强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件
强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件
结构设计中，为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求，我们需要从多方面对工程设计进行把控，其中“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架部分抗震设计应遵守的重要原则。考虑到钢筋混凝土框架由于自身特性，它的抗地震倒塌能力与其破坏机制密切相关，故根据上述原则，我们期望当大震作用时框架能够按如下方式发生破坏：1)梁先于柱破坏。梁的破坏是构件破坏，属于局部性的破坏，而竖向构件的破坏会危及整体结构的安全性，造成结构倒塌，故柱比梁重要，最先保证柱的安全；2)保证构件的抗剪能力应好于抗弯能力。“剪切破坏”是一种脆性破坏，没有预兆，瞬时发生；“弯曲破坏”是延性破坏，是有所预兆的，工程中我们需要避免发生剪切破坏，在弯曲破坏之前不发生剪切破坏；3)节点的承载力应高于连接的构件，如果节点发生破坏则意味着与之连接的梁柱均失效。然而，现实中的效果并非如预期设想。以汶川地震为例，震害现场调查发现：柱剪切破坏严重，梁柱节点区破坏严重；框架柱上下端出现塑性铰，我们几乎没有看到设计规范所要求的强柱弱梁破坏机制的出现，典型震害现场如下图：造成这种问题的因素很多，例如设计计算的缺陷、抗震构造的不合理和理论研究的滞后等，本文将结合规范，
分析其计算方法及影响因素，并详细介绍如何体现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计。规范规定1强柱弱梁的相关规定《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（以下简称《抗震规范》）第6.2.2条：一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求，但应符合下式要求：当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。同理《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）6.2.1、6.2.2、10.2.11条、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（以下简称《混凝土规范》）11.4.1条。为避免出现框架结构柱下端过早屈服，影响整个结构的抗倒塌能力，需对结构底层乘以弯矩增大系数,即《抗震规范》6.2.3条：一、二、三、四级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2.底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。由上文可知，规范提出的方法是：1)柱端弯矩设计值增大系数法，将梁、柱之间的承载力不等式转为梁、柱的地震组合内力设计值的关系式，并使不同抗震等级的柱端弯矩设计值有不同程度的差异;2) 针对一级框架采用考虑梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算的抗
震受弯承载力确定柱端弯矩设计值方法，考虑楼板钢筋可提高“强柱弱梁”程度。2强剪弱弯的相关规定《抗震规范》第6.2.5条一、二、三、四级的框架柱和框支柱组合的剪力设计值应按下式调整：一级的框架结构和9度的一级框架可不按上式调整，但应符合下式要求：
《抗震规范》第6.2.4条一、二、三级的框架梁和抗震墙的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：一级的框架结构和9度的一级框架梁、连梁可不按上式调整，但应符合下式要求：同理《高规》6.2.5条、7.2.21条，《混凝土规范》11.4.3条。规范考虑“强剪弱弯”设计如“强柱弱梁”设计，不同抗震等级的梁、柱采用不同剪力增大系数，同样考虑材料实际强度和钢筋实际面积两个因素的影响。3强节点弱构件的相关规定《高规》6.2.7条抗震设计时，一、二、三级框架的节点核心区应进行抗震验算；四级框架节点可不进行抗震验算。各抗震等级的框架节点均应符合构造措施的要求。目前《混凝土规范》11.6小节，《抗规》附录D均提供具体的节点核心区验算方法。强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计的影响因素目前我国现行规范对强柱弱梁设计的规定，是基于纵筋实配不超过计算配筋10%的前提给出的。但鉴于地震影响的复杂性，难以精确考虑，10%的钢配超筋也并非代表工程设计中的实际情况，因此“即使按强柱弱梁设计的框架，在强震作用下，柱端仍有
可能出现塑性铰”为了尽量避免出现这种情况，我们需要分析其主要影响因素,以便有的放矢的控制强柱弱梁设计：1梁端钢筋超配和钢筋实际强度超强1）根据上文式（1）可知，梁端负弯矩越大，则对框架柱的要求越高，适当降低梁端负弯矩，有利于强柱弱梁的实现；2）在我们的设计中下筋是正弯矩受拉筋和负弯矩受压筋，最终面积包络取二者较大值，当梁底配筋由梁跨中正弯矩控制时，会导致梁端下部钢筋过多，造成梁端正弯矩超配；3）实际工程设计中，实配钢筋通常会大于计算钢筋，如果大于10%超配系数的前提，则更不利于推迟柱端塑性铰；4）一些国家的设计规范对预期塑性铰部位的钢筋材性指标有更为严格的规定，我国暂时还没有具体规定，但实际工程可能出现超强的情况。2楼板影响《抗规》6.2.2条条文说明提到“当计算梁端抗震受弯承载力时，若计入楼板的钢筋，则可提高框架强柱弱梁的程度”，但如何考虑并没有更为具体的规定。当我们为了体现楼板与梁共同工作，常在设计中采用梁刚度放大系数法来考虑楼板对框架梁抗弯刚度的提高，但这样会导致计算分析后得到的梁端弯矩比按矩形截面梁处理的结果偏大，因为配筋的时候是将这样计算得到的纵筋结果全部配置在矩形截面内，且楼板设计时重叠钢筋面积也没有被扣除，所以无形会导致梁钢筋出现超配。国内外许多试验表明，楼板内的钢筋会使框架梁的实际抗弯承载力
增大20~30%，甚至更多，即便不考虑其他因素，楼板配筋对框架梁端实际受弯承载力的增大幅度，对于大多二、三级框架，都会超出规范规定的柱端弯矩增大系数，乃至一级框架也可能会不满足强柱弱梁要求。3压弯破坏降低柱抗剪承载力在柱强剪弱弯的设计方面，即使柱端首先发生弯曲形成塑性铰，巨大的轴压也容易使混凝土压溃而发生剥离脱落，从而严重削弱柱端抗剪能力，出现剪切破坏。因此，需要考虑压弯破坏对柱端抗剪承载力降低的影响，采用相关的构造技术，防止柱混凝土强度退化，充分保证“强剪弱弯”
