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1、钢筋骨架的制作与安装,铁工3106第五组,1.1 钢筋的 框架设计和构造,1.1 延性耗能框架的概念设计1.2框架梁抗震设计1.3框架柱抗震设计 1.4梁柱节点核芯区抗震设计1.5钢筋的连接和锚固,1.1延性耗能框架的概念设计,1.1延性结构,见图6-1,(1)延性,结构(截面)能维持承载能力而又具有较大的塑性变形的能力。,截面开始屈服 My、y、fy、y,截面破坏 Mu、u、fu、u,(2)截面和构件的塑性变形能力常常用延性比来衡量,延性比越大，延性越好。,构件位移延性比：f=fu/fy,截面曲率延性比：=u/y,顶点位移延性比:=u/y,1.2 延性框架设计基本措施,(1)钢筋混凝土结构的
2、“塑性铰控制”理论基本要点：,允许某些截面出现塑性铰，吸收、耗散地震能量；,控制塑性铰出现部位选择合理截面形式及配筋构造；,塑性铰本身有较好的塑性变形能力和吸收耗散能量的能力；,塑性铰能使结构具有较大的延性。,(2)钢筋混凝土延性框架的基本措施是：,见图6-2,强柱弱梁,强剪弱弯,强结点、弱杆件(强结点、强锚固),强底层柱(局部加强),框架梁抗震设计,6.2.1 梁的破坏形态与延性,(1)在抗震框架中，应设计具有良好延性的框架梁。,弯曲破坏：少筋梁脆性破坏；超筋梁脆性破坏；,适筋梁延性破坏，具有塑性变形能力。,见图6-3,剪切破坏：斜拉或斜压破坏脆性；,剪压破坏延性很小。,(2)对于抗震的框架
3、，不仅要求梁在塑性铰出现之前不被剪坏，而且还要要求在塑性铰出现之后也不要过早剪坏，要求延性梁的抗剪承载能力大于抗弯承载能力，即强剪弱弯。,影响梁延性的因素及改善延性的措施,(1)影响梁延性的因素：,值：，延性好。,见图6-4,(2)改善梁延性的措施,减小x(),见图6-5,梁端塑性铰区箍筋加密,塑性铰外移,见图6-6,框架梁的截面设计,1.梁的正截面承载力计算,(1)梁的正截面承载力计算公式,不考虑地震作用的组合时：0SR,考虑地震作用的组合时：SERE/RE,抗震设计中的正截面承载力直接采用静载作用下的承载力计算公式，,即：RE=R（MuE=Mu）,ME MuE/RE=Mu/RE（或 RE
4、ME Mu）,(2)框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值，除按计算确定外，另：,一级抗震等级：As/As0.5,二、三级抗震等级：As/As0.3,框架梁两端(支座截面)必须是双筋截面。,(3)承载力计算公式,由平衡条件X=0：,得到名义压区高度为：,由另一极限状态平衡条件M|As=0得,不考虑地震作用时：,考虑地震作用时：,(4)正截面构造要求,计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度：,一级抗震等级：x0.25h0,二、三级抗震等级：x0.35h0,(非抗震xb h0),抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。,抗震设计时，纵向受拉钢筋的最小配筋率（%）,非抗震
5、设计框架的要求同一般钢筋混凝土结构。,2.梁的斜截面承载力计算,(1)抗震设计中采用与非抗震设计中不同的斜截面受剪承载力计算公式：,R=Vu=Vc+Vs；RE=VuE=0.6Vc+Vs,即：VbVuE/RE=（0.6Vc+Vs)/RE,或：REVb(0.6Vc+Vs),(2)承载力计算(抗震设计),一般框架梁：,REVb 0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s,集中荷载作用下(包括有多种荷载，其中集中荷载对节点边缘产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况的框架梁：,REVb 1.05ftbh0/(+1)+fyvAsvh0/s,(3)按照“强剪弱弯”的要求调整剪力设计值Vb,调整前的最
