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1、土木工程抗震B,任课教师朱俊锋,第4章 钢筋混凝土框架结构抗震设计,一、框架结构震害分析二、框架结构抗震设计的一般规定 三、框架结构内力计算及荷载效应组合 四、框架梁、柱与节点的抗震设计五、框架结构抗震构造措施,【基本内容】,一、框架结构震害分析,1、框架梁的震害,震害一般发生在梁端。纵向梁的破坏重于横向梁。在竖向荷载与地震作用下，梁端承受反复作用的剪力和弯矩，出现上下贯通的垂直裂缝或者交叉斜裂缝。当梁内抗剪钢筋配置不足时发生脆性剪切破坏，梁端附近产生斜裂缝;当梁内抗弯钢筋配置不足时发生弯曲破坏;当梁主筋在节点内锚固不足时发生锚固破坏(拔出),一、框架结构震害分析,2、框架柱的震害,柱顶：在弯
2、矩、剪力、轴力的复合作用下，柱顶周围有水平裂缝或交叉斜裂缝，严重者会发生混凝土被压碎，箍筋拉断，纵筋受压屈曲呈灯笼状。,一、框架结构震害分析,绵竹市武都镇某建筑底层柱上端破坏,一、框架结构震害分析,柱底：震害相对于柱顶较轻。,一、框架结构震害分析,短柱(柱剪跨比不大于2或柱净高与柱截面高度之比小于4的柱)：刚度较大，分担的水平地震剪力大，而剪跨比较小，容易导致脆性剪切破坏。,一、框架结构震害分析,角柱：处于双向偏压状态，受结构整体扭转影响大，受力状态复杂，而受横梁的约束相对减弱，震害比内柱严重。,一、框架结构震害分析,3、梁柱节点破坏,在反复荷载作用下，节点核心区混凝土处于剪压复合应力状态。当
3、节点约束箍筋过少或梁筋锚固长度不足时，会出现交叉斜裂缝，导致剪切破坏。,一、框架结构震害分析,一、框架结构震害分析,4、填充墙的震害,破坏原因：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结。破坏规律：框架结构的下部填充墙破坏重于上部(框架结构的变形为剪切型，下部层间变形大),一、框架结构震害分析,一、框架结构震害分析,一、框架结构震害分析,二、框架结构抗震设计的一般规定,1、框架结构房屋最大适用高度,现浇钢筋混凝土框架结构房屋适用的最大高度(m),注：房屋高度指室外地面到主要屋面板顶板的高度(不包括局部突出屋顶部分)；表中框架，不包括异形柱框架；超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论
4、证，采取有效的加强措施。,2、框架结构房屋适用高宽比,钢筋混凝土框架结构适用的最大高宽比,二、框架结构抗震设计的一般规定,3、框架结构抗震等级,抗震等级：根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将结构划分为不同的等级进行抗震设计，以体现在同样烈度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗震要求。,大跨度框架：指跨度不小于18m的框架。,二、框架结构抗震设计的一般规定,3、框架结构抗震等级,抗震等级：根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将结构划分为不同的等级进行抗震设计，以体现在同样烈度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗震要求。,二、框架结构抗震设计的一般规定,当
5、地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。,地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。,4、框架结构防震缝的设置,(1)框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；高度超过15m时，6度、7度、8度和9度分别每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。,二、框架结构抗震设计的一般规定,防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。,4、框架结构防震缝的设置,二、框架结构抗震设计的一般规定,防震缝：为减轻
6、不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。,(2)防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宜按需要较宽防震缝的结构类型确定；,4、框架结构防震缝的设置,二、框架结构抗震设计的一般规定,防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。,(3)防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度可按较低的房屋高度确定。(4)防震缝宜沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝。,4、框架结构防震缝的设置,二、框架结构抗震设计的一般规定,防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。,(5)当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝
7、宽度。(6)抗震设计时，伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝宽度的要求。,5、框架结构布置,(1)框架结构中，框架应双向设置，设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。,二、框架结构抗震设计的一般规定,(2)甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构；高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。,5、框架结构布置,(3)框架结构抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。,二、框架结构抗震设计的一般规定,5、框架结构布置,二、框架结构抗震设计的一般规