结束语“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是结构设计所需遵守的重要原则，它们的屈服机制是地震来临时，我们理想的、所期望的，但现实中有很多因素导致其实现的可能性降低。作为结构设计人员，应该充分认识理解这些影响因素，吸取地震灾害的经验教训，从工程的实际受力状况考虑，采用合理的软件计算模型和分析方法，将这些影响因素纳入整体结构设计计算中，保证“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”屈服机制的实现。
钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计 摘要：本文主要探讨了钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计。 关键词：钢框架结构；梁柱；刚性连接节点；抗震设计 1引言 在钢框架结构的设计过程中，梁柱刚性节点的设计是其中一项重要的设计内容，梁柱刚性节点设计工作是否合理和可行，对钢框架结构稳定性产生着重要的影响，因此要做好梁柱刚性节点的设计工作，为钢框架结构的稳定性提供保障。在社会生产力不断发展和进步的基础上，钢结构的使用范围和使用数量都呈现着逐渐上涨的趋势。为了给建筑工程的经济效益和社会效益提供保障，要将钢结构梁柱刚性节点的设计工作落实到位。 2钢结构梁柱节点的基本特性 2.1刚性连接点 为了使构件原本的力学特征得到保留，对于连接节点位置的完全连接性，要使其不发生任何变化，避免连接节点的完全连接形受到影响。使用这种构造，可以保证构件之间的夹角保持稳定的夹角度数，保证构件具有一定的承载能力，也为构建的连接强度提供保障。 2.2半刚性连接节点 对于半刚性连接节点而言，一般情况下，要使其承载能力不小于构件的承载能力，但是由于受到一些因素的影响，例如：半刚性节点的连接方法不恰当、细部构造设计不合理等等，导致半刚性连接节点的弹性刚度不理性，即其弹性刚度没有构件的弹性刚度好，因此在实际的情况中，一般不会使用半刚性连接节点的设计方式。 2.3铰接连接节点 对于铰接连接节点而言，从理论的角度考虑，铰接连接节点对于弯矩的情况，则完全不能够承担，所以在构件拼接连接的过程中，通常都不会使用铰接连接节点的设计方式。一般情况下，在构件端部连接的过程中会使用铰接连接，例如：柱脚之间的连接和梁之间的连接等等。 2.4螺栓连接计算
浅谈在框架结构抗震设计中强柱弱梁的实现 摘要：在抗震设计中，“强柱弱梁”作为设计延性框架所采取的基本措施之一，应贯彻在整个设计过程中，从各方面保证增大框架柱的安全度，使框架梁成为相对较弱的的构件。但在实际的设计过程中，影响到实现强柱弱梁的因素有很多，设计时应加强概念设计，对规范条文不宜照搬照抄机械执行。 关键词：框架结构；强柱弱梁；概念设计 Abstract: in the seismic design, “strong column weak beam” as ductility design framework of the basic measures taken by one, it should carry out in the design process, from the aspects of the frame column that increase the safety of the frame beams of the relatively weak become component. But in actual design process, the influence to achieve strong column weak beam on a number of factors, design should strengthen the concept design, unfavorable to the specification provisions copy machine execution. Keywords: frame structure; Strong column weak beam; Concept design 1引言 概念设计对于结构设计来说十分重要，甚至可以说概念设计是结构设计的根本。概念设计有几个重要原则：“强柱弱梁”，“强节点弱构件”，“强剪弱弯”。本文重点讨论框架结构的强柱弱梁问题。 框架结构设计上要求强柱弱梁，以保证结构的延性，用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。强柱弱梁不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。 2规范的相关规定 《建筑抗震设计规范》（GB5011-2010）第6.2.2条规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求： ∑Mc =ηc∑Mb（1）
强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的 概念
如何理解“强柱弱梁”？ 1，“强柱弱梁”的本质 指梁柱节点处，柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力。 2，为什么要保证“强柱弱梁”？ 因为框架结构的变形能力与其破坏机制有很大的关系。 研究表明：梁先屈服，即梁端先出现塑性铰，可使整个框架结构产生较大的内力重分布，从而增强结构的耗能能力和极限层间位移，抗震性能较好。 若柱先屈服，则可能使整个结构变成几何可变体系，造成结构倒塌。 3，怎样保证“强柱弱梁”？ 一般采用增大柱端弯矩设计值的方法（框架抗震等级为一、二、三级时，柱端弯矩增大系数分别取1.4、1.2、1.1），PKPM程序自动考虑这一规定。 4，哪些因素导致无法准确实现“强柱弱梁”？ ①结构内力分析时考虑了楼板的约束作用（梁截面为T形，PKPM中以边梁和中梁的刚度放大系数来考虑），但梁的承载力设计时仍以矩形截面来配筋，并没有考虑楼板的约束作用，低估了梁的承载能力。 实际应该这样处理：按T形截面进行的内力分析，就应根据所得的承载力按T形截面进行配筋；或者将按T形截面进行内力分析后所得的承载力除以梁刚度放大系数，然后按矩形截面进行配筋。 ②梁端配筋采用的是柱中线处的内力，而实际上应该采用柱边的内力，而柱中线处的内力比柱边的内力大约20%，实际上增加了梁端的配筋。 ③由于设计习惯和钢筋需要归并等原因造成梁配筋的增大。
