汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害和未實現(xiàn)強柱弱梁屈服機制的經(jīng)典問題

1、汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害和未實現(xiàn)強柱弱梁屈服機制的經(jīng)典問題概 述砌體結(jié)構(gòu)震害概 述概 述砌體結(jié)構(gòu)震害未設防的砌體結(jié)構(gòu)，基本是唐山地震的再現(xiàn)按89規(guī)范后設計，采取圈梁和構(gòu)造柱措施的砌體結(jié)構(gòu)，大多震害較輕，很少發(fā)生脆性破壞倒塌。因此，砌體結(jié)構(gòu)主要是如何落實抗震規(guī)范執(zhí)行的問題，特別是落實圈梁和構(gòu)造柱抗震措施，需進一步研究的工作可能并不多。 概 述框架結(jié)構(gòu)震害問題較多，突出的主要是填充墻破壞嚴重未實現(xiàn)“強柱弱梁”簡要討論框架結(jié)構(gòu)震害重點討論框架結(jié)構(gòu)未實現(xiàn)“強柱弱梁”的原因提 綱汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害 抗震規(guī)范關(guān)于“強柱弱梁”屈服機制的規(guī)定及考慮的因素未實現(xiàn)強柱弱梁屈服機制的原因 影響因素分析及建議汶

2、川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害圍護結(jié)構(gòu)和填充墻嚴重開裂和破壞填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞柱剪切破壞，梁柱節(jié)點區(qū)破壞底部樓層側(cè)移過大，并導致倒塌柱端出現(xiàn)塑性鉸，未實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害圍護結(jié)構(gòu)和填充墻嚴重開裂和破壞也會造成一定的人員傷亡造成恐懼心理震后修復工作量很大，費用很高規(guī)范對“可修”沒有明確定義“可修” 應考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞程度 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞避免采用錯層建筑方案無法避免時，可采用連續(xù)箍筋約束混凝土柱或鋼外套管柱

3、 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞連續(xù)箍筋約束混凝土柱 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害連續(xù)箍筋約束混凝土柱 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞鋼外套管柱 Hoop Steel Tube Hoop Steel TubePreventing of spalling of cover concreteProviding strong confinement easilyWorking as form for column汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害填充墻(或錯層)造成短柱剪切破壞鋼外套管柱 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱剪切破壞，梁柱節(jié)點區(qū)破壞汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害

4、李英民柱剪切破壞，梁柱節(jié)點區(qū)破壞汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱剪切破壞，梁柱節(jié)點區(qū)破壞配箍不足，箍筋拉結(jié)、彎鉤等構(gòu)造措施不到位。最小配箍率需提高。強剪弱彎：即使柱端先發(fā)生彎曲破壞形成塑性鉸，巨大的軸壓易使混凝土壓潰，嚴重削弱柱端抗剪能力，而柱端出鉸并不會減小柱端的地震剪力，很容易引起剪切破壞。連續(xù)箍筋技術(shù)，防止柱端混凝土強度嚴重退化?？刂浦S壓比汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害底部樓層側(cè)移過大，并導致倒塌底層作為商用或公共停車場等大空間使用，上部樓層為住宅或賓館，填充墻使上部樓層的層剛度增大，形成柔性底層結(jié)構(gòu)，個別因施工質(zhì)量很差則導致底層倒塌。需在結(jié)構(gòu)整體抗震方案中，將填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)抗震分析中給

5、予充分考慮，以下將專門討論。 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱端出現(xiàn)塑性鉸，未實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱端出現(xiàn)塑性鉸，未實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制幾乎沒有看到設計規(guī)范所要求的“強柱弱梁”破壞機制 汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱端出現(xiàn)塑性鉸，未實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱端出現(xiàn)塑性鉸，未實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制汶川地震中框架結(jié)構(gòu)的震害柱端出現(xiàn)塑性鉸，未實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制未實現(xiàn)強柱弱梁屈服機制的原因分析及改進建議強柱弱梁屈服機制整體型屈服機制局部型屈服機制強柱弱梁屈服機制框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的整體型屈服機制葉列平等，簡論結(jié)構(gòu)抗震的魯棒性，建筑結(jié)構(gòu)，規(guī)范關(guān)于“強柱

