強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)剪弱彎強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的概念

1、如何理解“強(qiáng)柱弱梁”1，“強(qiáng)柱弱梁 ”的本質(zhì) 指梁柱節(jié)點(diǎn)處，柱端實(shí)際受彎承載力大于梁端實(shí)際受彎承載力。2，為什么要保證 “強(qiáng)柱弱梁 ” 因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)的變形能力與其破壞機(jī)制有很大的關(guān)系。 研究表明：梁先屈服，即梁端先出現(xiàn)塑性鉸，可使整個(gè)框架結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生較大的內(nèi)力重分布，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耗能能力和極限層間位移，抗震性能 較好。若柱先屈服，則可能使整個(gè)結(jié)構(gòu)變成幾何可變體系，造成結(jié)構(gòu)倒塌。 3，怎樣保證 “強(qiáng)柱弱梁 ”一般采用增大柱端彎矩設(shè)計(jì)值的方法 （框架抗震等級(jí)為一、 二、三級(jí) 時(shí)，柱端彎矩增大系數(shù)分別取、），PKPM程序自動(dòng)考慮這一規(guī)定。4，哪些因素導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn) “強(qiáng)柱弱梁 ” 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)考

2、慮了樓板的約束作用（梁截面為 T形，PKPM中 以邊梁和中梁的剛度放大系數(shù)來(lái)考慮） ，但梁的承載力設(shè)計(jì)時(shí)仍以矩形截面 來(lái)配筋，并沒(méi)有考慮樓板的約束作用，低估了梁的承載能力。實(shí)際應(yīng)該這樣處理：按T形截面進(jìn)行的內(nèi)力分析，就應(yīng)根據(jù)所得的承 載力按T形截面進(jìn)行配筋；或者將按T形截面進(jìn)行內(nèi)力分析后所得的承載力 除以梁剛度放大系數(shù)，然后按矩形截面進(jìn)行配筋。 梁端配筋采用的是柱中線處的內(nèi)力，而實(shí)際上應(yīng)該采用柱邊的內(nèi) 力，而柱中線處的內(nèi)力比柱邊的內(nèi)力大約 20%，實(shí)際上增加了梁端的配筋。 由于設(shè)計(jì)習(xí)慣和鋼筋需要?dú)w并等原因造成梁配筋的增大。如何理解“強(qiáng)剪弱彎 ”1，“強(qiáng)剪弱彎 ”的本質(zhì) 指梁、柱和剪力墻底部的斜

3、截面實(shí)際受剪承載力大于實(shí)際受彎承載 力。2，為什么要保證 “強(qiáng)剪弱彎 ” 因?yàn)閺澢茐氖茄有云茐?，有一定的征兆，如裂縫、撓度等；而剪切 破壞是脆性破壞，沒(méi)有任何預(yù)兆突然破壞。所以要保證構(gòu)件在發(fā)生彎曲破壞 前不產(chǎn)生剪切破壞。3，怎樣保證 “強(qiáng)剪弱彎 ” 一般采用增大梁端、柱和剪力墻剪力增大系數(shù)的方法（框架抗震等級(jí) 為一、二、三級(jí)時(shí)，梁端剪力增大系數(shù)分別為、 、；柱剪力增大系數(shù)分別為、 、； 剪力墻抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)時(shí)，剪力墻剪力增大系數(shù)分別為、）。PKPM程序自動(dòng)考慮這一規(guī)定。具體配筋時(shí)，可采取以下措施來(lái)盡量保證 “強(qiáng)剪弱彎 ”：1 ，增大箍筋直徑，減小箍筋間距。2 ，必要時(shí)，某些構(gòu)件的箍筋

