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1、5.5 钢筋混凝土框架的抗震设计,5.多遇地震下楼层内最大弹性层间位移应符合下式（5.5.1）,-多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；,-计算楼层层高；,-弹性层间位移角限值，按下表采用。,五、框架结构梁柱及节点延性设计的一般概念,1、梁与柱的弯曲延性,实验表明柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低。,N为组合轴压力设计值；b、h为截面的短长边；fc为混凝土抗压强度设计值。,轴压比(6.3.6条） 柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比，即,它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。,配筋率对延性影响也很大。,配筋率
2、对延性影响也很大：,配筋率增大则弯曲延性差；适当提高混凝土强度等级，可使配筋率减少弯曲延性改善。,截面中配置受压钢筋可以改善构件的弯曲延性。,2、受剪构件的剪跨比及破坏特征,h0为截面有效高度。,剪跨比：,构件在弯矩和剪力共同作用下,受剪破坏与剪跨比有关.,脆性破坏,当 且配筋箍适量时,发生剪压破坏；,延性破坏,在水平地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接通过梁的跨高比和柱的高厚比表示。,设反弯点在构件中央：,对于梁：,对于柱：,1）平面或楼层有局部薄弱环节，不能发挥整体抗震能力。,3、震坏房屋在设计上存在的问题,2）梁柱变形能力不足，构件过早破坏；,3）梁柱节点箍筋不足，节点受震破坏，梁柱失去了相
3、互 之间的联系；,4）砌体填充墙破坏；,5）其他。,1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应 较晚形成；,4、框架结构抗震设计的正确指导思想,2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切 破坏、粘结破坏等；,3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力；,4）重视非结构构件设计。,强柱弱梁，强剪弱弯，更强的节点,两种破坏形式：梁铰机制（强柱弱梁） 柱铰机制（强梁弱柱）,二、“强柱弱梁”框架的抗震设计,弱柱型,弱梁型,为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。,对于抗震等级为一、二、三、四级的框架，进行考虑地震作用组合的框架梁柱截面抗震验算时，一般
4、不直接用按上述方法得到的地震作用组合内力作为内力设计值，而还需要进行一定得内力调整；对于一、二、三级框架，还应进行节点核心区抗震验算。,抗震规范规定：一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求（6.2.2条）,一级框架和9度的一级框架结构可不符合上式，但应符合下式：,为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三、四级框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3、1.2。（6.2.3条）,1.梁、柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（6.2.4条）,9度和一级框架结构尚应符合：,三、梁、柱延性破坏之前不
5、发生其它脆性破坏的抗震设计,为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按强剪弱弯的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值：,一、二、三级框架梁,其梁端剪力设计值调整为：,9度和一级框架结构应符合：,（6.2.5条）一、二、三级框架柱和框支柱,其组合的端剪力设计值调整为：,2.一、二、三、四级框架柱和框支柱的组合剪力设计值,跨高比大于2.5时：,剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比，即：,2.梁、柱截面的剪压比不宜过大（6.2.9条）,剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响。因此应控制。,跨高比等于或小于2.5时：,剪跨比宜大于2，剪
6、跨比按下式计算：,3.梁、柱的剪跨比要有所限制（6.2.9条）,反弯点位于中部时，可按构件净长与2倍截面高度之比计算。,N为组合轴压力设计值；b、h为柱的短长边；fc为混凝土抗压强度设计值。,轴压比： 柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比,即：,4、柱的轴压比不宜过大,它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。,柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低。,规范规定：柱轴压比不应超过下表，但类场地上的较高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。（6.3.6条）,为此，框架梁的纵向配筋应符合下列要求：（6.3.3条）,为了提高梁的正截面塑性铰
7、转动延性，梁的纵向配筋率不宜过高。,5、纵向钢筋的配筋率应该合适,（a)梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%；梁端截面最大配筋率应使梁端截面的受压区相对高度（即截面受压区高度与有效高度比）应满足：一级不应大于0.25,二、三级不应大于0.35;,（b)梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部配筋量的比值，一级不应小于0.5,二、三级不应小于0.3。,（c)沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于 且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4，三四级不应少于 。一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在
8、位置柱截面弦长的1/20. （6.3.4条）,柱的纵向配筋应符合下列要求：,对于柱：,（a)宜对称布置；,（b)截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm;,（c)纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用。（6.3.7条） 表中：括号内数值用于框架柱,（d)柱的总配筋率不应大于5%（6.3.8条）。,（e)一级且剪跨比大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。（6.3.8条）,框架节点破坏的主要形式是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏。,四、框架的节点设计,节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。约当剪力达到核心区极限抗剪能力607
9、0%时，混凝土突然发生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多赠宽，箍筋陆续达到屈服。,节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。,直交梁对节点核心区有明显约束作用。满足一定条件的四边有梁的节点，核心区混凝土抗剪强度可提高50100%。节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。,根据强节点的设计要求，框架节点的设计准则是：,图 交叉节点示意图,1.节点核心区受剪承载力的验算（附录D）,（1）节点核心区组合的剪力设计值按下式确定,9度和一级框架应符合,（2）框架节点核心区截面受剪承载力的验算,一、二、三级框架：,9度一级时,四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施的要求。,图:节点受力,节点核芯区有效验算宽度，应按下列规定采用：1）核芯区截面有效验算宽度:当验算方向的梁截面不小于该侧柱截面宽度的1/2时，可取用该侧柱截面宽度，当小于柱截面宽度的1/2时，可采用下列两者的较小值：,预应力框架结构的抗震设计要求详见新规范附录C,
