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1、第第5 5章章 多层及高层钢筋混凝土多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计房屋抗震设计（框架结构）（框架结构）2021/9/1815.1 5.1 概述概述一一.多高层建筑的结构形式多高层建筑的结构形式框架、抗震墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系框架、抗震墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系 二二.抗震设计的内容抗震设计的内容抗震概念设计：抗震概念设计：结构体系选择结构体系选择，结构布置，一般规定等。，结构布置，一般规定等。抗震计算设计：内力，强度，变形等。抗震计算设计：内力，强度，变形等。抗震的构造措施设计等。抗震的构造措施设计等。2021/9/1825.2 5.2 抗震设计的一般要求（概念设计）抗震
2、设计的一般要求（概念设计）一一.结构体系选择结构体系选择 多高层钢筋混凝土房屋的结构体系有：多高层钢筋混凝土房屋的结构体系有：框架、抗震框架、抗震墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系 。根据房。根据房屋的高度等可选择不同的体系（表屋的高度等可选择不同的体系（表5.15.1）。）。2021/9/183二二.结构布置结构布置 1.1.结构布置的基本原则是：结构布置的基本原则是：结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件结构平面应力求简单规则，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起
3、结构扭转及局部应力集中。免地震时引起结构扭转及局部应力集中。刚度中刚度中心心质量中质量中心心2021/9/184结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，结构的竖向布置，应使其质量沿高度方向均匀分布，避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以避免结构刚度突变，并应尽可能降低建筑物的重心，以利结构的整体稳定性。利结构的整体稳定性。2021/9/185合理地设置变形缝。合理地设置变形缝。加强楼加强楼屋盖屋盖的整体性。使结构受力均匀。的整体性。使结构受力均匀。2021/9/186尽可能做到技术先进，经济合理。尽可能做到技术先进，经济合理。2.2.框架结构布置框架结构布置A,A,一般的柱网形
4、一般的柱网形式。式。承重框架宜双向设置。楼电梯间不宜设在结构单元承重框架宜双向设置。楼电梯间不宜设在结构单元的两端及拐角处。的两端及拐角处。B B 地震区的框架结构，应设计成延性框架，地震区的框架结构，应设计成延性框架，遵守遵守“强柱弱梁强柱弱梁”、“强剪弱弯强剪弱弯”、强节点、强锚、强节点、强锚固等设计原则。固等设计原则。2021/9/187 3、抗震等级、抗震等级 体现在同样地震烈度下不同结构类型的钢筋砼房屋体现在同样地震烈度下不同结构类型的钢筋砼房屋不同的抗震要求。不同的抗震要求。如：次要的抗侧力结构单元的抗震要求可以低于主要的如：次要的抗侧力结构单元的抗震要求可以低于主要的抗侧力结构单
5、元。抗侧力结构单元。抗震等级分为四级，结构的抗震等级越高，抗震措抗震等级分为四级，结构的抗震等级越高，抗震措施越高。施越高。C 框架结构梁柱截面尺寸要求（作业）框架结构梁柱截面尺寸要求（作业）2021/9/188框架结构设计的过程及内容：框架结构设计的过程及内容：结构布置及构件截面尺寸确定结构布置及构件截面尺寸确定计算简图计算简图荷载计算荷载计算重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算水平（地震）作水平（地震）作用计算用计算内力计算（竖向、水平向）内力计算（竖向、水平向）内力组合内力组合截面强度计算截面强度计算变形验算变形验算构造措施等构造措施等5.3 5.3 框架内力与位移计算框架内力与位移计算