如何理解“强剪弱弯”？ 1，“强剪弱弯”的本质 指梁、柱和剪力墙底部的斜截面实际受剪承载力大于实际受弯承载力。 2，为什么要保证“强剪弱弯”？ 因为弯曲破坏是延性破坏，有一定的征兆，如裂缝、挠度等；而剪切破坏是脆性破坏，没有任何预兆突然破坏。所以要保证构件在发生弯曲破坏前不产生剪切破坏。 3，怎样保证“强剪弱弯”？ 一般采用增大梁端、柱和剪力墙剪力增大系数的方法（框架抗震等级为一、 二、三级时，梁端剪力增大系数分别为1.3、1.2、1.1；柱剪力增大系数分别为 1.4、1.2、1.1；剪力墙抗震等级为一、二、三级时，剪力墙剪力增大系数分别为1.6、1.4、1.2）。PKPM程序自动考虑这一规定。 具体配筋时，可采取以下措施来尽量保证“强剪弱弯”： 1，增大箍筋直径，减小箍筋间距。 2，必要时，某些构件的箍筋可全长加密，如连梁、短柱等。 3，主次梁交接处，设置附加箍筋和弯起钢筋。 如何理解“强节点弱构件”？ 1，“强节点弱构件”的本质 指节点区域的实际承载力大于构件的实际承载力。 2，为什么要保证“强节点弱构件”？ 因为节点失效，与之相连的梁柱等构件全部失效，结构也坍塌失效。
1.梁与柱的刚性连接 (1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种，如图所示： (2)梁与柱的连接节点计算时，主要验算以下内容： ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造: 框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种： 柱带悬臂梁段与框架梁连接
梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接 骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接 当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接
(1)梁与柱的铰接连接分为：仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接： 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接 柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板 相连 （2）柱在弱轴与梁铰接连接分为：柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点，柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用三层一根，长度10～12m 左右。根据设计和施工的具体条件，柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱，当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下，柱的上下端应铣平顶紧，并与柱轴线垂直。柱的25％的轴力和弯矩可通过铣平端传递，此时柱的拼接节点可按75％的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时，柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接，可采用部分熔透焊缝，坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的 1/2。有抗震设防要求的焊缝连接，应采用全熔透坡口焊缝。
山大路224号项目A地块1#公建强柱弱梁混凝土施工方案 编制单位：山东天齐集团济南分公司 编制人：张成水 编制日期：2014 年3月8日
一、工程概况 山大路224号项目A区公建楼主楼为框架-核心筒结构，裙房为框架结构，根据设计施工图纸要求，本工程墙柱设计混凝土等级： 主楼：-2层至4层为C50，5至9层为C40，10至15层为C30； 裙房：-2至-1层为C50，1至2层为C40，3至5层为C30； 梁板混凝土等级均为C30。墙柱与梁板混凝土标号不一致，即通常所说的“强柱弱梁”，按照国家行业标准JGJ3-2002?钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程?规定，梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPA，如超过时，梁柱节点区施工时应做专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。本工程墙柱混凝土等级与梁板混凝土强度等级最大相差20MPA，梁与柱相接的节点核心区受力较为复杂，如果不同强度等级的混凝土在此节点处理不当，可能会留下质量隐患；因此在梁柱节点部位混凝土浇筑过程中，按混凝土强度先高后低，先柱后梁板的原则，由外向内按照对称的顺序连续浇筑，确保节点核心区混凝土强度，避免节点核心区发生剪切破坏；同时将结合部放在梁上，以确保形成弱梁。 梁柱混凝土强度等级不同的情况往往会给施工带来一定的不便，如果解决处理不当，很可能会降低混凝土强度，影响结构受力。在现浇混凝土框架结构高层建筑中，为满足抗震要求，通常采用“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点、强锚固”的设计原则，所以，柱混凝土强度等级一般高于梁板混凝土强度等级，且随着建筑高度的增加，两者的设计强度差距越来越大。该区段主要存在于高层建筑的下部。为满足柱的轴压比，要求同时控制柱截面不过大，柱需要采用较高强度等级的混凝土;然而，对以受弯为主的梁板而
如何理解“强柱弱梁”？ 1，“强柱弱梁”的本质 指梁柱节点处，柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力。 2，为什么要保证“强柱弱梁”？ 因为框架结构的变形能力与其破坏机制有很大的关系。 研究表明：梁先屈服，即梁端先出现塑性铰，可使整个框架结构产生较大的内力重分布，从而增强结构的耗能能力和极限层间位移，抗震性能较好。 若柱先屈服，则可能使整个结构变成几何可变体系，造成结构倒塌。 3，怎样保证“强柱弱梁”？ 一般采用增大柱端弯矩设计值的方法（框架抗震等级为一、二、三级时，柱端弯矩增大系数分别取1.4、1.2、1.1），PKPM程序自动考虑这一规定。 4，哪些因素导致无法准确实现“强柱弱梁”？ ①结构内力分析时考虑了楼板的约束作用（梁截面为T形，PKPM中以边梁和中梁的刚度放大系数来考虑），但梁的承载力设计时仍以矩形截面来配筋，并没有考虑楼板的约束作用，低估了梁的承载能力。 实际应该这样处理：按T形截面进行的内力分析，就应根据所得的承载力按T形截面进行配筋；或者将按T形截面进行内力分析后所得的承载力除以梁刚度放大系数，然后按矩形截面进行配筋。 ②梁端配筋采用的是柱中线处的内力，而实际上应该采用柱边的内力，而柱中线处的内力比柱边的内力大约20%，实际上增加了梁端的配筋。 ③由于设计习惯和钢筋需要归并等原因造成梁配筋的增大。 如何理解“强剪弱弯”？