8、定,(4)框架梁、柱中心线宜重合。当梁柱中心线不能重合时，在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁荷载对柱子的偏心影响。梁、柱中心线之间的偏心距，9度抗震设计时不应大于柱截面在该方向宽度的1/4；68度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的1/4。,5、框架结构布置,二、框架结构抗震设计的一般规定,(5)框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体，砌体填充墙及隔墙应具有自身稳定性，其布置应符合下列规定：避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱。减少因抗侧刚度偏心而造成的结构扭转。,(6)框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁：一级框架和IV类场地的二级框架
9、；各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大；基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大。地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层或严重不均匀土层；桩基承台之间。,二、框架结构抗震设计的一般规定,6、框架结构设计原则,(1)强柱弱梁,强柱弱梁：使框架结构塑性铰优先出现在梁端而非柱端的设计原则和要求。,(2)强剪弱弯,强剪弱弯：使构件中与正截面受弯承载力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。,(3)强节点弱构件,强节点弱构件：使连接节点的抗弯、抗剪、抗拉等承载力大于构件承载力，保证节点有足够的承载力和刚度，保证结构整体性的设计要求。,二、框架结构抗震设计的一般规定,1、框架
10、计算单元,计算单元：取相邻两框架柱距的一半。横向承重方案：取横向框架作为计算单元，认为全部竖向荷载由横向框架承担。纵向承重方案：取纵向框架作为计算单元，认为全部竖向荷载由纵向框架承担。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,1、框架计算单元,在水平荷载作用下，各方向的水平力全部由与该方向平行的框架承担，与该方向垂直的框架不参与工作，即横向水平力由横向框架承担，纵向水平力由纵向框架承担。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,水平力为风荷载时，每榀框架只承担计算单元范围内的风荷载值。水平力为地震作用时，每榀框架承担的水平力按各榀框架的抗侧移刚度比例分配。,1、框架计算单元,三、框架结构内力计算及荷载
11、效应组合,2、竖向荷载作用下框架内力计算,(1)分层法,基本假定：框架的侧移忽略不计，即不考虑框架侧移对内力的影响；每层梁上的荷载对其它层梁、柱内力的影响忽略不计，仅考虑对本层梁、柱内力的影响。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,(2)弯矩二次分配法,假定：某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响，而对其余杆件的影响忽略不计。计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递(传递系数均取1/2)，再将因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程结束。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,计算步骤：计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点
12、不平衡弯矩进行第一次分配。将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数取1/2。将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点处于平衡状态。将各杆端的固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩相加，得到各杆端弯矩。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,3、水平荷载作用下框架结构内力计算,(1)反弯点法,基本假定：梁的线刚度无限大，节点不发生转动。各柱反弯点位置固定：底层柱反弯点距柱底嵌固端2/3柱高处，其余各层柱反弯点均位于柱高1/2处。不考虑梁、柱的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,(2)改进反弯点法(D值法),柱的侧移刚度不仅与柱本身线刚度和层高有关
