強柱弱梁

結構設計中，為了達到“小震不壞、中震可修、大震不

倒”的設防要求，我們需要從多方面對工程設計進行把控，

其中“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”是框架部分抗

震設計應遵守的重要原則。考慮到鋼筋混凝土框架由于自身

特性，它的抗地震倒塌能力與其破壞機制密切相關，故根據

上述原則，我們期望當大震作用時框架能夠按如下方式發生

破壞：1)梁先于柱破壞。梁的破壞是構件破壞，屬于局部性

的破壞，而豎向構件的破壞會危及整體結構的安全性，造成

結構倒塌，故柱比梁重要，最先保證柱的安全；2)保證構件

的抗剪能力應好于抗彎能力。“剪切破壞”是一種脆性破壞，

沒有預兆，瞬時發生；“彎曲破壞”是延性破壞，是有所預

兆的，年糕做法 工程中我們需要避免發生剪切破壞，在彎曲破壞之前

不發生剪切破壞；3)節點的承載力應高于連接的構件，如果

節點發生破壞則意味著與之連接的梁柱均失效。然而，現實

中的效果并非如預期設想。以汶川地震為例，震害現場調查

發現：柱剪切破壞嚴重，梁柱節點區破壞嚴重；框架柱上下

端出現塑性鉸，我們幾乎沒有看到設計規范所要求的強柱弱

梁破壞機制的出現，典型震害現場如下圖：造成這種問題的

因素很多，例如設計計算的缺陷、抗震構造的不合理和理論

研究的滯后等，本文將結合規范，分析其計算方法及影響因素，并詳細介紹如何體現“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱

構件”設計。規范規定1強柱弱梁的相關規定《建筑抗震設

計規范》（GB50011-2010）（以下簡稱《抗震規范》）第條：

一、二、三、四級框架的梁柱節點處，除框架頂層和柱軸壓

比小于者及框支梁與框支柱的節點外，柱端組合的彎矩設計

值應符合下式要求：一級的框架結構和9度的一級框架可不

符合上式要求，但應符合下式要求：當反彎點不在柱的層高

范圍內時，柱端截面組合的彎矩設計值可乘以上述柱端彎矩

增大系數。同理《高層建筑混凝土結構技術規程》

（JGJ3-2010）（以下簡稱《高規》）、、條、《混凝土結構設計

規范》（GB50010-2010）（以下簡稱《混凝土規范》）條。為

避免出現框架結構柱下端過早屈服，影響整個結構的抗倒塌

能力，需對結構底層乘以彎矩增大系數,即《抗綽的讀音 震規范》條：

一、二、三、四級框架結構的底層，荷葉荷花簡筆畫 柱下端截面組合的彎矩

設計值，應分別乘以增大系數、、和.底層柱縱向鋼筋應按上

下端的不利情況配置。由上文可知，規那片綠綠的爬山虎 范提出的方法是：1)

