建筑结构抗震设计与实例第6章课件.ppt

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1、第六章钢筋混凝土多高层结构抗震设计,6.1 结构震害分析,一、框架结构震害1.结构层间屈服强度有明显薄弱楼层 框架结构在总体上设计不均匀时，将存在层间屈服强度特别弱的楼层。强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，并形成塑性变形集中的现象。,图6.1 高层建筑的第5层倒塌,图6.2 高层建筑的底层倒塌,柱端破坏：框架结构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。一般发生柱端弯曲破坏，轻者发生水平或斜向裂缝，重者混凝土压酥，主筋外露、压屈和箍筋崩脱。,2.柱端破坏,3.节点破坏当节点核心区无箍筋约束时，节点与柱端合并加重。,图6.3 节点破坏,图6.4 短柱破坏,砌体填充墙刚度

2、大强度低，作为框架结构第一道防线，首先承受地震作用而遭破坏，8度和8度以上地区，填充墙裂缝裂缝明显加重，甚至部分倒塌，震害规律一般是上轻下重。,防震缝受限制，不能满足强震时实际侧移量时，造成相邻单元间碰撞产生震害。如天津友谊宾馆，缝宽150mm，完全满足74规范要求，仍发生了碰撞。唐山地震中6度区的北京市也发生类似情况。如民航大楼，长途电话楼，北京饭店西楼都因防震缝、伸缩缝产生了震害。,4.砌体填充墙破坏严重,二、防震缝破坏普遍,图6.5 防震缝碰撞破坏,1.连梁震害,三、抗震墙结构的震害,开洞抗震墙，由于洞口应力集中，在约束弯矩作用下连梁端部很容易形成垂直裂缝，连梁常常是高梁跨稿比小于2，还

3、易形成斜向的剪切裂缝。,底层墙肢内力最大容易出现裂缝和破坏。水平荷载下受拉的墙肢轴压力较小，甚至会出现拉力，墙肢底部容易出现水平裂缝。,2.墙肢破坏,墙肢总高度和总宽度之比较小时，使总剪跨比较小，墙肢中的斜向裂缝可能贯通发生剪切破坏；某个抗震墙肢剪跨比较小时，可能出现局部墙肢的破坏。,6.2 钢筋混凝土结构抗震设计基本要求,1.地震作用越大，房屋抗震要求越高不同设防烈度和场地上，结构的实际抗震能力会有差别，结构可能进入弹塑性状态的程度不同。震害表明，未经抗震设计的钢筋混凝土结构，在7度区只有个别构件破坏，8度、9度破坏增多，因此，对不同设防烈度和场地可以有明显差别。,一、抗震等级,结构的抗震能

4、力主要取决于主要抗侧力构件的性能，主、次要抗侧力构件的要求可以有区别。如框架结构中的框架与框架抗震墙结构中的框架应有所不同。房屋越高，地震反应越大，其抗震要求越高。抗震等级划分：综合考虑地震作用，结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计；对同一建筑物中结构部分采用不同抗震等级。,应使结构自振周期避开场地特征周期。钢筋混凝土结构适用的房屋最大高度。,二、钢筋混凝土结构体系要求,3.结构布置的规则性,平面布置宜简单、对称、良好的整体性。建筑物立面和竖向剖面宜规则，侧向刚度宜均匀变化，竖向构件尺寸及强度宜自上而下逐渐减小，避免刚度和承载

5、力的突变。建筑物平、立面复杂时，可考虑用防震缝将结构分割开。,不规则的定量界限,平面不规则的类型,扭转不规则,平面凹凸不规则示例,平面局部不连续示例（大开洞）,竖向不规则的类型,竖向抗侧力构件不连续示例:错层,沿竖向的侧向刚度不规则:有柔软层,竖向抗侧力结构屈服抗剪强度非均匀化:有薄弱层,沿房屋高度的层间刚度和层间屈服强度的分布宜均匀,框架结构中各楼层中砌体填充墙数量应尽量相同。主要抗侧力竖向构件，特别是框架柱其截面尺寸，材料强度和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内。框支层的刚度不应小于相邻上层刚度的50%，落地抗震墙数量不应小于上部抗震墙数量的50%。应纠正“增加构件承载力总是有利无害”的非抗