13、，而且还与梁的线刚度有关；柱的反弯点高度不是定值，随梁柱线刚度比、该柱所在层位置、上下层梁间的线刚度比、上下层层高一级房屋总层数的不同而发生变化。,称为柱的侧移刚度系数，反映了节点转动降低了柱的抗侧移能力。,优点：考虑了节点转动对柱侧移刚度的影响；考虑了柱反弯点位置的变化。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,计算步骤：,计算各柱的侧移刚度D,计算各柱分配到的地震剪力Vik,Vik第i层第k根柱分配到的剪力；Dik第i层第k根柱的侧移刚度；Dim第i层第m根柱的侧移刚度，设该层共有n根柱。,确定各柱的反弯点位置,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,计算各柱柱
14、端弯矩,第i层第k根柱上下端弯矩按下式计算：,上端：,下端：,hik第i层第k根柱柱高。,计算各梁梁端弯矩,由节点平衡条件，节点处上、下柱端弯矩之和等于左、右梁端弯矩之和，节点左、右梁端弯矩的大小按梁的线刚度大小分配。,计算各梁的梁端剪力,左端：,右端：,根据杆件平衡条件，梁端剪力按下式计算：,计算各柱的轴力,柱上端轴力等于该柱上端节点两侧梁端剪力与该柱所对应的上层柱下端轴力的代数和。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,4、控制截面,(1)框架梁：梁端支座截面(左端、右端)：在竖向荷载作用下，支座截面可能产生最大负弯矩和最大剪力；在水平荷载作用下，支座截面还会出现正弯矩。跨中截面：一般产生最
15、大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。,框架梁控制截面最不利内力类型：梁端支座截面：Mmax、Mmax和Vmax梁跨中截面： Mmax、Mmax,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,(2)框架柱,控制截面：柱上、下两端截面,控制截面最不利内力类型：Mmax及相应的N、V；Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、VM比较大(不是绝对最大)，但N比较小或N比较大(不是绝对最小或绝对最大),三、框架结构内力计算及荷载效应组合,结构受力分析所得内力是构件轴线处内力，梁支座截面是指柱边缘处梁端截面，柱上、下端截面是指梁顶和梁底处柱端截面。内力组合时应将各种荷载作用下梁柱轴线的弯矩值和剪力值换算到梁柱边缘处，
16、然后进行内力组合。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,5、弯矩调幅,超静定结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载作用下，可以适当降低梁端负弯矩。调幅系数：现浇框架梁端负弯矩，=0.80.9；装配整体式梁端负弯矩，=0.70.8。框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。(将调幅后的梁端弯矩与简支梁弯矩图叠加，得到跨中弯矩)截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,6、活荷载不利布置,满跨布置：在多层和高层民用建筑中，楼面活荷载一般不大(约2kN/m2)，与恒载及水平荷载产生的内力相比，所
17、占比例很小。可以不考虑活荷载的不利布置，按照活荷载全部作用于框架梁上进行内力计算，对梁跨中弯矩乘以1.11.2的放大系数，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,弯矩调幅应在内力组合之前进行。应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合。只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以进行调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能进行调幅。,7、内力组合,进行框架结构构件截面设计时，应根据可能出现的最不利情况进行荷载效应组合。框架结构抗震设计时，应考虑两种基本组合：,(1)地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合,注：在进行地震作用效应组合计算时，水
18、平地震作用应考虑左地震和右地震两种情况。房屋高度小于60m的建筑，一般不考虑风荷载与地震作用的组合；竖向地震地震作用一般不考虑。,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,(2)竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合,无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷载的作用，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合。,由可变荷载效应控制的组合,只有一个可变荷载,一般情况,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,由永久荷载效应控制的组合,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,(2)竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合,无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷载的作用，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合。,三、框架结构内
