《建筑震害教训——强梁弱柱的框架》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑震害教训——强梁弱柱的框架（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、在现浇钢筋混凝土框架结构的震害中极少发现预期的“ 强柱弱梁 ” 破坏模式， 而几乎统统是柱端出铰。先科普一下， 为什么希望框架结构的破坏遵循“ 强柱弱梁 ” 的模式呢？如下图所示 （红点表示塑性铰） ，左边为 “ 强柱弱梁 ” 模式（即梁铰机制） ，框架结构中的梁端首先屈服，形成塑性铰，耗散地震输入能量，保护框架柱。理论上，当梁端都出铰且柱底也出铰时，结构形成可变机构， 这预示着结构的倾倒。而在与之相对的“ 柱铰机制 ” 中，某一薄弱楼层上的框架柱端部全部出铰，结构随着倒塌。两者相比，在倒塌前， 梁铰机制的破坏更加充分的调动了结构中各个部分的能力，整体性较好，有利于控制损伤，避免倒塌。因此在能
2、力设计法中将梁铰机制 （或者允许出现梁柱铰混合机制）作为框架结构的预期破坏模式，于是有了所谓的“ 强柱弱梁 ” 的设计概念。现实远比我们想象得要复杂， 汶川地震中框架结构的表现无情地说明了这一点。柱端破坏而梁端完好的例子随处可见。下面就是几乎所有去震区调查过的人都拍到经典柱铰机制。从图上看，梁好高，柱好细，梁能先坏才怪了。“ 强梁弱柱 ” 归结起来在设计方面可能有如下原因：(1) 梁端的内力被高估，配筋过多。虽然在实际设计中采用了塑性内力重分布，梁端内力取到柱边缘等减小梁端设计弯矩的做法，但还有一些重要的因素被忽视了。一是王亚勇所长提到的 PKPM 在梁端弯矩计算方面的看似“ 偏于安全 ” 的
3、做法，即在结构整体内力分析时，梁的刚度考虑了楼板翼缘的贡献，然而在设计截面时却把钢筋全面集中在梁端，楼板自己还有一部分钢筋， 导致梁端钢筋配多了；另一方面在设计中认为楼板荷载先传到梁，再由梁传给柱；而实际上在现浇楼盖中，很可观的一部分荷载没有通过梁而直接传给柱了，因此设计中高估了梁受到的荷载，梁端弯矩设计值也就被高估了。(2) 柱子太细了。柱截面的选取一般是首先根据轴压比来定的。所谓设计轴压比，是指柱子的设计轴力与其自身的轴向抗压承载力之比。我国规范中允许使用的轴压比相当高。在混凝土结构规范中， 即使是一级抗震的框架，柱的轴压比限值也高达0.7 。 而在地震多发的日本，这个限值要小得多，这也是
4、为什么日本建筑中的柱子看上去总显得矮胖的原因之一。承受的轴力过大会严重削弱柱子的抗弯承载力，柱子截面过小抗剪承载力又难以保证，这些都不是通过增加柱的配筋可以弥补的。(3) 梁、柱的承载力级差偏小。这是配筋的问题了。我国规范现在采用的强柱弱梁系数大概在 1.2-1.4左右，再算上梁、柱抗震承载力调整系数的差异以及材料分项系数可能引起的梁柱承载力计算的差异，这个级差系数大概在1.4-1.6左右，这还号称已经考虑了楼板对梁的强化作用以及可能出现的材料离散性。然而我的初步研究表明，即使不考虑楼板的贡献，也不考虑材料离散性，单单是地震下的塑性内力重分布一项，就需要2.0左右的梁、柱承载力级差系数来保证“ 强柱弱梁 ” ，实际真正需要的可能更高。新西兰规范在这方面是比较严格的。要改善，该怎么做很清楚，一是正确计算梁端弯矩，把梁端设计弯矩降下来；二是减小柱的轴压比限值，把柱做大；三是提高强柱弱梁系数。
