框架体系抗震设计简析

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1、框架体系抗震设计简析殷从来苏州园林设计院有限公司【关键词】框架结构；强柱弱梁；梁端弯矩；柱端弯矩【摘要】框架结构抗震设计时，依据抗震设计的基本原则，要实现建筑抗震设防中的“大震不倒”的目标，就须使框架结构体系形成“强柱弱梁”；然而按现行结构计算方法及规范规定的条文规定，比较难实现“强柱弱梁”的0标。本文简要论述强柱弱梁的原理及设计屮遇到的问题，与广大设计人员进行探讨。【正文】钢筋混凝土框架结构这中结构形式，由于框架柱侧向刚度较小，地震时引起的侧向位移较大，因此要想实现框架结构的抗震性能就必须采取有效的抗震措施。各种经历地震后的房屋呈现出的震害结果证明：桐架结

2、构抗震设计中“强柱弱梁”是一个很重要的设计要点，是梁端首先出现铰点的保证。现实工程屮，阻碍强柱弱梁实现的原因很多，设计时须抓住重点，实现“强柱弱梁”。一、柱端，梁端地震作用引起的弯矩计算依据反弯点法的计算方法，以上部楼层中单根框架柱由地震作用引起的剪力Vjk为例，假定除底层外其余各层框架柱的反弯点位于层高的屮点；贝IJ:M-cjk=Mbcjk=Vjk^（公式1）Mfcjk,Mh.k——第j层柱第k个柱子柱顶及柱底弯矩；hj第j层楼层层商M'b(i'b/•Mrb图一，节点平衡条件依据图一节点平衡条件，按假定：梁端弯矩可由节点弯矩平衡条件求出不平衡弯矩，再按节点

3、左右梁的线刚度进行分配，即可求得梁端弯矩：（公式2）Mlb，Mrb——节点左、有的梁端弯矩;M'，Mbc——节点处柱上下端弯矩节点左、右的梁的线刚度二、规范规定的柱端弯矩的调整《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下式要求：（公式3）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:（公式4）以上内容引用国家规范,公式3~4中符号含义详见相关规范条文当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端截面组合的弯

4、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范》（JGJ3-2010）第6.2.1条以及《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第11.4.1条也有类似规定。三、实现强柱弱梁的重要因素（一）由图二反应的情况看，梁端弯矩越大，则对框架柱的“强”度要求越高；由阁一及公式2看出梁的线刚度约大，所分配的弯矩约大;进而乂提高了对框架柱的要求。所以，适当降低梁线刚度及梁端弯矩,对实现“强柱弱梁”帮助较大。（二）框架结构中的现浇楼面板对梁的刚度影响在pkpm计算时已经通过刚度放大系数來计入了；但是，梁翼缘（现浇楼面板）内配置的平行于梁的钢筋对梁

5、的承载力是有提高的。这个位置的受力较复杂，在现行规范中并未有所反应。考虑到如今社会晋通居民对混凝土结构裂缝的敏感性，个人认为对于配置超出构造配筋值较多的大板可不考虑，但对于单向板长边位置、小跨度的及计算配筋值低于构造配筋值较多的板需耍考虑此部分板内配筋对梁承载力性能的提高。9度及图中MS、MU为按殚性分析法计算的柱端弯楚图中M?、Mi为柱纗弯矩设计值图中AS'、AS为实配的钢筋面积AS'、AS为计算的钢筋面积一般可取A2'=1.1AS'、AS=1.1A；图二，规范中条文含义的图例（三）工程设计中，梁端实配钢筋常常超出计算值，这种结果直接提高了梁端抗弯能力；因

6、此调整梁内钢筋实配值与计算值的差距对实现“强柱弱梁”帮助也很大。四、实际工程设计过程中存在的问题（一）梁端弯矩的取值偏大。这点主要反应在弹性计算模型中。结构汁算吋，若采用弹性模型，梁的计算跨度为/。（柱中心线之间的间距），梁端弯矩即为柱中心线位置的弯矩，而此位罝位于柱截面范围内；若考虑刚域，则梁端位置会往梁跨内移动~/4（计算方法详见《高规》JGJ3-2010第5.3.4条），仍然在柱截面范围内。然而实际梁端验算截面位于柱截面边缘，具体详见阁三中弯矩阁示意。此时对于框架结构在正常使用时是偏于安全的一直处理方法，但是，在地震作用的情况下，由于验算截面的弯矩取值

7、增加，即增加了梁的抗弯性能，不利于实现“强柱弱梁”。（二）梁裂缝计算过程中加大了梁钢筋的实配值。在6度（0.05g）及7度（0.lg）抗震设防地区，地震作用相对较小；此时依据规范的相关裂缝宽度规定进行裂缝验算后的配筋值常常会比强度计算值大，特别在梁端位置（弯矩取值因为取值位置的原因，取值偏大了，详见图三），这就进一步加大了梁端的配筋值，进而又提高了图二，规范中条文含义的图例（三）工程设计中，梁端实配钢筋常常超出计算值，这种结果直接提高了梁端抗弯能力；因此调整梁内钢筋实配值与计算值的差距对实现“强柱弱梁”帮助也很大。四、实际工程设计过程中存在的问题（一）梁端弯

8、矩的取值偏大。这点主要反应在弹性计算模型中。结构汁算