1，“强剪弱弯”的本质 指梁、柱和剪力墙底部的斜截面实际受剪承载力大于实际受弯承载力。 2，为什么要保证“强剪弱弯”？ 因为弯曲破坏是延性破坏，有一定的征兆，如裂缝、挠度等；而剪切破坏是脆性破坏，没有任何预兆突然破坏。所以要保证构件在发生弯曲破坏前不产生剪切破坏。 3，怎样保证“强剪弱弯”？ 一般采用增大梁端、柱和剪力墙剪力增大系数的方法（框架抗震等级为一、二、三级时，梁端剪力增大系数分别为1.3、1.2、1.1；柱剪力增大系数分别为1.4、1.2、1.1；剪力墙抗震等级为一、二、三级时，剪力墙剪力增大系数分别为1.6、1.4、1.2）。PKPM程序自动考虑这一规定。 具体配筋时，可采取以下措施来尽量保证“强剪弱弯”： 1，增大箍筋直径，减小箍筋间距。 2，必要时，某些构件的箍筋可全长加密，如连梁、短柱等。 3，主次梁交接处，设置附加箍筋和弯起钢筋。 如何理解“强节点弱构件”？ 1，“强节点弱构件”的本质 指节点区域的实际承载力大于构件的实际承载力。 2，为什么要保证“强节点弱构件”？ 因为节点失效，与之相连的梁柱等构件全部失效，结构也坍塌失效。 3，如何保证“强节点弱构件”？ 一般通过构造措施来解决，如规定梁纵筋的锚固长度、锚固形式等，详见《混凝土结构设计规范》10.4节梁柱节点。
强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件
强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件 结构设计中，为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防要求，我们需要从多方面对工程设计进行把控，其中“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架部分抗震设计应遵守的重要原则。考虑到钢筋混凝土框架由于自身特性，它的抗地震倒塌能力与其破坏机制密切相关，故根据上述原则，我们期望当大震作用时框架能够按如下方式发生破坏：1)梁先于柱破坏。梁的破坏是构件破坏，属于局部性的破坏，而竖向构件的破坏会危及整体结构的安全性，造成结构倒塌，故柱比梁重要，最先保证柱的安全；2)保证构件的抗剪能力应好于抗弯能力。“剪切破坏”是一种脆性破坏，没有预兆，瞬时发生；“弯曲破坏”是延性破坏，是有所预兆的，工程中我们需要避免发生剪切破坏，在弯曲破坏之前不发生剪切破坏；3)节点的承载力应高于连接的构件，如果节点发生破坏则意味着与之连接的梁柱均失效。然而，现实中的效果并非如预期设想。以汶川地震为例，震害现场调查发现：柱剪切破坏严重，梁柱节点区破坏严重；框架柱上下端出现塑性铰，我们几乎没有看到设计规范所要求的强柱弱梁破坏机制的出现，典型震害现场如下图：造成这种问题的因素很多，例如设计计算的缺陷、抗震构造的不合理和理论研究的滞后等，本文将结合规范，
分析其计算方法及影响因素，并详细介绍如何体现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计。规范规定1强柱弱梁的相关规定《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（以下简称《抗震规范》）第6.2.2条：一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求，但应符合下式要求：当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。同理《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）6.2.1、6.2.2、10.2.11条、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（以下简称《混凝土规范》）11.4.1条。为避免出现框架结构柱下端过早屈服，影响整个结构的抗倒塌能力，需对结构底层乘以弯矩增大系数,即《抗震规范》6.2.3条：一、二、三、四级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2.底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。由上文可知，规范提出的方法是：1)柱端弯矩设计值增大系数法，将梁、柱之间的承载力不等式转为梁、柱的地震组合内力设计值的关系式，并使不同抗震等级的柱端弯矩设计值有不同程度的差异;2) 针对一级框架采用考虑梁端实配钢筋面积和材料强度标准值计算的抗
2012年6月（下）建筑科学科技创新与应用 高层建筑钢结构节点的设计原理分析 魏春敏 （昌黎县住房保障和房产管理局，河北秦皇岛066600） 钢结构是由构件和节点构成的。即使每个构件都能满足安全使用的要求，如果节点设计处理不恰当，连接节点的破坏，也常会引起整个结构的破坏。连接节点破坏是钢结构地震破坏的常见形式之一。1994年1月美国北岭地震后，调查了1000多栋钢结构房屋建筑，有100多栋建筑的梁柱连接破坏，其中80%以上破坏发生在梁的下翼缘连接。1995年1月日本阪神地震后的调查发现，部分钢结构也出现了梁柱连接破坏的震害，破坏位置主要在扇形切角工艺孔端部。可见，要使结构能够满足预定功能的要求，正确的节点设计与构件设计，两者具有同等的重要性。 1节点的连接方式 高层钢结构的节点连接可采用焊接、高强度螺栓连接，也可以采用焊接与高强度螺栓的栓焊混合连接。 1.1焊接连接 焊接连接的传力最充分，有足够的延性，但焊接连接存在较大的残余应力，对节点的抗震设计不利。焊接连接可采用全熔透或部分熔透焊缝。但对要求与母材等强的连接和框架节点塑性区段的焊接连接，应采用全熔透的焊接连接。 1.2高强度螺栓连接 高层钢结构承重构件的高强度螺栓连接应采用摩擦型。高强度螺栓连接施工方便，但连接尺寸过大，材料消耗较多，因而造价较高，且在大震下容易产生滑移。 1.3栓焊混合连接 栓焊混合连接在高层钢结构中应用最普遍，一般受力较大的翼缘部分采用焊接，腹板采用高强度螺栓连接。这种连接可以兼顾两者的优点，在施工上也具有优越性。由于施工时一般先用螺栓定位然后对翼缘施焊，此时栓接部分承载力应考虑先栓后焊的温度影响乘以折减系数0.9。 2梁与柱连接节点的设计 梁与柱的连接一般可分为三类：其一，铰接连接，这种连接柱身只承受梁端的竖向剪力，梁与柱轴线间的夹角可以自由改变，节点的转动不受约束；其二，刚性连接，这种连接柱身在承受梁端竖向剪力的同时，还将承受梁端传递的弯矩，梁与柱轴线间的夹角在节点转动时保持不变；其三，半刚性连接，介于铰接连接和刚性连接之间，这种连接除承受端传来的竖向剪力外，还可以承受一定数量的弯矩，梁与柱轴线间的夹角在节点转动时将有所改变，但又受到一定程度的约束。