浅谈“强柱弱梁”在结构设计中的实现

得 的梁柱 节 点 出上下 柱 端 弯矩设 计 值之 和 Ｍ ＝１ １ ７ ９ ． １ ＫＮ・ ｍ 与 梁端 截 面
式： ∑ ＞ ＺＭ ￣ ｙ 。 然而， 历次震 害表明， “ 强柱 弱梁， ， 的 构 想在实际 地震作
用下 ， 并 没有 实 现 。绝 大 部分 框架 结构 的破 坏 ， 都 是 出现 在柱 子 的端 部 ， 梁 的 端 部并 没 有 出现 明显 的损 伤１ ２ １ 。 因此 ， 在 结构设 计 中如 何 真正 的 实现 “ 强柱 弱 梁” 的破 坏机 制 已成 为结 构设计 人 员所 关心 的重 大 问题 。
四四 圈
建筑结构
浅谈“ 强柱 弱梁’ ’ 在结构设计 中的实现
毕 玉洁
中 国 电子 工 程 设计 院
北京
１ ０ ０ ８ ４ ０
摘要： 本 文 对结构 设 计 中影 响“ 强柱 弱粱 ” 实现 的 因素进 行 了分析 ， 重点 就梁 端钢 筋是 否超 配 以及 引起 梁钢 筋超 配 的原 因做 了分
∑ ＞ １ １ ∑
一
（ Ｉ ）
２ ． ３中梁刚度 放 大 引起 的 梁钢 筋超 配分析
级的框架结构和９ 度的一级框架可不符合上式要求 ，但应符合下式要
目前 我 国结构 设计 中考 虑到 楼板 对框 架 梁抗 弯 刚度有 所 提 高 ， 在¨ 殳 计 时 通用 的做 法是 ： 将 中梁和边 梁 的 刚度放 大 １ ． ５ － ２ ． ０ 倍。 根 据 结构 力学 可知 ， 梁 柱节 点 的弯矩 是按 节点 Ｌ 梁柱 的 线 刚度分 配 的 ，
部及 底部 配筋 都为 ８ ＠２ ０ ０ 。考虑楼 板 配筋 影响 ， 口 】 － 将矩 形 梁和楼 板看 成Ｔ 形 梁， 假设 梁端 部受 拉 区高度 大 于 １ ２ ０ ｍｍ 可得：
＝
、
二、 三、 四级 框 架 的梁 柱 节 点处 ， 除 框架 顶 层 和 柱轴 压 比小 于 ０ ． １ ５ 者
８ ４ ６ Ｋ Ｎ‘ ｍ， 二 ＝４ ２ １ Ｋ Ｎ。 ｍ，
＝
＝ １ ２ ６ ７ Ｋ Ｎ ・ ｍ。
。
及框 支梁 与框 支柱 的 节点 外 ， 柱端 组合 的 弯矩设 计 值应 符合 下式 要求 ：
１ ２ ６７ ＫＮ 。 ｍ ＞Ｔ １
Ｍ ｂ＝ １ ． ３Ｘ９ ０７＝ １ ｌ ７ ９． １ ＫＮ ・ ｍ
实配 的正 截 面抗 震受 弯 承载 力所 对 应 的弯矩 值 之 和 ＾ ＝ ｌ １ ０ ０ ＫＮ・ ｍ很
接 近 。 由此可 见 ， 利用 式 （ １ ） 来保 证框 架结 构 的“ 强 柱 弱梁 ” 是 不可 靠 的。
２ ２楼板 配 筋 引起 的 粱端 超 配铜 筋 分析
１ 、 影响 “ 强柱 弱梁” 实现的 因素
，
地 震倒 塌 能 力与 其破 坏 机制 密切 相 关 ， 试 验研 究 表 明 ， 梁 端屈 服 型 框架 有 较 大 的 内力 重分 布和 能量 消耗 能力 ， 极限层 间位移 大 ， 抗 震 性能 较好 ， 柱 端屈 服 型框架 容 易形 成倒 塌机 制 。为 此 ， 规范 提 出了 “ 强 柱弱 梁 ” 的概 念 ， 即： 节点 处