6、2021/9/189一、水平地震作用的计算一、水平地震作用的计算（一）计算简图（一）计算简图横向框架；纵向框架横向框架；纵向框架跨度，层高，荷载作用位置和大小跨度，层高，荷载作用位置和大小2021/9/1810（一）、水平地震作用的计算（一）、水平地震作用的计算（一）、水平地震作用的计算（一）、水平地震作用的计算一般情况下可用底部剪力法一般情况下可用底部剪力法周期计算可采用顶点位移法周期计算可采用顶点位移法 非结构墙体影响系数非结构墙体影响系数 各楼层地震作用标准值各楼层地震作用标准值顶层附加地震作用顶层附加地震作用 2021/9/1811二、水平地震作用下框架内力计算二、水平地震作用下框架内
7、力计算二、水平地震作用下框架内力计算二、水平地震作用下框架内力计算（1)反弯点法反弯点法 反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于3时。时。反弯点位置：上部反弯点位置：上部 0.5H ，底层底层 0.7H2021/9/1812内力计算步骤：内力计算步骤：层间剪力分配到柱层间剪力分配到柱计算柱弯矩计算柱弯矩根据节点平衡计算梁弯矩。根据节点平衡计算梁弯矩。2021/9/1813(2)(2)、D D值法（改进反弯点法）值法（改进反弯点法）值法（改进反弯点法）值法（改进反弯点法）考虑上下梁刚度的影响，对反弯点位置加以修正。考虑上下梁刚度的影响，对反弯点位
8、置加以修正。考虑上下梁刚度的影响，对反弯点位置加以修正。考虑上下梁刚度的影响，对反弯点位置加以修正。计算步骤如下：计算步骤如下：计算步骤如下：计算步骤如下：、计算各层柱的侧移刚度、计算各层柱的侧移刚度、计算各层柱的侧移刚度、计算各层柱的侧移刚度D D a 修正系数，修正系数，由梁柱线刚度比定。由梁柱线刚度比定。柱线刚度柱线刚度2021/9/1814取值取值边柱边柱中柱中柱一般层一般层底层底层2021/9/1815、计算各柱分配剪力、计算各柱分配剪力、计算各柱分配剪力、计算各柱分配剪力、确定反弯点高度、确定反弯点高度yy0 标准反弯点高度比，查附表标准反弯点高度比，查附表5-1 P181y1 上
9、、下梁线刚度不同，对上、下梁线刚度不同，对y0 的修正值的修正值 弯点上移，弯点上移，y1 为正值为正值 弯点下移，弯点下移，y1 为负值为负值2021/9/1816y y2 2 上层层高与本层层高不同时，反上层层高与本层层高不同时，反上层层高与本层层高不同时，反上层层高与本层层高不同时，反 弯点高度修正值。弯点高度修正值。弯点高度修正值。弯点高度修正值。由由由由 和和和和 查表。查表。查表。查表。、计算柱端弯矩、计算柱端弯矩l上端上端l下端下端y y3 3 下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。2021/9/1817、梁端剪力梁端剪力梁端剪力
10、梁端剪力、计算柱轴力计算柱轴力N，为各层柱上梁端剪力之和为各层柱上梁端剪力之和、计算梁端弯矩、计算梁端弯矩2021/9/1818三、框架结构设计例题三、框架结构设计例题 某某综综合合服服务务楼楼，主主体体为为8层层钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架结结构构，空空心心砖砖填填充充墙墙，局局部部9层层，梁梁板板柱柱均均为为现现浇浇。柱柱网网布布置置、建建筑筑层层高高及及横横剖剖面面简简图图见见图图，底底层层柱柱截截面面尺尺寸寸；中中柱柱650mm650mm，边边柱柱550550mm。柱柱混混凝凝土土13层层 C40，49层层 C30。楼楼板板采采用用双双向向连连续续板板。纵纵横横向向框框架架梁梁截截面面
11、 400mm 650mm，梁梁混混凝凝土土 C30。设设防防烈烈度度8度度，设设计计基基本本地地震震加加速速度度为为0.20g，I类类场场地地土土，设设计计地地震震分分组组为二组，抗震等级为二级。要求进行横向框架设计。为二组，抗震等级为二级。要求进行横向框架设计。2021/9/1819计算步骤：计算步骤：重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算刚度计算：梁，柱，层刚度计算：梁，柱，层自振周期计算自振周期计算地震作用计算地震作用计算地震作用的分配地震作用的分配地震作用下的内力计算地震作用下的内力计算竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算内力组合内力组合强度、变形计算强度、变形计算计算简图计算简图2