4、可全長(zhǎng)加密，如連梁、短柱等。3 ，主次梁交接處，設(shè)置附加箍筋和彎起鋼筋。如何理解“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件 ”1 ， “強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件 ”的本質(zhì) 指節(jié)點(diǎn)區(qū)域的實(shí)際承載力大于構(gòu)件的實(shí)際承載力。2 ，為什么要保證 “ 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件 ” 因?yàn)楣?jié)點(diǎn)失效，與之相連的梁柱等構(gòu)件全部失效，結(jié)構(gòu)也坍塌失效。3 ，如何保證 “ 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件一般通過(guò)構(gòu)造措施來(lái)解決，如規(guī)定梁縱筋的錨固長(zhǎng)度、錨固形式等， 詳見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范節(jié)梁柱節(jié)點(diǎn)。梁的延性靠的是箍筋，箍筋約束混凝土，可延長(zhǎng)混凝土從受壓到破壞的 時(shí)間。地震時(shí)產(chǎn)生的水平剪力主要靠箍筋來(lái)承擔(dān)，這也是需要提高延性時(shí)采 用箍筋加密的根本原因。而梁的縱筋主要用來(lái)承擔(dān)豎向荷載產(chǎn)生的彎矩

5、。 梁的底面和頂面縱筋的 比值是用來(lái)提高梁端的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，不是梁延性的主要控制因素?！皬?qiáng)梁弱柱 ”破壞分析抗震設(shè)計(jì)中 , “強(qiáng)柱弱梁 ”、“強(qiáng)剪弱彎 ”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件 ”一直是各 國(guó)抗震規(guī)范所強(qiáng)調(diào)的 , 但汶川地震的實(shí)際情況不容樂(lè)觀。 實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁 ” 現(xiàn)行規(guī)范存在不足。葉列平等 2 就“強(qiáng)柱弱梁 ”未能實(shí)現(xiàn)的原因提出諸 多觀點(diǎn) , 認(rèn)為出現(xiàn)這一破壞現(xiàn)象的原因有 : 填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響 ; 樓 板對(duì)框架梁的承載力和剛度增大的影響 ; 框架梁跨度和荷載過(guò)大 , 使梁截 面尺寸增大 , 梁端抗彎承載力增大 ; ! 梁端超配筋和鋼筋實(shí)際強(qiáng)度超強(qiáng) ; 柱軸壓比限值規(guī)定偏高 , 柱截面尺寸偏

6、小 ; # 柱最小配筋率和最小配箍率偏 小 ; 大震下結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)彈性受力狀態(tài)存在差異 ; % 梁柱可靠度的 差異?，F(xiàn)階段而言 , 應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)方面的因素。1. 1 填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響 填充墻作為框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分 , 主要起圍護(hù)作用 , 而不作為受力構(gòu) 件存在。但其存在不可避免地影響結(jié)構(gòu)受力性能 : 結(jié)構(gòu)錯(cuò)層處、樓梯、窗下 等部位 , 填充墻使框架長(zhǎng)柱變成短柱 , 發(fā)生剪切破壞 ; 同一樓層間填充墻位 置、數(shù)量的變化 , 在水平方向改變結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度分布 , 從而改變地震內(nèi)力 的分布 ; 不同樓層間填充墻位置、數(shù)量的變化 , 在豎直方向改變層間剛度分 布, 形成“薄弱層”

7、,最終導(dǎo)致“層屈服機(jī)制 ”的出現(xiàn)?，F(xiàn)行抗震規(guī)范 3 第 3. 7. 4 條規(guī)定 : 圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)考慮對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的不利影響 , 避免不合 理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞 , 但未給出如何考慮填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利 影響的具體方法。 工程計(jì)算中常采用考慮非承重墻剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的折 減系數(shù) T 來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振周期 , 從而影響地震力的計(jì)算 , 這事實(shí)上是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的。 筆者通過(guò)有限元程序分析一典型框架結(jié)構(gòu) ( 結(jié)構(gòu)尺寸及布置如圖 2, 底層層高 3. 9 m, 其余為 3. 3m, 共 10 層, 梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30柱為C35)不同填充墻材料、不同空間布置時(shí)，在T aft地震波、El-

