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什么是梁端弯矩(简支梁集中力弯矩图)

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强柱弱梁是指框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用于提高结构的变形能力,防止其在强震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段,更是目的。它的意思是,人们人为地放大了柱的设计弯矩,而没有放大梁的设计弯矩。目的是调整后,柱的抗弯能力比之前更强,而梁保持不变。也就是说,柱的承载力比梁的承载力提高更多。这样,当梁和柱共同受力时,梁端可以先于柱屈服。

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基本简介

强柱弱梁是从结构抗震设计角度提出的结构概念。即柱不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部的。立柱失效会危及整个结构的安全——可能整体倒塌,后果严重。要保证柱更“相对”安全,就要“强柱弱梁”。

原因

第一,在我们的结构设计中,整体计算一般不考虑楼板的作用。大多数情况下,荷载直接计算在梁上,计算水平荷载(地震、风荷载)时考虑楼板对梁刚度的提高。楼板的作用是通过一个中梁刚度放大系数(和边梁刚度放大系数)来考虑的,但梁加固时只考虑矩形截面。这www.ggs01.cn样T型梁承担荷载,但钢筋完全集中在矩形截面,T型截面的翼缘不缺钢筋(因为板内钢筋不能短)。从无梁楼盖的配筋形式可以发现,我们现阶段采用的设计方法,一方面是非常昂贵的,另一方面是吃力不讨好的,不利于抗震规范“强柱弱梁”的基本要求(其实也起到了一个不利的作用)。所以在以后的设计中,要加强楼板的使用,让楼板参与计算将是大势所趋。

强梁弱柱——原因

其次,在程序计算过程中没有考虑柱的刚性域的影响。在实际设计过程中,过度配置梁支撑的钢筋,通过对支撑处裂缝的验算增加支撑的钢筋(解释:楼板及其配筋对裂缝有很大的帮助)等等都是“强梁弱柱”的罪魁祸首。

再次,由于砌体墙在实际工程中不可或缺,地震作用下砌体墙和梁的移动无疑会对梁产生加固作用。柱子一般都是无能为力的,在任何情况下都只能依靠自身的作用,这也是“强梁弱柱”的一个原因。

第四,常用的SATWE计算程序对柱的配筋计算仍不科学。众所周知,柱是典型的偏心构件,对于某一根柱可以得到柱的N-M相关曲线(即当柱的尺寸、混凝土模型、钢筋等参数变化时,可以得到其破坏的包络线。是确定的)。但SATWE程序中柱子配筋计算采用的极值法确实不安全,可以考虑在设计阶段就允许柱子有。

第五,竖向地震对地震下的柱会是致命的。从上图可以看出,在偏心压力较大的情况下(m大,n小),随着轴力的减小,柱变得越来越不利,这也是形成“强梁弱柱”的一个原因。

发展现状

现行规范中提到的“强柱弱梁”的设计思想,希望塑性铰出现在梁端,而不是柱端,起到了很好的耗能、延性增强、结构不倒塌的抗震思想。

但2008年5.12地震后,很多专家学者提出了“强柱弱梁”的观点,在实际地震下并没有达到目的。框架结构的破坏大多发生在柱端,梁端没有明显的破坏。好像只有绵竹和绵阳两个案例我发现梁端坏,柱端没坏。一种是学校体育馆外的结构。柱子比框架梁大很多,梁端的塑性铰明显损坏,但柱子一点都没损坏。另一个是在汉旺镇的一个人寿办公楼里。框架纵向连梁端出现塑性铰,横向主框架梁未出现,楼板结构为装配式楼板。在其余的很多现浇楼板框架结构中,很难发现梁端塑性铰的破坏形式,基本都是在柱端破坏。这是地震作用,在水平力的作用下。

那么对于竖向力,根据这几年遇到的实际工程,主要是一些地基的不均匀沉降。这种不均匀沉降引起的梁端弯矩和剪力与竖向力相似。在这些受损的结构中,有的只是在柱端断裂,在梁端没有断裂;另外,即使梁端断裂,梁端底部受损,梁端几乎不会受损。

因此,有专家指出,现浇楼板对梁端的贡献不可忽视,实际工程的破坏充分说明了这一点。这方面的原因解释和分析值得研究。相关规范是否需要调整。

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