12、021/9/1820【解【解 （1）重力荷载计算）重力荷载计算 恒荷载取全部，活荷载恒荷载取全部，活荷载取取50，各层重力荷载集，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处，其代中于楼屋盖标高处，其代表值为；表值为；9层层1800kN，8层层11570kN，27层层 9597kN，底层，底层 9623kN。2021/9/1821（2）梁柱刚度计算（为计算框架的自振周期）梁柱刚度计算（为计算框架的自振周期）梁的线刚度如表梁的线刚度如表514。对于现浇砼框架梁：对于现浇砼框架梁：Ib=1.5I0 Ib=2.0I0考虑板的影响考虑板的影响边框架边框架中框架中框架2021/9/1822注意区分不同位置的框架柱刚度
13、注意区分不同位置的框架柱刚度影响因素：层位置；砼等级；截面尺寸；层高。影响因素：层位置；砼等级；截面尺寸；层高。还有：边框架；中框架；边柱；中柱等。还有：边框架；中框架；边柱；中柱等。边框架边框架边框架边框架中框架中框架区分边框架与区分边框架与中框架，是考中框架，是考虑梁的刚度不虑梁的刚度不同。区分边柱同。区分边柱与中柱，是考与中柱，是考虑梁的约束不虑梁的约束不同。同。2021/9/1823 柱的侧移刚度柱的侧移刚度D值如表值如表515及表及表516。2021/9/1824将各层不同将各层不同柱的刚度都柱的刚度都计算出来。计算出来。2021/9/1825将各层柱的总刚度汇总将各层柱的总刚度汇总
14、2021/9/1826 （3）.自振周期计算自振周期计算 按按顶顶点点位位移移法法计计算算，考考虑虑填填充充墙墙对对框框架架刚刚度度的的影影响响，取取基本周期调整系数基本周期调整系数a0=0.6。计算公式为。计算公式为 将各层的重力荷载代表值看将各层的重力荷载代表值看作水平荷载，计算其产生的框架作水平荷载，计算其产生的框架顶点位移。顶点位移。2021/9/1827V层间刚度层间刚度层间位移层间位移累积位移累积位移2021/9/1828（4）横向地震作用计算）横向地震作用计算 地地震震作作用用按按 8度度设设计计基基本本地地震震加加速速度度 0.2g，类类场场地地，设设计地震分组按二组，则计地震
15、分组按二组，则 Tg=0.3s，amax=0.16，采用底部剪力法计算。由于采用底部剪力法计算。由于T=0.7151.4Tg=0.425，故，故应考虑顶点附加地震作用，取应考虑顶点附加地震作用，取 2021/9/1829顶点附加地震作用顶点附加地震作用各层地震作用分配：各层地震作用分配：2021/9/1830注意：第注意：第9层考虑鞭梢作用。第层考虑鞭梢作用。第8层考虑顶点附加地震作用。层考虑顶点附加地震作用。2021/9/1831（5）弹性层间变形验算）弹性层间变形验算2021/9/1832（6）地震作用下框架的内力分析）地震作用下框架的内力分析作为例题，此处取横向框架作为例题，此处取横向框
16、架KJ4为例，为例，KJ4柱端弯矩计柱端弯矩计算结果详见表算结果详见表520.2021/9/1833y为反弯点高度；为反弯点高度；柱剪力分配柱剪力分配2021/9/1834地震作用下框架梁端弯矩：地震作用下框架梁端弯矩：将柱端弯矩在梁端分配，将柱端弯矩在梁端分配，使梁端弯矩与柱端弯矩相等。使梁端弯矩与柱端弯矩相等。2021/9/1835地震作用下的梁端地震作用下的梁端剪力及柱轴力剪力及柱轴力：梁端剪力之合为柱轴力梁端剪力之合为柱轴力2021/9/1836四、竖向荷载作用下框架内力计算四、竖向荷载作用下框架内力计算四、竖向荷载作用下框架内力计算四、竖向荷载作用下框架内力计算 分层法和弯矩二次分配
17、法分层法和弯矩二次分配法1)分层法（弯矩分配法）分层法（弯矩分配法）2021/9/1837特点：特点：特点：特点：底层底层 其它层其它层柱线刚度柱线刚度 不变不变 0.9 传递系数传递系数 1/2 1/3 将各层计算结果叠加。对于不平衡弯矩较大节点再分配将各层计算结果叠加。对于不平衡弯矩较大节点再分配一次（不再传递）。一次（不再传递）。2)弯矩二次分配法弯矩二次分配法 过程：计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩）过程：计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩）分配分配（第一次）和（第一次）和 传递同时进行传递同时进行再分配（第二次）。再分配（第二次）。2021/9/18383)3)弯矩调幅弯矩调幅弯矩调幅弯矩
