强柱弱梁

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，年糕做法 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》）、、条、《混凝土结构设计

规范》（GB50010-2010）（以下简称《混凝土规范》）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《抗绰的读音 震规范》条：

一、二、三、四级框架结构的底层，荷叶荷花简笔画 柱下端截面组合的弯矩

设计值，应分别乘以增大系数、、和.底层柱纵向钢筋应按上

下端的不利情况配置。由上文可知，规那片绿绿的爬山虎 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》条、条，《混凝土规范》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》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。各明亮的意思 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》

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）在我们的警察家属

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，地格 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》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。作写雪景的诗句 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。