门式钢架强柱弱梁

怎么理解“强节弱杆，强柱弱梁，强剪弱弯”
“强柱弱梁，强剪弱弯”是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。

就是柱子不先于梁破坏，因为梁破坏属于构件破坏，是局部性的，柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌，后果严重！所以我们要保证柱子更“相对”安全，故要“强柱弱梁”；“弯曲破坏”是延性破坏，是有预兆的--如开裂或下挠等，而“剪切破坏”是一种脆性的破坏，没有预兆的，舜时发生，没有防范，所以我们要避免发生剪切破坏！这就是我们设计时要结构达到“强柱弱梁，强剪弱弯”这个目标。

人为的控制不利的、更危险的破坏发生！强节弱杆，就是强节点，比如梁跟柱的节点，弱杆，梁就属于杆类构件。

框架结构强柱弱梁实现中的问题与对策分析“强柱弱梁”不仅能够避免结构形成同层所有柱端均出现塑性层侧移，还能够使框架结构在强震下形成具有较好抗震性，是实现梁铰机制的重要结构措施，是钢筋混凝土框架结构中的一项关键控制措施。

本文对强柱弱梁实现过程中常见的问题进行了阐述，并结合具体问题提出了相应的解决方法。

标签框架结构；强柱弱梁：抗震钢筋混凝土框架结构，是当前建筑中最主要的结构形式，被广泛应用于工业与民用建筑中。

但是它自身的侧向刚度较小，而地震作用引起的侧向位移较大，为了保证框架结构在遭遇地震作用时不发生倒塌，我们对钢筋混凝土框架结构必须采取一定的抗震措施，以保证人民的人身和财产的安全。

“强柱弱梁”就是一种很好的抗震措施，一方面，它的底层柱上下端出现塑性铰，能够迅速导致结构倒塌，另一方面，它只有在全部梁端出现塑性铰并迫使结构底部也出现屈服变形时，结构才会破坏[1]。

1 影响实现强柱弱梁的因素1.1 填充墙对结构刚度的影响在强柱弱梁的所有影响因素中，填充墙是最大的、最复杂的一个因素，填充墙和框架梁是相互依存的关系，对结构会产生如下一些影响，因此我们必须要明确填充墙的结构功能及其相应的设计目标。

实际丁程中，围护墙和填充墙通常直接在框架梁上砌筑，而地震作用下砌体墙与梁一起运动，无疑对梁有一个较大的加强作用，它不仅能直接参与整体结构的抗震受力，显著增大框架梁的刚度和抗弯承载力，而且还能增加结构层刚度，造成结构层刚度不均匀，减小框架梁弯曲变形，形成层屈服机制，引起扭转效应。

填充墙的结构功能目标分为：1)参与结构受力，这时它就是抗震的第一道防线，在整体结构的抗震分析和设计中就要给予足够的考虑；2)不参与结构受力，这时它就得跟周边的框架有足够的隔开、分开，这种设计能够对结构扭转效应有很好的控制。

1.2 现浇楼板对框架梁的承载力及刚度的影晌楼板对“强柱弱梁”的影响在国外是考虑一定的超强系数，研究表明，楼板内的钢筋能够使框架梁的实际抗弯承载力增大20～30％，《建筑抗震没计规范》规定：除框架顶层和柱轴压比小于0．15。

门式钢架结构设计要点1.1 门刚结构体系基本情况门式刚架轻型钢结构主要指承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖和轻型外墙、可以设置起重量不大于20t 的中、轻级工作制桥式吊车或 3t 悬挂式起重机的单层厂房钢结构。

在轻型门式刚架结构体系中，屋盖应采用压型钢板屋面板和冷弯薄壁型钢檩条，主刚架可采用变截面实腹刚架，外墙宜采用压型钢板墙板和冷弯薄壁型钢墙梁，也可以采用砌体外墙或底部为砌体、上部为轻质材料的外墙。

主刚架斜梁下翼缘和刚架柱内翼缘的出平面稳定性，由与檩条或墙梁相连接的隅撑来保证。

主刚架间的交叉支撑可采用角钢或张紧的圆钢。

单层门式刚架轻型房屋可采用隔热卷材做屋盖隔热和保温层，也可以采用带隔热层的板材作屋面。

门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取 1/8~1/20，在雨水较多的地区宜取其中较大值。

