关于抗规“强柱弱梁”规定的探讨

看到有同仁发帖，对“强梁弱柱”原因的讨论，涉及了抗规∑Mc=ηc∑Mb 规定的讨论。对于这个问题，个人看法略有不同：1、规范规定了柱上下端弯矩之和的放大值ηc∑Mb，但却没有规定柱的上下端怎么分配这个放大之后的弯矩。由于节点平衡，梁端玩具之和与柱端弯矩之和是相等的，因此直接将柱端弯矩X放大系数，也是完全满足这个规定的，如左图。这一点相关软件的通常做法没有违反规范规定；2、规范这一条规定仍存在的主要问题，就是未给出规定这个ηc∑Mb在柱上下端的分配方法。尽管柱端直接×放大系数能够满足规定，但并不合理。尤其当柱上下端弯矩值相差较大的时候，直接放大是偏于不安全的，而且与实际水平地震作用下的柱内力，尤其是弹塑性阶段柱的内力分布是不相符的。这种现象对于边柱节点尤其明显，对此在白邵良老师的文章中称为“异常弯矩分布”。如右图，红色线条为常规分配方法的弯矩图，但粉色线条则更接近实际弯矩分布，可见节点底的实际弯矩大于常规分配方法的计算值。较为合理的方法，是重力荷载引起的弯矩不变，其余弯矩按照地震作用弯矩的比例重新分配。这个手算虽然麻烦，但在程序实现上是没有任何苦难的。

看到有同仁发帖，对“强梁弱柱”原因的讨论，涉及了抗规∑Mc=ηc∑Mb 规定的讨论。
对于这个问题，个人看法略有不同：
1、规范规定了柱上下端弯矩之和的放大值ηc∑Mb，但却没有规定柱的上下端怎么分配这个放大之后的弯矩。由于节点平衡，梁端玩具之和与柱端弯矩之和是相等的，因此直接将柱端弯矩X放大系数，也是完全满足这个规定的，如左图。这一点相关软件的通常做法没有违反规范规定；
2、规范这一条规定仍存在的主要问题，就是未给出规定这个ηc∑Mb在柱上下端的分配方法。尽管柱端直接×放大系数能够满足规定，但并不合理。尤其当柱上下端弯矩值相差较大的时候，直接放大是偏于不安全的，而且与实际水平地震作用下的柱内力，尤其是弹塑性阶段柱的内力分布是不相符的。这种现象对于边柱节点尤其明显，对此在白邵良老师的文章中称为“异常弯矩分布”。如右图，红色线条为常规分配方法的弯矩图，但粉色线条则更接近实际弯矩分布，可见节点底的实际弯矩大于常规分配方法的计算值。较为合理的方法，是重力荷载引起的弯矩不变，其余弯矩按照地震作用弯矩的比例重新分配。这个手算虽然麻烦，但在程序实现上是没有任何苦难的。
3、规范这个规定本身属于概念设计，并非有什么严格的理论基础，因此是否严格遵循，未必与实际的破坏现象有特别直接的联系，而更重要的，是能否真正按照“强柱弱梁”的概念进行了结构设计的调整。具体操作，就是把柱截面取大一点，配筋比计算值多一些就好了。

[ 本帖最后由 concretez 于 2012-2-23 11:50 编辑 ]

yobues

2012年02月23日 11:55:39

2楼

1.规范是给了柱上下端弯矩分配原则的：按照弹性弯矩值按比例分配
2.理论上节点的梁柱弯矩是平衡的。但是，实际抗震计算方法和施工模拟方法等，会导致梁柱节点的弯矩不平衡。不信的话，你可以抽几个PKPM模型看一下，真的是节点不平衡，∑Mc ＞∑Mb 或者∑Mc ＜∑Mb 。
3.我也是被这个问题困惑了半天。不知道是不是实际抗震计算方法和施工模拟方法等确实会导致梁柱节点的弯矩不平衡？还请高手过来解答具体的原理

concretez

2012年02月23日 13:05:57

3楼

PKPM的节点弯矩不平衡，会不会由于在各自截面选取了最大弯矩，由于可能各自隶属于不同的荷载组合工况，导致最后给出的弯矩设计值之和不相等？
规范这一条规定的出发点，是出于对地震作用引起柱内力进行放大，以满足强柱弱梁机制。因此这个规定主要基于震害经验和概念设计，而并非严格理论基础。所以实际情况中遇到这个节点组合弯矩不平衡的问题，也并非有矛盾的地方，因为它属于人为规定。
这还要从概念角度去理解了：我觉得这一条的主要目的，就是把柱的弯矩设计值进行一定程度的放大，达到这个要求，就算是达到目的了。更细致地讨论，确实会有一些问题，包括关于柱端弯矩分配的问题在内。也是希望有关专家能够在未来逐步进行完善吧。