探討框架結(jié)構(gòu)強柱弱梁設(shè)計

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1、探討框架結(jié)構(gòu)強柱弱梁設(shè)計【摘要】對于強柱弱梁規(guī)定的設(shè)計，框架結(jié)構(gòu)強柱弱梁影響因素進行歸納，本文將采取可靠的設(shè)計構(gòu)造措施保證框架結(jié)構(gòu)，在各種使用狀態(tài)下的安全性，并提出具體設(shè)計對策和建議，對于控制建筑物結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性指標(biāo)參考起到很大的作用。【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；強柱弱梁設(shè)計；框架一、相關(guān)規(guī)范參照GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，對于考慮地震作用組合的一、二、三級框架柱，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)點外，柱端組合的設(shè)計彎矩應(yīng)滿足下式要求：XMC=r

2、CXM

3、b(l)一級框架結(jié)構(gòu)及9度時，尚應(yīng)符合：EMC=i]C￡Mbua(2)式中〈MC節(jié)點上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設(shè)計值Z和，上下柱端的彎矩設(shè)計值，可按彈性分析分配；ZMb節(jié)點左右梁端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和，一級框架節(jié)點左右梁端均為負(fù)彎矩時，絕對值較小的彎矩應(yīng)取0；ZMbua節(jié)點左右梁端截面反時針或順時針方向?qū)嵟涞闹菇孛婵拐鹗軓澇休d力所對應(yīng)的彎矩值之和，根據(jù)實配鋼筋面積(計入受壓筋)和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值確定；nC柱端彎矩增大系數(shù)，一級取1?4,二級取1.2,三級取1.1

4、。雖然《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對“強柱弱梁'‘的設(shè)計作了上述具體的規(guī)定，但經(jīng)過眾多學(xué)者對部分地震災(zāi)害相關(guān)報告分析顯示，并沒有出現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)梁較機制，絕大部分現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)仍然出現(xiàn)了柱端嚴(yán)重破壞的“強梁弱柱”破壞現(xiàn)象，僅未設(shè)置現(xiàn)澆板的框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了“強柱弱梁"，即框架梁率先破壞，框架柱基木完好。二、影響強柱弱梁的因素1.柱軸壓比的影響。現(xiàn)行規(guī)范軸壓比限值偏高是導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力不足的主要原因。在地震過程中，軸壓比過高容易造成柱壓潰破壞，適當(dāng)控制軸壓比對實現(xiàn)強柱弱梁機制是非常有益處的。1.梁計算

5、中樓板的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般都是不考慮樓板參與整體計算，大部分情況下是直接將荷載倒算的梁上，而在計算水平荷載（地農(nóng)與風(fēng)荷載）的時候考慮樓板對梁剛度的提高作用，用一個中梁（邊梁）剛度放人系數(shù)來考慮樓板的作用，但計算梁配筋的時候又只考慮矩形截面，這樣一來形成了本來是T形梁承受荷載，鋼筋計算卻完全集中在矩形截而中。2.填充墻對結(jié)構(gòu)剛度的影響。在實際工程屮很多圍護結(jié)構(gòu)是砌體墻，而地震作用下砌體墻與梁一起運動，無疑對梁有一個較大的加強作用。而柱子--般情況卜?額外承受砌體墻與梁共同作用產(chǎn)生的剪力，這對抗

6、震規(guī)范“強梁弱柱”機制的實現(xiàn)是個很大的挑戰(zhàn)。3.裂縫計算加大了梁端的抗彎能力。不合理的裂縫計算加大了梁端配筋面積，導(dǎo)致梁端計算彎矩過大，梁端裂縫寬度計算值大于實際值，同時，加大梁端配筋，抗震調(diào)幅與梁端裂縫撓度計算的才盾，對“強柱弱梁”機制實現(xiàn)增加了新的負(fù)擔(dān)。4.梁底配筋的不合理?，F(xiàn)階段梁配筋設(shè)計絕大部分都采用國家標(biāo)準(zhǔn)圖03G101-1,設(shè)計施工不區(qū)分具體情況而盲目套用圖集，造成梁端底面實際配筋大大超出強柱弱梁計算中對應(yīng)于梁底彎矩設(shè)計值的配筋量，當(dāng)跨中彎矩對底筋起絕對控制作用時，所有底筋均錨入柱中

7、，使梁端抗彎矩能力大大增加，問題更嚴(yán)重。5.梁柱剛度比過人而導(dǎo)致強柱弱梁機制難于實現(xiàn)。6.1當(dāng)梁柱剛度比超過一定值，在水平側(cè)向力作用下，框架柱相對彎矩增幅會大于框架梁相對彎矩增幅（相對彎矩=M/Mu）,框架柱會先于框架梁達到抗彎承載力而出餃；6.2當(dāng)層間剪切變形達到一定程度后，即使框架柱端縱筋不屈服，柱端混凝土壓應(yīng)變也會達到極限壓應(yīng)變而發(fā)生破壞，導(dǎo)致柱端抗彎承載力降低。再加±P-8效應(yīng)，使結(jié)構(gòu)無法再形成強柱弱梁屈服機制。這種情況通常出現(xiàn)在荷載較大，梁跨度較大。三、結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取計算中應(yīng)嚴(yán)格按

8、照地震區(qū)的劃分，選取正確的設(shè)計基本地震加速度值?？蚣芙Y(jié)構(gòu)由于填充墻的存在，使結(jié)構(gòu)的實際剛度大于計算剛度，計算周期大于實際周期，因此，算出的地震作用效應(yīng)偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全，因而應(yīng)對結(jié)構(gòu)的計算周期進行折減。折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量按規(guī)范選取。SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型均為矩形截而，未考慮樓板形成T形截而而引起梁剛度增大，計算出的地震剪力偏小，使結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此計算時應(yīng)將梁剛度進行放大，放大系數(shù)屮梁取2.0、邊梁取1.5為宜。計算屮應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。SATWE軟件計算

9、中，框架柱的角柱在特殊構(gòu)件定義里面一定耍設(shè)定,否則引起框架柱的角柱配筋不足。四、調(diào)整梁、柱端組合彎矩設(shè)計值框架節(jié)點彎矩平衡條件是節(jié)點外力矩與梁柱端彎矩的代數(shù)和等于零。*于框架節(jié)點外力矩是由梁柱偏心或梁板懸挑引起的，其值一般不大，故規(guī)范用滿足式(1)使柱端彎矩之和大于梁端彎矩之和，以實現(xiàn)“強柱弱梁''的目標(biāo)是可行的;但與框架梁端彎矩調(diào)幅與否對柱端組合彎矩值的影響相比，直接增大柱端彈性分析彎矩的簡化方法所求得的柱端組合彎矩設(shè)計值與式(1)的計算結(jié)果差別并不算大。另一方面，直接增大柱端彈性分析彎矩，一