19、力计算及荷载效应组合,(3)框架梁的内力组合设计值,框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利的内力，跨中正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用的组合时均有可能发生最不利的内力。,梁端负弯矩设计值：,取较大值,梁端正弯矩设计值(重力荷载效应往往有利，GE=1.0),梁端剪力设计值：,(3)框架梁的内力组合设计值,框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利的内力，跨中正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用的组合时均有可能发生最不利的内力。,取较大值,跨中正弯矩设计值：,取较大值,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,(4)框架柱的内力组合设计值,当框架柱在竖向荷载作用下仅沿结构某一主轴方向偏心受压，且
20、所考虑的水平地震作用方向也与此方向平行时，框架柱沿此方向单向偏心受压。,无地震作用的组合：,有地震作用的组合,三、框架结构内力计算及荷载效应组合,例1：某高50m，三跨十二层的钢筋混凝土框架结构，顶层左边跨的跨度为6.0m，梁上永久荷载标准值为35kN/m。可变荷载标准值为8kN/m，经计算梁左边跨的内力标准值如表所示，由水平地震作用产生的梁端弯矩标准值 。梁端弯矩调幅系数为0.85。试求地震效应组合时，左边跨梁的梁端弯矩设计值。,【例 题】,【解】,(1)确定梁左、右端弯矩设计值：,梁端负弯矩调幅系数为0.85，调幅后的梁端弯矩标准值为：,在地震作用效应组合时，梁端弯矩设计值为：,【例 题】
21、,调幅前左端弯矩标准值,调幅前右端弯矩标准值,调幅后左端弯矩标准值,调幅后右端弯矩标准值,左端设计值,右端设计值,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(一)框架梁截面抗震设计,1、正截面受弯承载力验算,考虑地震作用效应组合时，框架梁正截面抗震受弯承载力应满足：,在计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度应符合下列要求：,一级：,二、三级：,2、框架梁斜截面承载力验算,(1)框架梁端剪力设计值调整,一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：,Vb梁端截面组合的剪力设计值；ln梁的净跨；vb梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1；VGb梁在重力荷载代表值作用
22、下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；,四级框架梁，取地震组合下的剪力设计值。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,2、框架梁斜截面承载力验算,一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：,、 分别为梁左、右端反时针或顺时针方向考虑地震组合的弯矩设计值；,(2)框架梁端剪力设计值调整,和 之和，应分别取顺时针和反时针方向计算的两端考虑地震组合的弯矩设计值之和的较大值；一级框架梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级框架结构和9度的一级框架梁可不按上式调整，但应符合下列要求：,2、框架梁斜截面承载力验算,一、二、三级框架梁，其梁端截面
23、组合的剪力设计值应按下式调整：,、 分别为梁左、右端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积(考虑受压钢筋和相关楼板钢筋)和材料强度标准值计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值。,(1)框架梁端剪力设计值调整,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级框架结构和9度的一级框架梁可不按上式调整，但应符合下列要求：,2、框架梁斜截面承载力验算,一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：,fyk纵向钢筋的抗拉强度标准值； 梁纵向钢筋实际配筋面积。当楼板与梁整体现浇时，应计入有效翼缘宽度范围内的纵筋，有效翼缘宽度可取梁两侧各6倍板厚。,(1)框架梁端剪力设计值调整,四、框架梁、柱与节点的抗震设
24、计,一级框架结构和9度的一级框架梁可不按上式调整，但应符合下列要求：,2、框架梁斜截面承载力验算,一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：,(1)框架梁端剪力设计值调整,和 之和，应分别按顺时针和反时针方向进行计算，并取其较大值。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,2、框架梁斜截面承载力验算,(2)梁截面尺寸验算,有地震作用组合时，按规定调整后的梁端截面组合的剪力设计值应符合下列要求：,跨高比(l0/h)大于2.5时：,跨高比(l0/h)不大于2.5时：,Vb按规定调整后的梁端截面组合的剪力设计值；fc混凝土轴心抗压强度设计值；h0梁截面有效高度；b梁截面宽度。,无地震作用组
25、合时,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,2、框架梁斜截面承载力验算,(3)斜截面承载力验算,考虑地震作用组合的矩形、T形和工字形截面框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：,一般均布荷载作用下：,ft混凝土轴心抗拉强度设计值；s箍筋间距；fyv箍筋的抗拉强度设计值；Asv配置在同一截面内箍筋各肢面积之和。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,集中荷载作用下(包含均布、集中荷载，其中集中荷载对梁端产生的剪力占总剪力值75%以上的情况)的框架梁：,2、框架梁斜截面承载力验算,(3)斜截面承载力验算,考虑地震作用组合的矩形、T形和工字形截面框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：,计算截面的剪跨比，可
