框架结构抗震设计中强柱弱梁的实现探讨
框架结构强柱弱梁实现中的问题与对策分析

框架结构强柱弱梁实现中的问题与对策分析“强柱弱梁”不仅能够避免结构形成同层所有柱端均出现塑性层侧移,还能够使框架结构在强震下形成具有较好抗震性,是实现梁铰机制的重要结构措施,是钢筋混凝土框架结构中的一项关键控制措施。
本文对强柱弱梁实现过程中常见的问题进行了阐述,并结合具体问题提出了相应的解决方法。
标签框架结构;强柱弱梁:抗震钢筋混凝土框架结构,是当前建筑中最主要的结构形式,被广泛应用于工业与民用建筑中。
但是它自身的侧向刚度较小,而地震作用引起的侧向位移较大,为了保证框架结构在遭遇地震作用时不发生倒塌,我们对钢筋混凝土框架结构必须采取一定的抗震措施,以保证人民的人身和财产的安全。
“强柱弱梁”就是一种很好的抗震措施,一方面,它的底层柱上下端出现塑性铰,能够迅速导致结构倒塌,另一方面,它只有在全部梁端出现塑性铰并迫使结构底部也出现屈服变形时,结构才会破坏[1]。
1 影响实现强柱弱梁的因素1.1 填充墙对结构刚度的影响在强柱弱梁的所有影响因素中,填充墙是最大的、最复杂的一个因素,填充墙和框架梁是相互依存的关系,对结构会产生如下一些影响,因此我们必须要明确填充墙的结构功能及其相应的设计目标。
实际丁程中,围护墙和填充墙通常直接在框架梁上砌筑,而地震作用下砌体墙与梁一起运动,无疑对梁有一个较大的加强作用,它不仅能直接参与整体结构的抗震受力,显著增大框架梁的刚度和抗弯承载力,而且还能增加结构层刚度,造成结构层刚度不均匀,减小框架梁弯曲变形,形成层屈服机制,引起扭转效应。
填充墙的结构功能目标分为:1)参与结构受力,这时它就是抗震的第一道防线,在整体结构的抗震分析和设计中就要给予足够的考虑;2)不参与结构受力,这时它就得跟周边的框架有足够的隔开、分开,这种设计能够对结构扭转效应有很好的控制。
1.2 现浇楼板对框架梁的承载力及刚度的影晌楼板对“强柱弱梁”的影响在国外是考虑一定的超强系数,研究表明,楼板内的钢筋能够使框架梁的实际抗弯承载力增大20~30%,《建筑抗震没计规范》规定:除框架顶层和柱轴压比小于0.15。
结构抗震设计强柱弱梁小结

关于“强柱弱梁”的一点学习心得看了很多汶川地震的房屋破坏照片,发现大多数房屋都未能实现“强柱弱梁”,柱破坏了,梁却完好无损。
所以要在设计中真正实现“强柱弱梁”,已经成为我们关心的大问题。
最近看了一篇朱炳寅老师的文章,结合我们在实际工程中的操作,学习总结如下:1.弹性计算模型加大了框架梁端负弯矩:内力计算位置位于梁柱交点(在柱截面中心处),而我们抗力验算的却是梁端截面处(柱边),同样如果用PKPM验算裂缝时,内力取值和实际截面位置也不统一,这样导致梁端配筋过大。
所以我认为在计算时,如果框架柱较大,应该考虑“刚域”,在验算梁端裂缝时应该取柱边弯矩,这样可以有效的降低梁端配筋。
2.梁端底部配筋过大:现在很多人都是把跨中梁底所需的钢筋全部伸入支座,这样就大大超过按强柱弱梁计算所需的梁端配筋量,还谈什么“强柱弱梁”呢。
所以实际操作中,当梁底有多排钢筋时,可仅考虑第一排伸入支座(当然应满足计算要求),其它各排钢筋在柱截面外截断(还可以避免节点钢筋太多),GB图集有这样的表示方法。
3.实配钢筋远大于计算值:有些同志在梁配筋时盲目放大,有些能超过20%以上(尤其是梁端),其实这对工程抗震不仅没有好处,而且大大有害,使“强柱弱梁”实现起来很困难。
所以建议梁端负配筋实配时不应再放大(其实少配个5%都不要紧,只是审图会提意见),梁端正弯矩钢筋超配比例也要控制。
4.对于楼板的影响,一般程序考虑了刚度放大系数,这样导致梁分配的内力加大了,而配筋时却难以考虑板中钢筋的有利作用,所以导致梁配筋变大。
大家可能都知道,在考虑梁刚度放大系数后,梁配筋要比不考虑大不少。
这个问题只能通过相应的科学研究解决了。
5.规范上也只有9度时的一级框架,柱弯矩放大系数才考虑梁实配钢筋后的承载力。
所以为了实现“强柱弱梁”,我们应该还是要适当放大一点柱配筋。
6.施工时,因为节点处钢筋太多,所以节点处柱箍筋的加密很多时候都难以做到,这个问题我们在设计时应该如何更好地考虑,也希望大家能讨论讨论。
浅谈“强柱弱梁”在结构设计中的实现