在实际工程中，理想的刚性连接是很少存在的。 2.1梁与柱节点的连接与极限承载力要求 钢框架一般采用柱贯通型，较少采用梁贯通型。抗震设计时，钢框架和钢支撑框架的梁柱连接应为刚接。工程中常用的方法有两种：①梁与柱直接连接；②在柱上焊接悬臂短梁，梁与悬臂短梁拼接。后一种连接方法对构件制作要求较高。 梁柱连接的极限受弯承载力，由翼缘全熔焊缝提供，应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍；极限受剪承载力，由腹板连接提供，应不小于梁跨中作用集中荷载时梁端达全塑性受弯承载力对应的梁端剪切力的1.3倍，且不小于梁腹板的屈服受剪承载力。系数1.2和1.3是考虑梁钢材的实际屈服强度可能高于标准值。 2.2梁与柱连接节点的抗震构造 梁与工字形截面柱的翼缘或箱形截面柱直接连接时，应符合下列抗震构造要求：梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，8度乙类建筑和9度时，应检验V形切口的冲击韧度，其恰帕冲击韧度在-20℃时不低于27J；柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋，加劲肋的厚度不小于梁翼缘的厚度，6度抗震设防时，可以通过计算适当减小加劲肋的厚度，但不小于梁翼缘厚度的一半；梁腹板采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接。腹板角部设置扇形切角，其端部与梁翼缘的全熔透焊缝应避开，当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面塑性模量的70%时，梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列，当计算公需一列时，仍应布置两列，且此时螺栓总数不得少于计算值的1.5倍。 3次梁与主梁连接节点的设计 次梁与主梁的连接有铰接和刚接两种。若次梁按简支梁或连续梁计算，但在连接节点处只传递次梁的竖向支座反力，其连接为铰接。若次梁按连续计算，连接节点除传递次梁的竖向支座反力外，还能同时传递次梁的端弯矩，其连接为刚接。 次梁与主梁的铰接形式按其连接相对位置的不同，可分为叠接和平接两种。 3.1梁在工地的拼接，主要用于柱带悬臂梁段与梁的连接，其拼接形式有：翼缘采用全熔透焊缝连接；腹板用摩擦型高强度螺栓连接，翼缘和腹板均采用摩擦型高强度螺栓连接；翼缘和腹板均采用全熔透焊缝连接。 3.2次梁与主梁的连接宜采用铰接连接，按次梁的剪力设计，并考虑连接偏心产生的附加弯矩，可不考虑主梁受扭。 3.3抗震设防时，为防止框架横梁的侧向屈曲，框架横梁下翼缘在节点塑性区段应设置侧向支撑构件。由于梁上翼缘和楼板连在一起，所以只需在互相垂直的主梁下翼缘设置侧向隔撑，此时隔撑可起到支撑两根横梁的作用。 4柱与柱连接节点的设计 柱的连接主要指工地拼接，常用的连接方法有对齐坡口焊接以及高强度螺栓与焊缝的混合连接。 4.1钢框架宜采用工字形或箱形截面柱，型钢混凝土部分宜采用工字形或十字形截面柱。 4.2箱形柱通常为焊接柱，在工厂采用自动焊接组装而成。其角部的组装焊缝应为部分熔透的V形或U形焊缝，焊缝百度不应小于板厚的1/3，并不应小于14mm。 4.3为保证柱接头的安装质量和施工安全，柱的工地拼接处应设置安装耳板临时固定。耳板厚度的确定应考虑阵风和其他施工荷载的影响，并不得小于10mm。 4.4按非抗震设防的高层建筑钢结构，当柱的弯矩较小且截面不产生拉力时，可通过上下柱接触面直接传递25%的压力和弯矩，此时柱的上下端应磨同紧，并应与柱轴线垂直。坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚的1/2。 4.5工字形柱的工地拼接设计中，弯矩由柱翼缘和腹板承受，剪力由腹板承受，轴力由翼缘和腹板分担。翼缘通常为坡口全熔透焊缝，腹板为高强度螺栓连接。当采用全焊接接头时，上柱翼缘开V形坡口、腹板开K形坡口。 5柱脚节点的设计 柱脚的作用是将柱的下端固定于基础，并将柱身所受的内力传给基础。基础一般由钢筋混凝土做成，其强度远比钢材低。为此，需要将柱身的底端放大，以增加其与基础顶部的接触面积，使接触面上的压应力小于或等于基础混凝土的抗压强度设计值。柱脚按其与基础的连接方式不同，可分为铰接和刚接两种型式。铰接柱脚主要用于轴心受压柱。柱子轴力较小时，柱子下端直接与底板焊接。柱子压力由焊缝传给底板，由底板扩散并传给基础。柱子轴力较大时，在柱子底板上设置靴梁、隔板和肋板，底板被分隔成若干小的区格。柱子轴力通过竖向角焊缝传给靴梁，靴梁再通过水平角焊缝传给底板。刚接柱脚主要用于框架柱（压弯构件）。整体式刚接柱脚用于实腹柱和支间距离小于1.5m的格构柱。当格构柱支间距较大时，采用整体式柱脚是不经济的，这时多采用分离式柱脚，每个分支下的柱脚相当于一个轴心受力铰接柱脚，两柱脚之间用隔材联系起来。 6结束语 钢结构住宅结构体系在我国正处于一个起步阶段，国家政策的导向，高层建筑的大量兴建等为钢结构住宅结构体系的发展和应用提供了非常广阔的前景。 参考文献 [1]吴云.钢结构住宅设计研究.2009年6月出版. [2]徐占发.钢结构与组合结构.2008年3月出版. [3]赵风华.钢结构原理与设计.2010年6月出版. [4]中国机械工业教育协会组编.钢结构.2001年9月第1版. 摘要：钢结构在高层建筑中应用广泛，在全世界已建成的高层建筑中，77层以上的建筑全部采用钢结构；34层以上的建筑中，85%采用钢结构。本文分别从钢结构节点连接方式、梁与柱连接节点的设计、次梁与主梁连接节点的设计、柱与柱连接节点的设计、柱脚节点的设计等方面进行着重分析研究。 关键词：钢结构；节点；设计 226 --
钢结构常见的几种梁柱刚性连形式(1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种，如图所示： (2)梁与柱的连接节点计算时，主要验算以下内容： ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造:
框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时，构造措施有两种： 柱带悬臂梁段与框架梁连接 梁与柱刚性连接时，按抗震设防的结构，柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内，柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝，应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接
骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下，通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接
当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时，应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板，其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝，竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接 (1)梁与柱的铰接连接分为：仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接： 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接
柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板相连 （2）柱在弱轴与梁铰接连接分为：柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点，柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外，一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素，柱的安装单元一般采用三层一根，长度10～12m左右。根据设计和施工的具体条件，柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱，当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下，柱的上下端应铣平顶紧，并与柱轴线垂直。柱的25％的轴力和弯矩可通过铣平端传递，此时柱的拼接节点可按75％的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时，柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接，可采用部分熔透焊缝，坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的1/2。有抗震设防要求的焊缝连接，应采用全熔透坡口焊缝。
强柱弱梁 1、概念： 使框架结构塑性铰优先出现在梁端而非柱端的设计原则和要求。 《工程抗震术语标准JGJ/T97-2011》6.1.11 2、如何实现： 内力调整系数： 为了实现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱锚固等延性设计要求，在进行抗震设计时，根据结构抗震计算内力分析的结构，有意识地增大关键部位的设计内力，使竖向构件的屈服迟于水平构件的屈服、剪力破坏迟于弯曲破坏，以提高结构的抗震能力。 《工程抗震术语标准JGJ/T97-2011》5.2.12 《工程结构设计基本术语标准GB/T50083-2014》2.10.34 --------------------------------------------------------------------- 问题： 1、为什么抗震规范8.2.5条文说明中规定：轴压比较小时可不验算强柱弱梁？轴压比越大，柱子延性越差。 控制轴压比的目的是为了防止柱子小偏心受压而发生脆性破坏。计算轴压比时的N是竖向荷载与地震组合得到的轴力。轴压比太大，结构延性差，容易发生脆性破坏。 ------------------ 通过对不同轴压比下钢筋混凝土框架结构的非线性分析对比,可得以下结论: (1)轴压比对板筋在纵向梁抗弯能力中参与程度的影响较大,在同一荷载工况下,通过改变柱截面来改变轴压比时,板筋在框架梁的抗弯作用中的参与程度随着轴
压比的减小而增大。（此句话也可以这样说，轴压比越小，板筋的抗弯作用越多。）(2)实际框架结构中内节点对应的纵向梁端比外节点更难出现塑性铰;低轴压比的结构比高轴压比的结构更容易出现梁端塑性铰、得到较好的结构延性耗能能力。（也就是说，低轴压比本身就满足强柱弱梁的要求，所以可以不进行强柱弱梁验算） (3)因现浇楼板的存在,若期望在梁端出现塑性铰,则应使得最靠近梁端的板面钢筋也达到屈服强度。 (4)为实现大震不倒 ,建议在大震作用下另外还应再进行考虑楼板作用后的梁、柱端实际承载力验算。 《轴压比对RC框架实现_强柱弱梁_的影响研究》世界地震工程2010.9 2、为什么新版门规6.2.7规定：门式刚架可不进行强柱弱梁的验算？ 对于门式刚架，无论塑性铰是出现在梁端还是柱端，结构都会破坏，影响一样。基于同样的原因，所有框架的顶层都不需要强柱弱梁的验算。
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 1 ．铰接连接 （ 1 ）梁支承于柱顶时 图 6 - 45 所示为梁支承于柱顶的典型柱头构造。梁端焊接一端板（亦即梁的支承加劲肋），端板底部伸出梁的下翼缘不超过端板厚度的 2 倍。依靠端板底部刨平顶紧于柱的顶板而将梁的端部反力传给柱头。左右两梁端板间用普通螺栓相连并在其间设填板，以调整梁在加工制造中跨度方向的长度偏差。梁的下翼缘板与柱顶板间用普通螺栓相连以固定梁的位置。这种支承方式基本上使柱中心受压，可用于轴压柱的柱头构造设计。柱顶顶板用以承受由梁传下来的压力并均匀传递给整个柱截面，因而顶板必须具有一定的刚度，通常取厚度：t=20~30mrn ，不需计算。为了不使柱顶部腹板受力过分集中，在梁的端板下的柱腹板处可设置加劲肋。顶板与柱顶用角焊缝连接，并假定由此角焊缝传递全部荷载，焊脚尺寸通过计算确定。当柱腹板处设有加劲肋时，柱顶顶板焊缝的这种计算偏于保守，因这时大部分荷载将由加劲肋传递。加劲肋的连接需经计算。加劲肋顶部如刨平顶紧于柱顶板的底面，此时与顶板的焊缝按构造设置，否则其与顶板的连接角焊缝应按传力需要计算。加劲肋与柱腹板的竖向角焊缝连接要按同时传递剪力和弯矩计算，剪力为由加劲肋顶部传下之力，此力作用于每边加劲肋顶部的中点，对与柱腹板相连的竖向角焊缝有偏心而产生弯矩，参阅图 6-45 （ a ）右图。 图 6-5 （ b ）示一格构式柱的柱头构造，要注意的是：为了保证格构式柱两分肢受力均匀，不论是缀条柱或缀板柱，在柱顶处应设置端缀板，并在两分肢的腹板处设竖向隔板。 当梁传给柱身的压力较大时，也可采用如图 6 -45 （c）所示构造，梁端加劲肋对准柱的翼缘板，使梁的强大端部反力通过梁端加劲肋直接传给柱的翼缘，梁底可设或不设狭长垫板。但需注意，当两梁传给柱的荷载不对称时（如左跨梁有可变荷载，右跨无可变荷载），采用这种形式柱头的柱身除按轴心受压构件计算外，还应按压弯构件（偏心受压）进行验算。 （ 2 ）梁支承于柱顶的两侧时 侧面连接时最常用的柱头构造如图 6-46 所示。梁端设端板，端板底面刨平顶紧支承于早已焊在柱身的托板上，托板一般采用厚钢板（厚 20-30mm ）或大号角钢。要按所传压力验算端板的承压面积和托板与柱身的角焊缝连接，在后者的计算中，还应把反力适当加大（如加大 25 ％ 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。
