浅谈框架结构中强柱弱梁设计.pdf

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1、浅谈框架结构中强柱弱梁设计徐竞雄，周劲炜(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610041)摘要：本文首先分析总结了影响框架结构强柱弱粱屈服机制实现的一些重要因素，其次针对这些因素，结合工程实际情况给出了设计建议。关键词：强柱弱梁；框架结构；抗震设计；地震中图分类号：TU375．4文献标识码：A文章编号：1672—4011(2012)05—0025—02BriefDiscussionof“StrongColmnnWeakBeam”DesigninFrameStrIIctureXU】tngz泌乳g，zHoU】if锄ei(醌i∞曲以^船础Arc砌ec￡啪fD鼢喀n

2、口nd＆5∞”^‰t如山eCPRP．￡彻me倒“61004l，劬i脚)Abstnct：T埘calfacto璐thata如ctthe”stmngcolumnweakbe姗”yieldmechaIlismwerereViVed．Suggestionsforfu—tuI_edesignarepmposedwithrespecttothesefactors，inv01vingrealdesignschefne．Keywords：Strongcolumnweakbe锄；Fmmestructure；Sei8micdesign；EarthquakeO前言过去多次地震中，框架结构

3、的震害表明，以往的结构设计中，特别是多层框架结构并没有出现设计预想的强柱弱梁——塑性铰出现在梁端的屈服模式。为此新的规范对强柱弱梁调整系数进行了调整：文献[1]和文献[2]的强柱弱梁设计要求：除框架顶层和柱轴压比小于0，15者及框支粱与框支柱的节点外，一、二、三、四级框架节点处柱端组合的弯矩设计值应符合(1)式的要求：∑帆=叩。∑帆(1)对于一级的框架结构和9度的一级框架如不符合(1)的要求可按(2)计算：∑峨=1．2∑M“。(2)仇对框架结构，一、二、三、四级可分别取1．7、1．5、1．3、1．2；其他结构类型中的框架，一级可取1．4，二级1．2，三、四级取1．

4、1，高规(JGJ3—2010)6．2节也有类似规定。1影响强柱弱梁屈服机制实现的因素目前大多数观点认为影响强桂弱粱屈服机制实现的主要因素有楼板、填充墙、梁及柱本身。本文将尝试一一论述这几个因素。1．1楼板影响(1)楼板钢筋参与抵抗梁支座处负弯矩，在工程设计中，梁配筋并没有考虑楼板负筋的作用，已有研究表明，楼板内钢筋对框架梁端的实际抗弯承载力增大20～30％。实际上框架梁的跨度一般比被次梁划成了较小区格的现浇板跨度大的多，一般除了拉通配置外，板负筋从梁边伸人跨内的长度为其短跨的1／4，这个长度有时会大大小于框架梁负弯矩钢筋伸入跨内1“跨长的值，因此，虽然楼板钢筋对框

5、架梁支座处负弯矩承载力会有提高，但若不考虑调幅，我们却不能对梁支座处负钢筋进行少配，以期利用楼板钢筋抵用部分梁支座钢筋，这样做不确定性因素太多。(2)楼板作为梁端正弯矩计算时的受压区，增大了内力臂，进而提高了梁抵抗正弯矩的能力，这在实际配筋设计中也没有考虑。现以典型框架梁为例进行说明，假设有300×600矩形截面梁，支座的底部钢筋面积为1800栅2，不考虑受压区钢筋作用，采用三级钢、C30混凝土，由式(3)可得受压区高度x=151mm，内力臂(k一毒／2)为489．5姗；若按T形梁进行设计时，假设翼缘长度为600mm、厚度为100mm，由式(3)计算可得受压区高度

6、x=30mm，内力臂为550mm，此时内力臂增大了12．4％，图l～2分别给出了300×600、300x800梁内力臂变化随配筋率变化的曲线，纵坐标为T形梁对相应矩形梁内力臂的提高比例(％)，横坐标为配筋率(％)，由图l一2可知，当配筋率从O．2％增大到2．5％，内力臂提高的幅度约为2—40％，配筋率越大内力臂提高幅度越大，且近似呈线性增加，当配筋率为1．6％左右时，内力臂提高22％左右，因此弯矩设计值也提高22％左右。由上述可知，就本文举例的梁截面的框架在进行强柱弱梁调整时，仅考虑楼板的影响就应该对柱端配筋乘以1．3的放大系数，那么对于三、四级框架将很难保证强柱

7、弱梁的实现。工A，=6Z(3)1．2填充墙影响大多数框架结构的填充墙都作为其第一道抗震防线，汶川地震中大量的震害实例表明，若填充墙没有良好的构造措施，在强震作用下将严重破坏并造成人员伤亡，另外若柱边填充墙有开洞，会形成短柱，在相同水平位移下，与其它柱相比，短柱吸收更大的地震剪力从而柱子可能首先破坏，针对填充墙的影响，叶列平等认为要么将填充墙与框架柱设缝隔开，不考虑填充墙对主体结构的影响；要么使填充墙与框架柱可靠拉结，充分考虑填充墙的作用，并采取可靠的构造措施加强框架柱。1．3梁本身配筋的影响(1)梁顶支座钢筋实际超配。框架梁配筋设计选筋时很难找蓟刚好等于设计值的配

8、筋面积，必