6、震设计概念。,宜布置成双向框架,框架填充墙结构是性能较差的多道抗震防线结构。第一道防线：砌体填充墙，刚度大，承载力低，实际上是与框架共同工作，但抗震性能差；第二道防线：框架结构，一旦填充墙达到承载力，刚度退化快，地震作用转化给框架。框架抗震墙结构是具有良好性能的多道抗震防线结构。其中抗震墙既是主要抗侧力构件又是第一道防线。因此抗震墙应有足够的数量。,三、结构宜有多道抗震防线,框架抗震墙结构的破坏机制破坏形态为弯剪破坏，且塑性屈服宜发生在柱底，连梁应在梁端塑性屈服。条件：控制各墙段高宽比不宜小于2.,四、合理设计结构破坏机制,框架结构的破坏机制节点基本不坏，梁比柱的屈服早发生、多发生同一层中各柱

7、两端的屈服历程越长越好，底层柱的塑性铰较晚形成。概念设计理念：强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱杆件。,图6.6 强梁弱柱型破坏,图6.7 强柱弱梁型破坏,五、控制构件在极限破坏前不发生 明显的脆性破坏,轴压比限制,目的:控制偏心受拉边钢筋先达到抗压强度，防止受压边混凝土先达到其极限压应变。轴压比对柱变形能力的影响，轴压比增加柱变形能力急剧降低，需进行限制，但又要符合技术水平和经济条件。轴压比的确定,对称配筋时,规范 轴压比的规定,表6.16,柱轴压比限值,剪压比影响配箍率太大时，不能充分发挥箍筋强度，发生斜压破坏；剪压比对截面变形有影响；实际上是限制最小截面尺寸。剪压比限值,剪压比限制,剪跨比大于

8、2的矩形框架,剪跨比不大于2的矩形框架,6.3 钢筋混凝土框架结构抗震设计内力组合,需考虑的内力组合项,一、结构抗震设计内力组合情况（内力计算略）,式中,重力作用分项系数，取,水平地震作用分项系数，取,可变荷载作用分项系数，取,风荷载作用分项系数，取,风荷载组合系数，一般结构取，对风荷载起控制作用的高层建筑=0.2,重力荷载代表值效应,水平地震作用标准值效应，尚应乘以 相应的增大系数或调整系数,风荷载标准值效应,永久荷载代表值效应,可变荷载标准值效应,承载力验算式,(6.4),对于某些需考虑竖向地震作用的结构，尚需按下式验算：,(6.5),梁端内力不利组合,梁端正弯矩按下式计算：,式中,结构重

9、要性系数，对于安全等级为一级、二级、三级的结构构件分别取1.1，1.0，0.9,由重力荷载代表值在梁内产生的弯矩,由地震作用在梁内产生的弯矩标准值,由恒载在梁内产生的弯矩标准值,由活载在梁内产生的弯矩标准值,由重力荷载代表值在梁内产生的剪力标准值,由地震作用在梁内产生的剪力标准值,由恒载在梁内产生的剪力标准值,由活载在梁内产生的剪力标准值,单向偏心受压,双向偏心受压,柱内力不利组合,(6.9),(6.10),(6.11),式中,分别为永久荷载和可变荷载标准值产生的 柱端弯矩,分别为永久荷载和可变荷载标准值产生的 柱端轴力,柱的轴向力设计值,分别为柱的 x 轴和 y 轴的柱端弯矩设计值,分别为地