8、Cent ro 地震波和廣州人工波作用下的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng) , 認(rèn)為:( 1) 填充墻材料性質(zhì)造成其自身剛度的不同 , 隨填充墻自身剛度減小 , 對(duì) 框架抗側(cè)剛度的貢獻(xiàn)減小 ,依次是標(biāo)準(zhǔn)磚、空心磚、加砌混凝土砌塊 , 但即使采用低強(qiáng)度砌塊 , 填充墻 剛度對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響也不能完全忽略。( 2) 結(jié)構(gòu)同一層隨隔墻數(shù)量增加 , 周期減小 , 結(jié)構(gòu)剛度變大 , 層間剛度突 變?cè)絹?lái)越不明顯 , 當(dāng)上下層 的隔墻布置僅有少量差異時(shí) , 結(jié)構(gòu)周期非常接近 , 影響很小。( 3) 令樓層填充墻截面面積與其上相鄰一層填充墻截面面積之比為 w , 當(dāng) 某層w 16mm。 對(duì)于底層空曠（如架空層、商場(chǎng)、騎樓等） ，

9、二層以上框架之間有砌體的 框架建筑，須考慮二層以上砌體的側(cè)面剛度，底層應(yīng)布置適量的剪力墻或支 撐，控制底層和二層的剛度比，底層豎向構(gòu)件地震剪力應(yīng)乘以的放大系數(shù)。（6）剪力墻豎向分布鋼筋直徑應(yīng) 10剪力墻邊緣構(gòu)件（暗柱）鋼筋直徑應(yīng)14 m汶川地震震害表明,結(jié)構(gòu)柱底或柱頂破壞嚴(yán)重,未能體現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪 弱彎的設(shè)計(jì)概念,由于梁翼緣板和梁裂縫寬度驗(yàn)算增加的梁縱筋的作用,低 估了梁端的承載力,相對(duì)高估了柱端承載力,因此在實(shí)配柱縱筋和箍筋時(shí), 應(yīng)考慮這部分梁縱筋的影響： 柱增加的單向縱筋和箍筋可按以下簡(jiǎn)化計(jì)算確定： 為了減輕設(shè)計(jì)人員的工作量,可按以下方法配筋：（ a） 考慮梁翼緣板的影響時(shí),柱縱筋單邊增

10、加 3 （二級(jí)鋼）,柱箍筋增加 量對(duì)于小截面框架柱 （高度 ）,在箍筋間距 200 情況下, 單邊增加 （ 即一級(jí) 鋼 ） ；對(duì)于框架柱截面高度大于 ,柱箍筋可不增加。（b）考慮梁裂縫寬度驗(yàn)算或超配影響時(shí)，柱縱筋單邊增加50%Agb Agb為驗(yàn)算裂縫寬度或超配增加的梁面支座鋼筋。柱箍筋應(yīng)計(jì)算其增加量。一般情 況下,由于有板的有利作用,無(wú)須再增加梁支座鋼筋的數(shù)量。 對(duì)于大跨度的框架結(jié)構(gòu),規(guī)定了柱截面的最小尺寸,由于梁跨度大,梁 截面和梁跨中底筋較大,梁底筋全部伸入柱內(nèi),也形成了強(qiáng)梁。因此框架柱 的截面和配筋也應(yīng)滿足強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)概念。 對(duì)于跨度的高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，按照規(guī)范的軸壓比要求設(shè)置柱截面，截面尺寸偏小，有些可達(dá)到 350 X 350im，需控制最小的截面尺寸，且還須滿足梁的縱筋的水平錨固要求； 柱縱向鋼筋按規(guī)范最小配筋率配制鋼筋時(shí)，柱鋼筋直徑偏小，很多工程采用14鋼筋即可達(dá)到要求；設(shè)計(jì)時(shí)未考慮梁翼緣板對(duì)梁端承載力提高， 不能滿足強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)概念，因此規(guī)定柱最小的配筋率和直徑的最小值。 對(duì)于底層空曠(二層以上框架之間有砌體)的建筑，底層結(jié)構(gòu)柱在汶川 地震震害非常嚴(yán)重，震害表明，二層以上砌體對(duì)側(cè)向剛度貢獻(xiàn)還是很大的， 這會(huì)造成底層和二層