探讨框架结构强柱弱梁设计

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1、探讨框架结构强柱弱梁设计【摘要】对于强柱弱梁规定的设计，框架结构强柱弱梁影响因素进行归纳，本文将采取可靠的设计构造措施保证框架结构，在各种使用状态下的安全性，并提出具体设计对策和建议，对于控制建筑物结构的安全性、经济性指标参考起到很大的作用。【关键词】结构设计；强柱弱梁设计；框架一、相关规范参照GB50011-2001《建筑抗震设计规范》规定，对于考虑地震作用组合的一、二、三级框架柱，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，柱端组合的设计弯矩应满足下式要求：XMC=r

2、CXM

3、b(l)一级框架结构及9度时，尚应符合：EMC=i]C£Mbua(2)式中〈MC节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值Z和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析分配；ZMb节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取0；ZMbua节点左右梁端截面反时针或顺时针方向实配的止截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强度标准值确定；nC柱端弯矩增大系数，一级取1・4,二级取1.2,三级取1.1

4、。虽然《建筑抗震设计规范》对“强柱弱梁'‘的设计作了上述具体的规定，但经过众多学者对部分地震灾害相关报告分析显示，并没有出现框架结构出现梁较机制，绝大部分现浇框架结构仍然出现了柱端严重破坏的“强梁弱柱”破坏现象，仅未设置现浇板的框架结构实现了“强柱弱梁"，即框架梁率先破坏，框架柱基木完好。二、影响强柱弱梁的因素1.柱轴压比的影响。现行规范轴压比限值偏高是导致框架结构抗地震倒塌能力不足的主要原因。在地震过程中，轴压比过高容易造成柱压溃破坏，适当控制轴压比对实现强柱弱梁机制是非常有益处的。1.梁计算

5、中楼板的影响。在结构设计中一般都是不考虑楼板参与整体计算，大部分情况下是直接将荷载倒算的梁上，而在计算水平荷载（地農与风荷载）的时候考虑楼板对梁刚度的提高作用，用一个中梁（边梁）刚度放人系数來考虑楼板的作用，但计算梁配筋的时候又只考虑矩形截面，这样一来形成了本来是T形梁承受荷载，钢筋计算却完全集中在矩形截而中。2.填充墙对结构刚度的影响。在实际工程屮很多围护结构是砌体墙，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。而柱子--般情况卜•额外承受砌体墙与梁共同作用产生的剪力，这对抗

6、震规范“强梁弱柱”机制的实现是个很大的挑战。3.裂缝计算加大了梁端的抗弯能力。不合理的裂缝计算加大了梁端配筋面积，导致梁端计算弯矩过大，梁端裂缝宽度计算值大于实际值，同时，加大梁端配筋，抗震调幅与梁端裂缝挠度计算的才盾，对“强柱弱梁”机制实现增加了新的负担。4.梁底配筋的不合理。现阶段梁配筋设计绝大部分都采用国家标准图03G101-1,设计施工不区分具体情况而盲目套用图集，造成梁端底面实际配筋大大超出强柱弱梁计算中对应于梁底弯矩设计值的配筋量，当跨中弯矩对底筋起绝对控制作用时，所有底筋均锚入柱中

7、，使梁端抗弯矩能力大大增加，问题更严重。5.梁柱刚度比过人而导致强柱弱梁机制难于实现。6.1当梁柱刚度比超过一定值，在水平侧向力作用下，框架柱相对弯矩增幅会大于框架梁相对弯矩增幅（相对弯矩=M/Mu）,框架柱会先于框架梁达到抗弯承载力而出餃；6.2当层间剪切变形达到一定程度后，即使框架柱端纵筋不屈服，柱端混凝土压应变也会达到极限压应变而发生破坏，导致柱端抗弯承载力降低。再加±P-8效应，使结构无法再形成强柱弱梁屈服机制。这种情况通常出现在荷载较大，梁跨度较大。三、结构计算参数的选取计算中应严格按

8、照地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值。框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而应对结构的计算周期进行折减。折减系数可根据填充墙的材料及数量按规范选取。SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截而，未考虑楼板形成T形截而而引起梁刚度增大，计算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数屮梁取2.0、边梁取1.5为宜。计算屮应考虑楼梯构件的影响。SATWE软件计算

9、中，框架柱的角柱在特殊构件定义里面一定耍设定,否则引起框架柱的角柱配筋不足。四、调整梁、柱端组合弯矩设计值框架节点弯矩平衡条件是节点外力矩与梁柱端弯矩的代数和等于零。*于框架节点外力矩是由梁柱偏心或梁板悬挑引起的，其值一般不大，故规范用满足式(1)使柱端弯矩之和大于梁端弯矩之和，以实现“强柱弱梁''的目标是可行的;但与框架梁端弯矩调幅与否对柱端组合弯矩值的影响相比，直接增大柱端弹性分析弯矩的简化方法所求得的柱端组合弯矩设计值与式(1)的计算结果差别并不算大。另一方面，直接增大柱端弹性分析弯矩，一