10.2.3 门式刚架横梁与立柱连接节点，可采用端板竖放、平放和斜放三种形式（图10.2.3a 、b 、c ）。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧，宜采用端板外伸式，与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度；斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直（图10.2.3d ），应采用外伸式连接，并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 10.2.8 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点，采用端板横放的顶接连接方式（图 10.2.8）。 10.2.9 10.2.11 4 ）；吊 10.2.12 (a)端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图10.2.3 刚架连接节点
1 圆钢支撑与刚架梁柱连接可用连接板连接（图10.2.14a ）；也可直接与梁柱腹板连接，但应设置垫块，宜采用角钢垫块或特制的楔形垫块（图10.2.14b 、c ），当圆钢直径大于25mm 或腹板厚度不大于5mm 时，应对支承孔周围进行加强。圆钢端部应设丝扣，待校正定位后宜采用花篮螺栓张紧。 2 型钢支撑与刚架梁柱连接宜用连接板连接（图10.2.14d ）；受力较大时，可设置双片柱间支撑，并双片柱间支撑间沿支撑的长度方向每隔一定距离设置连接板焊于柱间支撑。 10.2.15 系杆与刚架梁柱连接应设计成铰接节点，可采用普通螺栓连接（图10.2.15）。对于钢管系杆，钢管端部应设置封头板，对于双角钢系杆，应沿系杆长度方向每隔一定距离设置垫块以保证其协调工作。 10.2.16 隅撑与刚架构件腹板夹角不宜小于 45，宜采用单角钢制作。隅撑可连接在刚架构件受压侧附近的腹板上（图10.2.16a ）；也可连接在受压翼缘上（图10.2.16b ）；也可在靠受压侧设置连接板，隅撑连接在连接板上（图10.2.16c ）。隅撑与刚架和檩条连接可采用普通螺栓，每端可设置一个螺栓。 螺栓连于刚架上，但重叠部分的檩条应采用螺栓相互连接。 2 当连接处采用连续搭接时，檩条的搭接长度2a （图10.2.17-2）及其连接螺栓的直径应 按连续檩条支座处承受的弯矩确定，且搭接长度不应小于檩条长度的10%。 ，为圆钢连接板 圆钢角钢垫块 圆钢楔形垫块连接板型钢图10.2.14 支撑与刚架梁柱连接节点 (a)圆钢用连接板连接 (b)圆钢用角钢垫块连接 (c)圆钢用楔形垫块连接 (d)型钢用连接板连接 图10.2.16 隅撑与刚架梁柱连接节点 (a)隅撑连于腹板 (b)隅撑连于翼缘 (c)隅撑连于连接板 屋架上弦 图10.2.15 系杆与刚架梁柱连接节点 (a) 钢管系杆 (b)单角钢系杆 (c)双角钢系杆
钢结构H型钢梁柱连接节点分析及施工质量控制 【摘要】分析了钢结构H型钢梁柱刚性连接节点分析的受力特性,针对钢结构施工中材料检验、焊接和高强螺栓连接等重要工序的施工质量提出了控制措施和检验标准。 【关键词】：钢结构连接节点高强螺栓焊接施工质量 一、引言 钢结构具有强度高、韧性好、抗震性能优良的优点，在工业和民用建筑上广泛应用。近来年，随着钢结构工程量的增加，施工中存在有许多不规范操作，如：各构件连接结构不按图施工；焊接工艺执行不规范，角焊缝长度及腰高不符合设计和规范要求，对接焊缝无损检测比例低；以及高强螺栓摩擦面处理达不到设计要求的抗滑移系数，螺栓紧固扭矩不符合设计和规范要求等等。这些施工质量缺陷会形成钢结构连接节点的薄弱环节影响其安全和使用寿命。 二、H型钢梁柱连接节点 钢结构梁柱节点连接形式设计原则是传力可靠、结构受力简单明确，满足强度和抗震性能要求，并兼顾施工方便。从受力特性而言，节点连接分为柔性连接（铰接）、半刚性连接、刚性连接等三种形式，其中，刚性连接具有具有较高的强度和刚度，在工业装置承重框架及民用建筑高层框架中最为常见，刚性连接根据受力特性又分为全焊接连接和栓焊连接、高强螺栓连接三种形式，如图1当柱为H型钢或工字钢时，梁与柱的刚性连接又分为柱墙轴方向连接和柱弱轴方向连接，强轴和弱轴连接都需在梁翼缘的对应位置设置水平加强肋。 全焊接连接（图1-a）：梁翼缘与柱采用坡口全焊透焊接，梁腹板与柱采用双面角焊缝。为保证焊透，施焊时梁翼缘下面需设置小衬板，衬板反面与柱翼缘相接处宜用角焊缝补焊。为施焊方便梁腹板还要切去两角。节点结构强度和刚度最高，无滑移，传力最充分，避免了螺栓钻孔对梁截面的削弱，在同等强度下最经济。但焊接结构存在较大的焊接残余应力和变形，长期抗疲劳性较差。 焊接连接图（1-b）：梁翼缘与柱采用坡口全焊透焊接，梁腹板与柱上焊接的连接板采用高强螺栓连接，梁翼缘的连接传递全部弯矩，腹板的连接只传递剪力。施工时一般采用先栓后焊，并在设计时考虑焊接热影响导致的高强螺栓顶拉力的损失。节点结构能同时承受拉力和剪力，在设计和施工上具有焊接和高强螺栓的优点，因此，在民用高层建筑框架上应用最多。
梁的延性靠的是箍筋，箍筋约束混凝土，可延长混凝土从受压到破坏的时间。地震时产生的水平剪力主要靠箍筋来承担，这也是需要提高延性时采用箍筋加密的根本原因。 而梁的纵筋主要用来承担竖向荷载产生的弯矩。梁的底面和顶面纵筋的比值是用来提高梁端的塑性转动能力，不是梁延性的主要控制因素。
如何理解“强柱弱梁”？ 1，“强柱弱梁”的本质 指梁柱节点处，柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力。 2，为什么要保证“强柱弱梁”？ 因为框架结构的变形能力与其破坏机制有很大的关系。 研究表明：梁先屈服，即梁端先出现塑性铰，可使整个框架结构产生较大的内力重分布，从而增强结构的耗能能力和极限层间位移，抗震性能较好。 若柱先屈服，则可能使整个结构变成几何可变体系，造成结构倒塌。 3，怎样保证“强柱弱梁”？ 一般采用增大柱端弯矩设计值的方法（框架抗震等级为一、二、三级时，柱端弯矩增大系数分别取1.4、1.2、1.1），PKPM程序自动考虑这一规定。 4，哪些因素导致无法准确实现“强柱弱梁”？ ①结构内力分析时考虑了楼板的约束作用（梁截面为T形，PKPM中以边梁和中梁的刚度放大系数来考虑），但梁的承载力设计时仍以矩形截面来配筋，并没有考虑楼板的约束作用，低估了梁的承载能力。 实际应该这样处理：按T形截面进行的内力分析，就应根据所得的承载力按T形截面进行配筋；或者将按T形截面进行内力分
