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強柱弱梁

在現澆鋼筋混凝土框架結構的震害中極少發現預期的“強柱弱梁”破壞模式,而幾乎統統是柱端出鉸。先科普一下,為什么希望框架結構的破壞遵循“強柱弱梁”的模式呢?如下圖所示(紅點表示塑性鉸),左邊為“強柱弱梁”模式(即梁鉸機制),框架結構中的梁端首先屈服,形成塑性鉸,耗散地震輸入能量,保護框架柱。理論上,當梁端都出鉸且柱底也出鉸時,結構形成可變機構,這預示著結構的傾倒。而在與之相對的“柱鉸機制”中,某一薄弱樓層上的框架柱端部全部出鉸,結構隨著倒塌。兩者相比,在倒塌前,梁鉸機制的破壞更加充分的調動了結構中各個部分的能力,整體性較好,有利于控制損傷,避免倒塌。因此在能力設計法中將梁鉸機制(或者允許出現梁柱鉸混合機制)作為框架結構的預期破壞模式,于是有了所謂的“強柱弱梁”的設計概念。



    現實遠比我們想象得要復雜,汶川地震中框架結構的表現無情地說明了這一點。柱端破壞而梁端完好的例子隨處可見。下面就是幾乎所有去震區調查過的人都拍到經典柱鉸機制。從圖上看,梁好高,柱好細,梁能先壞才怪了。

要改善,該怎么做很清楚,一是正確計算梁端彎矩,把梁端設計彎矩降下來;二是減小柱的軸壓比限值,把柱做大;三是提高強柱弱梁系數。

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