柱端彎矩設計值增大系數法，將梁、柱之間的承載力不等式

轉為梁、柱的地震組合內力設計值的關系式，并使不同抗震

等級的柱端彎矩設計值有不同程度的差異;2)針對一級框

架采用考慮梁端實配鋼筋面積和材料強度標準值計算的抗

震受彎承載力確定柱端彎矩設計值方法，考慮樓板鋼筋可提

高“強柱弱梁”程度。2強剪弱彎的相關規定《抗震規范》

第條一、二、三、四級的框架柱和框支柱組合的剪力設計

值應按下式調整：一級的框架結構和9度的一級框架可不按

上式調整，但應符合下式要求：

《抗震規范》第條一、二、三級的框架梁和抗震墻的連梁，

其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：一級的框架結

構和9度的一級框架梁、連梁可不按上式調整，但應符合下

式要求：同理《高規》條、條，《混凝土規范》條。規范考

慮“強剪弱彎”設計如“強柱弱梁”設計，不同抗震等級的

梁、柱采用不同剪力增大系數，同樣考慮材料實際強度和鋼

筋實際面積兩個因素的影響。3強節點弱構件的相關規定《高

規》條抗震設計時，一、二、三級框架的節點核心區應進

行抗震驗算；四級框架節點可不進行抗震驗算。各明亮的意思 抗震等級

的框架節點均應符合構造措施的要求。目前《混凝土規范》

小節，《抗規》附錄D均提供具體的節點核心區驗算方法。

強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”設計的影響因素目前

我國現行規范對強柱弱梁設計的規定，是基于縱筋實配不超

過計算配筋10%的前提給出的。但鑒于地震影響的復雜性，

難以精確考慮，10%的鋼配超筋也并非代表工程設計中的實

際情況，因此“即使按強柱弱梁設計的框架，在強震作用下，

柱端仍有可能出現塑性鉸”為了盡量避免出現這種情況，我

們需要分析其主要影響因素,以便有的放矢的控制強柱弱梁

設計：1梁端鋼筋超配和鋼筋實際強度超強1）根據上文式

（1）可知，梁端負彎矩越大，則對框架柱的要求越高，適

當降低梁端負彎矩，有利于強柱弱梁的實現；2）在我們的警察家屬

設計中下筋是正彎矩受拉筋和負彎矩受壓筋，最終面積包絡

取二者較大值，地格 當梁底配筋由梁跨中正彎矩控制時，會導致

梁端下部鋼筋過多，造成梁端正彎矩超配；3）實際工程設

計中，實配鋼筋通常會大于計算鋼筋，如果大于10%超配系

數的前提，則更不利于推遲柱端塑性鉸；4）一些國家的設

計規范對預期塑性鉸部位的鋼筋材性指標有更為嚴格的規

定，我國暫時還沒有具體規定，但實際工程可能出現超強的

情況。2樓板影響《抗規》條條文說明提到“當計算梁端抗

震受彎承載力時，若計入樓板的鋼筋，則可提高框架強柱弱

梁的程度”，但如何考慮并沒有更為具體的規定。當我們為

了體現樓板與梁共同工作，常在設計中采用梁剛度放大系數

法來考慮樓板對框架梁抗彎剛度的提高，但這樣會導致計算

分析后得到的梁端彎矩比按矩形截面梁處理的結果偏大，因

為配筋的時候是將這樣計算得到的縱筋結果全部配置在矩

形截面內，且樓板設計時重疊鋼筋面積也沒有被扣除，所以

無形會導致梁鋼筋出現超配。國內外許多試驗表明，樓板內

的鋼筋會使框架梁的實際抗彎承載力增大20~30%，甚至更

多，即便不考慮其他因素，樓板配筋對框架梁端實際受彎承

載力的增大幅度，對于大多二、三級框架，都會超出規范規

定的柱端彎矩增大系數，乃至一級框架也可能會不滿足強柱

弱梁要求。3壓彎破壞降低柱抗剪承載力在柱強剪弱彎的設

計方面，即使柱端首先發生彎曲形成塑性鉸，巨大的軸壓也

容易使混凝土壓潰而發生剝離脫落，從而嚴重削弱柱端抗剪

能力，出現剪切破壞。因此，需要考慮壓彎破壞對柱端抗剪

承載力降低的影響，采用相關的構造技術，防止柱混凝土強

度退化，充分保證“強剪弱彎”

結束語“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”是結構設計

所需遵守的重要原則，它們的屈服機制是地震來臨時，我們

理想的、所期望的，但現實中有很多因素導致其實現的可能

性降低。作寫雪景的詩句 為結構設計人員，應該充分認識理解這些影響因

素，吸取地震災害的經驗教訓，從工程的實際受力狀況考慮，

采用合理的軟件計算模型和分析方法，將這些影響因素納入

整體結構設計計算中，保證“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點

弱構件”屈服機制的實現。