6、大剪力：,见图6-7,按“强剪弱弯”要求，将由弯矩产生的剪力放大vb倍：,9度和一级抗震时尚应符合以下要求：,vb 梁剪力增大系数。一、二、三级抗震时，vb分别为1.3、1.2、1.1。超限高层建筑的特一级，按一级再增大20。,Mlbu、Mrbu 框架梁左、右端的极限抗弯承载力。,按梁的实际配筋计算。,计算时取钢筋抗拉强度标准值fyk。,可按下列简化公式计算Mbu：Mbu=Asfyk(hb0a),Mlb、Mrb 组合得到的梁左、右端计算弯矩。,VGb 梁在本跨竖向重力荷载作用下产生的简支支座 反力设计值。,梁两端箍筋应加密，要求下表。,在非加密区，箍筋间距按下表采用，并不少于加密区箍筋数量的5
7、0。,框架柱抗震设计,6.3.1 柱的破坏形态和延性,(1)弯曲破坏：延性破坏sfy；yf y；cfc,(2)剪切受压破坏：有一定延性水平裂缝发展成斜裂缝，受压区混凝土剪切错动。,(3)剪切受拉破坏：脆性破坏较小，箍筋少，主筋s fy后，箍筋突然屈服。,(4)剪切斜拉破坏：脆性破坏短柱中，斜裂缝成对角线，svfyv时，s fy。,(5)粘结破坏脆性破坏。,影响柱延性的因素,1.剪跨比：=M/(Vhc)柱的剪跨比小，延性差。,长柱弯曲破坏，延性。短柱剪切破坏，箍筋足够时，有一定延性。极短柱脆性。,一般Hc0/(2hc)，故剪跨比也可用柱的长细比来表达。Hc0为柱净高。,长柱短柱极短柱,2.轴压比
8、N,N=NE/(bchcfc),(1)N越小，延性越好。,(2)轴压比的限制值见表：,见图6-8,3.剪压比V：,V=VE/(bchc0 fc),(1)V越小，延性越好,(2)剪压比的限制：,不考虑地震组合：V 0.25,考虑地震组合：V 0.20/RE 2 V 0.15/RE2,柱的正截面承载力计算,1.计算公式：,NENuE/RE=Nu/RE（对大偏心受压柱）,2.柱端弯矩调整,(1)按“强柱弱梁”要求调整,静力平衡条件：Muc0+Mdc0=Mbl+Mbr,“强柱弱梁”要求：柱端弯矩放大Mc倍,9度和一级框架尚应满足：Mc 1.2Mbu Mc同一节点上下柱端截面设计弯矩之和；Mb同一节点左
9、右梁端截面设计弯矩之和；Mbu同一节点左右梁端截面抗弯承载力之和。Mc对一、二、三级抗震等级分别取为1.4、1.2、1.1。,(2)按“强底层柱”要求调整,抗震设计时，一、二、三级框架结构底层柱下端截面弯矩设计值，应按考虑地震作用组合的弯矩设计值分别乘以增大系数1.5、1.25和1.15。,计算偏心距e0=M/N时，采用按“强柱弱梁”、“强底层柱”要求调整后的柱端弯矩Mc。,3.柱正截面构造规定,最小配筋率(见下表)、最大配筋率。对称配筋。最小截面尺寸。纵筋间距。纵筋接头要求。,抗震结构中柱截面最小配筋率（%）,柱的斜截面承载力,1.计算公式：,VE VuE/RE VuE=0.6Vc+Vs,即
10、：VbVuE/RE=（0.6Vc+Vs)/RE,轴力为压力：轴力为拉力：,2.剪力调整：按柱“强剪弱弯”要求调整,强剪弱弯要求：对一、二、三级抗震等级，cv分别为1.4、1.2、1.1。,9度和一级框架尚应符合：,Mtc、Mbc由内力组合得到的柱上、下端的最不利设计弯矩。Mtcu、Mbcu 柱上、下端截面的抗弯承载力，可按实际配筋面积和材料强度标准值确定。,3.柱的构斜截面构造要求,(1)最小截面尺寸：无地震作用时：2的柱：Vc0.25cfcbchc0 2的柱：Vc 0.20cfcbchc0,有地震作用时：2的柱：Vc(0.20cfcbchc0)RE 2的柱：Vc(0.15cfcbchc0)R