26、取 =a/h0，a为集中荷载作用点至节点边缘的距离；当3时，取3。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,例1：某框架梁截面尺寸bh=250mm550mm，h0=515mm，抗震等级为二级。梁左右两端截面考虑地震作用组合的最不利弯矩设计值：,(1)顺时针方向,(2)逆时针方向：,梁净跨ln=7.0m，重力荷载代表值产生的梁端截面剪力设计值VGb=135.2kN，采用C30混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级，试确定梁端截面组合的剪力设计值。,【解】,顺时针,逆时针,顺时针方向的弯矩和较大，取,【例 题】,例1：某框架梁截面尺寸bh=250mm550mm，h0=515mm，抗
27、震等级为二级。梁左右两端截面考虑地震作用组合的最不利弯矩设计值：,(1)顺时针方向,(2)逆时针方向：,梁净跨ln=7.0m，重力荷载代表值产生的梁端截面剪力设计值VGb=135.2kN，采用C30混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级，试确定梁端截面组合的剪力设计值。,【解】,抗震等级为二级，取vb=1.2，VGb=135.2kN，ln=7.0m,【例 题】,例2：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架梁截面尺寸bh=250mm600mm，采用C30级混凝土，纵筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级，已知梁的两端截面配筋均为：梁顶422，梁底322，梁净跨ln=5
28、.6m，VGb=100.8kN，h0=565mm， ，试确定该框架梁的梁端剪力设计值。,【解】,逆时针方向,【例 题】,例2：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架梁截面尺寸bh=250mm600mm，采用C30级混凝土，纵筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级，已知梁的两端截面配筋均为：梁顶422，梁底322，梁净跨ln=5.6m，VGb=100.8kN，h0=565mm， ，试确定该框架梁的梁端剪力设计值。,【解】,顺时针方向,【例 题】,(二)框架柱截面抗震验算,1、柱端弯矩设计值的调整,一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端组合的弯矩设计值应符合
29、下式要求：,节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和；上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配； 节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；当抗震等级为一级的框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(二)框架柱截面抗震验算,(1)柱端弯矩设计值的调整,一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：,柱端弯矩增大系数；对框架结构，一级取1.7、二级取1.5、三级取1.3、四级取1.2；其他结构类型中的框架，一级取1.4、二级取1.2、三、四级取1.1
30、,当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级的框架结构和9度的一级框架可不符合上式要求，但应符合下列要求：,(二)框架柱截面抗震验算,(1)柱端弯矩设计值的调整,一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：,同一节点处左、右梁端截面按反时针或顺时针方向采用实配钢筋截面面积和材料强度标准值，且考虑承载力抗震调整系数计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩设计值之和的较大值；,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一、二、三、四级框架结构的底层，柱底截面的弯矩设计值，
31、应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.7、1.5、1.3和1.2的乘积。底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。,一、二、三、四级框架的角柱，经上述措施调整后的组合弯矩设计值尚应乘以不小于1.1的增大系数。,(二)框架柱截面抗震验算,(1)柱端弯矩设计值的调整,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(2)柱端剪力设计值的调整,(二)框架柱截面抗震验算,一、二、三、四级框架柱端部的组合剪力设计值，应按下式调整：,Vc柱端截面组合的剪力设计值；Hn柱的净高；vc柱剪力增大系数。对框架结构，一级取1.5，二级取1.3，三级取1.2，四级取1.1；对其他结构类型的框架，一级取1.4，二级取1.2，