6、弱梁”屈服機制的規(guī)定及考慮的因素規(guī)范關(guān)于“強柱弱梁”屈服機制的規(guī)定 對二級和三級框架結(jié)構(gòu)應符合 Mc=hc Mb 對一級框架結(jié)構(gòu)及9度時尚應符合 Mc=hcMbua主要考慮鋼筋和混凝土材料強度的變異性鋼筋強度超強等不超過10%的梁端鋼筋超配地震隨機性和結(jié)構(gòu)動力效應等一級：hc二級：hc三級：hc未實現(xiàn)強柱弱梁屈服機制的原因填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響樓板影響框架梁跨度和荷載過大使梁截面尺寸增大梁端超配筋和鋼筋實際強度超強柱軸壓比限值規(guī)定偏高柱的最小配筋率和最小配箍率偏小結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響 梁柱可靠度的差異 影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響填充墻對整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響和作用有：一是，可作為整個結(jié)

7、構(gòu)系統(tǒng)的第一道抗震防線，首先破壞并耗散地震能量。（問題：填充墻開裂、破壞）二是，影響裸框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，如，約束框架柱部分柱段的側(cè)移變形，形成短柱，導致短柱剪切破壞，進而影響整體結(jié)構(gòu)的破壞模式。三是，造成結(jié)構(gòu)實際抗側(cè)剛度分布不均勻， 如：底商-上住宅或辦公，會造成整體結(jié)構(gòu)實際層剛度顯著差異，無法實現(xiàn)“強柱弱梁”機制； 又如：填充墻平面分布不均勻，造成結(jié)構(gòu)平面剛度偏心，引起扭轉(zhuǎn)效應。 李英民影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響影響因素的分析填充墻等非結(jié)

8、構(gòu)構(gòu)件影響圍護墻和填充墻通常直接在框架梁上砌筑，將顯著減小框架梁彎曲變形，增大框架梁的剛度和抗彎承載力。直接參與整體結(jié)構(gòu)的抗震受力，增加層剛度，造成結(jié)構(gòu)層剛度不均勻；或造成平面剛度分布不規(guī)則，引起扭轉(zhuǎn)效應。結(jié)構(gòu)剛度增大, 基本周期減小約4060%，地震力增大。由于填充墻抗側(cè)剛度大、所分配的地震力較大，而其強度較低，因此容易導致填充墻產(chǎn)生嚴重開裂和破壞。改變了框架結(jié)構(gòu)的整體受力機制，使整體結(jié)構(gòu)難以形成“強柱弱梁”屈服機制 加劇結(jié)構(gòu)的地震破壞 影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響抗規(guī)的規(guī)定條：圍護墻和隔墻應考慮對結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設置而導致主體結(jié)構(gòu)的破壞。但未給出如何考慮填充墻對結(jié)構(gòu)抗

9、震不利影響的具體方法。填充墻的目標參與結(jié)構(gòu)受力不參與結(jié)構(gòu)受力實際工程中，填充墻類型很多，布置復雜，與框架主體結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造也多種多樣，具體如何考慮，十分復雜。關(guān)鍵應首先明確填充墻的結(jié)構(gòu)功能和設計目標。影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響填充墻參與結(jié)構(gòu)受力填充墻可作為整體結(jié)構(gòu)第一道抗震防線，可與周邊框架可靠連接，形成組合墻，并應沿結(jié)構(gòu)豎向連續(xù)布置。填充墻不參與結(jié)構(gòu)受力填充墻與周邊框架設縫，隔離兩者的相互作用。影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響填充墻參與結(jié)構(gòu)受力將填充墻作為第一道抗震防線，是一種很好的整體結(jié)構(gòu)抗震設計思想。影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響填充墻參與結(jié)構(gòu)受力將填充墻作為第一道抗

10、震防線，是一種很好的整體結(jié)構(gòu)抗震設計思想。按這種思路設計時，填充墻在中震下發(fā)生開裂應屬于正常預期目標，但大震下填充墻不倒塌（構(gòu)造措施）。通過合理的構(gòu)造措施，如設置構(gòu)造柱、水平系梁、拉結(jié)鋼筋等，增強填充墻與主體框架結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作能力，提高填充墻的變形能力，包括抗裂能力和抗倒塌能力。這種組合墻應作為整體結(jié)構(gòu)抗震的組成部分，在整體結(jié)構(gòu)的抗震分析和設計中就要給予考慮，且相應的構(gòu)造措施也要予以保證，并在施工中落實。影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響一個填充墻經(jīng)過設計認真考慮，與周邊框架采用水平系梁和構(gòu)造柱連接，結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度很大，地震中填充墻也幾乎沒有開裂，主體框架結(jié)構(gòu)幾乎也未損壞。另一個填充墻開裂顯著

