摘要：在抗震設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)柱弱梁”作為設(shè)計(jì)延性框架所采取的基本措施之一，應(yīng)貫徹在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從各方面保證增大框架柱的安全度，使框架梁成為相對(duì)較弱的的構(gòu)件。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，影響到實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的因素有很多，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)，對(duì)規(guī)范條文不宜照搬照抄機(jī)械執(zhí)行。

　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)論文,框架結(jié)構(gòu),強(qiáng)柱弱梁,概念設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　概念設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)十分重要，甚至可以說(shuō)概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本。概念設(shè)計(jì)有幾個(gè)重要原則：“強(qiáng)柱弱梁”，“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”，“強(qiáng)剪弱彎”。本文重點(diǎn)討論框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)柱弱梁?jiǎn)栴}。

　　框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求強(qiáng)柱弱梁，以保證結(jié)構(gòu)的延性，用以提高結(jié)構(gòu)的變形能力，防止在強(qiáng)烈地震作用下倒塌。強(qiáng)柱弱梁不僅是手段，也是目的，其手段表現(xiàn)在人們對(duì)柱的設(shè)計(jì)彎矩人為放大，對(duì)梁不放大。其目的表現(xiàn)在調(diào)整后，柱的抗彎能力比之前強(qiáng)了，而梁不變。即柱的能力提高程度比梁大。這樣梁柱一起受力時(shí)，梁端可以先于柱屈服。

　　2 規(guī)范的相關(guān)規(guī)定

　　《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第6.2.2條規(guī)定：一、二、三級(jí)框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點(diǎn)外，柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式要求：

　　∑Mc =ηc∑Mb (1)

　　一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)尚應(yīng)符合

　　∑Mc =1 .2∑Mbua (2)

　　式中各符號(hào)意義見(jiàn)規(guī)范。

　　當(dāng)反彎點(diǎn)不在柱的層高范圍內(nèi)時(shí)，柱端截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值可乘以上述柱端彎矩增大系數(shù)�！陡邔咏ㄖ�混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)第6.2.5，第7.2.22條以及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)第11.3.2條均有相似的規(guī)定。

　　3 問(wèn)題

　　但汶川地震的結(jié)果并不如預(yù)想的一樣，如下列圖：

　　4 討論如何從設(shè)計(jì)上保證強(qiáng)柱弱梁

　　(1) 框架梁端彎矩調(diào)幅

　　由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，在豎向荷載下可以考慮適當(dāng)降低梁端彎矩，進(jìn)行調(diào)幅。

　　優(yōu)點(diǎn)：①減少負(fù)彎矩鋼筋的擁擠現(xiàn)象。

　�、谟欣�于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁

　�、蹨p少梁端，增大跨中，梁構(gòu)件偏于安全。

　　(2)中梁剛度放大系數(shù)

　　《高規(guī)》第5.2.2條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計(jì)算中，現(xiàn)澆樓板和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以放大。其建議中梁該系數(shù)取2，邊梁取1.5。

　　規(guī)范對(duì)于梁剛度的放大主要是為了考慮樓板剛度對(duì)梁的貢獻(xiàn)。因?yàn)槲覀兪炙�、電算的時(shí)候是無(wú)法考慮樓板對(duì)梁的剛度貢獻(xiàn)，因此規(guī)范規(guī)定可通過(guò)采用梁剛度放大的方法來(lái)近似考慮。

　　但在實(shí)際操作過(guò)程中，若對(duì)中梁剛度進(jìn)行放大，一般情況下梁的內(nèi)力會(huì)增加，相應(yīng)配筋也會(huì)變大，因?yàn)門形截面的鋼筋全配在了矩形截面里。結(jié)構(gòu)有由強(qiáng)柱弱梁往強(qiáng)梁弱柱轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。

