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”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,即梁端先出现塑性较，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得方法（框架抗震等级为

一、

二、三级叱柱端弯矩增大系数分别取、、、、、）程序自动考虑这一规定141211,PKPM4,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中以边梁和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:按形截面进行得内力分析，就应根据所得得承载力按形截面进行T T配筋;或者将按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T筋2梁端配筋采用得就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实际上增加了梁端得配筋20%,3由于设计习惯和钢筋需要归并等原因造成梁配筋得增大如何理解“强剪弱弯”1,“强剪弱弯”得本质指梁、柱和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,为什么要保证“强剪弱弯”因为弯曲破坏就就是延性破坏,有一定得征兆，如裂缝、挠度等;而剪切破坏就就是脆性破坏，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、、、、、柱剪力增大系数分别为、、、、、131211;14121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、、、、、程序1;161412PK PMo自动考虑这一规定具体配筋时,可采取以下措施来尽量保证“强剪弱弯”1,增大箍筋直径，减小箍筋间距2,必要时，某些构件得箍筋可全长加密，如连梁、短柱等3,主次梁交接处，设置附加箍筋和弯起钢筋如何理解“强节点弱构件”.1,“强节点弱构件”得本质指节点区域得实际承载力大于构件得实际承载力2,为什么要保证“强节点弱构件”？因为节点失效，与之相连得梁柱等构件全部失效，结构也坍塌失效3,如何保证“强节点弱构件”,一般通过构造措施来解决,如规定梁纵筋得锚固长度、锚固形式等，详见《混凝土结构设计规范》、节梁柱节点104梁得延性靠得就就是箍筋，箍筋约束混凝土，可延长混凝土从受压到破坏得时间地震时产生得水平剪力主要靠箍筋来承担，这也就就是需要提高延性时采用箍筋加密得根本原因而梁得纵筋主要用来承担竖向荷载产生得弯矩梁得底面和顶面纵筋得比值就就是用来提高梁端得塑性转动能力，不就就是梁延性得主要控制因素“强梁弱柱”破坏分析抗震设计中，“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱杆件”一直就就是各国抗震规范所强调得，但汶川地震得实际情况不容乐观实现“强柱弱梁”，现行规范存在不足叶列平等［］2就“强柱弱梁”未能实现得原因提出诸多观点，认为出现这一破坏现象得原因有:填充墙等非结构构件得影响；楼板对框架梁得承载力和刚度增大得影响；框架梁跨度和荷载过大，使梁截面尺寸增大，梁端抗弯承载力增大；！梁端超配筋和钢筋实际强度超强;柱轴压比限值规定偏高，柱截面尺寸偏小；#柱最小配筋率和最小配箍率偏小；大震下结构受力V3状态与结构弹性受力状态存在差异；%梁柱可靠度得差异现阶段而言，应主要考虑以下几个方面得因素、填充墙等非结构构件影响11填充墙作为框架结构得重要组成部分，主要起围护作用，而不作为受力构件存在但其存在不可避免地影响结构受力性能结构错层处、楼梯、窗下等部位，填充墙使框架长柱变成短柱，发生剪切破坏;同一楼层间填充墙位置、数量得变化，在水平方向改变结构得侧向刚度分布，从而改变地震内力得分布;不同楼层间填充墙位置、数量得变化，在竖直方向改变层间刚度分布，形成“薄弱层”，最终导致“层屈服机制”得出现现行抗震规范［］第、、条规定围护墙和隔墙应考虑对3374结构抗震得不利影响，避免不合理设置而导致主体结构得破坏，但未给出如何考虑填充墙对结构抗震不利影响得具体方法工程计算中常采用考虑非承重墙刚度对结构自振周期得折减系数来调整T结构得自振周期，从而影响地震力得计算，这事实上就就是远远不够得笔者通过有限元程序分析一典型框架结构结构尺寸及布置如图底层层高、其余为、共层，梁、板混凝2,39m,33m,10土强度等级为、柱为不同填充墙材料、不同空间布置时，在地震波、地震波和广C30C35Taft El-C ent ro州人工波作用下得结构地震反应，认为填充墙材料性质造成其自身刚度得不同，随填充墙自身刚度减小，对框架抗侧刚度得贡献减小，1依次就就是标准砖、空心砖、加砌混凝土砌块，但即使采用低强度砌块，填充墙刚度对框架结构得影响也不能完全忽略O结构同一层随隔墙数量增加，周期减小，结构刚度变大，层间刚度突变越来越不明显,当上下层2得隔墙布置仅有少量差异时，结构周期非常接近，影响很小令楼层填充墙截面面积与其上相邻一层填充墙截面面积之比为当某层《时，应将该3w,w45%层视为“薄弱层”为保证有足够得安全度，实际设计过程中，建议不低于w60%o❷快头杵■均悯坏b柱头推环8柱身捅年“薄弱层”在底层时，对结构整体性能影响最大，地震力作用下底层发生破坏得可能性最大；4“薄弱层”往顶层移动，只在“薄弱层”位置处位移增大，刚度突变，上下层刚度比增加，但与其上相邻三层刚度均值之比却在减小，刚度比不满足规范要求；“薄弱层”在顶层时，对结构整体影响最小“薄弱层”填充墙得数量及其在楼层中得位置就就是影响自振周期计算得两个主要原因；随5“薄弱层”位置不同，填充墙对框架抗侧刚度得参与率不同，随高度增加而有所减小，建议规范提出考虑填充墙影响得框架抗侧刚度计算模型、楼板对框架梁承载力及刚度得影响框架结构中，楼板与梁共同浇注，实际参与梁得受力，一12定程度上提高了框架梁得抗弯刚度和承载力影响现浇楼板对框架梁增强作用程度得主要因素有节点类型、横向梁刚度以及侧向位移值［］楼板内得钢筋会使框架梁得实际抗弯承载力增大4o20%〜甚至有些情况下会增大近倍［］但结构设计中仅考虑楼板对框架梁抗弯刚度得提高，将中30%,15o梁和边梁得刚度按原框架梁矩形截面刚度乘、或、得增大系数此做法虽然增大了梁端弯矩，2015但同时亦增大了梁得配筋，且楼板钢筋得作用未计入因此，要真正实现“强柱弱梁”得设计目标，必须考虑楼板有效翼缘宽度范围内，梁受到得增强作用，并将其等效为形或者形梁进行设计计算T、柱轴压比得影响13文献］］规定，框架结构柱得轴压比限值在、、之间，随抗震等级提高而减小与日本307〜09规范相比，我国规范得轴压比要大很多，就就是其倍轴压比限值越高，柱得截面允许尺寸2〜3就越小这一做法虽然能够满足使用空间大、美观经济得要求，但减小了安全储备，同时降低了梁柱线刚度比，使得“强柱弱梁”机制难以实现抗震规范对“强柱弱梁”得考虑现行抗震规范对“强柱弱梁”得考虑主要通过调整梁端柱端弯矩2得比值来控制由于地震得复杂性、楼板得影响、钢筋屈服强度得超强，难以通过精确得计算真正实现“强柱弱梁”规范最新修订稿［］即送审稿对上述条款作了适当调整，提高了框架结构得柱端弯矩增大系数，6从原先得“一级取、、二级取、、三级取、，提高到“一级取、、二级取、、三141211”1715级取、其她结构类型中得框架，一级取、、二级取、、