门式刚架尺寸应符合下列规定：(1)、门式刚架的跨度，应取横向刚架柱轴线间的距离。

(2)、门式刚架的高度，应取地坪至柱轴线与斜梁轴线交点的高度。

门式刚架的高度，应根据使用要求的室内净高确定，设有吊车的厂房应根据轨顶标高和吊车净高要求而定。

(3)、柱的轴线可取通过柱下端（较小端）中心的竖向轴线。

工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮。

斜梁的轴线可取通过变截面梁段最小端中心与斜梁上表面平行的轴线。

(4)、门式刚架轻型房屋的建筑尺寸：其檐口高度，应取地坪至房屋外侧檩条下缘的高度；其最大高度，应取地坪至屋盖顶部檩条上缘的高度；其宽度，应取房屋侧墙墙梁外皮之间的距离；其长度，应取两端山墙墙梁外皮之间的距离。

(5)、门式刚架的跨度，宜为9~36m，以3m 为模数。

边柱的宽度不相等时，其外侧要对齐。

5(6)、门式刚架的高度，宜为4.5~9.0m，必要时可适当加大。

当有桥式吊车时不宜大于 12m。

(7)、门式刚架的间距，即柱网轴线在纵向的距离宜为6m，也可采用 7.5m 或 9m，最大可用 12m。

跨度较小时可用 4.5m。

(8)、挑檐长度可根据使用要求确定，宜采用0.5~1.2m，其上翼缘坡度宜与斜梁坡度相同。

门式刚架轻型房屋钢结构技术规范完整版20231总则1.0.1为规范门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装及验收，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规范。

1.0.2本规范适用于房屋高度不大于18m，房屋高宽比小于1，承重结构为单跨或多跨实腹门式刚架、具有轻型屋盖、无桥式吊车或有起重量不大于20t的A1～A5工作级别桥式吊车或3t悬挂式起重机的单层钢结构房屋。

本规范不适用于按现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046规定的对钢结构具有强腐蚀介质作用的房屋。

1.0.3门式刚架轻型房屋钢结构的设计、制作、安装及验收，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号2.1术语2.1.1门式刚架轻型房屋light-weight building with gabled frames承重结构采用变截面或等截面实腹刚架，围护系统采用轻型钢屋面和轻型外墙的单层房屋。

2.1.2房屋高度height of building自室外地面至屋面的平均高度。

当屋面坡度角不大于10°时可取檐口高度。

当屋面坡度角大于10°时应取檐口高度和屋脊高度的平均值。

单坡房屋当屋面坡度角不大于10°时，可取较低的檐口高度。

2.1.3夹层mezzanine为一侧与刚架柱连接的室内平台，通常沿房屋纵向设置，少数情况沿山墙设置。

2.1.4摇摆柱leaning stanchion上、下端铰接的轴心受压构件。

2.1.5隅撑diagonal brace用于支承斜梁和柱受压翼缘的支撑构件。

2.1.6抗风柱end wall column设置于山墙，用于将山墙风荷载传到屋盖水平支撑的柱子。

2.1.7孔口opening在房屋的外包面(墙面和屋面)上未设置永久性有效封闭装置的部分。

2.1.8敞开式房屋opening building各墙面都至少有80％面积为孔口的房屋。

2.1.9部分封闭式房屋partially enclosed building受外部正风压力的墙面上孔口总面积超过该房屋其余外包面(墙面和屋面)上孔口面积的总和，并超过该墙毛面积的10％，且其余外包面的开孔率不超过20％的房屋。

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．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。