18、调幅 考虑塑性内力重分布，可将梁端弯矩调幅，减小梁考虑塑性内力重分布，可将梁端弯矩调幅，减小梁端弯矩端弯矩 调整系数调整系数 现浇框架现浇框架 0.80.9 装配整体式装配整体式 0.70.8调幅后的跨中弯矩计算调幅后的跨中弯矩计算 注意只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水注意只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能调幅。平荷载作用下的梁端弯矩不能调幅。2021/9/1839例题续（例题续（7）竖向荷载作用下框架内力分析）竖向荷载作用下框架内力分析 内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下梁端可内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下梁端可以考虑塑性内力重分布，取
19、弯矩调幅系数以考虑塑性内力重分布，取弯矩调幅系数0.8，楼面竖向荷，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。载分别按恒荷载及全部活荷载计算。分配两次，分配两次，传递一次。传递一次。2021/9/18402021/9/1841竖向荷载下梁端剪力和柱轴力计算计算竖向荷载下梁端剪力和柱轴力计算计算2021/9/1842五、内力组合五、内力组合五、内力组合五、内力组合 通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构件内力标准值。根据可能出现的最不利情况进行构件的件内力标准值。根据可能出现的最不利情况进行构件的内力组合所得设计内力值，进行截面设计内力组合所得设
20、计内力值，进行截面设计.一般有两种组合：一般有两种组合：（1）、）、地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合（2）、）、竖向荷载效应组合竖向荷载效应组合(非抗震组合非抗震组合)包括全部恒载与活载的组合。包括全部恒载与活载的组合。2021/9/1843 具体对于框架来说，对框架梁、框架柱的控制截面具体对于框架来说，对框架梁、框架柱的控制截面进行内力组合。进行内力组合。i)、框架梁、框架梁 （取不利组合）（取不利组合）梁端正弯矩梁端正弯矩梁端负弯矩梁端负弯矩2021/9/1844跨中正弯矩跨中正弯矩梁端剪力梁端剪力2021/9/1845用平衡求出用平衡求出 或或
21、求出剪力为零的位置求出剪力为零的位置x关于梁跨中弯矩的求法：关于梁跨中弯矩的求法：关于梁跨中弯矩的求法：关于梁跨中弯矩的求法：2021/9/1846ii)ii)、框架柱内力不利组合框架柱内力不利组合框架柱内力不利组合框架柱内力不利组合柱上下端为控制截面取不利组合柱上下端为控制截面取不利组合2021/9/1847六、位移计算六、位移计算六、位移计算六、位移计算1)多遇地震烈度下。多遇地震烈度下。求出多遇烈度下得各层间剪力求出多遇烈度下得各层间剪力 层间位移层间位移2)罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算 对于对于 大于大于0.5的框架，只要弹性位移满足要求，的框架，只
22、要弹性位移满足要求，可不进行弹塑性位移计算。可不进行弹塑性位移计算。(略）略）2021/9/1848当当当当 时，进行弹塑性位移计算。时，进行弹塑性位移计算。时，进行弹塑性位移计算。时，进行弹塑性位移计算。验算步骤：验算步骤：楼层屈服强度楼层屈服强度 的确定的确定 薄弱层确定，一般在底层和薄弱层确定，一般在底层和 较小层。较小层。薄弱层的层间弹塑性位移验算薄弱层的层间弹塑性位移验算楼层屈服强度的确定楼层屈服强度的确定a、根据梁柱的实际配筋及材料的强度标准值，计算梁柱的根据梁柱的实际配筋及材料的强度标准值，计算梁柱的实际极限抗弯承载力实际极限抗弯承载力梁梁:柱柱:2021/9/1849楼层屈服强
23、度楼层屈服强度楼层屈服强度楼层屈服强度(剪力剪力剪力剪力)的确定示意的确定示意的确定示意的确定示意.计算梁柱极限抗弯能力计算梁柱极限抗弯能力.计算柱截面有效受弯承载力计算柱截面有效受弯承载力.计算柱的层间受剪承载力计算柱的层间受剪承载力2021/9/1850b b、计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。根据破坏机制根据破坏机制根据破坏机制根据破坏机制 当当 时，为强梁弱柱型时，为强梁弱柱型 柱先屈服，梁后屈服柱先屈服，梁后屈服 当当 时，为强柱弱梁型