11、，盡管主體框架結(jié)構(gòu)損壞并不嚴重，但需要對填充墻進行大修。 綿陽的兩個框架結(jié)構(gòu)影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響89抗規(guī)附錄三：磚填充墻框架抗震驗算結(jié)構(gòu)體系：框架(F)+填充墻框架(FW)(1) 側(cè)移剛度：K=Kf+Kfw(2) 地震作用效應： 地震層剪力分配框架Vf +填充墻框架Vfw； Vf 填充墻框架的柱Nfw,c； Vfw,c= Vfw(3)填充墻框架截面抗震驗算： 總層抗剪承載力框架+填充墻框架 框架的層抗剪承載力 Vfw填充墻參與結(jié)構(gòu)受力因限制粘土磚使用，02抗規(guī)取消該附錄代之以，附錄F：配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻影響因素的分析填充墻不參與結(jié)構(gòu)受力填充墻與周邊框架設縫，隔離兩者的

12、相互作用。變形間隙變形間隙 變形間隙變形間隙用柔性防水材料填充間隙大小由中震時層間側(cè)移量確定填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響填充墻不參與結(jié)構(gòu)受力填充墻與周邊框架設縫，隔離兩者的相互作用。 變形間隙 變形間隙變形間隙用柔性防水材料填充間隙大小由中震時層間側(cè)移量確定影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響對于某些樓層（通常為底層或底部幾層）因少設置或未設置填充墻、其它樓層多設置填充墻的情況，整體結(jié)構(gòu)實際會形成柔性層，應充分考慮包括填充墻在內(nèi)的實際層剛度，控制層剛度沿高度的變化率不應太大?？赏ㄟ^增大框架柱截面尺寸，控制層剛度變化率。但柱會過大。比較好的方法，可在這些樓層設置一些

13、支撐。 影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響對于某些樓層（通常為底層或底部幾層）因少設置或未設置填充墻、其它樓層多設置填充墻的情況，整體結(jié)構(gòu)實際會形成柔性層，應充分考慮包括填充墻在內(nèi)的實際層剛度，控制層剛度沿高度的變化率不應太大?？赏ㄟ^增大框架柱截面尺寸，控制層剛度變化率。但柱會過大。比較好的方法，可在這些樓層設置一些支撐。 影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響都江堰某框架結(jié)構(gòu)，底層為停車場，未設置填充墻，上部樓層為賓館客房，設置了大量的填充墻，使上部樓層層剛度顯著增大，而底層層剛度則相對變小，形成柔性層，導致底層發(fā)生層屈服機制。 典型案例分析影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響典型案例分析按

14、純框架分析影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響典型案例分析按考慮填充墻后的框架分析影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響典型案例分析按考慮填充墻后的框架分析影響因素的分析填充墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響在所有因素中，填充墻對框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)預期“強柱弱梁”屈服機制的影響最大。因為填充墻有一定的結(jié)構(gòu)作用，且布置位置多種多樣，使用中又經(jīng)常被改造。建議：明確填充墻的抗震設計目標和相應的配套構(gòu)造措施。永久性填充墻可作為第一道抗震防線，并應在整體結(jié)構(gòu)分析中給予考慮，宜與主體框架結(jié)構(gòu)結(jié)合形成組合墻，或采取必要的水平鋼筋拉結(jié)、構(gòu)造柱、水平系梁等措施。當以“強柱弱梁”作為包括填充墻在內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)抗震的屈服機制設計目標時，預期

15、出鉸的框架梁上不應設置填充墻，或填充墻與框架柱之間應預留足夠的變形間歇。用戶對填充墻進行拆除改造，需經(jīng)過設計單位的認可。影響因素的分析樓板影響影響因素的分析樓板影響樓板與框架梁一起現(xiàn)澆，兩者結(jié)合良好，共同工作能力強，可顯著提高框架梁的抗彎剛度和抗彎承載力主要體現(xiàn)在兩方面：梁端承受正彎矩時，樓板和框架梁共同組成T型截面，增加了框架梁的受壓區(qū)寬度，進而增加梁端抗彎承載力和抗彎剛度。梁端承受負彎矩時，樓板內(nèi)的配筋相當于增加了框架梁的負彎矩筋，會顯著增強框架梁的抗負彎矩承載力。影響因素的分析樓板影響 抗規(guī)對如何考慮樓板的影響沒有做出具體規(guī)定條文說明指出，當計算梁端受彎承載力時，若計入樓板內(nèi)的鋼筋、且材

