混凝土房屋抗震设计.ppt

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1、第 5 章 混凝土房屋结构抗震设计,建筑结构抗震设计,土木工程专业,5.1 概述,一.多高层建筑的结构形式框架：梁、柱、节点；平面布置灵活，抗侧刚度小，抗 震较差，适于多层建筑。抗震墙：剪力墙；抗侧刚度大，抗震能力较好，平面 布置不灵活，自重大。框架抗震墙：框架、抗震墙优势互补。,抗震墙,框架结构,框架-抗震墙,抗震墙,1、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层,在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力。,1976年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成6层和11层的弹塑性变形集中

2、，导致6层以上全部倒塌。,右图为该结构输入天津波的弹塑性分析结果。,二.震害及其分析,2、框架梁、柱的震害,梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。,a、柱顶,柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。,主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。,破坏不易修复。,b、柱底,与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。,c、短柱,当柱高小于4倍柱截面高度（H/b4)时形成短柱。,短柱刚度大，易产生剪切破坏。,d、角柱,由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害

3、比内柱重。,e、梁柱节点,节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。,节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。,节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。,f、框架梁,震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等。,3、填充墙的震害,砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般7度即出现裂缝，8度和8度以上地震作

4、用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙。,框架-剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重。,填充墙破坏的主要原因是：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，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。,4、抗震墙的震害,在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。,5、防震缝的震害,防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。,总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因素外，从结构上主

5、要应注意：,a）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀；,b）结构构件要有足够的承载力和延性；,c）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固 等脆性破坏；,d）保证施工质量。,抗震设计的主要内容,抗震概念设计：结构体系选择，结构布置，一般规定等。,抗震计算设计：内力，强度，变形等。,抗震的构造措施设计,5.2 多层和高层钢筋混凝土房屋 抗震设计的一般规定,一、房屋的最大适用高度,多高层钢筋混凝土房屋的结构体系有：框架、抗震墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系。根据房屋的高度等可选择不同的体系（表5.1）。,2010抗震规范：一、二、三、四级 抗震等级的确定：烈度、结构类型以及房屋高度,

6、二、房屋的抗震等级,注：表为2010年版抗规数据,三、结构抗震概念设计,根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计。抗震概念设计是根据实际的经验或试验研究所得到的非常重要的定性设计原则或工程判断进行设计。是关于设计思想，设计原则，结构体系等方面内容。包括:场地选择，建筑平立面造型，结构体系的选择，合理使用材料和非结构构件的处理等。由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够，在某种意义上，概念设计比计算设计更重要。,1.场地选择和地基基础 不同的场地上的建筑震害不同在建筑选址时，要尽量选择对建筑抗震有利的地段，避开不利和危险地段。有

7、利地段：坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土。不利地段：软弱土、液化土、高耸孤立的山丘、陡坡、边坡、不均匀的土层等。危险地段：地震时可能滑坡、崩溃、地陷、泥石流等。发震断裂带附近、局部孤突的地形。,关于地基基础设计，抗震规范有如下规定：避开危险地带（如断裂带等）同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上同一结构单元的基础不宜部分采用天然地基，部分采用桩基。软弱地基上的基础应加强其整体性和刚性。,2.建筑物的体型和平立面(1)建筑平面布置建筑物的平、立面布置宜规则、对称，质量和刚度变化均匀，避免楼层错层。(2)建筑立面布置建筑的质量、刚度的变化要均匀（竖向）防止出现：竖向收进过大,(3)房屋的

8、高度一般而言，房屋愈高，所受到的地震力和倾覆力矩愈大，破坏的可能性也愈大。抗震规范和高层规程，对各种结构体系适用范围内建筑物的最大高度均作出了规定，超出该规定的，要进行专门研究。(4)房屋的高宽比对房屋高宽比的要求是按结构体系和地震烈度区分的。,(5)必要时设置防震缝当建筑的类型、体系、体型较复杂时，宜设置防震缝。要保证缝有足够的宽度，用缝分割的单元为独立的简单结构单元。2010年抗震规范 6.1.4 1）框架结构房屋防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于100mm；2）框架-抗震墙结构房屋防震缝宽度均不宜小于100mm；,建筑结构的规则性对抗震能力的重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的

9、表现。最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。马那瓜有相距不远的两幢高层建筑，一幢为十五层高的中央银行大厦，另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重，震后拆除；另一幢轻微损坏，稍加修理便恢复使用。,马那瓜中央银行大厦,试问：那一幢破坏严重呢？,马那瓜美洲银行大厦,平面布置力求对称。（质量，刚度，强度）,刚度中心,质量中心,平面不规则类型,立面不规则类型,竖向抗侧力构件不连续,有利,不利,防止出现短柱,3.选择合理的抗震结构体系抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。(1)结构体系应具有明确的计算简