24、，梁首先屈服。柱时，为强柱弱梁型，梁首先屈服。柱端截面有效受弯承载力由节点的弯矩平衡得出，且不大于端截面有效受弯承载力由节点的弯矩平衡得出，且不大于柱的极限弯矩。柱的极限弯矩。2021/9/1851 当当 且一柱端先达到屈服，此时，另一且一柱端先达到屈服，此时，另一端的受弯承载力按刚度求得。端的受弯承载力按刚度求得。上柱下端屈服上柱下端屈服2021/9/1852下柱上端屈服2021/9/1853c、计算第计算第i层第层第j根柱的受剪承载力根柱的受剪承载力d d、第第i i层各柱总的屈服强度层各柱总的屈服强度 薄弱层的层间弹塑性位移计算薄弱层的层间弹塑性位移计算 层间弹塑性位移验算层间弹塑性位移
25、验算2021/9/1854框架计算步骤框架计算步骤框架计算步骤框架计算步骤l确定计算简图、几何参数计算、静力荷载统计。确定计算简图、几何参数计算、静力荷载统计。l地震作用计算：用底部剪力法计算水平地震作用及地震作用计算：用底部剪力法计算水平地震作用及层间剪力层间剪力 T a FEk Vil内力计算：用内力计算：用D值法计算水平作用下的内力（并同时值法计算水平作用下的内力（并同时进行弹性层间位移验算）；用分层法或弯矩二次分配进行弹性层间位移验算）；用分层法或弯矩二次分配法计算重力荷载代表值作用下的内力。法计算重力荷载代表值作用下的内力。计算各项非地震荷载作用下的内力。计算各项非地震荷载作用下的内
26、力。l内力组合：包括地震作用组合及非地震作用组合。内力组合：包括地震作用组合及非地震作用组合。l截面及节点设计（配筋计算）：注意内力值的调整。截面及节点设计（配筋计算）：注意内力值的调整。l弹塑性位移验算：梁柱截面极限抗弯承载力弹塑性位移验算：梁柱截面极限抗弯承载力 柱端柱端有效受弯承载力有效受弯承载力 Vpji Vpi；a1i Vei xyi 薄弱层薄弱层 hp Dup 2021/9/18555.4 5.4 5.4 5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计（一）、框架梁抗震设计（一）、框架梁抗震设计1、设计要求及计算要点
27、：、设计要求及计算要点：梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力(强剪弱弯）强剪弱弯）设计剪力的取值。设计剪力的取值。梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力延性设计问题。延性设计问题。解决好梁筋的锚固问题（强锚固）。解决好梁筋的锚固问题（强锚固）。2、框架梁受剪承载力验算、框架梁受剪承载力验算 梁剪力设计值梁剪力设计值2021/9/1856 要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可
28、能产生的最大剪力。产生的最大剪力。产生的最大剪力。产生的最大剪力。梁左右端顺时针或逆时针组合设计弯矩。对一梁左右端顺时针或逆时针组合设计弯矩。对一级框架两端均为负值时，取绝对值较小的一侧级框架两端均为负值时，取绝对值较小的一侧一、二、三级框架：一、二、三级框架：q-重力荷载代表值重力荷载代表值vb 梁端剪力增大系数，对于一、二、三级框架梁端剪力增大系数，对于一、二、三级框架分别取分别取1.3、1.2、1.1。2021/9/1857 梁斜截面受剪承载力梁斜截面受剪承载力 剪压比限值（梁最小截面尺寸要求）剪压比限值（梁最小截面尺寸要求）2021/9/18583 3、提高梁延性的措施提高梁延性的措施
29、提高梁延性的措施提高梁延性的措施 主要影响因素：截面尺寸、纵筋配筋率、剪压比、配主要影响因素：截面尺寸、纵筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋及砼的强度。箍率、钢筋及砼的强度。截面：截面：纵筋配筋率：（通过受压区高度控制）纵筋配筋率：（通过受压区高度控制）一级框架一级框架 ，二、三级框架二、三级框架 梁端受拉筋配筋率梁端受拉筋配筋率2021/9/1859 梁端加密箍筋：梁端加密箍筋：抗震等级抗震等级 加密区长度加密区长度 最大间距（取小）最大间距（取小）最小直径最小直径 一一 2hb,500 mm 6d,hb/4,100mm 10 二二 1.5hb,500 mm 8d,hb/4,100mm 8 三三
30、 1.5hb,500 mm 8d,hb/4,150mm 8 四四 1.5hb,500 mm 8d,hb/4,150mm 6 梁端受压纵筋与受拉纵筋的比率梁端受压纵筋与受拉纵筋的比率一级框架一级框架二、三二、三级框架级框架2021/9/1860 通长纵筋通长纵筋通长纵筋通长纵筋 ：一、二级框架不小于一、二级框架不小于 ，且不小于受力纵筋面积且不小于受力纵筋面积的的1/4.三四级框架不少于三四级框架不少于 。4、梁筋锚固：防止锚固破坏、梁筋锚固：防止锚固破坏2021/9/1861 梁筋锚固方式：直线型和弯折型梁筋锚固方式：直线型和弯折型2021/9/1862 反复反复反复反复 荷载下：荷载下：荷载