16、料強度標準值考慮一定的超強系數(shù)，則可以提高框架結(jié)構(gòu)“強柱弱梁”的程度。 影響因素的分析樓板影響我國工程設計的一些實際做法是，在考慮樓板對框架梁抗彎剛度提高方面，一般將中梁和邊梁的剛度分別放大到原框架梁矩形截面剛度的2倍和倍?？蚣芰嚎箯潉偠仍龃蠛?，由結(jié)構(gòu)分析得到梁端彎矩相應增大，但所增加的配筋全部配置在梁截面內(nèi)，樓板仍按自身受力另外配筋。而在按(1)式計算 “強柱弱梁”條件時，通常不考慮樓板內(nèi)與梁肋平行的鋼筋（ (1)式中沒有考慮，超配） 。 對二級和三級框架： Mc=hc Mb (1a) 對一級框架結(jié)構(gòu)和9度： Mc=hcMbua (1b)影響因素的分析樓板影響許多研究表明，樓板內(nèi)的鋼筋會使框

17、架梁的實際抗彎承載力增大2030%，甚至有些情況下會增大近1倍。影響因素的分析樓板影響即使不考慮其它因素使框架梁超配，僅樓板配筋因素造成的超配，對大多數(shù)二級和三級框架，都會超出(1a)式的柱端彎矩增大系數(shù)；如果考慮其它因素導致框架梁超配筋，則對一級框架也可能會不滿足(1b)式的強柱弱梁要求。 對二級和三級框架： Mc=hc Mb (1a) 對一級框架結(jié)構(gòu)和9度： Mc=hcMbua (1b)影響因素的分析樓板影響目前，考慮樓板影響時 “強柱弱梁”設計的兩種思路：一種是，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hc，間接考慮樓板的貢獻。另一種是，維持現(xiàn)行規(guī)定的柱梁強度比數(shù)值，而

18、在計算梁截面抗彎承載力時，將樓板所提供的有效抗彎能力折算成一定有效翼緣寬度參與框架梁受彎，將框架梁等效為型或G型梁計算。后一種方法可靠。有效翼緣寬度：一般取梁每側(cè)6倍板厚 對二級和三級框架： Mc=hc Mb (1a) 對一級框架結(jié)構(gòu)和9度： Mc=hcMbua (1b)影響因素的分析樓板影響后一種方法：有兩種做法ACI方法 驗算框架柱梁強度比時，梁端承載力（特別是負彎矩承載力）須考慮有效翼緣寬度范圍內(nèi)的樓板與梁協(xié)同工作。 新西蘭方法 確定框架梁所需負彎矩鋼筋時，可以考慮板有效寬度范圍內(nèi)與梁肋平行的板內(nèi)鋼筋作為負彎矩受拉鋼筋的組成部分，框架梁端矩形截面部分所需負彎矩鋼筋面積為除去相應樓板鋼筋承

19、載力貢獻后的受拉鋼筋面積 影響因素的分析框架梁跨度和荷載過大使梁截面尺寸增大影響因素的分析框架梁跨度和荷載過大使梁截面尺寸增大框架梁跨度和荷載過大，會使梁截面尺寸增大，框架結(jié)構(gòu)剛度比形成強梁弱柱，側(cè)移變形模式更接近純層剪切型再加上框架梁為滿足大跨度和大荷載下的承載力要求，往往無法滿足式(1)，因此極易形成層屈服機制，造成坍塌。影響因素的分析框架梁跨度和荷載過大使梁截面尺寸增大梁柱剛度比過大，無法形成“強柱弱梁”的原因：一是，當梁柱剛度比超過一定值，在水平側(cè)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），框架柱會先于框架梁達到抗彎承載力而出鉸；二是，當層間剪切變形達

