框架结构就是梁柱构件构成的结构体系,所以这种结构体系在抵抗地震水平力时,无法做到像框剪结构那样有多重抗侧力体系,只能在框架本身上下功夫,让单纯的框架体系也能有主有次,有先有后,形成类似多重抗侧力体系结构的破坏机制。

所以规范上对于框架结构有强剪弱弯的规定。强剪弱弯有以下几个意思:

一、强剪弱弯指的是一、二、三级抗震的框架梁在箍筋加密区,剪力设计值要大于弯矩设计值。也就是说要通过合理的设计和配筋,使梁在箍筋加密区能承受的剪力要大于相应的弯矩。再通俗点就是说,在受弯破坏前不能发生受剪破坏,保证梁的最终破坏是受弯破坏导致钢筋屈服产生塑性铰,而不是直接被剪切坏掉。这也是梁端设箍筋加密区的原因。使得梁端的抗剪承载能力大大加强。

二、强剪弱弯保证的是框架梁的支座处出现塑性铰,出现延性破坏。为什么塑性铰出现在支座而不出现在跨中呢。跨中是不允许出现塑性铰的。跨中下部受拉,如果出现塑性铰,梁跨中挠度会快速增长,很快梁就失效了,导致板也会塌下来。所以我们在设计时可以通过合理配筋,禁止塑性铰在跨中出现。具体办法就是把跨中的配筋适当加大,让其承载能力够大,而在支座处是上部受拉,适当减少支座上部受拉钢筋,同时加密箍筋,这样支座上部由于受到负弯矩作用,很快受拉钢筋就会屈服,形成塑性铰,而由于加密箍筋的作用,在受拉钢筋屈服的同时,不会发生受剪破坏,这样就达到了我们的目的——强剪弱弯,塑性铰出现在支座。塑性铰一旦出现,就会慢慢变形,耗散能量,从而形成我们在文章开始说的类似于多重抗侧力体系的机制。

三、强剪弱弯的实现。规范为了保证强剪弱弯能够实现,规定了抗震设防的框架梁在支座的剪力调整,简单的说就是通过梁端剪力放大系数,把用来作为配筋的梁端剪力设计值放大,从而使得所配抗剪钢筋加大。对于不同抗震等级,对应不同剪力放大系数。对于跨中和非抗震框架梁,则无需考虑剪力调整,直接取最不利组合的剪力作为配筋设计剪力。

四、梁的钢筋如何放大对于实现强剪弱弯是有很大关系的。梁跨中钢筋应该放大,而支座上铁不能过分放大,否则支座上部由于配筋过大,在地震时难以形成塑性铰,从而达不到我们对框架结构的设计要求。