在抗震設計中，大家都非常熟悉“強柱弱梁”的設計思想，但是為什么提出這樣的要求，很多設計人員其實(shí)是一知半解的。今天童老師就把“強柱弱梁”的來(lái)龍去脈給大家一次性講解清楚~

Q1框架結構中的強柱弱梁設計要求是怎么被提出來(lái)的呢？

童老師：

這要從能力設計法(Capacity Design Technique)開(kāi)始說(shuō)起。能力設計法又叫作機構控制設計法，它的基本思想是：

1、結構的破壞按照人們設想的形式發(fā)生，避免脆性破壞先于延性破壞發(fā)生，且結構破壞時(shí)能夠發(fā)生明顯可見(jiàn)的變形(延性)；

2、通過(guò)塑性開(kāi)展、塑性變形削減結構的剛度，避免結構瞬時(shí)周期與地震波的卓越周期出現重合，從而使結構對地震作用產(chǎn)生一定程度的免疫；

3、塑性變形可以吸收地震波的能量，通過(guò)耗能削減地震響應。

能力設計法對結構的抗震設計非常重要，“強柱弱梁”的設計概念就來(lái)自于這種方法。此外，以下這些常用的設計思想也來(lái)自于能力設計法：

● 鋼結構的強節點(diǎn)弱桿件設計要求

● 鋼筋混凝土剪力墻的強剪弱彎設計要求

● 偏心支撐框架中弱耗能梁段的設計

● 弱剪型支撐強框架的要求(斜支撐的屈曲或屈服先于框架柱形成塑性鉸或屈曲)

● 強鋼梁，弱八(人)字支撐的設計思想

● 鋼框架內嵌未加勁的鋼板墻，鋼板墻應首先出現拉力場(chǎng)現象

Q2“強柱弱梁”的設計方法有什么優(yōu)點(diǎn)？

童老師：

“強柱弱梁”設計方法的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）不會(huì )形成薄弱層；

（2）鋼梁內軸力很小，彎矩曲率滯回曲線(xiàn)飽滿(mǎn)，延性好，耗能能力強；

（3）鋼材抗拉強度能夠在罕遇地震下發(fā)揮作用；

（4）倒塌機構中包含更多塑性鉸，引發(fā)倒塌需要的地震能量更大。

圖1 強柱弱梁的優(yōu)點(diǎn)

Q3地震工況下框架結構的動(dòng)力穩定性如何得到保證？

童老師：

由于高階振型的影響、鋼梁塑性鉸形成的不同步及塑性鉸會(huì )在隔層形成等因素，結構不會(huì )出現0剛度狀態(tài)，仍保有30%-37%的初始剛度。

這個(gè)30%-37%的初始剛度可以抵消框架的二階效應，保證框架結構在地震工況下的動(dòng)力穩定性。

圖2 隔層形成塑性鉸，結構仍保有30％－37%的初始剛度

因此，框架結構，包括雙重抗側力結構中的框架結構，應滿(mǎn)足強柱弱梁要求。在高烈度設防地區，強柱弱梁的豁免條件應適當加嚴（框架柱的軸壓比、地震力的放大倍數等）。

注：本文是《鋼結構與鋼－混凝土組合結構設計的方法》1.5節的提煉，該書(shū)由國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著(zhù)作出版基金資助，建筑工業(yè)出版社2022年6月出版，第2次印刷，歡迎選購。

文章轉自鐵木辛柯工程設計與研究公眾號