20、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(fā)生破壞，導致柱端抗彎承載力降低。再加上P-D效應，使結(jié)構(gòu)無法再形成“強柱弱梁”屈服機制。影響因素的分析框架梁跨度和荷載過大使梁截面尺寸增大樓板對框架梁剛度的提高作用可能對實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制的影響更大。填充墻對框架梁的剛度增強作用也可能是導致無法實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制主要原因。目前關(guān)于柱梁剛度比對實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制的影響研究還很少。規(guī)范在保證強柱弱梁機制方面，基本沒有對柱梁剛度比進行規(guī)定，因此今后需加強相關(guān)研究。 影響因素的分析梁端超配筋和鋼筋實際強度超強影響因素的分析梁端超配筋和鋼筋實際強度超強 對二級和

21、三級框架： Mc=hc Mb (1a) 對一級框架結(jié)構(gòu)和9度： Mc=hcMbua (1b)在強震作用下，框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“強柱弱梁”的條件是， SMcuaSMbua規(guī)范為簡化計算，用設計彎矩M代替實際受彎承載力Mua抗規(guī)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(1a)式可在一定程度上減緩柱端的屈服。因此，應用(1a)式是有前提的，即梁端實配鋼筋不能超配過多。影響因素的分析梁端超配筋和鋼筋實際強度超強導致梁端鋼筋超配因素(1) 樓板中配筋未考慮。(2) 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計算簡圖按構(gòu)件軸線考慮，計算梁端配筋時取柱軸線處計算彎矩，而在驗算(1a)式時，SMb取用梁端截面設計彎矩，則會

22、造成“超配”。影響因素的分析梁端超配筋和鋼筋實際強度超強導致梁端鋼筋超配因素(1) 樓板中配筋未考慮。(2) 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計算簡圖按構(gòu)件軸線考慮，計算梁端配筋時取柱軸線處計算彎矩，而在驗算(1a)式時，SMb取用梁端截面設計彎矩，則會造成“超配”。(3) 框架梁配筋由裂縫或變形條件控制，而在(1a)式計算時， SMb仍取用梁端截面設計彎矩，也會造成“超配”。(4) 梁底配筋由梁跨中正彎矩控制時，跨中梁底鋼筋過多伸入梁端柱內(nèi)錨固，導致梁端正彎矩鋼筋超配。(5) 梁端實配鋼筋通常大于計算鋼筋，如超配10%，超過規(guī)范(1a)式的條件，也導致“超配”。影響因素的分析梁端超配筋和鋼筋實際強度超強解決梁端

23、“超配”的根本辦法是按梁端“實配”用(1b)式驗算。在目前計算手段下，實現(xiàn)這一方法是不困難的。 對二級和三級框架： Mc=hc Mb (1a) 對一級框架結(jié)構(gòu)和9度： Mc=hcMbua (1b)一級二級三級四級混凝土規(guī)范修訂稿Mbua考慮樓板中的鋼筋影響因素的分析柱500，梁300X500hchchc梁配筋相同影響因素的分析柱500，梁300X500hchchc柱配筋相同影響因素的分析梁端超配筋和鋼筋實際強度超強此外，梁端鋼筋實際強度的超強也是一種“超配”。盡管這一因素在 (1a)式的柱端彎矩增大系數(shù)hc中已有所考慮，但僅限于材料隨機性方面，并不能完全反映實際超強情況。歐洲、新西蘭和日本規(guī)范

24、，都對預期塑性鉸部位的鋼筋材性指標有更為嚴格規(guī)定，如對鋼筋屈服強度變異率限制、強屈比限制、延伸率要求等，我國目前還沒有這么具體。日本在保證“強柱弱梁”屈服機制設計時，還明確指出梁端鋼筋強度用其上限強度fyk)。 對二級和三級框架： Mc=hc Mb (1a) 對一級框架結(jié)構(gòu)和9度： Mc=hcMbua (1b)影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高這次地震中，框架結(jié)構(gòu)的柱子看上去大多太細，以致于框架柱極容易出鉸，甚至發(fā)生“折斷” 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高導致這一結(jié)果的原因是，由于業(yè)主和建筑師總是希望柱子越小越好，因此框架柱截面尺寸往往都是緊扣軸壓比限值。