10、图和合理的地震作用传递途径。受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。(2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。,由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。,抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。,(3)结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。,有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身的失稳。,有较

11、高的承载能力而缺少较大变形能力如不加约束的砌体结构，很容易引起脆性破坏而倒塌。,抗震规范关于抗震结构体系，有下列各项要求：应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；宜有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力；应具备必要的强度，良好的变形能力和耗能能力；宜具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中；对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。,结构形式依其抗震性能优劣而排列的顺序是：钢结构；型钢混凝土结构；混凝土-钢混合结构；现浇钢筋混凝土结构；预应力混凝土结构；装配式钢筋混凝土结构；配筋砌体结

12、构；砌体结构等。,抗震结构除了承担水平地震作用外，更重要的是承担竖向荷载作用。一旦竖向承载能力不足，就会导致建筑的倒塌。多道抗震防线的意义 一个抗震结构体系，应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。如框架-抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；双肢或多肢抗震墙体系由若干个单肢墙分系统组成。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。,纯框架结构的刚度较小，可以增设部分抗震墙，形成框架-抗震墙体系。抗震墙的主要作用是提高结构的抗侧刚度，增加结构的抗震能力。,多道防

13、线举例：框架抗震墙结构,多道防线举例：框架抗震墙结构,竖向荷载：主要由框架承担水平地震荷载：主要由抗震墙承担，保护框架承担竖向荷载,第一道防线,第二道防线，连梁屈服,双肢剪力墙整体的刚度大，联梁起约束作用，在地震作用下变形小。,联梁屈服后，结构为两个并联的单肢墙，刚度减小，继续抵抗地震。,双肢剪力墙结构,第一道防线：大筒,第二道防线：小筒,第三道防线：框架,框架-筒体结构,框架结构,第一道防线：梁第二道防线：柱,梁首先屈服，保护结构不倒塌。,框架破坏机制,梁铰机制,柱铰机制,框架-支撑结构 框架-消能支撑结构,第一道防线：支撑第二道防线：框架,结构构件的延性 结构的变形能力取决于组成结构的构件

14、及其连接的延性水平。规范对各类结构采取的抗震措施，基本上是提高各类结构构件的延性水平。其措施包括：（1）.采用水平向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；,（2）.避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件 剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；（3）.避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部位（焊缝和母材)在地震时不致开裂。,4.非结构构件 非结构部件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备的支架等。建筑非结构构件一般指下列三类：附属结构构件(如女儿墙、高低跨封墙、

15、雨篷等)；装饰物(如贴面、顶棚、悬吊重物等)；围护墙和隔墙。,这些构件在通常结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载，然而，在地震作用下，建筑中的这些部件或多或少地参与工作，从而改变了整个结构或某些构件的刚度、承载力和传力路线，产生出乎预料的抗震效果，或者造成未曾估计到的局部震害。非结构构件的地震破坏会影响安全和使用功能，需引起重视，因此，有必要妥善处理这些非结构构件，以减轻震害，提高建筑的抗震可靠度。,对于附着于楼、屋面结构上的非结构构件(如女儿墙、檐口、雨篷等)，这些构件往往在人流出入口、通道及重要设备附近，其破坏往往伤人或砸坏设备，因此要求与主体结构有可靠的连接或锚固，避免地震

16、时倒塌伤人或砸坏重要设备。注意现代高层建筑中大面积玻璃幕墙的间隙。在一般情况下，尽管幕墙的设计已经考虑了风荷载引起的结构侧移以及温度变形等因素的影响，在玻璃与钢框格之间留有一定的间隙。然而，这样的间隙对于预防地震来说是偏小的。高层建筑在地震作用下所产生的侧移住往很大，层间侧移角有时达到甚至超过1/200。,5.材料及施工抗震结构在材料选用、施工程序特别是材料代用上有其特殊的要求，主要是指减少材料的脆性和贯彻原设计意图。因此，抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。为保证抗震结构的基本承载能力和变形能力，结构材料性能指标，应符合下列最低要求。,混凝土结构材料应符合下列规定：混凝土

17、的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20；为了保证当构件某个部位出现塑性铰以后，塑性铰处有足够的转动能力与耗能能力，抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；为实现抗震设计中塑性铰在希望的部位出现，规定钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3,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 计算简图 荷载计算 重力荷载代表值计算 水平（地震）作用计算 内力计算（竖向、水平向）内力组合 截面强度计算 变形验算 构

