高层建筑钢筋混凝土结构概念设计的屈服机制

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：对于框架，可能的屈服机制有梁铰机制、柱铰机制和混合机制几种类型，由地震震害、试验研究和理论分析可以得到梁铰机制优于柱铰机制的结论。图5-8a是梁铰机制，它是指塑性铰出现在梁端，除了柱脚可能在最后形成铰以外，其他柱端无塑性铰；图5-8b是柱铰机制，它是指在同一层所有柱的上、下端形成塑性铰。实践证明，设计成梁铰机制的结构延性好。图5-8 框架屈服机制a）梁铰机制 b）柱铰机制 c）混合铰机制

钢筋混凝土构件可以由配置钢筋的多少控制它的屈服承载力和极限承载力，由于这一性能，在结构中可以按照“需要”调整钢筋数量，调整结构中各个构件屈服的先后次序，实现最优状态的屈服机制。钢筋混凝土梁的支座截面弯矩调幅就是这种原理的具体应用，降低支座配筋、增大跨中弯矩和配筋可以使支座截面先出铰，梁的挠度虽然加大，但只要跨中截面不屈服，梁仍是安全的。

对于框架，可能的屈服机制有梁铰机制、柱铰机制和混合机制几种类型，由地震震害、试验研究和理论分析可以得到梁铰机制（整体机制）优于柱铰机制（局部机制）的结论。

图5-8a是梁铰机制，它是指塑性铰出现在梁端，除了柱脚可能在最后形成铰以外，其他柱端无塑性铰；图5-8b是柱铰机制，它是指在同一层所有柱的上、下端形成塑性铰。梁铰机制之所以优于柱铰机制是因为：①梁铰分散在各层，即塑性变形分散在各层，梁出现塑性铰不至于形成“机构”而倒塌，而柱铰机制中柱铰集中在某一层，塑性变形集中在该层，该层成为软弱层或薄弱层，则易形成倒塌“机构”；②梁铰机制中铰的数量远多于柱铰机制中铰的数量，因而梁铰机制耗散的能量更多，在同样大小的塑性变形和耗能要求下，对梁铰机制中铰塑性转动能力要求可以低一些，容易实现；③梁是受弯构件，容易实现大的延性和耗能能力，柱是压弯构件，尤其是轴压比大的柱，要求大的延性和耗能能力是很困难的。实践证明，设计成梁铰机制的结构延性好。实际工程设计中，很难实现完全梁铰机制，往往是既有梁铰、又有柱铰的混合铰机制（图5-8c），但是也必须避免在同一层柱中全部出铰的混合铰机制。

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图5-8 框架屈服机制

a）梁铰机制 b）柱铰机制 c）混合铰机制

高层建筑钢筋混凝土结构概念设计的屈服机制

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