三、13;1412四级取、为了防止底层柱底过早出现塑性屈服，对原先得“

一、

二、三级框架结构11”得底层，柱下端截面组合得弯矩设计值，应分别乘以增大系数、、、和、，15125115”提高到“

一、

二、

三、四级框架结构得底层，柱下端截面组合得弯矩设计值，应分别乘以增大系数、、、、、和、同时指出，要真正实现“强柱弱梁”，除了17151312”按实际配筋计算外，还应计入梁两侧有效翼缘范围楼板钢筋得影响所以送审稿虽在一定程度上加大了框架柱得配筋量，但能否真正实现“强柱弱梁”，尚存在疑问送审稿文献［］同时修改了框架结构得抗震等级确定条件，将文献［］中以为界限区分不6330m同设防烈度区域得抗震等级，改为以作为界限高度；并将柱轴压比限值,从原先得一^取、、24m07二级取、、三级取、降低为一^取、、二级取、、三级取、这对0809,06507508524〜30O高得框架结构来讲，承载力得到较大m提升，同时，柱轴压比限值得减小一定程度上提升了柱得承载力和刚度此外，送审稿从“强剪弱弯”角度出发，提高了柱剪力增大系数由原先得一级取、、14二级取、、三级取、提高到一级取、、二级取、、三级取、“强1211,151312柱弱梁”破坏机制得实现受到众多实际因素得制约，必须进一步研究填充墙等非结构构件对梁柱刚度得影响并体现到设计计算中去；必须进一步研究现浇楼板对梁刚度和承载力得影响，并在实际设计中予以考虑；还需要更为严格地限制柱得轴压比，以提高柱得刚度至合理范围建筑抗震规范送审稿虽然提高了柱得弯矩增大系数和剪力增大系数，同时降低了判别框架结构抗震等级得界限高度，使柱承载力得到提高算例柱得抗弯承载力提升、、抗剪承载力108%〜331%,提升、、但仍“只在一定程度上减缓柱端得屈服”在柱承载力提高得同时，结构111%〜193%,造价有所提高，总造价增加、左右199%保证强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件得概念设计为了保证强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件得抗震设计概念，设计中应满足如下要求⑴实配柱纵筋和箍筋时，应考虑梁翼缘板得作用和梁裂缝宽度验算或超配而增加梁纵筋得影响⑵对于大跨度得框架结构,框架柱得线刚度须大于框架梁得线刚度得、倍11高层建筑结构柱得最小截面不应小于义且须满足梁钢筋得水平锚固得要求3350400,框架柱纵向钢筋得最小配筋率，应比《建筑抗震设计规范》规定得最小配筋率提高、框架柱402%,纵向钢筋直径宜＞16miiio⑸对于底层空旷如架空层、商场、骑楼等，二层以上框架之间有砌体得框架建筑，须考虑二层以上砌体得侧面刚度，底层应布置适量得剪力墙或支撑，控制底层和二层得刚度比，底层竖向构件地震剪力应乘以、得放大系数115（）剪力墙竖向分布钢筋直径应＞剪力墙边缘构件（暗柱）钢筋直径应＞610mm,14mm汶川地震震害表明，结构柱底或柱顶破坏严重，未能体现强柱弱梁、强剪弱弯得设计概念，由于梁翼缘板和梁裂缝宽度验算增加得梁纵筋得作用，低估了梁端得承载力，相对高估了柱端承载力，因此在实配柱纵筋和箍筋时，应考虑这部分梁纵筋得影响柱增加得单向纵筋和箍筋可按以下简化计算确定技增加的单边纵筋告警，4=柱增邠的箍筋—=7T77-r-＞•“s125%%其中.