析后所得的承载力除以梁刚度放大系数，然后按矩形截面进行配筋。 ②梁端配筋采用的是柱中线处的内力，而实际上应该采用柱边的内力，而柱中线处的内力比柱边的内力大约20%，实际上增加了梁端的配筋。 ③由于设计习惯和钢筋需要归并等原因造成梁配筋的增大。
高层钢结构连接节点设计 【摘要】连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。节点设计应符合“二强”抗震设计准则，即“强节点弱构件、强焊缝弱钢材”。在结构分析前,必须对节点的形式有充分思考与确定,避免出现最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式完全不一致。连接节点按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。连接节点的不同对结构产生很大的影响。 【关键词】钢结构；节点设计；连接方法 1 节点设计应遵循原则 1．1 节点受力明确，减少应力集中，避免材料三向受拉； 1．2 节点连接设计应采用强连接弱构件的原则，不致因连接较弱而使结构破坏； 1．3 节点连接应按地震组合内力进行弹性设计，并对连接的极限承载力进行验算； 1．4 构件的连接一搬应采用与构件等强度或比等强度更高的设计原则； 1．5 简化节点构造，以便于加工及安装时容易就位和调整。 2 “二强”抗震设计准则 2．1 强节点、弱构件 对于框架、支撑等杆件，使节点的承载能力高于构件的承载能力，防止节点的破坏先于构件的破坏，是确保构件整体性的必要条件。但节点又不可过强，应允许地震时梁-柱节点区域的板件能产生一定量的剪切变形，以提高整个框架的延性。 2．2 强焊缝、弱钢材 构件焊缝的延性，一般均低于被连接板件的钢材延性，“强焊缝、弱钢材”，即要求焊缝的承载力应高于被连接钢材板件的承载力，可以使构件的屈服截面避开焊缝而位于钢板之中，从而提高构件以至整个结构的延性。 3 梁与柱的刚性连接 3．1 梁与柱的刚性连接系指节点具有足够的刚性，能使所连接构件间的夹角在达到承载力之前，实际夹角不变的接头，连接的极限承载力不低于被连接构件的屈服承载力。
从汶川地震中框架结构震害谈“强柱弱梁”屈服机制的实现 叶列平，曲哲，马千里，林旭川，陆新征，潘鹏 清华大学土木工程系，结构工程与振动教育部重点实验室 建筑结构/Building Structure, 2008, 38(11): 52-59. 摘要：本文首先介绍了汶川地震中钢筋混凝土框架结构的主要震害现象，并进行了简要分析。重点针对地震中框架结构未出现抗震设计所预期的“强等非结构构件和楼板的影响、可能导致框架梁承载力和刚度增大的原因、造成框架梁端超配筋的原因、影响框架柱承载力发挥的原因、以及结构在大段的梁柱构件的可靠度差异等方面进行深入的分析，并提出了有关建议，为今后框架结构设计实现“强柱弱梁”屈服机制和规范修订提供参考。 下载全文/Download PDF version Study on ensuring the strong column-weak beam mechanism for RC frames based on the damage analysis in the Wenc Ye Lieping, Qu Zhe, Ma Qianli, Lin Xuchuan, Lu Xinzheng, Pan Peng Department of Civil Engineering, Tsinghua University Key Laboratory of Structural Engineering and Vibration of China Education Ministry, Tsinghua Univer Abstract: Typical earthquake damages of RC frames in the Wenchuan earthquake are reviewed with some brief analyses. Special atten the preferable damage mode of RC frames known as the “strong column-weak beam” mechanism. Analysis is conducted in depth in order t for this adverse phenomenon in the following aspects: influence of the partitions and floor slabs, possible reasons for under-esti of frame beams, reasons for the over-reinforceme nt of frame beams, factors that may weaken frame columns, structural model changing under stronger earthquake, the difference of reli different load stages and so on. Suggestions of ensuring the “strong column-weak beam” mechanism for RC frame s are proposed for the r and code revision. 1 汶川地震中的框架结构震害 汶川地震是我国建国以来最为强烈的一次地震。这次地震中，钢筋混凝土框架结构的主要震害现象有： (1) 围护结构和填充墙严重开裂和破坏（图1a）； (2) 填充墙不合理设置或错层)成短柱剪切破坏（图1b，图1c）； (3) 柱剪切破坏（图1d、e），梁柱节点区破坏（图1f）； (4) 填充墙不合理设置造成结构实际层刚度不均匀，导致底部楼层侧移过大（图1g），并导致倒塌（图1h）；或导致结构实际刚度偏心使结构产生 (5) 柱端出现塑性铰，未实现“强柱弱梁”屈服机制（图1j）。 围护结构和填充墙等非结构构件的严重开裂和破坏，也会造成一定的人员伤亡，并导致人们的恐惧心理，且震后修复工作量很大，费用很高。目前，有具体的控制指标。根据这次地震中框架结构的围护结构和填充墙的破坏情况，对“可修”定义应考虑非结构构件的损坏程度。 窗间填充墙的不合理布置（或错层）造成框架柱形成短柱，产生剪切破坏的问题，本文以下将专门讨论。 柱剪切破坏，梁柱节点区破坏，大多属于配箍不足，箍筋拉结或弯钩等构造措施不到位等原因造成，规范规定的最小配箍率可能也需要考虑提高。