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:
框架结构的抗震减震方法浅析

框架结构的抗震减震方法浅析由于建筑功能的要求,使得现代结构复杂,布置越来越不规则,对结构抗震要求越来越高。
框架结构在多层和中高层建筑中应用非常广泛,为避免地震时给人类带来大的灾难,要求结构设计人员能正确运用框架结构抗震减震概念设计,克服框架结构的弊端,运用科学有效的手段,确保建筑结构安全,从而实现建筑使用功能。
一、框架结构抗震减震设计的一般原则1、强柱弱梁。
强柱弱梁是为了防止在强烈地震作用下倒塌,提高结构的变形能力。
由于地震作用的复杂性以及构件之间的相互影响,难以通过精确的计算实现强柱弱梁。
规范要求,采用增大柱端弯矩设计值,即提高柱端的弯矩增大系数的方法来实现强柱弱梁。
人为增大柱子相对于梁的抗弯能力,诱导在梁端出现塑性铰,从而达到强柱弱梁的要求。
实现强柱弱梁不仅在于内力调整,更在于按调整后的设计内力来配筋,使构件的实际承载力与设计内力相近。
当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性。
梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高,并应考虑板内负筋影响,考虑双筋作用,以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到柱上。
注意不可随意超配筋,超配筋要整体保持一定比例。
注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移。
2、强节点弱构件。
这是为了提高结构整体性。
各构件之间的连接,必须可靠,符合下列要求:构件节点(主要是梁柱节点)的承载力不应低于其连接构件的承载力,当构件屈服、刚度退化时,节点应保持承载力和刚度不变。
予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力,装配式的连接应保证结构的整体性,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空间协同工作。
强节点弱构件是通过增大节点核心区的组合剪力设计值进行计算。
一、二、三级抗震减震等级的框架进行节点核心区抗震减震受剪承载力计算;四级抗震减震等级的框架节点核心区可不进行计算,但应符合抗震减震构造措施的要求。
3、强剪弱弯。
浅谈如何在结构设计中实现“强柱弱梁”

分析强柱弱梁的影响因素及设计对策1 引言:汶川、雅安地震后,一座座废墟触目惊心,人员伤亡惨重。
通过震后调查发现,倒塌的房屋结构普遍存在一个较为突出的问题,就是大多数房屋都未能实现“强柱弱梁”,即柱破坏了,梁却完好无损。
这告诉我们,“强柱弱梁”是框架结构抗震设计中不可忽视的内容,也是实现梁铰机制的重要结构措施。
实际工程中,影响强柱弱梁的因素很多,作为结构工程师应该立足于本职工作,以结构的安全为使命,在设计中如何更好的实现“强柱弱梁”,是一个值得思考的问题。
2 强柱弱梁的概念强柱弱梁是一个从结构抗震设计提出的一个结构概念。
就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全,可能会整体倒塌,后果严重。
要保证柱子更“相对”安全,故要“强柱弱梁”。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.2.2条规定:一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者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公式∑M c=ηc∑M b (6.2.2-1)一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式要求:∑M c=1.2∑M bua (6.2.2-2)当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)第6.2.5,第7.2.22条以及《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第11.3.2条均有相似的规定。