10、震作用对柱的 x 轴和 y 轴产生的 柱端弯矩标准值,分别为重力荷载代表值对柱的 x 轴和 y 轴 产生的柱端弯矩标准值,地震作用垂直于柱的 x 轴和 y 轴，柱所受到 的轴向力标准值,重力荷载代表值对柱产生的轴力,分别为永久荷载标准值对柱的 x 轴和 y 轴 产生的柱端弯矩,分别为可变荷载标准值对柱的 x 轴和 y 轴 产生的柱端弯矩,6.3 钢筋混凝土框架结构抗震验算,控制强震作用下结构的破坏机制控制构件的破坏形态，提高变形能力体现能力控制的概念，并区别不同的抗震等级，在一定程度上实现“强柱弱梁”、“强节点弱杆件”、“强剪弱弯”的破坏原则。在安全、经济、合理的前提下转换为承载力设计表达式。

11、,一、地震作用效应调整,根据强柱弱梁原则进行柱弯矩值调整:,9度和一级框架尚应符合,式中,二、抗震设计构件内力设计值调整,(6.14),(6.15),强柱系数，一级为1.4，二级为1.2，三级为1.1,节点上下柱端弯矩设计值之和,节点左右梁端弯矩设计值之和,节点左右梁端抗弯承载之和,9度和一级框架尚应符合,根据强剪弱弯原则进行剪力设计值调整,框架梁剪力设计值调整,(6.16),梁剪力增大系数，一级为1.3，二级为1.2，三级为1.1,式中,梁左右端组合的弯矩设计值之和,梁净跨,梁重力荷载代表值作用下，按简支梁 分析的梁端截面剪力设计值,梁左、右实际抗弯承载力设计值,框架柱剪力设计值调整,9度和

12、一级框架尚应符合,(6.17),式中,柱剪力增大系数，一级为1.3，二级为1.2，三级为1.1,柱上下端组合的弯矩设计值之和,柱净高,柱上下实际抗弯承载力设计值,根据强节点弱杆件进行节点核心区剪力设计值调整,9度和一级框架尚应符合,(6.18),式中,强节点系数，一级为1.35，二级为1.2,节点核心区组合的剪力设计值,柱计算高度，采用节点上下柱反弯点之间的距离,梁截面验算,正截面验算,三、截面抗震验算,截面限制条件,计算公式,(6.19),(一级),(二、三级),承载力抗震调整系数一般为0.75,考虑反复荷载下，混凝土强度有所降低，乘以折减系数,斜截面验算,计算公式,(6.20),对集中荷载

13、作用下的框架梁，斜截面承载力按以下公式验算：,(6.22),箍筋抗拉强度设计值,集中荷载作用点到支座边缘的距离,集中荷载作用点到支座边缘的距离,承载力抗震调整系数一般为0.85,式中,截面限制条件,跨高比大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙,跨高比小于等于2.5的梁及剪跨比小于等于2的柱和抗震墙,柱截面验算,正截面验算,轴压比限制,一级抗震柱为0.7，二级抗震柱为0.8，三级抗震柱为0.9,(6.23),承载力抗震调整系数一般为0.8,斜截面验算,公式,截面限制：剪跨比大于2的矩形框架柱,剪跨比小于等于2的矩形框架柱,框架节点验算,节点受力柱传来轴力、弯矩、剪力；梁传来弯矩、剪力。破坏：由

14、于主拉应力引起的剪切破坏。约束措施:设置足够的箍筋。,影响节点承载力和延性的因素梁板的约束作用:有直交梁的中柱节点混凝土抗剪强度有明显提高。轴压比较小时，压力的存在对混凝土抗剪强度有利，当轴压比大于0.60.8时，节点区混凝土抗剪强度随轴压力增加而下降。轴压力的存在使节点延性降低。剪压比和配箍率的影响：应对配箍率加以限制以使箍筋充分发挥作用，一般设计中通过限制剪压比（小于0.35)实现。,图6.8 交叉节点示意图,“强节点弱杆件”的概念设计要求：节点承载力不应低于其连接构件的承载力；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急竖向荷载的传递；梁、柱纵筋在节点区应有可