32、三、四级取1.1,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(2)柱端剪力设计值的调整,(二)框架柱截面抗震验算,一、二、三、四级框架柱端部的组合剪力设计值，应按下式调整：,、 分别为柱的上、下端顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值，应符合上述对柱端弯矩设计值的要求；,一、二、三、四级框架的角柱，经上述调整后的组合剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级的框架结构和9度的一级框架可不按上式调整，但应符合下式要求：,(2)柱端剪力设计值的调整,(二)框架柱截面抗震验算,一、二、三、四级框架柱端部的组合剪力设计值，应按下式调整：,、 分
33、别为偏心受压柱的上、下端顺时针或反时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值；根据实配钢筋面积、材料强度标准值和重力荷载代表值产生的轴向压力设计值并考虑承载力抗震调整系数计算。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(二)框架柱截面抗震验算,(3)柱截面尺寸限制,剪跨比大于2时,剪跨比不大于2时,剪跨比计算：,框架柱的剪跨比，应按柱端截面组合的弯矩计算值Mc、对应的截面组合剪力计算值Vc及截面有效高度h0确定，并取柱上、下端计算结果的较大值；反弯点位于柱高中部的框架柱可按柱净高与2倍柱截面高度之比计算。当3.0时，取=3.0Vc按规范规定调整后的柱端截面组合的剪力设计值。,(二)框架柱截面抗震
34、验算(5)斜截面承载力验算,考虑地震作用组合的框架柱，当柱轴力为压力时，其斜截面抗震受剪承载力应符合下列规定：,N考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值，当N0.3fcA时，取N=0.3fcA。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(二)框架柱截面抗震验算(5)斜截面承载力验算,N考虑地震作用组合的柱轴向拉力设计值。,考虑地震作用组合的框架柱，当柱轴力为拉力时，其斜截面抗震受剪承载力应符合下列规定：,当右边括号内的计算值小于 时，取等于 ，且 值不应小于0.36ftbh0,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,(二)框架柱截面抗震验算(5)斜截面承载力验算,无地震作用组合的框架柱，当柱轴力为压力时，其斜截面
35、抗震受剪承载力应符合下列规定：,无地震作用组合的框架柱，当柱轴力为拉力时，其斜截面抗震受剪承载力应符合下列规定：,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,例1：某钢筋混凝土框架结构，抗震等级为二级，首层柱上端某节点处各构件弯矩值如下：节点上柱下端 ，节点下柱上端 ；节点左梁右端 (左地震时)， (右地震时)；节点右梁左端 (左地震时)， (右地震时)。试确定该节点下柱上端截面的弯矩设计值。(“+”表示逆时针方向，“”表示顺时针方向),【解】,左地震时,右地震时,取两者的较大值：,【例 题】,例1：某钢筋混凝土框架结构，抗震等级为二级，首层柱上端某节点处各构件弯矩值如下：节点上柱下端 ，节点下柱上端 ；
36、节点左梁右端 (左地震时)， (右地震时)；节点右梁左端 (左地震时)， (右地震时)。试确定该节点下柱上端截面的弯矩设计值。(“+”表示逆时针方向，“”表示顺时针方向),【解】,节点下柱上端截面的弯矩设计值：,【例 题】,(三)框架节点抗震设计,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,验算范围：一、二、三级框架节点核芯区应进行抗震验算；四级框架节点核芯区可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求。,节点设计准则：节点的承载力不应低于其连接构件(梁、柱)的承载力；多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固；节点配筋不应使施工
37、过分困难。,1、节点核芯区组合剪力设计值的计算,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级框架结构和9度的一级框架：,其他情况：,节点左右梁端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积(计入受压钢筋)和材料强度标准值计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和。,1、节点核芯区组合剪力设计值的计算,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级框架结构和9度的一级框架：,其他情况：,hb0梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时采用平均值；as梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；Hc柱计算高度，采用节点上、下柱反弯点之间的距离；hb梁截面高度，节点两侧梁截面高度不等时采用平均值；,1、节点核芯区组合剪力设计值的计算,四