∑Ｍ ｂ ＝ １ １ ０ ０ Ｋ Ｎ ・ ｍ， Ｍ ｂ ： ９ ０ ７ Ｋ Ｎ ・ ／ ｎ ＇ 。
根 据公 式 （ １ ） ， ＞Ｔ １ ＝梁端实际受弯承载力
和柱端实际受弯承载力 品 之间满足下列不等
可 以看 出 ， 即便 不 计人 楼 板钢 筋 的 影响 ， 如果 按 公 式 （ １ ） 来 进行 计 算 ， 算
翼缘 宽度 町取 梁两 侧各 ６ 倍 板 厚 。 同样 以上 文提 到的 框架 结构 中第２ 层 局部 构件 为 例 ， 楼 板厚 １ ２ ０ ｍｍ， 板 顶
针 对 框架 结构 “ 强柱 弱梁 ” 屈服机 制 ， 《 抗 震 设计 规 范》 ６ ． ２ ． ２ 条作 了如下 的
规定：
一
根 据 国 内外 学 者 的研 究 ， 影响“ 强 柱 弱梁 ” 实 现 的因素 主要 有 以下 几种 ： １ ） 梁 端超配 钢 筋 ； ２ ） 楼 板及 中梁 刚度 放 大的 影响 ； ３ ） 填充 墙 等非 结构 构件 的影 响 ；
４ ） 框架 梁配 筋 由裂缝 控 制 ； ５ ） 柱 截面 尺寸 偏小 ， 柱轴 压 比限值 规定 偏 高 ；
求：
∑ ＞ １ ． ２ ￣Ｍ ｂ
Ｍ Ｍ
（ ２ ）
这样 由于 梁刚 度分 配 系数 的加大 ， 使 得 梁端 分配 的 弯矩 增大 。然 而 实际 配 筋 时， 人们 通 常会按 照 软件计 算 的结 果把 增大 后 的弯 矩所 需 配的 钢筋 全部 配 置 在矩 形截 面梁 中 。楼板 钢筋 扔按 自身受力 结果 进 行配 置 ， 这 种做 法 同样 引 起
析， 并分别针对各种 因素提出了改进建议。为今后框架结构的设计实现“ 强柱弱梁” 屈服机制提供 了参考。 关键词： 强 柱 弱梁 抗震 承 载力 钢 筋超 配
钢 筋混 凝土 框架 结构 在 我 国地震 区房 屋结 构形 式 中使 用的 比较 广泛 。 我 国《 建 筑抗 震 设 计 规 范 》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ － ２ ０ １ ０ ｔ １ （ ； ． ２ ． ２ 条 条 文说 明指 出 ， 框架 结 构 抗 有 效翼 缘宽 度范 围内的 纵筋 ， 有 效翼 缘 宽度可 取梁 两侧 各６ 倍 板厚 。 如 不 考 虑 楼 板 影 响 ，可 得 ：６ ７ ９ ＫＮ・ ｍ， 。 ＝４ ２１ ＫＮ・ ｍ
实际 工程 中 ， 楼板 一般 是 与框架 梁 一 ・ 起 现浇 的 ， 当梁端 承 受正 弯矩 时 ， 楼 板 的存 在 增 大 了梁受 压 区 的宽 度 ， 梁 端 承受 负 弯矩 时 ， 楼板 钢 筋 的存 在 增 加 了梁 的负 弯矩 筋 。 根 据上 文 中提到 的 《 高 层建 筑混 凝土 结构 技术 规程 》 条文 说 明６ ． ２ ． ５ 条， 当楼 板 与梁 整体 现 浇 时应 计 入有 效 翼缘 宽度 范 围 内的纵 筋 ， 有 效