15、靠的锚固；节点配筋不应使施工困难。,节点核心区抗震验算要求,框架节点抗剪设计,节点剪压比控制,正交梁的约束影响系数,楼板现浇，梁柱中线重 合，四侧梁截面宽度不小于该侧柱宽的1/2，且 正交方向梁高不小于3/4框架梁高时，采用1.5，其它情况取1.0,节点核心区截面高度，可取验算方向柱截面高,承载力抗震调整系数，可取0.85,式中,节点核心区截面有效宽度,节点截面有效宽度取值规定,节点受剪承载力验算公式,取两者中较小值,梁柱中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时,(6.26),9度时,节点剪力设计值确定,9度时,图6.9 节点受力,四、框架结构水平位移验算,抗震规范的二阶段，三水准设计思想，要求

16、进行两方面的侧移验算：对所有框架都进行多遇地震下的层间弹性位移验算；对某些结构按规定进行罕遇地震作用下的弹塑性位移验算。,层间弹性位移验算,(6.28),多遇地震作用标准值产生的层间最大弹性位移位移 采用多遇地震的地震影响系数，各构件分项系数采用1.0计算构件刚度D值时，采用构件弹性刚度。,层间弹性位移角限值，钢筋混凝土框架结构取1/550。,罕遇地震作用下框架结构弹塑性水平位移验算,抗震规范规定，对框架结构应进行罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性水平位移验算：,楼层屈服强度系数沿高度分布比较均匀的框架结构，取底层 楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的框架结构，取底层,薄弱层的确定,楼层屈服强度系数计

17、算,(6.29),第i层的层间屈服强度系数,第i层的层间屈服剪力,第i层的弹性剪力，计算时地震影响系 数取罕遇地震时的值,层间屈服剪力计算 P135,层间弹塑性水平位移计,(6.30),满足条件,层间弹塑性位移角限值，取1/50；当框架柱轴压比小于0.4时，可提高10%，当沿柱全高加密箍筋的最小配箍率特征值大于30%时，可提高20%，但累计不超过25%。,五、框架结构构造要求,梁截面尺寸,梁构造,普通梁：截面宽度不宜小于200mm，高宽比不宜大于4，净跨与截面高度之比不宜小于4；,扁梁：,柱截面宽度,梁截面宽度和高度,柱纵筋直,梁端截面的底面和顶面配筋量的比值一级不应小于0.5，二、三级不应小

18、于0.3;沿梁全长底面和顶面配筋，一、二级不应小于214,且分别不少于梁端截面的底面和顶面较大配筋面积的1/4;,三、四级不应小于212；,梁纵筋,一、二级框架内贯通中柱的每根纵向钢筋直径不宜大于该方向截面尺寸的1/20。,梁端加密区箍筋配置,梁箍筋构造,加密区长度箍筋最大间距和最大直径应符合表6.15规定 加密区箍筋肢距一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径中 较大值，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径中 较大值，四级不宜大于300mm,柱截面宽度和高度均不宜小于300mm,圆柱直径不宜小于350mm;柱截面边长比不宜大于3；柱剪跨比宜大于2;柱轴压比：满足规范限值。,柱构造,柱截面

19、尺寸,柱配筋构造,柱纵筋：宜对称布置，截面尺寸大于400mm，纵筋间距不大于200mm，柱总纵向配筋率符合要求表6.17，且不应大于5%,每一侧配筋率不应小于0.2%，边柱、角柱及抗震墙边柱考虑地震作用组合产生拉力时，柱内纵筋总截面积计算值增加30%。一级且剪跨比不大于2的柱，每侧纵筋配筋率不宜大于1.2%。,柱箍筋：柱上、下端箍筋加密，见表。柱在刚性地坪上、下各500mm范围内也应符合加密区要求。,加密区箍筋肢距：一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，一级不宜大于300mm.,柱箍筋变动：二级框架柱箍筋直径不小于10mm时，最大间距可用150mm；三级框