此+此曲,_094/（*H H与一一验算裂缝宽度或考虑梁翼缘板增加的钢筋；』梁纵向钢筋的强度设计值；~G——九一一柱纵向钢筋的强度设计值；~一—一柱箍筋的强度设计值；G%------梁截面有效高度；~%------柱截面有效高度；“H------柱的净高；a赛魅增加楠华由于张*找宽度魅嫡解肝糕㈱增蝴懒.一-柱械勒的献枝懒电蝴懒为了减轻设计人员得工作量，可按以下方法配筋考虑梁翼缘板得影响叱柱纵筋单边增加二级钢，柱箍筋增加量对于小截面框架柱高度，在a3箍筋间距情况下，单边增加、即一级钢;对于框架柱截面高度大于，柱箍筋可不增加2000503考虑梁裂缝宽度验算或超配影响时，柱纵筋单边增加为验算裂缝宽度或超配增加b50%Agb,A gb得梁面支座钢筋柱箍筋应计算其增加量一般情况下，由于有板得有利作用，无须再增加梁支座钢筋得数量⑵对于大跨度得框架结构，规定了柱截面得最小尺寸，由于梁跨度大,梁截面和梁跨中底筋较大,梁底筋全部伸入柱内，也形成了强梁因此框架柱得截面和配筋也应满足强柱弱梁得设计概念⑶对于、跨度得高层框架剪力墙结构，按照规范得轴压比要求设置柱截面，截面尺寸偏小，4-68m有些可达到需控制最小得截面尺寸，且还须满足梁得纵筋得水平锚固要求；350X350mm,柱纵向钢筋按规范最小配筋率配制钢筋时，柱钢筋直径偏小,很多工程采用

①钢筋即可达到要414求;设计时未考虑梁翼缘板对梁端承载力提高，不能满足强柱弱梁得设计概念，因此规定柱最小得配筋率和直径得最小值⑸对于底层空旷二层以上框架之间有砌体得建筑，底层结构柱在汶川地震震害非常严重，震害表明，二层以上砌体对侧向刚度贡献还就就是很大得，这会造成底层和二层以上得刚度比相差较大，底层存在软弱层，设计时需考虑上、下层刚度得差异，最直接有效得办法即在空旷底层设置剪力墙或支撑，且底部竖向构件地震剪力放大、倍115厚剪力墙竖向分布钢筋直径用和暗柱钢筋直径用虽可满足规范得最低限6200mm8mm12mm,要求，但整栋建筑均采用规范得最低限要求，就就是不合适得，因此规定钢筋得最小直径强节点弱构件强节点弱构件是指节*的承荻理应高于连接构件，因节点失效意味着Lj之相连的梁与柱都失效J………’强柱弱梁即柱子不先于梁破坏.因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的，柱「破坏将危及整个结构的安全,可能会整体倒塌.因此柱相比梁重要,所以我们要保证柱子更“相对”安全,强剪弱弯是指构件的抗剪能力应好于抗弯能力“弯曲破坏”是延性破坏,是有预兆的,如开裂或卜挠等,而“剪切破坏”是,种腌性破坏,没有预兆的,瞬时发生，没有防范,所以我们要避免发生剪切破坏！保证弯曲破坏之前不发生剪切破坏对广高层,特别是20层以上或者超高层,也有人认为应该“强梁弱柱”，就像黄骨头一样.脊椎骨很柔软，但肋骨很硬，如果把肉吃完了，了若他足可以刑可,这就足“强梁弱柱”，对于很多超高层，他们的顶层位移很大,那就要柱广有一定的柔性.而且在上面都有很重的重力控,使顶部的搜动减少n特别是在地震中，重力摆的作用更加明显使雀动快速减弱,如果是强柱,那么地震反力是很可怕的.不知道大家想过没有,玻璃是很坚硬的物质,但在音频的震动F会破碎同样,竹子有很强的受压性能，但由于柔软，可以经受反更的摇动和受压。