31、下：荷载下：砼粘结强度退化率为砼粘结强度退化率为0.75，抗震所需的锚固长度应在，抗震所需的锚固长度应在原锚固长度原锚固长度 上有所增加。上有所增加。一、二级一、二级 三级三级四级四级 弯折筋的弯折段不能太小。弯折筋的弯折段不能太小。2021/9/18635 5、控制塑性铰位置：控制塑性铰位置：控制塑性铰位置：控制塑性铰位置：通过合理配筋方式使梁的预期塑性铰离开柱边不小于梁通过合理配筋方式使梁的预期塑性铰离开柱边不小于梁高也不小于高也不小于500mm处。处。方法：附加短纵筋，附加短腰筋，弯筋。方法：附加短纵筋，附加短腰筋，弯筋。要求柱边截面要求柱边截面比塑性铰处受弯承载力提高比塑性铰处受弯承载
32、力提高25%以上。以上。2021/9/1864（二）、框架柱抗震设计（二）、框架柱抗震设计 设计原则及要点：设计原则及要点：强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰柱设计弯矩的柱设计弯矩的取值及计算。取值及计算。在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力能力柱设计剪力的取值及计算。柱设计剪力的取值及计算。控制柱的轴压比不要太大控制柱的轴压比不要太大轴压比的限值。轴压比的限值。加强约束，配置必要的约束箍筋加强约束，配置必要的约束箍筋构造要求。构造要求。2021/9/1865 1 1、轴压比的概念、轴压比的概念、轴压比的概念
33、、轴压比的概念 名义轴向压应力与砼抗压强度之比名义轴向压应力与砼抗压强度之比 轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比越大，柱子的延性越差。柱子的破坏形态也轴压比越大，柱子的延性越差。柱子的破坏形态也随轴压比的增大，由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗随轴压比的增大，由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗震结构要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制震结构要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制轴压比的限值。轴压比的限值。组合轴压力设计值组合轴压力设计值2021/9/1866 轴压比轴压比 抗震等级抗震等级 一一 二二 三三 框架柱框架柱 0
34、.7 0.8 0.9 框支柱框支柱 0.6 0.7 框框-墙、板柱墙及筒体墙、板柱墙及筒体 0.75 0.85 0.952、强柱弱梁强柱弱梁-柱设计弯矩的取值柱设计弯矩的取值 要求：塑性铰出现在梁上要求：塑性铰出现在梁上 (如何设计？）如何设计？）2021/9/1867作法：（作法：（作法：（作法：（*以下所述内容主要针对一、二、三级框架。）以下所述内容主要针对一、二、三级框架。）以下所述内容主要针对一、二、三级框架。）以下所述内容主要针对一、二、三级框架。）节点上、下柱端的弯矩设计值节点上、下柱端的弯矩设计值节点上、下柱端的弯矩设计值节点上、下柱端的弯矩设计值c对于一、二、三级框架分别为对于
35、一、二、三级框架分别为1.4、1.2、1.1。2021/9/1868 底层柱、角柱内力：底层柱、角柱内力：一、二、三级框架底层柱底截面的组合弯矩设计一、二、三级框架底层柱底截面的组合弯矩设计值应分别乘以值应分别乘以1.5、1.25和和1.15的增大系数，角柱内力的增大系数，角柱内力按上述调整后进一步放大按上述调整后进一步放大10%。柱的轴力按组合值取。柱的轴力按组合值取。柱的配筋计算，注意承载力抗震调整系数。柱的配筋计算，注意承载力抗震调整系数。2021/9/1869作法：作法：作法：作法：柱剪力设计值柱剪力设计值柱剪力设计值柱剪力设计值 柱剪力增大系数，柱剪力增大系数，一、二、三级框架分别取