18、造措施等,5.3 框架结构的抗震计算与构造,一、水平地震作用的计算,（1）计算简图,横向框架；纵向框架,跨度，层高，荷载作用位置和大小,（2）、水平地震作用的计算,一般情况下可用底部剪力法周期计算可采用顶点位移法 非结构墙体影响系数,各楼层地震作用标准值,顶层附加地震作用,二、水平地震作用下框架内力计算,（1)反弯点法 反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于3时。反弯点位置：上部 0.5H，底层 0.7H,内力计算步骤：层间剪力分配到柱计算柱弯矩根据节点平衡计算梁弯矩。,(2)、D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。计算步骤如下：、计算各层柱的侧移刚度D,a

19、修正系数，由梁柱线刚度比定。,柱线刚度,取值,边柱,中柱,一般层,底层,、计算各柱分配剪力,、确定反弯点高度yy0 标准反弯点高度比，查表获得y1 上、下梁线刚度不同，对y0 的修正值，可查表 弯点上移，y1 为正值 弯点下移，y1 为负值,y2 上层层高与本层层高不同时，反 弯点高度修正值。由 和 查表。,、计算柱端弯矩上端下端,y3 下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。,、梁端剪力,、计算柱轴力N，为各层柱上梁端剪力之和,、计算梁端弯矩,三、框架结构设计例题 某综合服务楼，主体为8层钢筋混凝土框架结构，空心砖填充墙，局部9层，梁板柱均为现浇。柱网布置、建筑层高及横剖面简图见图，底层

20、柱截面尺寸；中柱650mm650mm，边柱550550mm。柱混凝土13层 C40，49层 C30。楼板采用双向连续板。纵横向框架梁截面 400mm 650mm，梁混凝土 C30。设防烈度8度，设计基本地震加速度为0.20g，I类场地土，设计地震分组为二组，抗震等级为二级。要求进行横向框架设计。,计算步骤：,重力荷载代表值计算,刚度计算：梁，柱，层,自振周期计算,地震作用计算,地震作用的分配,地震作用下的内力计算,竖向荷载下的内力计算,内力组合,强度、变形计算,计算简图,【解（1）重力荷载计算 恒荷载取全部，活荷载取50，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处，其代表值为；9层1800kN，8层115

21、70kN，27层 9597kN，底层 9623kN。,（2）梁柱刚度计算（为计算框架的自振周期）梁的线刚度如表5.14。,对于现浇砼框架梁：Ib=1.5I0 Ib=2.0I0,考虑板的影响,边框架,中框架,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。,还有：边框架；中框架；边柱；中柱等。,区分边框架与中框架，是考虑梁的刚度不同。区分边柱与中柱，是考虑梁的约束不同。,柱的侧移刚度D值如表5.15及表5.16。,将各层不同柱的刚度都计算出来。,将各层柱的总刚度汇总,（3）.自振周期计算 按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数a0=0.6。计算公

22、式为,将各层的重力荷载代表值看作水平荷载，计算其产生的框架顶点位移。,V,层间刚度,层间位移,累积位移,（4）横向地震作用计算 地震作用按 8度设计基本地震加速度 0.2g，类场地，设计地震分组按二组，则 Tg=0.3s，amax=0.16，采用底部剪力法计算。由于T=0.7151.4Tg=0.425，故应考虑顶点附加地震作用，取,顶点附加地震作用,各层地震作用分配：,注意：第9层考虑鞭梢作用。第8层考虑顶点附加地震作用。,（5）弹性层间变形验算,（6）地震作用下框架的内力分析作为例题，此处取横向框架KJ4为例，KJ4柱端弯矩计算结果详见表5.20。,y为反弯点高度；,柱剪力分配,地震作用下框

23、架梁端弯矩：将柱端弯矩在梁端分配，使梁端弯矩与柱端弯矩相等。,地震作用下的梁端剪力及柱轴力：,梁端剪力之合为柱轴力,四、竖向荷载作用下框架内力计算,分层法和弯矩二次分配法1)分层法（弯矩分配法）,特点：,底层 其它层柱线刚度 不变 0.9 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一次（不再传递）。2)弯矩二次分配法 过程：计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩）分配（第一次）和 传递同时进行再分配（第二次）。,3)弯矩调幅,考虑塑性内力重分布，可将梁端弯矩调幅，减小梁端弯矩 调整系数 现浇框架 0.80.9 装配整体式 0.70.8调幅后的跨中弯矩计算 注意只有竖向荷

