抗震设计问题20：梁柱节点柱端组合弯矩设计值不合规

【规范规定】

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）

6.2.1 抗震设计时，除顶层、柱轴压比小于0.15者及框支梁柱节点外，框架的梁、柱节点处考虑地震作用组合的柱端弯矩设计值应符合下列要求：

1.一级框架结构及9°时的框架：

∑M_C=1.2∑M_bur （4-20）

2.其他情况：

∑M_C=η_C∑M_b （4-21）

式中 ∑M_C——节点上、下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和。上、下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配；

∑M_b——节点左、右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和。当抗震等级为一级且节点左、右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；

∑M_bur——节点左、右梁端逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，可根据实配钢筋面积（计入受压钢筋和梁有效翼缘宽度内的楼板钢筋）和材料强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算；

η_C——框架弯矩增大系数。对框架结构，二、三分别取1.5和1.3；对其他结构中的框架，一、二、三、四级分别取1.4、1.2、1.1和1.1。

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）

6.2.2 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：

∑M_C=η_C∑M_b （4-22）(www.xing528.com)

一级的框架结构和9°的一级框架可不符合上式要求，但应符合下式要求：

∑M_C=1.2∑M_bur （4-23）

式中 ∑M_C——节点上、下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析分配；

∑M_b——节点左、右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左、右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；

∑M_bur——节点左、右梁端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积（计入梁受压筋和相关楼板钢筋）和材料强度标准值确定；

η_C——框架柱端弯矩增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.7、1.5、1.3、1.2；其他结构类型中的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。

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。

【解析】

JGJ 3《高层民用建筑钢结构技术规程》2010版规范对弯矩放大系数作了调整，提高了框架结构的弯矩放大系数，并补充了四级框架柱的弯矩增大系数。高层建筑因无四级框架结构，故《高层建筑混凝土结构设计规程》对抗震等级为四级的框架结构未作规定。

钢筋混凝土结构在强地震作用下，某些构件会进入非弹性。允许结构某些部位或构件屈服（出现塑性铰）而不产生构件的局部脆性破坏，可通过结构的变形来吸收和耗散能量，从而降低结构的地震反应，提高结构的抗倒塌能力。

钢筋混凝土结构的抗地震倒塌能力与其破坏机制密切相关。框架结构的屈服机制有两类：楼层屈服机制和整体屈服机制。其他屈服机制可由这两类机制组合而成。

为了实现“强柱弱梁”，规范对一级框架结构和9°设防的框架，采用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所对应的弯矩值的调整、验算方法，此时“水涨船高”，节点处梁端实际受弯承载力M^a_by，和柱端实际受弯承载力M^a_cy之间总是满足不等式∑M^a_cy＞∑M^a_by；对其他情况，则采用直接增大柱端弯矩设计值的方法。考虑到框架结构抗侧力刚度小，抗震性能较差，故直接增大柱端弯矩设计值时，框架结构的柱端弯矩增大系数比相同抗震等级的其他框架要大。

但是，由于地震的复杂性、楼板的影响、构件内力及配筋计算的误差、实际配筋比计算配筋超过较多以及钢筋屈服强度的超强等，难以通过精确的承载力计算真正实现“强柱弱梁”。规范中的η_c是考虑框架梁端实配钢筋不超过计算配筋10%的前提下，将承载力不等式转为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。但是，考虑10%的框架梁端钢筋超配并没有正确反映目前我国建筑工程设计的实际情况，这种规定只是在一定程度上减缓柱端的屈服。