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钢筋不是你想加,想加就能加——浅谈框架结构的“强柱弱梁”


原创作品推荐 ◆◆◆ 作者 | 秋刀鱼 结构工程硕士、甲级设计院从事结构设计工作, 沙龙365登入原创内容合作老师。 未经允许谢绝转载
相信很多结构小白们在绘制施工图的时候都会听到这样的话:“哎,你这根梁的配筋有点小啊,跨度那么大,还是多上一根钢筋保险”,又或者是:“配筋这几根筋,到时候出了裂缝,钢筋生了锈,你就知道后悔了。”
听到前辈们用这样的语气跟你说话,是不是顿时觉得心里有点慌,毕竟人家经验丰富,大活小活见了无数,俗话说听人劝吃饱饭,也就敲几下键盘的事儿,花甲方的钱买自己的心安何乐而不为。
其实你并不知道,正是所谓的“经验之谈”给很多框架结构埋下了隐患,这就是我们沙龙365登入专业最早接触到的一个概念——强柱弱梁。
记得我在上大学的时候,还没有学会计算各种承载力挠度裂缝之前,先听到老师讲概念:“框架结构最看重三个问题——强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”
为什么强柱弱梁这么受重视?
从受力角度讲,框架结构理想的破坏机制是在地震作用下,先由梁端产生塑性铰,此过程会消耗地震能量,地震作用减小后,结构的受力状态将会改善,柱子得到了更好的保护。
从破坏后果讲,在框架结构中,框架柱是最主要的承重构件,一旦地震作用下,框架柱先于框架梁破坏,必然导致梁板重叠下落,造成人员的巨大伤亡。
既然强柱弱梁的设计思路如此重要,为什么实际工程中却未能实现呢?
首先,楼板与梁现浇在一起,楼板作为梁的翼缘,使其由矩形梁变成了T型梁,抗弯刚度和抗弯承载力均显著提升:正弯矩作用下,楼板的混凝土与梁受压区混凝土共同抗压,增大了受压区宽度;负弯矩作用下,部分板内钢筋与梁上部纵筋共同抵抗负弯矩。对于这种状况,在设计时会放大边梁和中梁的截面刚度,倍数分别取2和1.5。抗弯刚度增大导致由结构分析得到的梁端弯矩增大,但增大的配筋全部配置于梁内,楼板的配筋并未考虑,因此实际工作时,由板筋所造成的框架梁超配筋,在二三级框架下,就已经超过了规范对柱端弯矩的增大系数,致使强柱弱梁失效。
图片3.png 其次,对于截面尺寸较大的梁柱,计算时不考虑梁、柱端刚域的影响;在实际配筋时人为放大配筋;支座处以裂缝控制配筋等都是造成钢筋超配的因素。
图片4.png 一部分设计人员出于安全考虑,秉承“宁大毋小”的原则,将梁的计算结果根据自身经验加大,而不增大柱子的钢筋,变相增加了梁的抗弯能力,削弱强柱弱梁的作用。
那么本文开头说到的,为了满足抗裂而放大钢筋的做法,也是不可取的,计算软件在计算框架梁时,都是把梁当做独立梁(梁两侧没有楼板)来对待。没有考虑到楼板对梁抗裂计算的贡献。其实绝大多数情况下,按强度计算时,所配置的钢筋可以满足0.3mm的抗裂要求。另外,配筋计算时按照弯矩包络来设计的,也就是说对应于承载力极限状态,而裂缝计算是在正常使用极限状态下考虑的,故而按正常使用工况计算时裂缝并不大。反而是裂缝的出现,在地震作用时,更容易满足强柱弱梁的要求。
最后,框架梁上有时会布置填充墙,地震作用时,填充墙会与梁一同运动,增大了梁的刚度,这一点计算时也是考虑不到的。
为了实现“强柱弱梁”,我们需要做什么?
1)考虑框架梁有效翼缘宽度范围内,与框架梁纵筋通向的板内钢筋的作用,可近似取梁两侧各6倍楼板厚度范围。
2)控制梁底通长钢筋数量,梁跨中底筋和支座处底筋会有差别,应适当的控制底筋进入框架柱内的根数,在配置两排钢筋时,上排钢筋尽可能在柱外截断,使进入柱内钢筋满足计算值即可。另外,节点处锚固过多的钢筋还会影响混凝土的浇筑质量。
3)适当考虑塑性内力重分布的影响,采用柱边截面处梁端内力值进行配筋和裂缝宽度验算。根据工程经验,对梁端弯矩进行适当的折减。
4)严格控制梁端钢筋的超配,使梁端负弯矩钢筋实配面积为计算面积的95%~100%,梁端正弯矩钢筋超配不超过10%。
以上就是我们今天的内容,
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  1. wangxueleiyy 8天前
    谢谢楼主的资料 沙龙365登入
    #2 0 举报
  2. 亿淘商铺 8天前
    沙龙365登入原创内容合作老师。
    沙龙365登入
    #3 0 举报
  3. 亿淘商铺 8天前
    为了实现“强柱弱梁”,我们需要做什么?
    沙龙365登入
    #4 0 举报
  4. pzkpzk 7天前
    谢谢楼主分享,学习了 沙龙365登入
    #5 0 举报
  5. 质量监督 7天前
    谢谢前辈分享经验 沙龙365登入
    #6 0 举报
  6. 呵呵201603 7天前
    谢谢楼主的分享,不错不错 沙龙365登入
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  7. 杰森哥 7天前
    怎么就这么一点。 沙龙365登入
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  8. 茉莉男生 7天前
    不赞成强柱弱梁,力的形式不是单纯的竖向荷载力和侧向水平力!钢筋配置不仅仅要从成本上考虑,最主要是以质量特性进行全方面考虑。适筋梁本来就是最地限度的配置钢筋,还想弱梁,干脆你把梁取消掉吧。 沙龙365登入
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  9. jinlian82 7天前
    道理是如此,实际控制是一回事 沙龙365登入
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  10. 结构苦行僧 6天前
    强柱弱梁应该主要是从截面尺寸上控制的吧 沙龙365登入
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