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結(jié)構(gòu)抗震概念——強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)柱弱梁是一個(gè)從結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)角度提出的結(jié)構(gòu)概念。要求結(jié)構(gòu)柱子的承載力大于梁的承載力，必須是柱子不先于梁破壞，因?yàn)榱浩茐膶儆跇?gòu)件破壞，是局部性的，柱子破壞將危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全---可能會(huì)整體倒塌，后果嚴(yán)重。平時(shí)在抗震設(shè)計(jì)中用的比較多。 一、“強(qiáng)柱弱梁”的震害照片
地震中倒塌的教學(xué)樓
臺(tái)灣地震中倒塌的酒店
從以上照片可以看出強(qiáng)梁弱柱的危害確實(shí)很大，而這些危害也會(huì)影響到人在地震時(shí)逃生的時(shí)間和通道的問題，在柱子倒塌的情況下，人們逃生的機(jī)會(huì)也就變得渺茫。 其實(shí)強(qiáng)柱弱梁從性能化角度來分析是屬于構(gòu)建層面的范疇，直接影響了結(jié)構(gòu)整體的安全性。而在抗震三水準(zhǔn)(大震不倒，中震可修，小震不壞)中只有大震時(shí)候才能夠體現(xiàn)到這一點(diǎn)，但不論大震、中震還是小震都應(yīng)該滿足強(qiáng)柱弱梁的這個(gè)要求，也就是說，柱子必須晚于梁出現(xiàn)塑性鉸。再基于抗震的三種方法（強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件）從概念角度分析，強(qiáng)柱弱梁是很科學(xué)，但從以上照片中可以看得出在實(shí)際應(yīng)用中并不很理想。 二、力學(xué)基本概念
在上圖中：左圖是梁先出現(xiàn)了塑性鉸，梁通過出現(xiàn)塑性鉸來耗散地震力，來確保結(jié)構(gòu)的安全，柱子晚于梁出現(xiàn)塑性鉸，這樣結(jié)構(gòu)雖會(huì)產(chǎn)生局部的破壞，但結(jié)構(gòu)整體的安全性還是有所保障。右圖中底層柱子出現(xiàn)了塑性鉸，但梁并沒有受到破壞，這種機(jī)構(gòu)在地震水平力作用下就很容易出現(xiàn)倒塌，所以我們要做的就是實(shí)現(xiàn)左圖這樣的理念。 三、強(qiáng)柱弱梁實(shí)相的本質(zhì) 這里我們引出以下兩個(gè)公式：
我們也都清楚結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定離不開力學(xué)的支持，那么我們也可以說其本質(zhì)也就是柱子和梁之間力的對(duì)抗。首先，第一個(gè)公式指的是柱子的彎矩之和必須大于梁的彎矩只和，第二個(gè)指的是柱子的抗剪能力必須大于梁的抗剪能力，這樣才能確保柱子晚于梁之后出現(xiàn)破壞。那要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁，就必須使柱子極限抗承載能力大于梁的極限抗承載能力。 在抗震設(shè)計(jì)中，除頂層、柱軸壓比小于0.15及框支梁柱節(jié)點(diǎn)外，框架的梁、柱節(jié)點(diǎn)處考慮地震作用組合的柱端彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求： 1. 一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的框架應(yīng)滿足柱子的彎矩之和等于1.2倍的梁的實(shí)際承載能力,即：∑Μc=1.2∑Mbua 2.其他情況下可參考:∑Μc=ηc∑Μb 下面我們截取了上面兩個(gè)要求的規(guī)范部分，大家可以參照作為補(bǔ)充：
綜上呢，我們認(rèn)為本質(zhì)上的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁就該按照6.2.1-1條來驗(yàn)算，也就是只有真實(shí)的受力鋼筋參與后才能真正映梁和柱的相對(duì)承載能力的大小，必須按考慮受力鋼筋以后的承載力做為梁與柱的比較，而不是梁與柱計(jì)算出來的數(shù)值做以比較。若只是把梁的彎矩或者剪力放大若干倍以后來作為柱子的承載力的計(jì)算，這樣的做法還是欠妥。 四、強(qiáng)柱弱梁難以實(shí)現(xiàn)原因分析 1. 軟件因素：設(shè)計(jì)過程中通常考慮樓板對(duì)梁剛度的貢獻(xiàn)，放大1.5~2倍，使梁端彎矩相應(yīng)增大，但所增加的配筋全部配置在梁內(nèi)，樓板仍按自身受力另外配筋。 2. 計(jì)算強(qiáng)柱弱梁時(shí)，沒有考慮樓板鋼筋的影響。 3. 沒有考慮剛域影響。梁端配筋按照柱中心線位置彎矩配筋，使得配筋大于實(shí)際受力所需。
4. 設(shè)計(jì)人意識(shí)問題：梁出現(xiàn)超配，梁頂部及底部鋼筋按照計(jì)算所需再人為放大。 5. 填充墻設(shè)置，使得柱剪跨比減小，形成短柱。同時(shí)砌體填充墻與梁底部強(qiáng)連接，客觀上加強(qiáng)了梁剛度，使梁更難先于柱進(jìn)入塑性。
6.裂縫計(jì)算：按照單筋矩形梁計(jì)算，未考慮受壓區(qū)配筋作用，未考慮受拉區(qū)樓板參與工作。導(dǎo)致梁依據(jù)裂縫控制時(shí)配筋較大。 7.結(jié)構(gòu)剛度突變，形成薄弱層。
五、強(qiáng)柱弱梁實(shí)現(xiàn)對(duì)策分析 1. 考慮樓板翼緣內(nèi)配筋影響，考慮剛域，梁端彎矩調(diào)幅。 2. 梁底鋼筋不必全部伸入支座（參G101-1圖集），部分配筋在計(jì)算不需要處截?cái)�，減少梁端頭部富余的配筋，提高節(jié)點(diǎn)延性。
3.填充墻與梁、柱連接盡量采用柔性連接或采取措施減少對(duì)梁、柱剛度影響。盡量采用輕質(zhì)隔墻。 4.控梁端鋼筋超配，荷載、跨度較常規(guī)時(shí)，可不按裂縫計(jì)算結(jié)果配筋（大跨度梁校核撓度及裂縫） 5.梁配筋時(shí)，采取“上筋不多，下筋不少，總量控制的原則”
6.考慮框架柱柱端彎矩放大系數(shù)，適當(dāng)降低柱軸壓比，適當(dāng)提高柱配筋。 7.優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，采用二道防線設(shè)計(jì)思想，采用框剪或剪力墻等抗震能力更好的結(jié)構(gòu)體系。 8.避免結(jié)構(gòu)剛度突變，特別如底框混凝土結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)（首層大開間，二層以上填充墻較多）、首層層高較大等情況。 總而言之，強(qiáng)柱弱梁就是一個(gè)抗震理念，為了能夠更好地抗震。目前我們的建筑對(duì)這一點(diǎn)做的并不是很理想。要保證“強(qiáng)柱弱梁”，首先把承載力調(diào)整系數(shù)改回到提高材料強(qiáng)度上來；其次，要保證梁端出現(xiàn)塑性鉸以后柱端的安全。但考慮到影響結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)機(jī)制的因素很多，所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)必須做好有效的設(shè)計(jì)控制，消除軟件缺陷、計(jì)算方法等因素的影響，更好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)柱弱梁機(jī)制。 END |