这是“强柱弱梁”在规范中的体现。
3 实际设计中影响强柱弱梁的因素尽管结构工程师在框架结构计算时遵循《建筑抗震设计规范》中的6.2.2条之规定,也知道抗震设计中应体现“强柱弱梁”的意义,但在实际的弹性计算模型中仍不能真正实现“强柱弱梁”。
这是因为在结构计算和实际的施工中,梁的配筋有多次放大的机会,而柱却没有放大机会。
这就需要我们深入分析在工程实际中影响“强柱弱梁”的因素到底有哪些,然后采用相应的措施来真正实现“强柱弱梁”。
强柱弱梁

现行规范设计方法
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)有如下规定:
其中,对不同级别框架以及不同类型框架增大系数取值如下:
现行规范设计方法
对于框架结构底层柱下端,《建筑抗震设计规范》中做了如下规定:
此外,《高层建筑混凝土结构技术规程》( JGJ3-2010 )6.2.1、 6.2.2、10.2.11以及《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) 11.4.1条中做了同样的规定。
规范是考虑了钢筋超配10%的基础上给出了柱端弯矩增大系数。 众所周知,加大截面配筋混凝土构件的抗力就能提高。但是多数 情况下设计人会放大了梁端的钢筋,使得梁端部钢筋超筋,但是 对框架柱却不做调整。
存在误区
“强柱弱梁”与梁柱的线刚度之比存在关联 强柱弱梁是概念设计的一部分,强柱弱梁并不是说柱子的线刚度比 梁的线刚度大。线刚度影响的只是内力分配,与构件的抗力并无关 系。工程中,很多情况下柱子的线刚度比梁的小,强柱弱梁的实现 是通过内力调整、构件配筋来实现的。
存在误区
设计中随意放大框架梁的端部钢筋。
浅谈 “强柱弱梁”
为了实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标,结 构设计中,我们需要从多方面对工程设计进行把控,其中“强柱弱 梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是结构抗震设计中的重要原则。在 此,我们简要介绍一下“强柱弱梁”的相关概念、重要性以及规 范中如何体现这一重要原则。
何谓“强柱弱梁”?
框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关。试验研究表 明,梁先屈服,可以使整个框架有比较大的内力重分布和能量消 耗能力,极限层间位移增大,抗震性能比较好。如果柱先屈服, 则可能使整个结构行规范设计方法
所谓“强柱弱梁”是指节点处柱端实际抗弯承载力大于梁端实 际抗弯承载力,两者的比值称为“柱梁抗弯承载力比”。该比 值越大,实现“强柱弱梁”机制的可能性就越大。现行设计规 范采用增大柱端弯矩设计值的方法来避免或延迟柱端出现塑性 铰。
实现“强柱弱梁”的对策

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三 笪 堡
实现“ 强柱 弱梁 的对 策 ”
王 新
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( 津 中怡 建 筑 规 划设 计 有 限 公 司 天 津 天
30 9 ) 0 13
摘 要 :现 行抗 震 设 计 规 范 体现 了“ 强柱 弱 梁 ” 的抗 震 设 计理 念 , 目前 的 结 构 设 计 中, 于 种 种 原 因 而使 该理 念 大 打 折 扣 , 而 给 结 但 由 从 构安 全 埋 下 了 隐 患。本 文对 该 问题 作 出较 为详 尽 地 分析 , 时提 出相 应 的 解 决方 案 。 同 关 键 词 :强 柱弱 梁 ; 剪 弱 弯 ; 缝 宽度 ; 小 配 筋 率 ; 小 配箍 率 ; 性 强 裂 最 最 延 中 图分 类 号 :U 7 T35 文 献 标 识码 : A 文章 编 号 :6 3—0 9 2 1 ) 0—0 1 0 17 9 2(0 0 1 3 2— 1
前 言
