抗震设计常见问题解析：框架柱剪力设计值未增加导致剪力破坏

【规范规定】

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）

6.2.3 抗震设计的框架柱、框支柱端部截面的剪力设计值，一、二、三、四级时应按下列公式计算：

1.一级框架结构和9度时的框架：

V=1.2（M^t_cua+M^b_cua）/H_n （4-24）

2.其他情况：

V=η_vc（M^t_tc+M^b_bc）/H_n （4-25）

式中 M^t_tc、M^b_bc——柱上、下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值，应符合本规程第6.2.1条、6.2.2条的规定；

M^t_cua、M^b_cua——柱上、下端顺时针或逆时针方向实配的正截面受弯承载力所对应的弯矩值，可根据实配钢筋面积、材料强度标准值和重力荷载代表值产生的轴向压力设计值并考虑承载力抗震调整系数计算；

H_n——柱的净高；

η_vc——柱端剪力增大系数。对框架结构，二、三、四级分别取1.3、1.2和1.1；对其他结构类型的框架，一、二级分别取1.4和1.2，三、四级均取1.1。

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）

6.2.5 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：(https://www.xing528.com)

V=η_vb（M^b_c+M^t_c）H_n （4-26）

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：

V=1.2（M^b_cua+M^t_cua）H_n （4-27）

式中 V——柱端截面组合的剪力设计值；框支柱的剪力设计值尚应符合本规范第6.2.10条的规定；

H_n——柱的净高；

M^b_c、M^t_c——柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值，应符合本规范第6.2.2、6.2.3条的规定；框支柱的弯矩设计值尚应符合本规范第6.2.10条的规定；

M^b_cua、M^t_cua——分别为偏心受压柱的上下端顺时针或反时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋面积、材料强度标准值和轴压力等确定；

η_vb——柱剪力增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.5、1.3、1.2、1.1；对其他结构类型的框架，一级可取1.4，二级可取1.2，三、四级可取1.1。

【解析】

JGJ 3《高层民用建筑钢结构技术规程》2010版规范对剪力放大系数作了调整，提高了框架结构的要求，二、三级时柱端剪力增大系数η_vc由2002规范的1.2、1.1分别提高到1.3、1.2；对其他结构的框架，扩大了进行“强剪弱弯”设计的范围，要求四级框架柱也要增大，要求同三级。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。

钢筋混凝土梁、柱、剪力墙的破坏形态有两种：弯曲破坏和剪切破坏。发生弯曲破坏时，构件的纵向受力钢筋屈服后形成塑性铰，故具有塑性变形能力，构件表现出较好的延性。而当发生剪切破坏时，构件的破坏形态是脆性的或延性极小，不能满足构件抗震时的延性要求。因此，抗震设计时，要有目的地增大框架柱的剪力设计值，防止梁、柱和剪力墙底部在弯曲屈服前出现剪切破坏，实现“强剪弱弯”。这是提高框架的延性、提高结构抗震性能的又一重要措施。

为了实现“强剪弱弯”，规范对一级框架结构和9°设防的框架，采用分别按柱上、下端实配钢筋的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，反算出柱端的剪力设计值的方法，此时“水涨船高”，框架柱的实际受剪承载力总是比受弯承载力强；对其他情况，则采用直接增大框架柱剪力设计值的方法。考虑到框架结构抗侧力刚度小，抗震性能较差，故直接增大框架柱剪力设计值时，框架结构的框架柱剪力增大系数比相同抗震等级的其他框架要大。