25、 這次地震中，框架結(jié)構(gòu)的柱子看上去大多太細，以致于框架柱極容易出鉸，甚至發(fā)生“折斷” 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高規(guī)范柱軸壓比限值定得過高，導致框架柱截面尺寸偏小，使得在以下幾方面降低實現(xiàn)“強柱弱梁”機制的可能性：(1) 框架柱截面尺寸偏小，框架柱端抗彎力臂較小，不利于保證柱端受彎承載力。(2) 正常使用狀態(tài)下，框架柱處于高受壓應力，地震力作用下混凝土宜先達到極限壓應變產(chǎn)生壓壞。這次震害調(diào)查中，看到的所謂柱端塑性鉸大多是混凝土壓壞和鋼筋壓屈現(xiàn)象，至于鋼筋是否受拉屈服，無法通過肉眼觀測確認。(3) 因軸壓比限值高，底部框架柱軸壓力已基本接近界限軸力，當遭遇罕遇地震，柱軸力會進一步增大，可能

26、超過界限軸力而成為小偏壓，這會導致柱抗彎承載力的降低，使柱端實際受彎承載力不滿足(1)式要求。 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高規(guī)范柱軸壓比限值定得過高，導致框架柱截面尺寸偏小，使得在以下幾方面降低實現(xiàn)“強柱弱梁”機制的可能性：(4) 框架柱截面尺寸偏小，框架柱剛度偏小，柱梁剛度比偏小，不利于實現(xiàn)“強柱弱梁”機制。(5) 設計大多按單向考慮，實際地震下柱為雙向受力，尤其是邊柱和角柱的雙向受力程度更大，柱在雙向作用下更易發(fā)生破壞。(6) 軸壓比計算主要依據(jù)水平地震作用下柱軸力確定，實際地震大多有豎向地震，尤其是本次汶川地震，豎向地震動加速度明顯高于水平地震動加速度，在水平和豎向地震符合作用下，

27、很容易超過軸壓比限值，造成框架柱破壞。 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高中國地震局工程力學研究所 王自法提供四川什邡市八角鎮(zhèn)影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高日本規(guī)范對框架柱軸壓比限值的規(guī)定，換算為我國的情況約為，比我國要低很多。對于大體相同的框架結(jié)構(gòu)，在日本，其框架柱的截面尺寸比我國看起來要大很多。 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高日本規(guī)范對框架柱軸壓比限值的規(guī)定，換算為我國的情況約為，比我國要低很多。對于大體相同的框架結(jié)構(gòu)，在日本，其框架柱的截面尺寸比我國看起來要大很多。 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高日本規(guī)范對框架柱軸壓比限值的規(guī)定，換算為我國的情況約為，比我國要低很多。對于大體

28、相同的框架結(jié)構(gòu)，在日本，其框架柱的截面尺寸比我國看起來要大很多。 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高日本規(guī)范對框架柱軸壓比限值的規(guī)定，換算為我國的情況約為，比我國要低很多。對于大體相同的框架結(jié)構(gòu)，在日本，其框架柱的截面尺寸比我國看起來要大很多。鑒于以上不利因素，再加上考慮可能遭遇超大震的情況（這種情況在我國已多次發(fā)生），應給軸壓比限值留有足夠的余地，控制軸壓比限值不要過高。 影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高李英民影響因素的分析柱軸壓比限值規(guī)定偏高此外，柱最小截面尺寸，抗規(guī)為300300，然后再由軸壓比限值控制。偏小建議按抗震等級規(guī)定柱最小截面尺寸。 框架結(jié)構(gòu)是否可靠？全世界都用框架結(jié)構(gòu)柱子細

29、了當然不可靠柱子配筋少了也不可靠 影響因素的分析柱的最小配筋率和最小配箍率偏小影響因素的分析柱的最小配筋率和最小配箍率偏小最小配筋率可保證柱的基本受彎承載力最小配箍率則可保證對混凝土的基本約束，可使框架柱在發(fā)生較大的塑性變形時混凝土抗壓強度得以維持，不致很快降低 。最小配筋率美國ACI規(guī)范規(guī)定，受壓構(gòu)件中全部受力鋼筋的最小總配筋率為1。我國抗震規(guī)范規(guī)定：中柱和邊柱的最小總配筋率為，角柱和框支柱為?？梢娍傮w小于美國ACI規(guī)范的最小總配筋率。 影響因素的分析柱的最小配筋率和最小配箍率偏小最小配箍率在最小配箍率方面的規(guī)定，美國規(guī)范與中國規(guī)范大體相近，但最小箍筋直徑，美國規(guī)范明顯高于我國。另外，美國規(guī)

