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概念设计非常重要，用钢量大了结构反而不安全的实例及分析 上海始信咨询 杜明干 /dmgingemdale 今年参加上海市的注册结构师继续教育培训，课堂上老师反复强调概念设计、延性 设计的重要性。并对现在部分设计人员（包括审图公司）过分依赖程序，对规范的理解 机械刻板、不求甚解的态度表示担忧。 为什么要重视概念设计呢？因为现在的各种计算理论、计算假定、计算模型、计 算方法还不够完善，都是近似的。程序不是万能的，程序是有使用条件和适用范围的， 程序也会有缺陷（特别是 PKPM ），程序计算出来的结果不一定完全准确，不一定都与事 实相符，程序计算通过了并非就可以高枕无忧了。对程序计算结果，设计师应根据力学 概念和工程经验进行判断，确认合理有效后再实施。不掌握概念设计的精髓，不理解规 范的意图，不知道从宏观上控制结构安全，那么很可能出现设计出来的结构在 6 度时计 算可以通过，烈度一增大到 7 度，结构马上就倒塌了，那是不行的。因为实际地震发生 时，它的烈度是不确定的，很有可能大于设防烈度，如果你只能满足设防烈度的要求， 说明你的设计不是好的设计。真正好的设计，应该是在设防烈度下不坏，大于设防烈度 情况下也能最大程度的减小震害。 为什么要重视延性设计呢？因为延性设计是概念设计的一部分，是保证结构在超 过设防烈度的地震作用下仍旧有良好的变形能力，通过耗能，减小地震作用的破坏，最 大程度的保护生命财产安全。规范中有很多属于概念设计的延性措施，如强柱弱梁、强 剪弱弯、强节点弱构件。拿强柱弱梁来说，其 目的就是让梁先坏来保证柱不坏以防止结 构发生整体垮塌。如果设计者不理解规范的意图，通过盲目加大材料用量来解决安全问 题，以为结构更安全了，实际上起了反作用，使结构变的更不安全了。 延性包括两个层面：构件延性和结构整体延性。构件延性是结构延性的前提，但只满足 构件延性是不够的，满足后者更重要。延性设计的本质是通过构造措施提高结构整体变形能 力，通过变形耗能，实现大震不倒的目的。延性设计的关键是通过控制构件破坏顺序（次要 构件先坏，弯曲先于剪切破坏）实现控制结构整体破坏形态。因此构件过分强大不一定有益， 延性好才更安全。 强震是不可硬抗的，强震时地震力可能是设计值的几十倍甚至上百倍，在强震下没有安 全储备，一切构件都是可能破坏的，但我们仍然可以通过控制构件破坏的顺序和结构整体破 坏形态达到减少地震伤害的目的，即以柔克刚，这才是延性设计的精髓。 下面以强柱弱梁为例，说明现在设计中普遍容易犯的错误。 强柱弱梁的实现一定要保证柱的实际抗弯能力大于梁的实际抗弯能力，实际抗 弯能力应用实际配筋计算。这里特别强调“实际”两字，因为现实设计中设计人员往往喜欢 放大梁端配筋，实配钢筋远远大于计算配筋，设计师认为这样更安全，实际情况恰恰相 反。由于梁配筋增加幅度远大于柱配筋增大幅度，使得梁的实际抗弯能力大大高于柱的 抗弯能力，这样在中震情况下，首先是柱而不是梁出现塑性铰，造成结构垮塌。在汶川 地震震害调查时，因“强梁弱柱”而引起结构破坏的情况比比皆是，这充分说明目前设计人 员对于规范的理解不够透彻，对延性设计的概念不够清晰，迷信程序，盲目放大配筋， 造成了严重的后果。这都是血的教训！ 也许有人会说，梁端配筋放大是为了满足梁抗裂要求造成的，这又是一种不求甚 解、不负责任、偷懒和片面的观点。我们知道，SATWE 计算配筋和裂缝时都是按单筋矩 形梁计算的，而工程中实际的梁基本上都是有翼缘的，受压区也是有配筋的。如果计算 裂缝时考虑受拉区楼板参与工作并考虑受压区配筋的贡献，那么绝大多数情况下梁按强 度计算结果所配钢筋是满足 0.3mm 的抗裂要求的。还有一个事实大家容易忽略，那就是 梁的配筋是按弯矩包络图中的最大值计算的，在计算梁的裂缝时应选用正常使用情况下 的竖向荷载计算，不能用极限工况下的弯矩计算裂缝，而按正常使用工况计算的梁裂缝 都是很小的。真的发生地震了，梁端出现裂缝对“强柱弱梁”是有利的，根本没有必要控制 裂缝。况且 satwe 的计算结果本身有很大富裕量。所以，梁配筋只要满足计算结果就行了， 不好选筋时，配筋适当降低一点也是可以的