[分享]为何顶层柱可不考虑墙柱弱梁?

时间: 2020-07-29 11:15 阅读:


 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。
   所以,梁柱节点处,柱端实际受弯承载力要大于梁端实际受弯承载力,这也是“强柱弱梁”的本质。但《建筑抗震设计规范[2016年修订版] GB 50011-2010》6.2.2规定:"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...",从规范规定可以看出,顶层梁柱需不需要考虑强柱弱梁。为啥呢?几位结构老总这样回答:
    老总1:所有顶层柱都不需要考虑强柱弱梁问题。顶层结构柱端塑性铰和梁端塑性铰一样,对结构的稳定的影响是一样的,这是结构力学力的最基本内容。其实道理很简单,这是结构力学里的基本问题,顶层梁铰与柱铰对结构稳定的影响是相同的。顶层柱根是下一层的问题。
    老总2:顶层柱轴压比很低,按柱延性构造措施设置箍筋后,柱延性高,与梁的延性相当,故顶层柱不必按强柱弱梁设计,见Paulay与Priestley的经典大作第214页Columns in the Top Story一节。抗规第6.2.2条允许顶层柱和轴压比低于0.15的柱不必满足强柱弱梁。美国ACI318不提顶层柱但是以柱轴压比0.1为界 。
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        轴压比是决定性因素。美国钢结构抗规AISC341就写得好一些。满足顶层和单层条件还不够,尚须满足轴压比低于0.3这一控制条件。一般情况下,顶层柱能满足此条件,上端为T节点,难以做到强柱弱梁,可按规范赦免。续:但是顶层柱下端为十字节点,有条件做到强柱弱梁,还是应该尽可能按强柱弱梁设计,避免顶层柱下端也形成塑性铰。
    老总3:我理解,从受力上讲,所有构件都是偏压(偏拉)构件,只是梁的轴力小,通常按受弯构件计算。顶层柱,轴力小,受力性能与梁类似,故可与梁同等待遇,即容许其屈服。这就好比钢结构梁,即便是S1厚实截面(compact),但如轴压比大于0.15,延性也要打折扣。另外,从P-Δ来说,顶层柱Δ不产生弯矩,弯矩不增加,轴力就不需减小,因此在顶层柱顶形成塑性铰,没有不利影响。

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