增 加 框 架 柱纵 筋 量 , 相应 增 加 箍 筋 配筋 率 。 并
为较合理地控制钢筋混凝土框架结构在大震作用下的结构破坏机制 和构件破坏形态 , 提高变形和耗能能力, 现行抗震设计规范区别不同的抗 震等级 , 给出体现“ 强柱弱梁 、 强剪 弱弯” 这一理念 的抗 震承载力 验算 表 达式。但 目前很多设计人员在进行结构 设计 时 , 由于种种原 因弱化甚 至 违背了这一理念 , 给结构在大震下的安全性埋下 了极大的隐患, 民群众 人 的生 命 和财 产 不 能得 到 应 有 的保 护 。 这 已 被 汶 川 大 地 震 所 证 实 ! !下 面 分 几 个 方 面详 细地 分 析 这 一现 象 , 时 提 出相 应 的解 决 方 法 。 同 1 未 考 虑楼 板 对 框 架梁 的 强化 目前通用 的结构分析程序 sle I【 aw 及 a 等在考虑楼板对框架梁 的抗弯 刚度提高时的一般做法是 : 将中梁和边 梁的矩形截面抗弯 刚度分别乘 以 2和 15 . 。框架梁剐度增大后其粱端 内力和配筋也相应增大, 但增 大的纵 筋全配在了梁截面 内, 楼板钢筋是 按照其本身 的受力要求 另行配置 的。 程序在考虑强柱弱梁时并不考虑楼 板中与梁平行的板配筋。这样 . 面 表 上按照“ 强柱弱粱” 的理念在设计 , 但实际效果很可能形成 “ 弱柱强梁” 。 解决这一问题的现实做法是 : 配框架梁支座上筋时, 在 加上经强度代 换的梁肋两侧各 6倍板厚范围内平行梁肋 方向的板配筋 。这样不但节省 了钢材 , 同时实现 了“ 强柱弱梁” 的设计理念。 2 未 考虑 为 控 制 裂缝 宽 度 的加 筋 对 框架 梁 的 强化 目前 , 架 结 构按 照 一般 构 造 规 定 选 定 的 柱 、 截 面 , 论 整 体 指 标 框 梁 无 还 是 构件 配筋 率 均 能较 好 地 得到 满 足 , 在 计 算 裂 缝 宽 度 时 梁 支 座 处 由 但 内力计算的配筋往往不能满足要求。这时很多设计人员就通过加大该处 的配筋来强行满足裂缝宽度 限值要求。但这样 的调整仅 限于框架梁 , 与 框架柱无关。如此配筋势必 使结 构在大震时 向“ 柱强梁 ” 弱 的破坏模 式 方 向倾 斜 。 解 决 这一 问题 的 现实 做 法 是 : 2 1 若为处在 1 . a类室 内环境中的框架梁 , 其截面确 实满足构造要 求, 则不必考虑框 架梁 支座 处裂缝 宽度 。理 由: 面做 法一 般都 达到 地 5 m 以 上 , 整 个楼 面 ( 0m 对 当然 包 括 框架 梁 支 座 处 ) 的二 次保 护 很 强 , 即使 在标准值大小的荷载作用下该处出现裂缝 , 处在 干燥 的地面做法保护之 下的钢筋受到侵蚀 的可能很小 。 2 2 若为 2 及 以上环境 中的框架梁 , . a 其配筋则需满足裂缝宽度限 值要求 。这时框架柱配筋也应水涨 船高 , 框架柱对应方 向纵筋 单边 增加 5 % A ( j 验 算 裂缝 宽 度增 加 的 梁 面 支座 钢 筋 ) 柱 箍 筋加 大 与 否 由 设 0 jA 为 , 计人 员 视 具体 情 况 决定 。 3 未 考虑 框 架 梁底 部 纵筋 全 部 锚 入支 座 内对框 架 梁 的 强化 在 7度 0 1g和 0 1g 甚 至是 8度 抗 震 设 防 区 , 般 结 构 的框 架 梁 .0 .5 , 一 跨 中截面下部纵筋由非抗震条件下重力荷载 为主的组合弯矩控制 , 该值 远大于地震作用参与 的框架梁支座截面组合弯矩所需的下部纵筋 。但根 据抗震构造要求, 框架粱跨 中下部纵筋 拿部伸人 到支座内。 目前绝大部 分 设 计人 员 用 ste t 等程 序 时 , 梁 的 抗 弯 承 载 力 计 算 大 多 按 单筋 截 aw 、 t a 对 面 考 虑 。这 种计 算 和 构 造之 间 的 差 异 无 形 之 中使 梁 端 纵 筋 形 成 超 配 , 其 抗弯和抗剪承载力都得到 了不 同程度的加强 。此时若 不相应加强框 架 柱 , 悖 于 “ 柱 弱 梁 ” 抗震 设 计 理 念 。 则有 强 的 解 决 这 一 问题 的 现 实做 法 是 : 据 情 况 按 照 1 % 一1% 左 右 的 幅 度 根 0 5