钢柱计算长度系数确定及长细比相关问题答疑钢柱计算长度系数的确定是钢结构常规设计方法中重要的一环,本文对于钢结构中常用的结构形式,门式刚架和钢框架结构结构中的钢柱确定中遇到的几个问题一一解答,希望对设计人员在钢柱计算长度系数确定时能够有所帮助.1、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015确定刚架柱的计算长度系数都有哪些算法？按门规附录A.0.1-A.0.5规定的方法以及A.0.8规定的方法,两种方法有何异同？应该如何选择？1）门式刚架规范对于门式刚架柱计算长度系数确定提供了两种算法,一种是按照门式刚架规范附录A.0.1-A.0.5规定的方法确定刚架柱面内的计算长度系数；另一种是按照门式刚架规范附录A.0.8方法确定刚架柱面内的计算长度系数.对于门式刚架规范的两种方法,二维设计程序是通过参数中的勾选项实现的,见下图：图1门式刚架二维设计参数定义勾选该选项后,程序按照门式刚架规范附录A.0.8方法确定刚架柱面内的计算长度系数,不勾选时,程序按照门式刚架规范附录A.0.1-A.0.5规定的方法确定刚架柱面内的计算长度系数.对于存在摇摆柱的门式刚架,在采用两种方法确定计算长度系数时,程序都会按照A.0.6条要求对于刚架柱的计算长度系数进行放大.2）第一种方法即A.0.1-A.0.6这套方法,其基本设计思路与钢规和梁柱线刚度比方法较为相似,采用梁柱线刚度比作为钢柱面内计算长度系数,这种方法对于门式刚架结构形式没有特别要求,可以支持较为复杂的门式刚架带夹层、高低跨、阶形柱等都可以参考此方法计算得到柱的计算长度系数.第二种方法与旧版门式刚架规程中所规定的一阶弹性方法较为接近,程序主要基于公式A.0.8-1确定,即：由公式可以看出其方法的特点是根据整体抗侧刚度以及柱承担的轴向力得到钢柱的计算长度系数,因此可以考虑单层各跨各柱之间的相互支援作用,同时可以看到该方法适用范围较窄,规范规定各跨梁的标高无突变,无高低跨时可用,但通过对应公式可以看出,该方法同样不适用与刚架柱中间增加节点后截面出现变化的情况,或带夹层的情况,如果使用该方法就会出现柱的计算长度系数异常大的现象,例如下图中带夹层的门式刚架模型的1-5号柱,图2门式刚架柱及其位置其中1、2号柱为截面有变化的阶形柱,3-5号柱为夹层位置的柱,其分别按照门规附录的两种方法分别计算上述柱的计算长度系数,得到以下结果,我们会发现,对于分段的阶形柱和夹层柱按照门式刚架规范附录A.0.8方法计算得到的柱面内计算长度系数相较另一种方法差异很大,一般是A.0.1-A.0.5方法的若干倍,明显偏大,所以在出现上述现象,此时A.0.8的这种方法就不太合适了.门式刚架规范两种算法的比较表12在钢柱长细比等指标不满足规范要求时,为什么很多情况下,增大柱截面尺寸后长细比等指标不但没有降低,反而变大了？为了更清楚说明这种现象产生的原因,以如下简单模型中的框架柱为例,只改变中柱的截面,其他条件均不改变的情况下,考察不同柱截面的回转半径、强轴方向的计算长度系数这两个参数,以及长细比的变化趋势.图3钢框架模型轴侧图该模型中柱采用程序中的国标热轧H型截面,其他条件不变,截面依次增大,分别为HW400*400 HW400*408,HW414*405,HW428*407,HW458*417,HW498*432.首先通过下面折线图来看回转半径的变化,我们发现回转半径并不会随着截面的增大而增大,在截面由HW400*400变为HW400*408时,其腹板厚度和翼缘长度均变大了,为什么回转半径反而变小呢？这是由于回转半径i=√（I/A）,它由截面惯性距和截面面积共同控制,当截面变大时,截面面积和惯性矩同时增大,截面面积增大的速率大于截面惯性矩时,则会出现回转半径减小的情况,而总体上,回转半径由于受到这种条件的制约,增大的趋势也非常缓慢.再来看柱计算长度系数的变化趋势,它再一次和我们一般的认知有着相反的趋势,柱的计算长度系数会随着柱截面的加大而增大,出现这种现象的原因我们要从柱计算长度系数确定过程来分析,根据旧钢规和新钢标对于框架柱计算长度系数确定的方法,其主要过程参数为相交于柱上、下端并与之刚接的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值K1、K2,通过规范附录公式及对应表格,我们得到无论是无侧移框架还是有侧移框架失稳模式,柱计算长度系数,都与K1、K2呈反比关系,而在不改变梁截面的情况下,增大柱截面而不改变梁截面的情况下会使K1、K2这两个参数变小（最底层柱K2不变）,进而柱的计算长度系数始终是呈增大的趋势.最后柱的长细比也是随着截面的增大而变大,究其原因还是由于柱计算长度系数和回转半径的变化趋势和速率导致的,上面我们已经知道柱的计算长度是逐渐增大的趋势,而总体上回转半径也呈缓慢增大的趋势,此时柱的长细比变化趋势由计算长度随着柱截面增大的速率和回转半径增大的速率之间的大小关系决定,计算长度比回转半径增大的快,长细比就会增大,反之则长细比减小,在这个例子中计算长度系数的增速要比回转半径快.综上,单纯的通过调整柱截面来让长细比满足要求可能会付出很高的代价.图4框架柱回转半径、计算长度系数和长细比变化趋势3钢框架柱长细比超限该如何调整？由上一问我们得出在一些情况下我们不能单纯的通过调整柱的截面来调整长细比超限的情况,我们应该从以下几个方面去进行长细比的调整.1）在满足强柱弱梁的前提下,增加梁截面尺寸可以降低柱的长细比水平.在柱截面受到建筑限制或增大截面无效的情况下,可以通过适当增大长细比验算方向的与柱刚接的梁截面尺寸来使首层柱K1增大,其他层柱K1,K2都增大的方式减小柱的计算长度系数,进而减小柱的长细比.2）在条件允许的情况下,对于有支撑结构增加支撑杆件或增加已有支撑杆件的刚度使结构由有侧移框架变为无侧移框架.3）采用规范提供的性能化设计方法或性能化设计思想有效增加长细比限值,使长细比更容易满足.如采用新钢标17章抗震性能化设计方法时,满足了相应性能目标的要求后,其长细比限值有所降低.抗规8.1.3注2：多、高层钢结构房屋,当构件的承载力满足2倍地震作用组合下的内力要求时,7～9度构件抗震等级允许按降低1度确定,通过该条可以使承载力能力用较大富裕度的构件,降低其抗震等级,进而其所对应的长细比限值等指标也有所降低.4在调整钢框架中框架梁截面尺寸后为什么与其相连的计算长度系数没有变化？在钢框架中的框架梁很多情况下需要与框架柱做铰接连接,在这种情况下,根据旧钢规和新钢标的附录中均有当横梁与框架柱刚接时,其横梁线刚度取0,此时铰接横梁的线刚度就与参数K1,K2的确定没有影响了,K1,K2不变,计算长度系数自然不会发生变化.。