24、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。,例题续（7）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以考虑塑性内力重分布，取弯矩调幅系数0.8，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。,分配两次，传递一次。,竖向荷载下梁端剪力和柱轴力计算计算,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.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,（2）、竖向荷载效应组合(非抗震组合)包括全部恒载与活载的组合。,具体对于框架来说，对框架梁、框

25、架柱的控制截面进行内力组合。i)、框架梁（取不利组合）,梁端正弯矩,梁端负弯矩,跨中正弯矩,梁端剪力,用平衡求出 或,求出剪力为零的位置x,关于梁跨中弯矩的求法：,ii)、框架柱内力不利组合,柱上下端为控制截面取不利组合,六、位移计算,1)多遇地震烈度下。求出多遇烈度下得各层间剪力 层间位移2)罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算 对于 大于0.5的框架，只要弹性位移满足要求，可不进行弹塑性位移计算。,(略）,当 时，进行弹塑性位移计算。,验算步骤：楼层屈服强度 的确定 薄弱层确定，一般在底层和 较小层。薄弱层的层间弹塑性位移验算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

26、的实际极限抗弯承载力梁:柱:,楼层屈服强度(剪力)的确定示意,.计算梁柱极限抗弯能力.计算柱截面有效受弯承载力.计算柱的层间受剪承载力,b、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,当 时，为强梁弱柱型 柱先屈服，梁后屈服 当 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，且不大于柱的极限弯矩。,当 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。上柱下端屈服,下柱上端屈服,c、计算第i层第j根柱的受剪承载力,d、第i层各柱总的屈服强度,薄弱层的层间弹塑性位移计算 层间弹塑性位移验算,框架计算步骤,确定计算简图、几何参数计算、静力荷载统计。

27、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 T a FEk Vi内力计算：用D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。内力组合：包括地震作用组合及非地震作用组合。截面及节点设计（配筋计算）：注意内力值的调整。弹塑性位移验算：梁柱截面极限抗弯承载力 柱端有效受弯承载力 Vpji Vpi；a1i Vei xyi 薄弱层 hp Dup,框架结构内力调整原则：“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”,“强柱弱梁”：,一级框架及9度时：,一般情况：,5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计,“

28、强剪弱弯”：,一级框架及9度时：,一般情况：,梁,柱,梁,一级框架及9度时：,一般情况：,柱,“强节点弱构件”：,一级框架及9度时：,一般情况：,一、框架梁抗震设计1、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(强剪弱弯）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延性设计问题。解决好梁筋的锚固问题（强锚固）。2、框架梁受剪承载力验算 梁剪力设计值,要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能产生的最大剪力。,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：,q-重力荷载代表值,vb 梁端剪力增大系数，对于一、二

29、、三级框架分别取1.3、1.2、1.1。,梁斜截面受剪承载力,剪压比限值（梁最小截面尺寸要求）,3、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、配箍率、钢筋及砼的强度。截面：纵筋配筋率：（通过受压区高度控制）一级框架，二、三级框架 梁端受拉筋配筋率,梁端加密箍筋：抗震等级 加密区长度 最大间距（取小）最小直径 一 2hb,500 mm 6d,hb/4,100mm 10 二 1.5hb,500 mm 8d,hb/4,100mm 8 三 1.5hb,500 mm 8d,hb/4,150mm 8 四 1.5hb,500 mm 8d,hb/4,150mm 6,梁端受压纵筋与受拉纵筋的

30、比率,一级框架,二、三级框架,通长纵筋：,一、二级框架不小于，且不小于受力纵筋面积的1/4.三四级框架不少于。4、梁筋锚固：防止锚固破坏,梁筋锚固方式：直线型和弯折型,反复 荷载下：,砼粘结强度退化率为0.75，抗震所需的锚固长度应在原锚固长度 上有所增加。一、二级 三级四级 弯折筋的弯折段不能太小。,5、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高也不小于500mm处。方法：附加短纵筋，附加短腰筋，弯筋。要求柱边截面比塑性铰处受弯承载力提高25%以上。,二、框架柱抗震设计 设计原则及要点：强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰柱设计弯矩的取值及计算。在弯曲破坏之前不发生剪切破

31、坏，使柱有足够的抗剪能力柱设计剪力的取值及计算。控制柱的轴压比不要太大轴压比的限值。加强约束，配置必要的约束箍筋构造要求。,1、轴压比的概念,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。,组合轴压力设计值,轴压比 抗震等级 一 二 三 框架柱 0.7 0.8 0.9 框支柱 0.6 0.7 框-墙、板柱墙及筒体 0.75 0.85 0.952、强柱弱梁-柱设计弯矩的取值 要求：塑性铰出现在梁上(如何设计？）,

