱弱梁，以保證結(jié)構(gòu)的延性，用以提高結(jié)構(gòu)的變形能力，防止在強烈地震作用下倒塌。強柱弱梁不僅是手段，也是目的，其手段表現(xiàn)在人們對柱的設(shè)計彎矩人為放大，對梁不放大。其目的表現(xiàn)在調(diào)整后，柱的抗彎能力比之前強了，而梁不變。即柱的能力提高程度比梁大。這樣梁柱

4、一起受力時，梁端可以先于柱屈服。2規(guī)范的相關(guān)規(guī)定建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB5011-2010）第6.2.2條規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點外，柱端組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下式要求：Mc=cMb（1）一級框架結(jié)構(gòu)及9度時尚應(yīng)符合Mc=1.2Mbua（2）式中各符號意義見規(guī)范。當(dāng)反彎點不在柱的層高范圍內(nèi)時，柱端截面組合的彎矩設(shè)計值可乘以上述柱端彎矩增大系數(shù)。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）第6.2.1條以及混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）第11.4.1條均有相似的規(guī)定。3問題但汶川地震的結(jié)果并不如預(yù)想的一樣，如下

5、列圖：4討論如何從設(shè)計上保證強柱弱梁（1）框架梁端彎矩調(diào)幅由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，在豎向荷載下可以考慮適當(dāng)降低梁端彎矩，進行調(diào)幅。優(yōu)點：減少負彎矩鋼筋的擁擠現(xiàn)象。有利于實現(xiàn)強柱弱梁減少梁端，增大跨中，梁構(gòu)件偏于安全。（2）中梁剛度放大系數(shù)高規(guī)第5.2.2條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算中，現(xiàn)澆樓板和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以放大。其建議中梁該系數(shù)取2，邊梁取1.5。規(guī)范對于梁剛度的放大主要是為了考慮樓板翼緣對梁剛度和承載能力的貢獻，因此規(guī)范規(guī)定可通過采用梁剛度放大的方法來近似考慮。但在實際操作過程中，若對中梁剛度進行放大，一般情況下梁的內(nèi)力會增加，相應(yīng)配筋也會變

6、大，因為T形截面的鋼筋全配在了矩形截面里。結(jié)構(gòu)有由強柱弱梁往強梁弱柱轉(zhuǎn)化的趨勢。所以建議算梁內(nèi)力時，中梁剛度放大系數(shù)取1.0，算位移時，可以考慮中梁剛度放大。（3）柱梁的線剛度比雖然規(guī)范沒有規(guī)定框架結(jié)構(gòu)柱梁線剛度比。但是框架柱作為豎向構(gòu)件，有必要截面適當(dāng)?shù)膹姡瑢τ趥鬟f豎向力的水平構(gòu)件的框架梁也有必要適當(dāng)?shù)娜酢Ｔ诳拐鹪O(shè)防區(qū)，框架柱與框架梁的線剛度比宜控制在1.52.5范圍較為合理。但有些情況不宜實現(xiàn)，往往框架柱與框架梁的線剛度比值還會很小，比如框架柱與井字梁的邊梁的線剛度比值。此時建議結(jié)合柱軸壓比進行控制，軸壓比應(yīng)比規(guī)范規(guī)定限值要小多些。（4）控制柱子配筋率混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定柱中全部縱向鋼筋

7、的配筋率不宜大于5%。但本人認為最好控制在1%2.5%，一方面經(jīng)濟性較好，另一方面說明柱截面尺寸相對合適。當(dāng)柱配筋較大時說明柱截面尺寸相對較小，帶來的必然是柱的線剛度較小。5中梁剛度放大系數(shù)的影響高規(guī)第5.2.2條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算中，現(xiàn)澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以放大。樓面梁剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取1.32.0。按照高規(guī)條文說明中的建議，當(dāng)近似以梁剛度增大系數(shù)考慮時，應(yīng)根據(jù)梁翼緣尺寸與梁截面尺寸的比例予以確定，通常邊框架梁取1.5，中框架梁取2.0。在水平地震力作用下，梁剛度對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移、周期等均有影響。一般情況下，梁的剛度增大，其內(nèi)力也會相應(yīng)增大，

8、配筋增加，導(dǎo)致梁承載力得到提高。而對于大多數(shù)柱子而言，即使柱端彎矩增加，其配筋面積仍然為構(gòu)造配筋，承載力并沒有相應(yīng)得到增加，這樣就使結(jié)構(gòu)存在由強柱弱梁向強梁弱柱轉(zhuǎn)變的趨勢。并且，即使框架柱是計算配筋，在水平地震力作用下，由于梁剛度增大很多，使內(nèi)力更多地分配給了框架梁，從而造成框架柱內(nèi)力減小，配筋減小，承載力降低，更有可能使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成強梁弱柱，對抗震更加不利。所以，筆者認為在計算框架梁柱配筋時，要合理考慮設(shè)置梁剛度放大系數(shù)，并且相應(yīng)增加框架柱的計算和構(gòu)造措施。比如，在實配柱縱筋和箍筋時，應(yīng)考慮由于梁翼緣板的作用和梁裂縫寬度驗算所導(dǎo)致增加梁縱筋的影響；增大框架柱的最小截面尺寸及最小配筋率等。結(jié)論強柱弱梁概念設(shè)計對框架結(jié)構(gòu)的延性及安全性起著重要作用，因為一旦柱端先與梁端出現(xiàn)塑性鉸，輕者引起局部坍塌，重者引起整幢樓倒塌。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分重視強柱弱梁的實現(xiàn)。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中指出應(yīng)該注意的問題和指標。對結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。