名词解释强柱弱梁强柱弱梁是对当时木构架建筑结构提出的质量要求。

即在相同截面和荷载作用下，大梁受压承载力比小梁高，但在构件长短比（ l/b）较大或横向尺寸突变处，则应取小梁而采用大梁。

《营造法式》中规定大、小梁应按其所承担的荷载和截面形式来决定；如果需要考虑加固改造，也应与新的设计方案保持一致。

强柱弱梁是以材料抗压强度为指标，并且把小梁归类为次梁，次梁又分为次粱和稍梁。

这种区别是有理论依据的，因为大梁是承受上部全部荷载的，而小梁除了承受大梁传来的荷载外，还要自己再承受一部分次梁传来的荷载。

从稳定性角度来说，大梁比小梁更安全，因此，把大梁叫做“主梁”，小梁叫做“次梁”。

同样截面的情况下，主次梁承受的荷载不同，这样才能满足要求。

与传统工艺不同，承重墙体会因使用功能不同而被划分成几个强柱弱梁区域。

根据“墙随柱定”的原则，墙体各部位所需的强度、厚度都有所不同。

在实际生活中，很多地方都是将承重墙体分为强柱弱梁区域。

强柱弱梁：建筑中的墙柱、梁板、楼梯等主要承重构件及其连接构件截面强度设计值或允许值偏小，而楼层和屋盖内的次要构件的截面强度设计值或允许值偏大，甚至底层承重构件的截面强度设计值或允许值偏小的现象称为强柱弱梁。

弱梁：弱梁是承担楼层荷载而跨度又不太大的梁，它一般指的是门窗洞口两侧的梁，有时也包括次梁在内。

墙梁和楼板连接成整体共同工作的梁叫墙梁，例如现浇钢筋混凝土墙板，它们共同承担楼板的荷载而布置在墙柱之间。

楼梯梁是由墙梁分出，起平衡负弯矩的作用，可以采用现浇钢筋混凝土，也可以采用钢梁。

吊车梁承受吊车荷载的梁，为刚架梁。

地震设防区设计中，必须对结构进行抗震验算，通常包括抗震承载力验算和抗震变形验算。

抗震承载力验算采用承载能力极限状态和正常使用极限状态的承载力系数。

抗震变形验算采用与结构实际变形状态相对应的承载力系数。

砖墙强柱弱梁和砖墙弱梁，各国规范都是不允许的，但在民用建筑和工业建筑中很普遍。

我国建筑物的墙体一般由砖砌体承重，尤其是砖墙在施工时要考虑受热变形和收缩变形，施工中很难满足砖墙强柱弱梁的要求。