20、架柱截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径可采用6mm；四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不宜小于8mm。,加密区箍筋体积配筋率,加密区箍筋体积配筋率，一、二、三、四级分别不应小于0.8%、0.6%、0.4%、0.4%,最小配箍特征值；混凝土强度低于C35时，应按C35计算，超过360时，取360N/mm2。,框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，最小配箍特征值应比表增加0.02，且体积配箍率不应小于1.5%。剪跨比不大于2的柱，柱全高宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，体积配箍率不应小于1.2%,9度设防时不应小于1.5%。,柱加密区外箍筋要求：体积配筋率不宜小于加密区的一半，箍筋间距一二级不应

21、大于10d，三、四级不宜大于15d，d为钢筋直径。当柱中全部纵向受力钢筋配筋率超过3%时，箍筋应焊成封闭环式。,表6.19 柱箍筋加密区最小配箍特征值,【设计例题】,6.5 抗震墙结构设计,一、抗震墙结构的抗震性能,1.基本概念：抗震墙结构就是抵抗侧向力的钢筋混凝土剪力墙结构。它可以是单独的由抗震墙组成的结构，也可以和框架共同抵抗侧向力形成框架剪力墙结构，筒体结构中的实腹筒也由剪力墙组成。剪力墙受力承受水平力中的绝大部分，但并非只是抗剪或以剪切破坏为主，在高宽比大于2的抗震墙中，破坏往往由弯曲破坏控制。2.类型1）悬臂剪力墙：压弯剪共同作用的构件，墙平面内进行配筋计算，平面外稳定依赖各层楼板作

22、为支撑及构造措施或进行必要的验算加以保证。可能出现弯曲破坏或剪切破坏。,2)开洞抗震墙：将抗震墙分成墙肢或连系梁两类构件。连系梁一般跨高比较小，抗剪承载力较突出。墙肢则和悬臂抗震墙类似，承受轴力、弯矩和剪力。水平荷载下，受拉墙肢压力可能较小，甚至可能是轴向拉力。3)带边框剪力墙4)井筒5)框支剪力墙,3.抗震墙抗震性能1)悬臂抗震墙2)开洞抗震墙 影响因素：墙肢宽度，连梁刚度和承载力 墙肢高宽比大于2为弯曲破坏，小于1.0为脆性破坏；连梁脆性破坏（剪切破坏）会使墙肢失去约束而称为 单独墙肢，墙肢抗侧刚度大大降低，承载力也将降低。,框支剪力墙,带边框剪力墙,井筒,开洞抗震墙,悬臂剪力墙,图610

23、 剪力墙类型,墙肢和连梁可能出现弯曲破坏的情况：连梁不屈服，墙肢弯曲破坏后丧失承载力，一般连梁刚度及承载力大，墙整体性好；连梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载力，当连梁钢筋屈服并具有延性时，可以吸收大量地震能量，又能继续传递弯矩与剪力，对墙肢有一定的约束作用。这种破坏形式最理想。,开洞抗震墙抗震性能优于悬臂抗震墙 第一，开洞抗震墙中，连梁端部钢筋屈服，可以形成数量众多的塑性铰，具有较好的变形能力和耗能能力，第二，具有多道抗震防线，通过连梁的塑性破坏吸收地震能量，从而保证墙肢安全。可按照强墙弱梁原则设计。震害表明抗震墙结构具有良好的抗震性能 唐山地震，天津市友谊宾馆主楼7度设防，东段为8层框架结

24、构，破坏严重，西段为11层框架抗震墙结构，破坏较轻。,三、抗震墙结构布置1.抗震墙结构的平面布置 沿结构平面主要轴线方向布置。一般情况下，矩形、L形、T形平面，沿两个正交的主轴方向布置；三角形及Y形平面可沿三个方向布置，正多边形、圆形等沿径向和环向布置。单片抗震墙长度不宜过大：长度过大周期过短，地震作用增大，抗震墙高细呈受弯工作状态，具有足够延性，而低矮墙由受剪承载力控制，破坏呈脆性。当同一轴线上抗震墙过长时，应用连梁或楼板分成若干墙段。抗震墙数量要合理，可用基本周期近似公式：T1（0.040.05)N,2.抗震墙结构的竖向布置 抗震墙沿结构竖向应连续，不中断。当顶层取消部分抗震墙而设大开间时

