钢筋不是你想加，想加就能加——浅谈框架结构的“强柱弱梁”

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作者 | 秋刀鱼

结构工程硕士、甲级设计院从事结构设计工作，

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相信很多结构小白们在绘制施工图的时候都会听到这样的话：“哎，你这根梁的配筋有点小啊，跨度那么大，还是多上一根钢筋保险”，又或者是：“配筋这几根筋，到时候出了裂缝，钢筋生了锈，你就知道后悔了。”

听到前辈们用这样的语气跟你说话，是不是顿时觉得心里有点慌，毕竟人家经验丰富，大活小活见了无数，俗话说听人劝吃饱饭，也就敲几下键盘的事儿，花甲方的钱买自己的心安何乐而不为。

其实你并不知道， 正是所谓的“经验之谈”给很多框架结构埋下了隐患， 这就是我们土木工程专业最早接触到的一个概念——强柱弱梁。

记得我在上大学的时候，还没有学会计算各种承载力挠度裂缝之前，先听到老师讲概念： “框架结构最看重三个问题——强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”

为什么强柱弱梁这么受重视？

从受力角度讲 ，框架结构理想的破坏机制是在地震作用下，先由梁端产生塑性铰，此过程会消耗地震能量，地震作用减小后，结构的受力状态将会改善，柱子得到了更好的保护。

从破坏后果讲 ，在框架结构中，框架柱是最主要的承重构件，一旦地震作用下，框架柱先于框架梁破坏，必然导致梁板重叠下落，造成人员的巨大伤亡。

既然强柱弱梁的设计思路如此重要，为什么实际工程中却未能实现呢？

首先 ，楼板与梁现浇在一起，楼板作为梁的翼缘，使其由矩形梁变成了T型梁，抗弯刚度和抗弯承载力均显著提升：正弯矩作用下，楼板的混凝土与梁受压区混凝土共同抗压，增大了受压区宽度；负弯矩作用下，部分板内钢筋与梁上部纵筋共同抵抗负弯矩。对于这种状况，在设计时会放大边梁和中梁的截面刚度，倍数分别取2和1.5。抗弯刚度增大导致由结构分析得到的梁端弯矩增大，但增大的配筋全部配置于梁内，楼板的配筋并未考虑，因此实际工作时，由板筋所造成的框架梁超配筋，在二三级框架下，就已经超过了规范对柱端弯矩的增大系数，致使强柱弱梁失效。

其次 ，对于截面尺寸较大的梁柱，计算时不考虑梁、柱端刚域的影响；在实际配筋时人为放大配筋；支座处以裂缝控制配筋等都是造成钢筋超配的因素。

一部分设计人员出于安全考虑，秉承“宁大毋小”的原则，将梁的计算结果根据自身经验加大，而不增大柱子的钢筋，变相增加了梁的抗弯能力，削弱强柱弱梁的作用。

那么本文开头说到的，为了满足抗裂而放大钢筋的做法，也是不可取的，计算软件在计算框架梁时，都是把梁当做独立梁（梁两侧没有楼板）来对待。没有考虑到楼板对梁抗裂计算的贡献。其实绝大多数情况下，按强度计算时，所配置的钢筋可以满足0.3mm的抗裂要求。另外，配筋计算时按照弯矩包络来设计的，也就是说对应于承载力极限状态，而裂缝计算是在正常使用极限状态下考虑的，故而按正常使用工况计算时裂缝并不大。反而是裂缝的出现，在地震作用时，更容易满足强柱弱梁的要求。

最后 ，框架梁上有时会布置填充墙，地震作用时，填充墙会与梁一同运动，增大了梁的刚度，这一点计算时也是考虑不到的。

为了实现“强柱弱梁”，我们需要做什么？

1）考虑框架梁有效翼缘宽度范围内，与框架梁纵筋通向的板内钢筋的作用，可近似取梁两侧各6倍楼板厚度范围。

2）控制梁底通长钢筋数量，梁跨中底筋和支座处底筋会有差别，应适当的控制底筋进入框架柱内的根数，在配置两排钢筋时，上排钢筋尽可能在柱外截断，使进入柱内钢筋满足计算值即可。另外，节点处锚固过多的钢筋还会影响混凝土的浇筑质量。

3）适当考虑塑性内力重分布的影响，采用柱边截面处梁端内力值进行配筋和裂缝宽度验算。根据工程经验，对梁端弯矩进行适当的折减。

4）严格控制梁端钢筋的超配，使梁端负弯矩钢筋实配面积为计算面积的95%~100%，梁端正弯矩钢筋超配不超过10%。

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