汶川地震谈钢筋混凝土框架“强梁弱柱”设计方法

汶川地震谈钢筋混凝土框架“强梁弱柱”设计方法摘要:本文介绍了汶川地震中出现的几种典型震害。
详细介绍了我国抗震规范对强柱弱梁设计的要求。
最后针对“强梁弱柱” 破坏机制具体讨论了楼板,填充墙和柱的轴压比对其的影响,可供相关设计人员提供参考。
关键词:地震;强梁弱柱;框剪结构;有限元;1.汶川震害概况2008年,四川省汶川县发生了8.0级特大地震,震中最大破坏烈度达11度,共造成779万间房屋倒塌,2450万间房屋损坏。
钢筋混凝土框架结构是汶川地震灾区尤其是城镇区的一类重要房屋结构类型,在此次地震中遭受到普遍破坏,其受损面积约占受损建筑总面积的10%。
在汶川地震中,钢筋混凝土框架结构主要震害主要震害现象有:(1) 围护结构和填充墙严重开裂和破坏(图1(a));(2) 填充墙不合理设置或错层形成短柱剪切破坏(图1(b));(3) 柱端出现塑性铰, 未实现强柱弱梁屈服机制(图1(c));(4) 柱剪切破坏, 梁柱节点区破坏(图1(d));(5) 填充墙不合理设置造成结构实际层刚度不均匀, 导致底部楼层侧移过大,并导致倒塌或导致结构实际刚度偏心使结构产生扭转地震响应(图1(e))。
图 1 框架结构震害情况2.抗震规范对强柱弱梁屈服机制的规定在2010建筑抗震设计规范6.2中对强柱弱梁的设计做了以下规定:一、二、三、四级框架的梁柱的节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式的要求:(1 a)一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式的要求: (1 b)各参数详见2010抗规6.2条文。
式(1-a,b)主要考虑了钢筋和混凝土等材料强度的变异性、地震的复杂性以及钢筋屈服强度超强等因素给出的实现强柱弱梁机制所需的梁柱端弯矩增大系数,式(1a)的ηc 是基于不超过10%梁端钢筋超配条件给出的。
其中材料强度的变异性和钢筋屈服强度的超强等因素具有相对可靠的统计指标, 可以进行比较准确的估计,但地震的复杂性包括了地震地面运动的随机性和结构地震反应的动力效应等多方面因素,影响十分复杂, 难以准确考虑。
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框架结构抗震设计中强柱弱梁的实现探讨
摘要:在抗震设计中,“强柱弱梁”作为设计延性框架所采取的基本措施之一,应贯彻在整个设计过程中,从各方面保证增大框架柱的安全度,使框架梁成为相对较弱的的构件。
但在实际的设计过程中,影响到实现强柱弱梁的因素有很多,设计时应加强概念设计,对规范条文不宜照搬照抄机械执行。
关键词:框架结构;强柱弱梁;概念设计
1 引言
概念设计对于结构设计来说十分重要,甚至可以说概念设计是结构设计的根本。
概念设计有几个重要原则:“强柱弱梁”,“强节点弱构件”,“强剪弱弯”。
本文重点讨论框架结构的强柱弱梁问题。
框架结构设计上要求强柱弱梁,以保证结构的延性,用以提高结构的变形能力,防止在强烈地震作用下倒塌。
强柱弱梁不仅是手段,也是目的,其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大,对梁不放大。
其目的表现在调整后,柱的抗弯能力比之前强了,而梁不变。
即柱的能力提高程度比梁大。
这样梁柱一起受力时,梁端可以先于柱屈服。
2 规范的相关规定
《建筑抗震设计规范》(gb50011-2001)第6.2.2条规定:一、二、三级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者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:
∑mc =ηc∑mb (1)
一级框架结构及9度时尚应符合
∑mc =1 .2∑mbua (2)
式中各符号意义见规范。
当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2002)第6.2.5,第7.2.22条以及《混凝土结构设计规范》(gb50010-2002)第11.3.2条均有相似的规定。