25、，其余应在抗震上加强；当底层取消时应设转换层。抗震墙刚度均匀连续，厚度应按阶段变化，每次减小宜为50100mm，厚度改变、混凝土强度及配筋的变化宜错开楼层。抗震墙洞口宜上下对齐，呈列布置，形成明确的墙肢和连梁。抗震墙洞口之间及洞口与墙边缘之间要避免小墙肢。,小墙肢,a.规则开洞b.错开洞口,刀把形抗震墙,图6.11 剪力墙类型,3.抗震墙的厚度 抗震墙厚度与层高的相对关系，根据墙体在重力荷载作用下不产生屈曲的要求决定。一、二级抗震等级时不应小于160mm，且不应小于层高的1/20；三级抗震等级时不应小于140mm，且不应小于层高的1/25.一、二级加强部位不应小于200mm，且不应小于层高的1

26、/16,当底部加强部位无端柱或翼墙时不宜小于净高的1/12.,四、抗震墙地震作用的计算,1.开洞抗震墙的主要参数 整体系数：,洞口面积比：,2.根据开洞情况抗震墙分类,图6.13 按洞口大小剪力墙分类,3.抗震墙地震作用的计算,1)等效刚度 整体小开口墙,惯性矩,小开口墙等效刚度计算公式同上，其中，近似取组合截面惯性矩的80%,双肢墙、联肢墙及壁式框架,联肢墙及壁式框架可转换为带刚域的框架,刚域的范围,带刚域杆件的等效刚度近似计算,图6.14 刚域计算范围,2)内力近似计算,Mni第n层某道剪力墙第i墙肢的弯矩内力近似计算,连梁剪力为上下层墙肢的轴力差,图6.15 连梁约束系数曲线,3)抗震墙

27、有转折时的近似计算,抗震等级为一、二级的抗震墙，当墙轴线错开距离不大于3倍连接墙厚度，且楼板为现浇时，有错位墙可按整体直线墙考虑。抗震等级为三级的抗震墙，当墙轴线错开距离不大于6倍且不大于2.0，也可近似按整体墙考虑，但内力乘以增大系数1.2，等效刚度乘以折减系数0.8。,4)联肢抗震墙的连梁调幅 静载弯矩调幅不大于20%，地震弯矩调幅不大于30%，连梁弯矩进行调幅后，相应增加墙肢弯矩，满足平衡条件。,五、抗震墙的截面验算,1.竖向荷载作用下截面的抗震验算,N轴向力设计值考虑施工偏差影响 bw/(bw+3),Bw 墙厚（cm）考虑平面外压屈系数,（6.35),2.地震力与竖向荷载作用下截面的抗

28、震验算,（1）抗震墙和连梁截面限制条件：,(2)一、二、三的抗震墙底部加强部位截面组合剪力设计值调整,9度时应符合：,（6.36),（6.37),(4)抗震墙各墙值截面组合弯矩设计值,一级抗震墙的底部加强部位及上一层，应按墙肢底部截面组合弯矩设计值采用，其它部位各墙肢弯矩设计值应乘以增大系数1.2。部分框支抗震墙结构的落地抗震墙肢不宜出现小偏心受拉。,(5)双肢抗震墙截面组合弯矩设计值避免小偏心受拉，拉力限制条件：,图6.16 双肢抗震墙,（6.38),(6)偏心受力抗震墙正截面承载力计算,偏心受压,（6.39),偏心受拉,（6.40),偏心受压斜截面承载力计算,（6.42),(9)抗震墙连梁