11、E,(2)柱的箍筋,箍筋形式：普通矩形箍、螺旋箍、复式箍等。,箍筋加密区范围：,长柱取柱净高的16、柱截面长边尺寸hc 或500mm三者中的较大值。,短柱；一、二级抗震等级的角柱和框支柱取柱全高。,在底层柱基础较深而又遇有刚性地坪时地坪上下各500mm范围。,加密区箍筋数量：,加密区体积配箍率：,一级抗震等级：v 0.8；二级时：v0.6；三、四级时：v0.4。,v fc fyv,箍筋的无支长度柱纵筋之间的距离一级不宜大于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；为便于浇灌混凝土，纵筋间距也不宜小于50mm；每隔一根纵向钢筋
12、宜在两个方向有箍筋约束。,梁柱节点核芯区抗震设计,强节点、强锚固,(1)节点区的破坏,节点区无箍筋或少箍筋，在剪压作用下混凝土出现斜裂缝，然后挤压破碎，纵向钢筋压屈成灯笼状。,钢筋锚固破坏。,(2)强节点,抗剪验算，在节点区配置足够的箍筋，并保证混凝土的强度及密实性。,(3)强锚固,处理好纵向钢筋在节点区的锚固构造。,节点区设计剪力,在地震作用下，通过节点区的梁纵向钢筋一侧受拉，另一侧受压，容易出现粘结破坏(见下图)。,节点设计剪力由强节点要求，能抵抗当节点两边梁端出现塑性铰时的节点区剪力。,(1)平衡条件图示中柱节点核芯区上半部为隔离体：Vj=(Cs+Cc)+fykAts-Vc=(fykAb
13、s)+fykAts Vc,(2)强结点要求平衡剪力放大jb倍,9度和一级框架：,一级、二级框架的其它情况：,Mb 节点左右梁端组合弯矩设计值之和；Mbu节点左右梁端按实际钢筋面积和材料强度标准值 计算的受弯承载力所对应的弯矩设计值之和；jb 为强节点系数，一级取1.35，二级取1.2；Hc 柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之 间的距离。,节点区抗剪验算,(1)节点区的抗剪承载力公式由试验得到：,9度时要求：,(2)在一、二级框架节点，由上式计算节点区所需的箍筋面积及间距，同时满足构造要求。,(3)在三、四级框架中，节点区不需进行抗剪验算，按构造要求配置箍筋。,节点区配置的箍筋至少要与柱中
14、箍筋加密区的箍筋数量相等,节点区构造要求,(1)截面尺寸和混凝土强度,节点区平均剪应力限制：Vj(0.30jcfcbjhj)RE,在节点区的混凝土强度等级应与柱的混凝土强度等级相同。当节点区混凝土与梁板混凝土一起浇注时，必须注意节点区混凝土强度等级与柱混凝土强度等级相差不应超过5MPa。,(2)箍筋Smax、dmin 要求：不小于柱加密区,(3)一、二、三级抗震要求时v 分别不小于0.12、0.10、0.08。,(4)一、二、三级抗震时v 分别不小于0.6%、0.5%、0.4%。,(5)v2的梁柱节点，其v值不小于上下柱端的v。,(6)柱内箍筋应延伸至节点内，且Smax250mm。,钢筋的连接和锚固,梁、柱钢筋锚固及搭接,在抗震设计时，纵向受力钢筋的锚固和搭接长度要求比非抗震设计时加大。(1)纵筋锚固要求 一、二级抗震等级 laE=1.15la 三级抗震等级 laE=1.05la 四级抗震等级 laE=1.00la(2)纵筋搭接要求搭接方法有搭接接头、机械接头和焊接接头；宜优先选用焊接或机械接头；钢筋连接部位；当采用搭接接头时，其搭接长度应不小于llE：llE=laE,节点核芯区钢筋锚固,非抗震设计时节点核芯区钢筋锚固,抗震设计时节点核芯区钢筋锚固,边梁节点核芯区钢筋锚固。,图6-6 梁端塑性铰外移,图6-7,+,谢谢观看,
