强震下钢筋混凝土框架结构强柱弱梁的探讨

强震下钢筋混凝土框架结构强柱弱梁的探讨

潘雪松1,2

（1.大唐环境产业集团股份有限公司；2.江苏南京热电工程设计院有限责任公司江苏南京211100）

【摘要】哈本文简述了钢筋混凝土框架震害的现状，分析了影响强震下钢筋混凝土框架结构强柱弱梁实现的主要因素，并提出了一些建设性建议。

【关键词】钢筋混凝土；强柱弱梁；地震

DiscussiononStrongColumnandWeakBeamofReinforcedConcreteFrameStructureunder

StrongEarthquake

PanXue-song

【Abstract】Thispaperbrieflyintroducesthepresentsituationofseismicdamageofreinforcedconcreteframe,analyzesthemainfactorsthatinfluencetherealizationofstrongcolumnandweakbeamofreinforcedconcreteframestructureunderstrongearthquake,andputsforwardsomeconstructivesuggestions.

【Keywords】Reinforcedconcrete;Strongcolumnandweakbeam;Earthquake

【中图分类号】TU375.4【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2016）22-0022-02

1.引言

强柱弱梁原则是钢筋混凝土框架结构抗震设计中的主要原则之一。强震下，柱子遭到破坏要在梁破坏之后，柱子的破坏对钢筋混土框架结构的破坏是整体性的，会导致整个框架的破坏，而梁的破坏是局部的，属于构件破坏。在进行钢筋混凝土框架结构的设计时，要达到强柱弱梁的设计标准，需要至少完成以下两道防线的设计：首先，从弹性到部分梁端出现塑性铰；其次，从梁端塑性铰发生较大转动到根部破坏。

2.钢筋混凝土框架结构震害的现状

钢筋混凝土框架结构震害涉及围护结构的破坏、框架梁端破坏、短柱剪切破坏、柱底弯曲破坏、底层柱柱顶破坏、异形柱端破坏、楼梯的受拉破坏等。另外，还涉及结构的薄弱层倒塌、部分倒塌和整体倒塌。填充墙是框架结构破坏严重的非结构构件。

3.影响强震下强柱弱梁不能完美实现的因素

强梁弱柱结构设计是我国抗震规范中一项十分重要的措施。然而，近些年来，高强度地震频繁发生，人们对建筑的抗震性更为关注，同时对强震下钢筋混凝土框架结构的受力性能研究越来越重视，震后研究发现，强柱弱梁结构设计没能完美实现，柱破坏程度相比于梁破坏程度较为严重，这种“弱柱强梁”的机构设计是导致框架结构在超设防烈度下发生破坏的主要原因之一，强震时产生柱铰，从而导致框架结构整体性的破坏。影响强震下强柱弱梁结构设计不能实现的因素主要有以下几点：

3.1结构动力导致的抗力减小或柱端弯矩增大

首先，受强震影响，框架柱轴力会发生相应的变化，地震烈度越高，其发生的变化就较大，角柱和边柱部位受影响较为明显，柱轴力变小同时处于大偏压时，截面抗弯能力则会减小。另外，柱反弯点的位置会随内里重分布而发生相应改变，在结构动力反应时，节点处柱端弯矩比与柱两端弯矩比也会随柱反弯点位置的变化而改变，甚至会引起柱端弯矩大于原先的设计值。

3.2由于地震发生的时间、地点、强度等是不可控的，同时具有随机性，导致梁柱抗弯承载力比受到严重影响。

3.3梁端实际抗弯能力超强

3.3.1人为因素导致梁端钢筋超配

在进行结构设计时，通常情况下，设计者考虑到安全富余度，都会增大构件控制截面计算配筋。然而，当柱端配筋加大比例与梁端配筋比例不匹配，或者只增加梁端配筋时，则会引起柱铰发生，柱端出现屈服现象，梁实际抵抗力会增加，进而影响强柱梁弱设计的实现。

3.3.2柱筋与梁筋进入屈服之后状态程度差异

设计时，在柱端先屈服出现塑性铰的前提下，无屈服平台或者短屈服平台的钢筋应用于梁纵筋时，在一定程度上，容易导致梁铰中的纵筋进入强化段。如果长屈服平台用于梁纵筋时，梁端塑性铰即便转动充分，也很容易导致梁中纵筋应变不能进入强化段。

3.3.3构造因素导致梁端钢筋超配

在实际工程中，一定宽度之内的与框架梁平行的现浇板板筋具有参与抵抗支座负弯矩的功能，梁端抗负弯矩能力相比于实际设计值会变大，而且很容易引起端部钢筋超筋现象，混凝土相关标准应涉及有效翼缘宽度的影响；跨中钢筋通长，弯矩较小一端的梁下部钢筋超过设计值；跨中钢筋通长，梁下部钢筋伸入梁两端支座，会使梁端抗正弯矩能力变大；规范规定了梁端截面底部与顶部纵向受力钢筋截面面积比值，通常二、三级抗震等级应当不低于0.3，而一级应不低于0.5，梁端下部纵向钢筋超配。

3.3.4重力荷载组合控制时引发梁筋超配

在荷载组合时，一些抗震设防烈度低的地方，由于受重力荷载组合控制影响，梁端及跨中纵筋因跨中下部纵筋通长伸入支座，引起梁端下部钢筋也收到重力荷载组合控制影响。使得梁端上下部钢筋的实际用量大于地震作用组合控制的钢筋用量。

3.3.5材料强度离散性

材料强度具有离散型，会引发柱筋强度偏低与梁筋刚度偏高的问题，进而使梁铰发生在柱铰发生之后，引起梁端抗弯能力加大。

3.4其他影响因素

导致强柱弱梁不能实现的因素很多，其他因素如材料强度具有随机性、结构荷载具有不确定性、结构分析模型与实际不符、非结构构件如填充墙产生的影响等。

4.强柱弱梁结构设计建议

（1）在实际操作中，影响强柱弱梁结构建设的因素诸多，导致与计算值相比梁端截面实际受弯承载力比较高，所以，设计过程中，应根据抗震等级，柱端设计弯矩应根据抗震等级的变化进行相应调整。

（2）运用塑性内力重分布与柱边缘处梁端弯矩设计值，对梁端截面配筋及裂缝进行验算，以保证裂缝宽度的验算不会引起强柱弱梁验算新问题的增加。

（3）对梁端截面底部钢筋与框架梁跨中截面底部配筋要求加以区分，对梁端截面下部实际配筋量加以控制，应按照梁端截面底部配筋要求对框架柱数量进行合理的控制。

（4）对梁端截面实际配置钢筋量进行合理的管控，支座负筋应低于计算值，或者根据需要按经验降低支座负筋量。

（5）在进行设计时，应当考虑现浇楼板中的板钢筋对框架梁端部截面实际抗震受弯承载力的影响。

5.结语

综上所述，近些年高强度地震时有发生，通过对震后震害的研究发现，强柱弱梁结构设计不合理是导致破坏性增大的主要原因之一。加强强柱弱梁结构框架的设计，提高建筑的抗震性对保障人民生命财产安全意义重大。而强柱弱梁结构没能完美实现的原因有许多，包括材料、结构及人为等多种因素。因此，通过对这些原因的分析研究，找到相应的解决措施，从而降低强震对民众的威胁，具有十分重要的研究意义。

参考文献

[1]王志鑫.强震下钢筋混凝土框架结构强柱弱梁的探讨[J].四川水泥，2016,(4).