对“强柱弱梁”破坏机制难以实现的思考

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1、重庆大学土木工程学院结构工程与防灾研究中心StructuralEngineeringandDisasterPreventionResearchCenterofCQU对“强柱弱梁”破坏机制难以实现的思考引言钢筋混凝土框架结构是我国地震区广泛使用的一种结构形式。我国规范主要通过一系列的抗震措施来保证按多遇地震设计的结构在更大地震作用下的抗震性能,其中“强柱弱梁”是一项关键控制措施,其目的是使框架结构在强震下形成具有较好抗震性能的稳定的屈服后塑性耗能机构,并避免结构形成同层所有柱端均出现塑性铰的层侧移机构。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）给

2、出了柱端抗弯能力增强系数的取值。然而，为什么在历次地震中“强柱弱梁”的破坏模式未能很好实现？不管是早期发生的中国海城地震、唐山地震或者汶川地震，还是近期发生的日本大地震，在结构工程师苦心打造的框架节点中，实现“强柱弱梁”破坏模式的愿望都未能令人满意。不管梁柱节点区域及柱端加密区配置箍筋与否，配置多少箍，柱端还是出现灯笼状破坏，配置φ12@80的箍筋，配箍不可谓不强吧，还照样出现灯笼状破坏。现行新版《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定的相关计算方法及抗震构造措施，依然不可能完全保证“强柱弱梁”破坏模式的满意实现。原因分析在历次发生的大中

3、型地震中，通过地震震害调查可以明显发现，绝大数框架结构中出现的并不是工程师们预期的那种“强柱弱梁”的破坏模式。如图1~图10所示。一代代结构工程师们一直坚持的用这种“强柱弱梁”的破坏模式理念来进行设计控制，而实际震害却一次次违背这种设计理念。如何解释这个矛盾，既然理论与实际不符合，结构工程师们为什么不产生质疑反而一直沿用这个设计理念及方法。关于框架结构“强柱弱梁”难以实现的原因分析及实际控制效果也就近几年，尤其是汶川地震后，才引起土木结构工程领域相关专家学者的热切关注，但所发表的论文大多都是站在一种接受的角度去分析原因，找寻解决方法，但这个理论自89

4、规范以来已有二十多年的实际震害考验，结果理论与实际的矛盾一直未得到解决。为什么一直按照这个模子走呢？究其原因，却一直没有合理正式的解释。“强柱弱梁”的破坏模式究竟能否很好实现值得我们思考。结构防灾研究Page-9-6/23/2021学习交流资料重庆大学土木工程学院结构工程与防灾研究中心StructuralEngineeringandDisasterPreventionResearchCenterofCQU“强柱弱梁”的破坏模式难以实现，经过查阅相关文献并结合自己理解分析其原因主要有以下几点（后面还会陆续增加一些新的理解和体会）：图1框架柱柱端出现灯笼

5、状破坏图2框架柱柱端破坏、侧移较大图3短住剪切破坏结构防灾研究Page-9-6/23/2021学习交流资料重庆大学土木工程学院结构工程与防灾研究中心StructuralEngineeringandDisasterPreventionResearchCenterofCQU图3汶川地震中某建筑框架柱柱端的压屈破坏图4阿尔及利亚地震中某建筑底层框架柱的压屈破坏结构防灾研究Page-9-6/23/2021学习交流资料重庆大学土木工程学院结构工程与防灾研究中心StructuralEngineeringandDisasterPreventionResearchC

6、enterofCQU图5绵竹市汉旺镇某建筑底层框架柱柱端混凝土压溃、主筋压屈图6柱剪切破坏结构防灾研究Page-9-6/23/2021学习交流资料重庆大学土木工程学院结构工程与防灾研究中心StructuralEngineeringandDisasterPreventionResearchCenterofCQU图9框架柱柱端压屈图7框架柱柱端出现严重压屈图8框架柱侧移较大①梁柱受力特征不同现浇钢筋混凝土梁和楼板形成一个二维构件受力单元,其平面内刚度和强度要比一维的柱子构件大得多,受力特征完全不同于柱。楼板对柱子形成双向约束,在两向水平地震作用及轴力作用

7、下,柱截面处于复杂的三向受力状态，会降低柱的承载力。②楼板影响楼板与框架梁一起现浇，两者结合良好，共同工作能力强，可显著提高框架梁的抗弯刚度和抗弯承载力。主要体现在两方面：结构防灾研究Page-9-6/23/2021学习交流资料重庆大学土木工程学院结构工程与防灾研究中心StructuralEngineeringandDisasterPreventionResearchCenterofCQU图10框架柱混凝土压溃、纵筋压屈（1）梁端承受正弯矩时，楼板和框架梁共同组成T型截面，增加了框架梁的受压区宽度，进而增加梁端抗弯承载力和抗弯刚度；（2）梁端承受负弯

8、矩时，楼板内的配筋相当于增加了框架梁的负弯矩筋，会显著增强框架梁的抗负弯矩承载力。我国工程设计的一些实际做法