29、斜截面承载力计算,(10)抗震墙施工缝受剪承载力验算,偏心受拉斜截面承载力计算,（6.43),3.抗震墙的钢筋,1)一、二、三级抗震时，抗震墙竖向、横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%，四级不应小于0.2%。2)钢筋直径和间距最大间距不应大于300mm，最小直径为8mm，且不宜大于墙厚的1/10；框支墙的底部加强部位，配筋率均不应小于0.3%,间距不应大于200mm.且不应小于层高的1/20。,四、抗震墙的边缘构件 两端和洞口两侧应按规定设置边缘构件。,1.抗震墙的轴压比 一、二级抗震墙底部加强部位及相邻的上一层，在重力荷载代表值作用下的轴压比需满足表6.20的要求。,2.满足轴压比条件

30、设构造边缘构件 构造边缘构件配筋要求见表 设置范围见图,表6.20 构造边缘构件配筋要求,图6.17 抗震墙构造边缘构件设置,3.不满足轴压比条件设约束边缘构件（暗柱、端柱和翼墙）约束边缘构件范围及配筋要求见表6.21 设置范围见图 表注,表6.21 约束边缘构件范围和配筋特征值,抗震墙翼墙长度小于其3倍厚度或端柱截面边长小于2倍墙厚度，视为无翼墙或端柱；2)lc为约束边缘构件沿墙肢长度，3)v为约束边缘构件配箍特征值。,图6.18 抗震墙约束边缘构件设置,6.8 钢筋混凝土多层和高层建筑抗震 设计实例,6.8.1 多层钢筋混凝土框架抗震设计实例,建筑概况,六层现浇民用房屋，楼梯间和水箱间局部

31、突出屋顶。设防烈度度，类场地,设计地震分组为第一组。混凝土强度等级：梁为C20，柱为 C25。主筋用HRB335 级钢，箍筋用HPB235级钢。平面及剖面见图6.34，核算横向框架（纵向框架核算从略）。,2.重力荷载代表值楼面均布活荷载的组合值系数取0.5，屋面活荷载不予考虑。G ii层楼面重力荷载代表值+(i+1)层墙、柱重量(i-1)层墙、柱重量/2 计算过程从略计算得到的各质点重力荷载代表值示于图6.35中,图6.34 结构平面与剖面,.框架刚度(1)梁的刚度计算梁的刚度时应考虑现浇楼板的影响，计算结果列于表6.23中,注：C20：25.5106 C25：28106,表6.23 考虑现浇

32、楼板影响的梁的刚度计算结果,(2)柱的刚度柱的刚度计算结果列于表6.24中。表6.23 柱的刚度果,.多遇水平地震作用计算,.自振周期计算假想顶点侧移计算结果列于表6.25。表6.25 假想顶点侧移计算结果,结构基本自振周期考虑非结构墙影响的折减系数=0.6,设防烈度度，类场地时，设计地震分组为第一组,.框架各层地震力及弹性位移计算结果列于表6.26,由于 1.4，需附加顶部集中力,=0.08T10.010.080.610.010.0588,结构总水平地震作用效应标准值为,=0.09700.8554630=4504,附加顶部集中力为,表6.26 多遇地震下楼层剪力和楼层弹性位移,.在水平地震作

33、用下框架内力分析 以中框架柱KJ4为例，计算结果见图6.36。,考虑局部突出屋顶部分的鞭端效应，层的楼层剪力=3122=366KN。,.框架重力荷载效应计算 以中框架（无突出屋顶间）为例，重力荷载代表值产生的柱力见表6.27。梁端柱端弯距采用弯距分配法计算结果见表6.28。,表6.27柱轴压力 Nc(kN),表6.28 竖向荷载作用下梁和柱端弯矩(kN.m）,梁的跨中最大弯矩及最大弯矩截面位置根据梁的脱离体平衡(图6.36)由下式确定：,最大弯矩截面位置,.截面承载力验算 本工程只考虑水平地震作用的重力荷载效应的组合。抗震等级为二级框架。(1)梁截面设计（以二层楼面大梁为例）,正截面受弯承载力

