板筋参与梁端负弯矩承载力问题的探讨

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1、板筋参与梁端负弯矩承载力问题的探讨摘要：本文针对板筋参与梁端负弯矩承载力这一问题，对比分析了各国规范的不同规定和国内外已有的试验资料。分析结果表明，板有效宽度是一种计算折合宽度，不是板的实际参与宽度，也不是板参与梁抗弯时所能达到的屈服宽度。根据按中国规范设计的典型框架所能达到的最大层间位移角，可取梁侧每边六倍板厚范围作为板的有效宽度。在考虑板筋参与梁端负弯矩承载力的同时，应注意参与受力板筋的锚固问题和横向钢筋的设置问题，以保证纵向板筋能有效的参与梁端抗弯。关键词：梁端负弯矩承载力板有效宽度横梁作用1．概述“强柱弱梁”作为我国抗震规范抗震措施中重要的一条，对于9度区及一级抗

2、震等级，它要求节点处柱上、下端实际受弯承载力之和在地震作用效应下应大于梁端受弯承载力之和。但当考虑现浇楼板内板筋对框架梁抗弯能力的提高作用时，究竟需对柱端弯矩设计值增大多少，才能满足“强柱弱梁”的要求，一直是设计界悬而未决的问题。而其中怎样考虑板筋作用以及考虑多少范围内的板筋则是这个问题的关键。2．目前中国规范现状我国新颁布实施的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)提高了“强柱弱梁”的弯矩增大系数4．对有效宽度取值的建议从各国的研究成果可以看出，目前要准确的给出参与梁端截面抗弯能力的板筋分布有效宽度是比较困难

3、的，因此只能从影响有效宽度范围的主要几个因素出发来得出适用于设计的建议。首先，板中钢筋的参与程度取决于地震作用下非线性变形的大小，框架梁的塑性铰转角越大，附近板中参与梁作用的钢筋就越多，影响范围也越大；试验中位移延性系数从表中可以看出，按新规范设计的框架即使是在罕遇地震作用下最大层间位移角也可认为不大于1.5%(相当于延性位移表1按我国规范设计的典型框架可能达到的最大层间位移角框架类型设防地震作用罕遇地震作用7度区8度区9度区7度区8度区9度区民用建筑(六层商场)0.3%0.6%1.1%0.8%1.5%1.8%工业建筑(五层厂房)0.5%0.7%1.3%1.0%第二，直交

4、梁对板中钢筋的参与程度也有很大的影响，尤其是在端节点处。所谓直交梁，指的是与所计算的框架梁相垂直的梁。通过受拉翼缘中板作用机理的分析可以知道，板参与负弯矩作用时的拉力是由直交梁和直交梁另一边板中的拉力来平衡的。而在端节点处，直交梁作用是抵抗板中拉力的唯一途径。因此在端节点处直交梁的刚度对板发挥作用有着更大的影响，直交梁在板的作用下将产生扭转和弯曲，同时也就降低了板筋发挥作用的程度。French对20个试验数据进行统计后发现，只考虑腹板所计算出的强度对中间节点和端节点分别比实测强度降低25%和17%，也就是板的贡献在端节点处平均要小一些。并且指出如果直交梁发生破坏，板的贡献

5、看来还要减小。但French和美国学者Kurose[11]均认为，当直交梁截面较大时，端节点处的直交梁（即外墙直交边梁）有能力使板充分发挥其抗拉强度。因此只要直交边梁的刚度和强度与纵梁相比不至于相差太多，在边节点处仍然可以取梁每侧6倍板厚作为板的有效宽度。至于较为准确的刚度比和强度比与有效板宽的关系则需要通过作进一步的试验研究工作来确定。最后，需要注意的是参与受力板筋的锚固问题和横向钢筋的设置问题。参与梁抗弯能力的板筋拉力是通过直交梁传递到梁－柱节点上的，因此，板中钢筋对梁抗弯能力的作用前提取决于作为梁翼缘的板中钢筋在其受力截面两侧的锚固程度。当梁翼缘内的钢筋参与受拉时，

6、美国ACI规范和加拿大CSA规范还对垂直于梁的横向钢筋有更为严格的构造规定，其中ACI规范规定，横向钢筋应由考虑为承受有效宽度范围内板面荷载的悬臂板的计算确定。因为一旦沿纵梁边形成纵向裂缝，剪应力就不能有效的从框架梁中传递到翼缘板中，板参与梁抗弯作用的范围也就更为有限。4．结论1)板有效宽度是一种计算折合宽度，不是板的实际参与宽度，也不是板参与梁抗弯时所能达到的屈服宽度。2)根据按中国规范设计的典型框架所能达到的最大层间位移角，可取梁每侧六倍板厚范围作为板的有效宽度。3)对框架端节点来说，当直交边梁的抗弯和抗扭刚度与纵梁相比不至于相差太多时，在端节点处仍然可以取梁每侧六倍

7、板厚作为板的有效宽度；但如果直交边梁刚度偏弱，则板的有效宽度取值应相应减少。4)在考虑板筋参与梁端抗弯的同时，应注意参与受力板筋的锚固问题和板内与梁垂直方向横向钢筋的设置问题，以保证纵向板筋能有效的参与梁端抗弯。