　　所以建議算梁內(nèi)力時(shí)，中梁剛度放大系數(shù)取1.0，算位移時(shí)，可以考慮中梁剛度放大。

　　(3)柱梁的線剛度比

　　雖然規(guī)范沒(méi)有規(guī)定框架結(jié)構(gòu)柱梁線剛度比。但是框架柱作為豎向構(gòu)件，有必要截面適當(dāng)?shù)膹?qiáng)，對(duì)于傳遞豎向力的水平構(gòu)件的框架梁也有必要適當(dāng)?shù)娜�。在抗震設(shè)防區(qū)，框架柱與框架梁的線剛度比宜控制在1.5～2.5范圍較為合理。但有些情況不宜實(shí)現(xiàn)，往往框架柱與框架梁的線剛度比值還會(huì)很小，比如框架柱與井字梁的邊梁的線剛度比值。此時(shí)建議結(jié)合柱軸壓比進(jìn)行控制，軸壓比應(yīng)比規(guī)范規(guī)定限值要小多些。

　　(4)控制柱子配筋率

　　《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定柱中全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%。

　　但本人認(rèn)為最好控制在1%～2.5%，一方面經(jīng)濟(jì)性較好，另一方面說(shuō)明柱截面尺寸相對(duì)合適。當(dāng)柱配筋較大時(shí)說(shuō)明柱截面尺寸相對(duì)較小，帶來(lái)的必然是柱的線剛度較小。

　　5 中梁剛度放大系數(shù)的影響

　　《高規(guī)》第 5.2.2 條規(guī)定：在結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算中，現(xiàn)澆樓面和裝配整體式樓面中梁的剛度可考慮翼緣的作用予以放大。樓面梁剛度增大系數(shù)可根據(jù)翼緣情況取1.3—2.0。按照《高規(guī)》條文說(shuō)明中的建議，當(dāng)近似以梁剛度增大系數(shù)考慮時(shí)，應(yīng)根據(jù)梁翼緣尺寸與梁截面尺寸的比例予以確定，通常邊框架梁取1.5，中框架梁取2.0。

　　在水平地震力作用下，梁剛度對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移、周期等均有影響。一般情況下，梁的剛度增大，其內(nèi)力也會(huì)相應(yīng)增大，配筋增加，導(dǎo)致梁承載力得到提高。而對(duì)于大多數(shù)柱子而言，即使柱端彎矩增加，其配筋面積仍然為構(gòu)造配筋，承載力并沒(méi)有相應(yīng)得到增加，這樣就使結(jié)構(gòu)存在由強(qiáng)柱弱梁向強(qiáng)梁弱柱轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。并且，即使框架柱是計(jì)算配筋，在水平地震力作用下，由于梁剛度增大很多，使內(nèi)力更多地分配給了框架梁，從而造成框架柱內(nèi)力減小，配筋減小，承載力降低，更有可能使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成強(qiáng)梁弱柱，對(duì)抗震更加不利。

　　所以，筆者認(rèn)為在計(jì)算框架梁柱配筋時(shí)，要合理考慮設(shè)置梁剛度放大系數(shù)，并且相應(yīng)增加框架柱的計(jì)算和構(gòu)造措施。比如，在實(shí)配柱縱筋和箍筋時(shí)，應(yīng)考慮由于梁翼緣板的作用和梁裂縫寬度驗(yàn)算所導(dǎo)致增加梁縱筋的影響;增大框架柱的最小截面尺寸及最小配筋率等。

　　6 結(jié)論

　　強(qiáng)柱弱梁概念設(shè)計(jì)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的延性及安全性起著重要作用，因?yàn)橐坏┲�端先與梁端出現(xiàn)塑性鉸，輕者引起局部坍塌，重者引起整幢樓倒塌。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分重視強(qiáng)柱弱梁的實(shí)現(xiàn)。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中指出應(yīng)該注意的問(wèn)題和指標(biāo)。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3] GB50011-2001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

　　[4] 包世華.新編高層建筑結(jié)構(gòu)[M](第二版).

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