30、范規(guī)定鋼筋最小屈服強度為280MPa，箍筋最高屈服強度為550MPa。我國一般普遍用HPB235級鋼筋作箍筋。此外，美國規(guī)范的配箍構(gòu)造要求高于我國。根據(jù)分析，美國規(guī)范受壓構(gòu)件的配箍特征值約為我國規(guī)范的倍。 影響因素的分析結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響 影響因素的分析結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響 “強柱弱梁”是在大震作用下所期望的框架結(jié)構(gòu)屈服機制。而目前結(jié)構(gòu)設計內(nèi)力是按彈性分析得到的。梁端出現(xiàn)塑性鉸后，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布規(guī)律與彈性內(nèi)力分布規(guī)律相比會發(fā)生顯著變化，將導致框架柱的地震內(nèi)力進一步增大。影響因素的分析結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響 相比來說，日本在實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制方面的設計方法比較合理。不是以結(jié)構(gòu)彈性分析得到內(nèi)力作為保

31、證“強柱弱梁”屈服機制的基礎。直接以實配鋼筋的整體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)“強柱弱梁”屈服機制時結(jié)構(gòu)的整體受力狀態(tài)為基礎進行所謂“屈服機制保證計算”，計算中考慮了梁端鋼筋強度最大可能超強。計算方法可采用整體結(jié)構(gòu)近似屈服機構(gòu)方法、靜力彈塑性分析方法，或彈塑性時程方法。影響因素的分析結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響 注意到“強柱弱梁”屈服機制是在大震作用下形成的，另一種較為簡便的“強柱弱梁”設計計算方法是框架梁內(nèi)力按小震計算確定框架柱內(nèi)力按大震彈性計算確定，此時需考慮框架梁在大震時屈服，計算時需采用比整體結(jié)構(gòu)彈性計算時更大的阻尼比、且框架梁的剛度要折減。但相關(guān)研究還不夠。 影響因素的分析梁柱可靠度的差異影響因素的分析梁柱可靠度

32、的差異在正常使用情況下，結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載，框架梁在彎矩作用下因各種因素影響而出現(xiàn)問題的現(xiàn)象較多。而在正常使用情況下，框架柱主要以承受壓力為主，通常壓應力值不大、彎矩也不大，出現(xiàn)問題的現(xiàn)象較少。因此，工程中一般對梁的關(guān)注多于柱。但地震作用下，框架柱是主要抗側(cè)力構(gòu)件，在地震引起的彎矩與軸壓力復合作用下，框架柱的問題才會暴露出來。但大震和超大震發(fā)生的概率很小，故框架柱抗震性能所存在的很多問題沒有引起設計人員和研究人員的足夠關(guān)注。一旦發(fā)生大震和超大震，一切都為時已晚。 影響因素的分析梁柱可靠度的差異從可靠度角度分析在正常使用情況下，框架梁的安全儲備低于框架柱的安全儲備。而在地震作用下，框架柱的安全

33、儲備低于框架梁的安全儲備。由于框架柱對于整體結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力至關(guān)重要，因此應該給予框架柱更多的關(guān)注，不能簡單的認為許多已建成的框架結(jié)構(gòu)，框架柱的使用狀況良好，就認為現(xiàn)行的設計方法不存在問題，更不能認為就有很好的抗震能力。影響因素的分析梁柱可靠度的差異對于純框架結(jié)構(gòu)，由于僅有一道抗震防線，一旦因影響框架柱的諸多不利因素導致出現(xiàn)“弱柱強梁”的層屈服機制，極易造成局部樓層坍塌。若目前暫不能大幅提高框架柱的安全儲備，如降低軸壓比限值、提高最小配筋率和最小配箍率，以實現(xiàn)完全的“強柱弱梁”整體型屈服機制，可以采用提高部分框架柱安全儲備的方法，如對邊柱和角柱降低軸壓比限值、提高最小配筋率和最小配箍率，這樣也可使純框架結(jié)構(gòu)具有多道抗震防線，形成部分梁柱鉸的整體型屈服機制。 影響因素的分析梁柱可靠度的差異日本容許隔震建筑 Base isolated structure隔震建筑 Base isolated structure甘肅 寧強縣 應用了隔振技術(shù)的6層磚混結(jié)構(gòu)，經(jīng)本次地震及多次余震后結(jié)構(gòu)完好，據(jù)住戶介紹，地震時屋內(nèi)物品晃動很小。 中國建筑科學研究院和甘