38、、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级框架结构和9度的一级框架：,其他情况：,jb强节点系数，框架结构，一级宜取1.5，二级宜取1.35，三级宜取1.2；其他结构中的框架，一级宜取1.35，二级宜取1.2，三级宜取1.1。,1、节点核芯区组合剪力设计值的计算,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,一级框架结构和9度的一级框架：,其他情况：,节点左右梁端反时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零。,2、节点核芯区最小截面尺寸验算,j正交梁的约束影响系数，楼板为现浇、梁柱中线重合、四侧各梁宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2，且正交方向梁高度不小于框架梁截面高
39、度的3/4时，取1.5；9度的一级取1.25；其他情况均取1.0；RE承载力抗震调整系数，采用0.85；,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,bj节点核芯区截面有效验算宽度；hj节点核心区的截面高度，采用验算方向的柱截面高度；,3、节点核芯区截面抗震受剪承载力验算,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,9度的一级:,其他情况：,fyv箍筋的抗拉强度设计值；s箍筋的间距；Asvj核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积；ft混凝土轴心抗拉强度设计值。,N对应于地震作用组合剪力设计值的节点上柱底部的轴向力设计值，其值不应大于柱的截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值的乘积的50%；当N为拉力时，
40、取N=0。,四、框架梁、柱与节点的抗震设计,3、节点核芯区截面抗震受剪承载力验算,9度的一级:,其他情况：,抗震构造措施：根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。,五、框架结构抗震构造措施,1、框架梁抗震构造措施,(1)对梁截面尺寸要求,梁的截面尺寸，宜符合下列要求：截面宽度不宜小于200mm。截面高宽比不宜大于4。净跨与截面高度之比不宜小于4。,五、框架结构抗震构造措施,(2)对梁纵向钢筋配置要求,梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配置量的比值，除按计算确定外，
41、一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%。沿梁全长顶面、底面的配筋，一、二级不应小于214，且分别不应少于梁顶面、底面梁端纵向钢筋中较大截面面积的1/4；三、四级不应少于212。,五、框架结构抗震构造措施,一、二、三级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对框架结构不应大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20，或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的1/20；对其他结构类型的框架不宜大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20，或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的1/20。,(2)对梁纵向钢筋配置要求,五、框架结构抗震构造措施,(3)对梁箍筋配置要求,当梁端纵向受
42、拉钢筋配筋率大于2时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm。,五、框架结构抗震构造措施,梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按规定采用。,箍筋间距：沿构件纵轴线方向箍筋轴线之间的距离。,箍筋肢距：同一截面内箍筋的相邻两肢轴线之间的距离。,五、框架结构抗震构造措施,(3)对梁箍筋配置要求,箍筋直径大于12mm、数量不少于4肢且肢距不大于150mm时，一、二级的最大间距应允许适当放宽，但不得大于150mm。,梁端加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。,五、框架结构抗震构造措施,(3)对梁箍
43、筋配置要求,2、框架柱抗震构造措施,(1)对柱截面尺寸要求,截面的宽度和高度，四级或不超过2层时不宜小于300mm；一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm；圆柱的直径，四级或不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于450mm。,五、框架结构抗震构造措施,剪跨比宜大于2。 截面长边与短边的边长之比不宜大于3。,2、框架柱抗震构造措施,(1)对柱截面尺寸要求,五、框架结构抗震构造措施,(2)对柱纵向钢筋配置要求,柱纵向受力钢筋的最小纵配筋率应按规定采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；对建造于IV类场地且较高的高层建筑，最小总配筋率应增加0.1%。,柱截面纵向钢筋的最
44、小总配筋率(百分率),表中括号内数值用于框架结构的柱；,五、框架结构抗震构造措施,钢筋强度标准值小于400MPa时，表中数值应增加0.1，钢筋强度标准值为400MPa时，表中数值应增加0.5。,(2)对柱纵向钢筋配置要求,柱截面纵向钢筋的最小总配筋率(百分率),五、框架结构抗震构造措施,柱纵向受力钢筋的最小纵配筋率应按规定采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；对建造于IV类场地且较高的高层建筑，最小总配筋率应增加0.1%。,(2)对柱纵向钢筋配置要求,柱截面纵向钢筋的最小总配筋率(百分率),混凝土强度等级高于C60时，上述数值应相应增加0.1。,五、框架结构抗震构造措施,柱纵向受力钢筋的最小