32、作法：（*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,c对于一、二、三级框架分别为1.4、1.2、1.1。,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值应分别乘以1.5、1.25和1.15的增大系数，角柱内力按上述调整后进一步放大10%。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。,作法：柱剪力设计值,柱剪力增大系数，一、二、三级框架分别取1.4、1.2、1.1。,3、强剪弱弯设计剪力取值 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,短柱 柱斜截面受剪承载力,4、加强柱端约束：,在柱端一定范围内加密箍筋。加密箍筋的

33、作用：承担剪力；约束砼；提高抗压强度；提高变形能力；防止纵向压曲 加密箍筋注意事项 范围：中取最大值，底层，刚性地面上下各500mm。短柱、角柱全高加密。,箍筋的最大间距,抗震等级 最大间距（取较小值）最小直径一级：6d，100mm 10二级：8d，100mm 8三级：8d，150mm 8 四级：8d，150mm 8 箍筋最小体积配筋率（见p117表5-13）箍筋型式：普通箍、复合箍、螺旋箍,肢距：加密区，一级200，二、三级250 或20倍d，四级300,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50%（6）、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（

34、见p116表5-11)：如三级框架，中边柱0.7%。最大配筋率为5%，注意防止粘结不足破坏。当柱边尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距不宜大于200mm。,（三）、框架节点抗震设计（*以下所述内容主要针对一、二级框架。）,节点设计准则：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 罕遇烈度下，节点承载力的降低不能危及荷载的传递 不应使施工过分困难1、节点核心区受剪承载力验算 剪力设计值 节点的受力情况：,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。一、二级框架 边节点：梁受拉筋的拉力 柱受剪力,柱的计算高度,中节点：,顶层节点：三、四级框架不需计算。jb节点剪力增大

35、系数一级为1.35，二级为1.2。,9度及一级时，尚应满足顶层：中间层：,剪压比限值,节点约束影响系数，节点四边有梁，梁宽不小于该侧柱宽的1/2，且正交梁高度不小于框架梁高度的3/4时，取 其他情况均取,节点受剪承载力：由砼和箍筋共同承担。当 时，取 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。节点截面有效宽度,a、当梁柱轴线重合，且梁宽不小于该侧柱宽的1/2时b、当梁柱轴线重合，但梁宽小于该侧柱宽1/2时，取下列较小者c、当梁柱轴线不重合时，（偏心距不应大于）此时取下列较小值,2、节点构造 箍筋最大间距和最小直径 按表5-12 P117(同柱内箍筋要求),配箍特征：一二三级不小

36、于0.12、0.1、0.08 柱纵筋间距不宜大于200mm 箍筋应有135弯钩，弯钩末端直线长度不宜小于10d，箍筋无支长度不得大于350，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。顶层节点附加斜筋。,第5章习题,1 某实验楼为三层钢筋混凝土框架结构，外围护墙为24cm砖墙，平均重量为（含双面粉刷及窗户的重量）3.59KN/m，中间为实验大厅（无隔墙），梁截面尺寸为300*600mm，砼为C20，柱截面尺寸为500*500，砼为C30，现浇砼梁柱，楼盖为空心板，上浇40mm厚叠合层，类场地，设防烈度7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。,屋面及楼面的荷载

37、（KN/m2）屋面荷载 楼面荷载活载 使用荷载 0.5 3.0 雪荷载 0.3-恒载 屋面保温等 2.5 2.0 叠合层重 1.0 1.0 予制板重 2.6 2.6,一、结构布置对震害的影响：扭转、薄弱层、应力集中、碰撞等二、框架结构震害1、在8度区，经过合理设计的框架可以做 到裂而不倒 也有出现严重破坏和倒塌的情况2、主要破坏现象 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。,角柱破坏：双向受弯、受剪、受扭破坏,短柱破坏 时，刚度大，剪切变形为主，形成短柱。剪切破坏 梁端在弯剪共同作用下，造成梁端的剪切破坏。梁柱节点：在压、剪共同作用下出现节点破坏。填充墙破坏：与柱的连接破坏、剪切斜裂缝破坏。,三、抗震墙震害,1）底部受弯塑性铰2）斜剪裂缝3）连梁剪切破坏,1、底层层间变形比上层大2、柱、梁均受剪弯共同作用3、柱梁节点受力复杂4、注意结构的刚度在 平面和竖向上分布要规则均匀5、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、7、注意施工质量,四、框架受力特点及注意问题,