板筋参与梁端负弯矩承载力问题的探讨 - 结构理论

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1、板筋参与梁端负弯矩承载力问题的探讨-结构理论“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》(GB50011-20

2、01)提高了“强柱弱梁”的弯矩增大系数，规定9度及一级框架结构尚应考虑框架梁的实际受弯承载力；并在《建筑抗震设计规范》条文说明中指出“弯矩增大系数考虑了一定的超配钢筋和钢筋超强”，但对框架梁翼缘现浇板内与梁肋平行的钢筋参与梁端负弯矩承载能力的问题，新规范仍未作明确的规定，只是在《建筑抗震设计规范》条文说明中附带指出，当计算梁端抗震承载力时，若计入楼板内的钢筋，且材料强度标准值考虑一定的超强系数，则可以提高框架结构“强柱弱梁”的程度。文献[6]的对比实验表明，由于梁翼缘现浇板内平行于梁肋的钢筋参与形成梁端抗弯承载力，在所试验的梁—柱组

3、合体试件中，支座处的负屈服弯矩要比无翼缘矩形梁的负屈服弯矩提高30%左右。如果把数值1.3作为板筋参与系数考虑到“强柱弱梁”弯矩增大系数中去，就可以发现新规范的仍然是远远不够的。当然，由于板内平行于框架的板筋数量相差很大，板筋对梁端负弯矩承载力的增大系数并非总是1.3，但唐山地震中整体现浇梁板框架的破坏大多发生在柱上，而没有现浇楼板的空框架裂缝则都出现在框架梁上的事实从一个侧面证明了这一点。3．国外规范对板筋参与梁端负弯矩受力的规定鉴于中国规范对这方面的有关问题至今仍未明确，因此，了解国外有关规范对此作出的规定，对我国设计界正确处理

4、有关问题是有益的。在考虑板筋参与问题上各国思路之间也有原则性差别。其中新西兰规范明确规定，在进行梁端截面抗负弯矩设计时，即确定设计所需的负弯矩钢筋时，可以考虑板有效宽度范围内的与梁肋平行的上板面和下板面板筋作为负弯矩受拉钢筋的组成部分。因此，按该规范算出的梁负弯矩筋就只是除去相应板筋外所需要的受拉钢筋。当按实配确定梁端抗弯能力时，自然就必须把已考虑的板筋计入，而且在没有人为增大配筋量的前提下，考虑板筋后的梁端抗负弯矩能力与作用负弯矩应没有大的差别。所以，按新西兰的上述思路，板筋不属于“超配”，自然在“强柱弱梁”的措施中也就可以不考虑

5、板筋引起的“超配”问题。而美国ACI规范，加拿大CSA规范以及欧共体EC8规范在作梁端抗负弯矩截面设计时与中国思路一样，未要求考虑板筋，但与中国规范不同的是，中国规范是将设计所需的梁端负弯矩筋与无现浇板的框架梁一样布置在梁肋顶部的宽度范围内，而这三本规范规定梁端计算出的负弯矩筋除了大部分应放在肋宽范围内，少部分则可放在规范规定的一定板宽范围内。其中美国和加拿大规范认为这样做的目的是避免上部板筋过于拥挤和避免在临近梁肋的板内出现过宽的裂缝。因此，当按实配确定梁端抗弯能力并考虑有效宽度内与梁筋平行的钢筋时，这部分钢筋可能既有原设计所需的

6、受拉钢筋，又有额外的板筋，而只有额外的板筋才属于“超配”部分。对于板的有效宽度，各国规范的不同规定是：新西兰规范：取有效板宽为下列规定中的较小值：从梁中心线向两侧各伸出梁跨度的1/4。从梁中心线向两侧各伸出梁肋间距的1/2。对于与外柱相连的梁，当有直交边梁时，从梁中心线向两侧各伸出边梁跨度的1/4；当无直交边梁时，从梁中心线向两侧各伸出一倍边柱宽。美国规范：美国ACI318-99规范规定在按实配计算梁端的抗负弯矩能力时，有效板宽按该规范第8.10条取用，即与翼缘位于受压区时的有效板宽取值相同。具体规定为：对于两侧有板的梁：总有效板宽

7、不超过梁跨度的1/4。有效板宽从梁每个侧边向外不超过板厚的8倍和梁肋净距的1/2。对于只有一侧有现浇板的梁，有效板宽取为从梁每个侧边向外不超过梁跨度的1/12、6倍板厚和梁肋净距的1/2的较小值。ACI规范第10.6.6条同时规定应该将计算所需的负弯矩受拉钢筋的一部分分布在有效宽度或框架梁跨度十分之一的宽度范围内，两者取较小值。加拿大规范：加拿大CSA规范对于两侧有板的梁，具体规定为：当为简支梁时，有效板宽取为从梁每个侧边向外不超过梁跨的1/5。当为连续梁时，有效板宽取为从梁每个侧边向外不超过梁跨的1/10。有效板宽尚满足从梁每个侧

8、边向外不超过12倍板厚和梁肋间距的1/2。对于只有一侧有板的梁，有效板宽从梁每个侧边向外不超过：梁跨度的1/12。6倍的板厚和梁肋间距的1/2的较小值。CSA规范第10.5.3条同时规定应该将计算所需的负弯矩受拉钢筋的一部分分布在有效