45、纵配筋率应按规定采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；对建造于IV类场地且较高的高层建筑，最小总配筋率应增加0.1%。,柱总配筋率不应大于5；剪跨比不大于2的一级框架的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。边柱、角柱在小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25。柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。,(2)对柱纵向钢筋配置要求,五、框架结构抗震构造措施,柱的纵向钢筋宜对称布置；,截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm；,(3)对柱箍筋配置要求,柱箍筋加密区范围：柱端，取截面高度(圆柱直径)、柱净高的1/6和500mm三者的最大值；底层柱的下端不小于柱净高的
46、1/3；剪跨比不大于2的柱、因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱、一级和二级框架的角柱，取全高。,五、框架结构抗震构造措施,柱箍筋加密区的箍筋间距和直径，应符合下列要求：,一般情况下，箍筋的最大间距和最小直径，按下表采用：,(3)对柱箍筋配置要求,五、框架结构抗震构造措施,柱根：指底层柱下端箍筋加密区,柱箍筋加密区的箍筋间距和直径，应符合下列要求：,(3)对柱箍筋配置要求,一级框架柱的箍筋直径大于12mm且箍筋肢距不大于150mm及二级框架柱的箍筋直径不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm时，除底层柱下端外，最大间距应允许采用150mm；三级框架柱的截面尺寸不大于400mm
47、时，箍筋最小直径应允许采用6mm；四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。,五、框架结构抗震构造措施,柱箍筋加密区的箍筋间距和直径，应符合下列要求：,(3)对柱箍筋配置要求,剪跨比不大于2的框架柱，箍筋间距不应大于100mm。,柱箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm，四级不宜大于300mm。,五、框架结构抗震构造措施,柱箍筋加密区的体积配箍率，应按下列规定采用：,柱箍筋加密区的体积配箍率应符合下列要求：,v柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.6%，三、四级不应小于0.4%；fc混凝土轴心抗压强度设计值；强度等级低于C3
48、5时，应按C35计算；fyv箍筋或拉筋抗拉强度设计值；v最小配箍特征值。,(3)对柱箍筋配置要求,五、框架结构抗震构造措施,拉筋：混凝土结构构件中拉住截面两对边纵向钢筋的单肢横向钢筋。,柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值,五、框架结构抗震构造措施,普通箍：单个矩形箍和单个圆形箍。,复合箍：指由矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋。,五、框架结构抗震构造措施,复合螺旋箍：指由螺旋筋与矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋。,连续复合矩形螺旋箍：指用一根通长钢筋加工而成的箍筋。,五、框架结构抗震构造措施,柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值,五、框架结构抗震构造措施,柱箍筋加密区的体积配箍率，应按下列规定
49、采用：,(3)对柱箍筋配置要求,剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，9度一级时不应小于1.5%。,五、框架结构抗震构造措施,(3)对柱箍筋配置要求,柱箍筋非加密区的箍筋配置，应符合下列要求：,柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50。箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。,五、框架结构抗震构造措施,(4)对柱轴压比的要求,轴压比：指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。,五、框架结构抗震构造措施,限制轴压比目的：保证柱的塑性变形能力和保证框架的抗倒塌能力。
50、,柱轴压比不宜超过下列规定值；建造于IV类场地且较高的高层建筑，轴压比限值应适当减小。,柱轴压比限值,表内限值适用于剪跨比大于2、混凝土强度等级不高于C60的柱；剪跨比不大于2的柱，轴压比限值应降低0.05；剪跨比小于1.5的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。,五、框架结构抗震构造措施,柱轴压比不应大于1.05。,3、框架节点抗震构造措施,框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜符合下列要求：,d为柱纵筋最小直径。,节点核芯区箍筋最大间距和最小直径,五、框架结构抗震构造措施,3、框架节点抗震构造措施,一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10和0.08，且体积
