浅析框架结构中的

摘要：针对近年混凝土框架结构震害中出现了柱铰破坏机制与规范抗震设防“强柱弱梁”的设防目标相违背的现象，本文参考我国现行规范分析“强梁弱柱”出现的主要因素，为以后的设计提供参考，真正实现“强柱弱梁”。

关键词：框架结构；填充墙；楼板；承载力；刚度；强柱弱梁

Abstract: In recent years the concrete frame structure damage appeared to violate fortification goal column hinge failure mechanism and the criterion of strong column and weak seismic fortification “beam" phenomenon, this reference to our current standard analysis main factors to” strong column-weak beam ", provide a reference for design of future, truly achieve the " strong column and weak beam ".

Keywords: frame structure; filled wall; floor; bearing capacity; stiffness; strong column and weak beam

中图分类号：TU973+.15 文献标识码：A文章编号：

引言

钢筋混凝土框架结构是指由梁和柱相连接而构成承重体系的结构，其自身抗侧刚度较小，在地震作用下结构产生的侧移较大，为了保证其抗震性能，设计时遵循“强柱弱梁、强剪弱弯”的设计理念，即在地震力作用下梁先于柱屈服，在梁端先形成塑性铰耗能机制。但是在汶川，玉树地震中框架结构的震害却呈现出“柱铰型”的破坏机制，与现行设计理论不符，所以分析产生“强梁弱柱”的“柱铰型”破坏机制的原因，对以后抗震设计中实现“强柱弱梁”有重大意义。

图1 汶川地震震害图片

“强梁弱柱”震害现象的主要原因分析

2.1楼板对梁刚度的影响

楼板连接各楼层的梁构件，与梁、柱共同浇注形成一个整体结构，增加了结构整体的抗侧力刚度，在整体刚度分配时，梁的抗弯刚度就得提高，而且在结构局部发生破坏时，楼板还会对其产生一定的拉应力，以减缓这种破坏效应。所以现浇楼板与整体结构的协调工作，使梁的抗弯刚度和抗弯承载力都得到了很大程度的增加。

通过对有无楼板结构及弹塑性楼板结构和弹性楼板结构进行参数分析，分析结果表明，现浇楼板的存在不仅延缓框架粱的破坏速度，使梁较难出现塑性较，而且使楼板结构吸收的地震能量比无楼板结构大，造成其最大位移及层间位移角都远大于无楼板结构，其基底剪力小于无楼板结构基底剪力。而基于弹性楼板假定的结构分析模型，仍然不能真实有效地反映楼板在非线性阶段对结构的空间作用。一方面，现浇楼板使整体结构吸收地震作用大，另一方面又对框架梁起到一定的增强作用，使得“强柱弱梁”的抗震设防目标较难实现。我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）5.2.2条规定，现浇楼盖中梁的刚度可以考虑翼缘的作用予以增大，增大系数可取1.3~2.0，来满足，但基于结构配筋时梁、板单独计算，这样梁中实际配筋就为梁和板的计算配筋之和，而规范中并没有考虑，国内外学者验证这部分能提高梁承载力的20%~30%,这样对于"强柱弱梁"的实现就有很大影响。

2.2填充墙对结构的影响

填充墙作为框架结构的重要组成部分, 理论上起围护作用, 而不作为受力构件存在，但其存在必然影响结构的受力性能。水平方向上，不同剪力墙数量和分布影响结构侧向刚度，从而结构地震力的分布；竖直方向，不同楼层剪力墙的数量、分布影响层间刚度，形成薄弱层。我国《抗规》（GB50011—2010）第3.7.4 条规定:框架结构围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响, 避免不合理设置而导致主体结构的破坏。但并没有明确确定该如何考虑填充墙对结构抗震的不利影响。实际工程设计采用考虑非承重墙刚度对结构自振周期的折减系数来调整结构的自振周期, 从而影响地震力的计算,但这种方法并不能完全符合实际设计情况。另一方面，在地震力作用下填充墙约束框架梁的变形，特别是连接比较紧密的情况时，增大了梁的刚度，这方面设计时可以尝试将填充墙转化为一定厚度的剪力墙才考虑它的约束机制。

2.3柱轴压比对结构的影响

我国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)规定, 框架结构柱的轴压比限值在0.65～0.85 之间, 随抗震等级提高而减小。与日本、新西兰等国规范相比, 我国规范的轴压比要大很多, 约是其2～3 倍。由得，轴压比限值越高,相同情况下柱的截面允许尺寸就越小。虽然这样能够满足使用空间大、美观、经济等的要求, 但减小了结构的安全储备性能, 并降低了梁柱线刚度比。

2.4 梁柱刚度比过大

当梁柱刚度比超过一定值，在地震力作用下，柱的相对弯矩增幅会大于梁的相对弯矩增幅，也就是框架柱会先于梁达到抗弯承载力值而出铰；并且当层间剪切变形达到一定程度后，即使柱端纵筋不屈服，柱端混凝土压应变也会达到极限压应变而发生破坏，导致柱端抗弯承载力降低。再加上P-效应，使结构无法再形成强柱弱梁屈服机制。

3 结语

框架结构设计时，以“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构架”为目标，但工程震害出现了“强梁弱柱”的震害现象，说明抗震理论和实际还存在着一定距离，结构设计软件也存在着一些缺陷。造成“强梁弱柱”的实际因素还很多，本文只是就其几个主要因素做了简单分析。加快理论研究与实际结合的步伐，弥补抗震措施的不足，对“强柱弱梁”机制的实现具有重大现实意义。

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作者简介：邢相雷（1984.4-），男，山东日照人，西安建筑科技大学硕士研究生，主要研究方向：自诊断自增强智能混凝研究。