3 问题
但汶川地震的结果并不如预想的一样,如下列图:
4 讨论如何从设计上保证强柱弱梁
(1)框架梁端弯矩调幅
由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质,在竖向荷载下可以考虑适当降低梁端弯矩,进行调幅。
优点:①减少负弯矩钢筋的拥挤现象。
②有利于实现强柱弱梁
③减少梁端,增大跨中,梁构件偏于安全。
(2)中梁刚度放大系数
《高规》第5.2.2条规定:在结构内力和位移计算中,现浇楼板和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。
其建议中梁该系数取2,边梁取1.5。
规范对于梁刚度的放大主要是为了考虑楼板刚度对梁的贡献。
因
为我们手算、电算的时候是无法考虑楼板对梁的刚度贡献,因此规范规定可通过采用梁刚度放大的方法来近似考虑。
但在实际操作过程中,若对中梁刚度进行放大,一般情况下梁的内力会增加,相应配筋也会变大,因为t形截面的钢筋全配在了矩形截面里。
结构有由强柱弱梁往强梁弱柱转化的趋势。
所以建议算梁内力时,中梁刚度放大系数取1.0,算位移时,可以考虑中梁刚度放大。
(3)柱梁的线刚度比
虽然规范没有规定框架结构柱梁线刚度比。
但是框架柱作为竖向构件,有必要截面适当的强,对于传递竖向力的水平构件的框架梁也有必要适当的弱。
在抗震设防区,框架柱与框架梁的线刚度比宜控制在1.5~2.5范围较为合理。
但有些情况不宜实现,往往框架柱与框架梁的线刚度比值还会很小,比如框架柱与井字梁的边梁的线刚度比值。
此时建议结合柱轴压比进行控制,轴压比应比规范规定限值要小多些。
(4)控制柱子配筋率
《混凝土结构设计规范》规定柱中全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%。
但本人认为最好控制在1%~2.5%,一方面经济性较好,另一方面说明柱截面尺寸相对合适。
当柱配筋较大时说明柱截面尺寸相对较小,带来的必然是柱的线刚度较小。
5 中梁刚度放大系数的影响
《高规》第 5.2.2 条规定:在结构内力与位移计算中,现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。
楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3—2.0。
按照《高规》条文说明中的建议,当近似以梁刚度增大系数考虑时,应根据梁翼缘尺寸与梁截面尺寸的比例予以确定,通常边框架梁取1.5,中框架梁取2.0。
在水平地震力作用下,梁刚度对于结构内力、位移、周期等均有影响。
一般情况下,梁的刚度增大,其内力也会相应增大,配筋增加,导致梁承载力得到提高。
而对于大多数柱子而言,即使柱端弯矩增加,其配筋面积仍然为构造配筋,承载力并没有相应得到增加,这样就使结构存在由强柱弱梁向强梁弱柱转变的趋势。
并且,即使框架柱是计算配筋,在水平地震力作用下,由于梁刚度增大很多,使内力更多地分配给了框架梁,从而造成框架柱内力减小,配筋减小,承载力降低,更有可能使结构转变成强梁弱柱,对抗震更加不利。
所以,笔者认为在计算框架梁柱配筋时,要合理考虑设置梁刚度放大系数,并且相应增加框架柱的计算和构造措施。
比如,在实配柱纵筋和箍筋时,应考虑由于梁翼缘板的作用和梁裂缝宽度验算所导致增加梁纵筋的影响;增大框架柱的最小截面尺寸及最小配筋率等。
6 结论
强柱弱梁概念设计对框架结构的延性及安全性起着重要作用,因
为一旦柱端先与梁端出现塑性铰,轻者引起局部坍塌,重者引起整幢楼倒塌。
因此结构设计时应充分重视强柱弱梁的实现。
本文从结构设计过程中指出应该注意的问题和指标。
对结构设计有一定的指导意义。
参考文献:
[1] gb50010-2002,混凝土结构设计规范[s].
[2] jgj3-2002/j186-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[s].
[3] gb50011-2001,建筑抗震设计规范[s].
[4] 包世华.新编高层建筑结构[m](第二版).
[5] satwe 用户手册和技术条件[m].2005.。