34、验算：,弯矩组合设计值：,左端上部525，下部422右端上部525，下部422梁端上下部纵向钢筋面积比为,纵向受拉钢筋最大配筋率为1.562.5。,相对受压区高度,以上均满足二级框架不小于0.3的要求,上式中取 0.75，梁端截面计算配筋为,斜截面受承载力计算：二级抗震等级梁端组合剪力设计值为,按下式验算斜截面受剪承载力：,相差仅7.6,取且应符合,端部箍筋采用10100双肢，,梁端剪力 和柱轴力 列于表6.29,=1943-1.3271.1=1583（取不利组合）,当验算正截面承载力时，取 1.0，1.3,=1.219431.3277.12692,当验算柱轴压比时，取=1.2，=1.3,轴力

35、组合：,(2)柱截面设计（以1层中柱为例）,弯距组合,=0.8,若第一层柱强度等级改用C30，=14.3,则可满足。偏心受压正截面承载力验算：,正截面验算 轴压比验算：,柱顶弯距=1.235.61.3217.81326柱底弯距=1.217.51.3346.68472,表 6.28,对1层柱底，取 1.25，层柱顶节点应满足的要求。,一侧配422，As=1520mm2。,斜截面受剪承载力计算 二级抗震等级柱端截面组合剪力设计值为,柱截面总配筋为1222，=380124560mm2，配筋率为。,=15830.568899.14,且应符合：,验算柱截面受剪承载力：柱端10100复合箍见图 6.38。

36、体积配箍率,式中，,=1.2106.31.3287.3501.0=1.2(15.8)1.3183.73219.9,且应符合,二级框架，取,(3)梁柱节点设计（以第1层中柱节点为例）二级抗震等级梁柱节点核心区的组合剪力设计值为,取3。,节点核心区箍筋不少于柱端加密的配箍量10100复 合箍，并按下式验算受剪承载力：,建筑概况建筑物为现浇钢筋混凝土结构的十三层办公楼，其结构平面布置见图6.39，各构件参数见表6.32。地震设防烈度为8度，类场地，设计地震分组为第一组。,图6.39 结构平面布置,6.8.2 高层钢筋混凝土框架抗震墙 结构抗震设计实例,表6.30 各构件参数,图6.40 结构计算模型

37、,结构抗震计算计算采用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列CAD软件之一：多、高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE进行，该程序采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件，采用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。计算时楼面恒荷载取6.0 kN/m2，活荷载按规范规定：办公室取1.5kN/m2，走廊取2.0kN/m2，考虑双向地震作用，计算模型见图6.40。详细的计算方法和技术条件参见抗震规范及SATWE用户手册。由于本建筑物高度H60m，计算时按规范框架抗震等级取为二级，剪力墙抗震等级取为一级，不考虑风荷载和地震荷载的组合。,表6.31 振动周期和振动方向,计算结果 1）振型周期 取建筑物前十个

38、振型的振动周期、振动方向列于表6.33，考虑框架填充墙作用，表中周期折减系数为0.85；X向为建筑物纵向，Y向为建筑物横向，下同。,表6.32 纵、横向地震作用下的楼层剪力和弯矩计算结果,计算结果见图6.43，主筋用级钢，箍筋用级钢。图6.43中括号内数字为柱轴压比，其它数据格式及含义参见图6.44，走廊梁配筋因图幅原因，未列出。,5）底层梁、柱、墙配筋及钢筋混凝土柱轴压比,2)楼层重力荷载代表值、剪力及弯矩计算 各楼层重力荷载代表值及纵、横向地震作用下的楼层剪力和弯矩计算结果见表6.44。表中地震力为采用“CQC”法组合后的值，表中Ge=G i,Qox=Vx,Qoy=Vy。4)地震作用下底层墙、柱内力 地震作用下底层墙、柱内力见图6.41和6.42，图中数据含义参见SATWE用户手册。,表6.33 楼层弹性位移、层间弹性位移及层间弹性位移角,图6.41 X向地震作用下底层墙、柱内力简图,图6.42 Y向地震作用下底层墙、柱内力简图,图6.44 柱、梁、墙配筋格式说明内力简图,图6.43 底层梁、柱、墙配筋混凝土柱轴压比,