36、一、二、三级框架分别取1.4、1.2、1.1。3、强剪弱弯、强剪弱弯设计剪力取值设计剪力取值 要求：在弯曲破坏之前不发生剪切破坏要求：在弯曲破坏之前不发生剪切破坏 剪压比限值，柱截面尺寸不能太小剪压比限值，柱截面尺寸不能太小2021/9/1870短柱短柱 柱斜截面受剪承载力柱斜截面受剪承载力2021/9/18714 4、加强柱端约束：加强柱端约束：加强柱端约束：加强柱端约束：在柱端一定范围内加密箍筋。在柱端一定范围内加密箍筋。加密箍筋的作用：承担剪力；约束砼；加密箍筋的作用：承担剪力；约束砼；提高抗压强度；提高变形能力；防止纵向提高抗压强度；提高变形能力；防止纵向压曲压曲 加密箍筋注意事项加密
37、箍筋注意事项 范围：范围：中取最大值，底中取最大值，底层，刚性地面上下各层，刚性地面上下各500mm。短柱、角柱全高加密。短柱、角柱全高加密。2021/9/1872 箍筋的最大间距箍筋的最大间距箍筋的最大间距箍筋的最大间距抗震等级抗震等级 最大间距（取较小值）最大间距（取较小值）最小直径最小直径一级：一级：6d，100mm 10二级：二级：8d，100mm 8三级：三级：8d，150mm 8 四级：四级：8d，150mm 8 箍筋最小体积配筋率箍筋最小体积配筋率（见（见p117表表5-13）箍筋型式：普通箍、复合箍、螺旋箍箍筋型式：普通箍、复合箍、螺旋箍2021/9/1873 肢距：加密区，一
38、级肢距：加密区，一级肢距：加密区，一级肢距：加密区，一级200200，二、三级，二、三级，二、三级，二、三级250250 或或或或2020倍倍倍倍d d，四级，四级，四级，四级300300 每隔一个纵筋它在两个方向有箍筋约束。非加密区：箍每隔一个纵筋它在两个方向有箍筋约束。非加密区：箍筋量不少于加密区的筋量不少于加密区的50%（6）、柱纵向钢筋的配置：最小配筋率和最大配筋率要求。）、柱纵向钢筋的配置：最小配筋率和最大配筋率要求。最小配筋率（见最小配筋率（见p116表表5-11)：如三级框架，中边柱如三级框架，中边柱0.7%。最大配筋率为。最大配筋率为5%，注意防止粘结不足破坏。注意防止粘结不足
39、破坏。当柱边尺寸大于当柱边尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距不宜大于时，纵向钢筋间距不宜大于200mm。2021/9/1874（三）、框架节点抗震设计（三）、框架节点抗震设计（三）、框架节点抗震设计（三）、框架节点抗震设计（*以下所述内容主要针对一、二级框架。）以下所述内容主要针对一、二级框架。）以下所述内容主要针对一、二级框架。）以下所述内容主要针对一、二级框架。）节点设计准则：节点设计准则：节点承载力不应低于连接构件节点承载力不应低于连接构件 在多遇烈度下，节点处于弹性工作范围在多遇烈度下，节点处于弹性工作范围 罕遇烈度下，节点承载力的降低不能危及荷载的传递罕遇烈度下，节点承载力的降低不能
40、危及荷载的传递 不应使施工过分困难不应使施工过分困难1、节点核心区受剪承载力验算、节点核心区受剪承载力验算 剪力设计值剪力设计值 节点的受力情况：节点的受力情况：2021/9/1875 作用于节点的剪力来源于边梁的开裂，由节点承担拉筋的作用于节点的剪力来源于边梁的开裂，由节点承担拉筋的锚固。锚固。一、二级框架一、二级框架 边节点：边节点：梁受拉筋的拉力梁受拉筋的拉力 柱受剪力柱受剪力 柱的计算高度柱的计算高度2021/9/1876中节点：中节点：中节点：中节点：2021/9/1877顶层节点：顶层节点：三、四级框架不需计算。三、四级框架不需计算。jb节点剪力增大节点剪力增大系数一级为系数一级为
41、1.35，二级，二级为为1.2。2021/9/18789度及一级时，尚应满足度及一级时，尚应满足顶层：顶层：中间层：中间层：2021/9/1879 剪压比限值剪压比限值剪压比限值剪压比限值 节点约束影响系数，节点四边有梁，梁宽不节点约束影响系数，节点四边有梁，梁宽不小于该侧柱宽的小于该侧柱宽的1/2，且正交梁高度不小于框架梁高度的，且正交梁高度不小于框架梁高度的3/4时，取时，取 其他情况均取其他情况均取2021/9/1880 节点受剪承载力：由砼和箍筋共同承担。节点受剪承载力：由砼和箍筋共同承担。当当 时，取时，取 节点核心区截面高度节点核心区截面高度 节点有效面积内的受剪箍筋全部截面面积。
42、节点有效面积内的受剪箍筋全部截面面积。节点截面有效宽度节点截面有效宽度2021/9/1881a、当梁柱轴线重合，且梁宽不小于该侧柱宽的当梁柱轴线重合，且梁宽不小于该侧柱宽的1/2时时b、当梁柱轴线重合，但梁宽小于该侧柱宽当梁柱轴线重合，但梁宽小于该侧柱宽1/2时，取下时，取下列较小者列较小者c、当梁柱轴线不重合时，（偏心距不应大于当梁柱轴线不重合时，（偏心距不应大于 ）此时）此时取下列较小值取下列较小值2021/9/18822、节点构造节点构造 箍筋最大间距和最小直径箍筋最大间距和最小直径 按表按表5-12 P117(同柱内箍筋要求同柱内箍筋要求)2021/9/1883 配箍特征：一二三级不小
