论框架结构中构件的强弱对比关系

　　在框架结构房屋中,由于房屋内部各构件的受力特征并不完全相同,尤其是在地震多相荷载作用下,各构件的受力情况以及它们之间的相互关系就更为复杂,那么,是否将房屋的各个部位都做得非常结实?实践证明,不能一概而论.因为即使在相同烈度下,不同高度房屋和不同结构体系中的各类构件,受力条件和延性要求也不相同.不同裂度下,当然就更不一样.例如,次要抗侧力构件的抗震要求可以低于主要抗侧力构件;房屋越高,其延性要求也越高.本文就柱与梁、节点与杆件以及剪力与弯矩等之间的关系作出分析.

　　1　强柱弱梁

　　1.1　柱端弯矩值

　　框架的变形能力与框架的破坏机制密切相关.试验研究结果表明,通常情况下,梁的延性远大于柱的延性.这是因为梁是纯弯构件,柱是压弯构件,较大的轴压比将使杆件的延性下降.框架在强震作用下,若梁先于柱屈服,框架将拥有较大内力重分布和能量耗散能力,极限层间侧移角增大,变形能力等耐震性能得到改善.因此,《抗震规范》(GBJ11—89)第6.2.2条作出如下规定:一、二级框架的梁柱节点处,除顶层和柱轴压比小于0.15者外,梁柱端弯矩应分别符合下列公式要求:

　　式中∑MC为节点上下柱端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和,上下柱端的弯矩,一般情况可按弹性分析分配;

　　∑Mb为节点左右梁端反时针或顺时针方向截面组合的变矩设计值之和;　λj为节点实配增大系数,可按节点左右梁端纵向受拉钢筋的实际配筋面积之和与计算面积之和的比值的1.1倍采用,或经分析比较后确定;

　　∑Mbua为节点左右梁端反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力对应的弯矩值之和,可根据实际配筋面积和材料强度标准值确定.

　　1.2　几点说明

　　研究结果表明,强震作用下,结构体系中的构件必将越过屈服点进入弹塑性变形阶段.所以,从弹性理论角度来看,构件已不复存在强度储备.梁端实际达到的弯矩与其受弯承载力大致相等.这是地震作用效应的一个特点.事实上,由于楼板参与工作以及梁内钢筋屈服后强化等因素,都会使梁的抗弯能力得到提高,要真正实现“强柱弱梁”,是比较困难的,也是不经济的.上述的规范规定,只是在一定程度上延缓柱端的屈服.

　　如果把楼板内的钢筋也计算在内,取材料强度标准值并考虑一定的超强系数(Mu/My)来估计梁端的实际弯矩,则可提高框架的“强柱弱梁”程度,但计算量加大.因此,在实配钢筋不超过计算配筋10%的前提下,将它转化为内力设计值之间的关系.试验结果表明,轴压比小于0.15的柱,其变形能力接近于梁的变形能力,因此可以不再要求满足上述条文规定.