43、于配箍特征：一二三级不小于0.12、0.1、0.08 柱纵筋间距不宜大于柱纵筋间距不宜大于200mm 箍筋应有箍筋应有135弯钩，弯钩末端直线长度不宜小于弯钩，弯钩末端直线长度不宜小于10d，箍筋无，箍筋无支长度不得大于支长度不得大于350，否则应配置辅助拉条。，否则应配置辅助拉条。梁柱的纵向钢筋不得在节点中切断或搭接。梁柱的纵向钢筋不得在节点中切断或搭接。顶层节点附加斜筋。顶层节点附加斜筋。2021/9/1884第第第第5 5章习题章习题章习题章习题6.1 6.1 某实验楼为三层钢筋混凝土框架结构，外围护墙为某实验楼为三层钢筋混凝土框架结构，外围护墙为24cm24cm砖墙，平均重量为（含双面
44、粉刷及窗户的重量）砖墙，平均重量为（含双面粉刷及窗户的重量）3.59KN/m3.59KN/m，中间为实验大厅（无隔墙），梁截面尺寸，中间为实验大厅（无隔墙），梁截面尺寸为为300*600mm300*600mm，砼为，砼为C20C20，柱截面尺寸为，柱截面尺寸为500*500500*500，砼为，砼为C30C30，现浇砼梁柱，楼盖为空心板，上浇，现浇砼梁柱，楼盖为空心板，上浇40mm40mm厚叠合层，厚叠合层，类场地，设防烈度类场地，设防烈度7 7度近震。验算结构横向层间位移；度近震。验算结构横向层间位移；计算框架的内力及底层梁的配筋。计算框架的内力及底层梁的配筋。2021/9/1885 屋面及
45、楼面的荷载（屋面及楼面的荷载（屋面及楼面的荷载（屋面及楼面的荷载（KN/mKN/mKN/mKN/m2 2 2 2）屋面荷载屋面荷载屋面荷载屋面荷载 楼面荷载楼面荷载楼面荷载楼面荷载活载活载活载活载 使用荷载使用荷载使用荷载使用荷载 0.5 3.0 0.5 3.0 0.5 3.0 0.5 3.0 雪荷载雪荷载雪荷载雪荷载 0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -恒载恒载恒载恒载 屋面保温等屋面保温等屋面保温等屋面保温等 2.5 2.0 2.5 2.0 2.5 2.0 2.5 2.0 叠合层重叠合层重叠合层重叠合层重 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 予制板重予制板重
46、予制板重予制板重 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2021/9/1886一、结构布置对震害的影响：一、结构布置对震害的影响：扭转、薄弱层、应力集中、碰撞等扭转、薄弱层、应力集中、碰撞等二、框架结构震害二、框架结构震害1、在在8度区，经过合理设计的框架可以做度区，经过合理设计的框架可以做 到裂而不倒到裂而不倒 也有出现严重破坏和倒塌的情况也有出现严重破坏和倒塌的情况2、主要破坏现象主要破坏现象 柱上下端的弯剪破坏，柱端形成塑性铰柱上下端的弯剪破坏，柱端形成塑性铰 柱身的剪切破坏，双向斜裂缝。柱身的剪切破坏，双向斜裂缝。2021/9/1887 角柱破坏：双向受弯、受
47、剪、受扭破坏角柱破坏：双向受弯、受剪、受扭破坏角柱破坏：双向受弯、受剪、受扭破坏角柱破坏：双向受弯、受剪、受扭破坏 短柱破坏短柱破坏 时，刚度大，剪切变形为主，形时，刚度大，剪切变形为主，形成短柱。剪切破坏成短柱。剪切破坏 梁端在弯剪共同作用下，造成梁端的梁端在弯剪共同作用下，造成梁端的剪切破坏。剪切破坏。梁柱节点：在压、剪共同作用下出现梁柱节点：在压、剪共同作用下出现节点破坏。节点破坏。填充墙破坏：与柱的连接破坏、剪切填充墙破坏：与柱的连接破坏、剪切斜裂缝破坏。斜裂缝破坏。2021/9/1888三、抗震墙震害三、抗震墙震害三、抗震墙震害三、抗震墙震害1）底部受弯塑性铰）底部受弯塑性铰2）斜剪裂缝）斜剪裂缝3）连梁剪切破坏）连梁剪切破坏2021/9/18891、底层层间变形比上层大底层层间变形比上层大2、柱、梁均受剪弯共同作用柱、梁均受剪弯共同作用3、柱梁节点受力复杂柱梁节点受力复杂4、注意结构的刚度在注意结构的刚度在 平面和竖向上分布平面和竖向上分布要规则均匀要规则均匀5、结构要有足够的强度和延性结构要有足够的强度和延性6、注意构造，防止剪切、锚固等破坏、注意构造，防止剪切、锚固等破坏、7、注意施工质量注意施工质量四、框架受力特点及注意问题四、框架受力特点及注意问题四、框架受力特点及注意问题四、框架受力特点及注意问题2021/9/1890