多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPT課件

1、1,1. 預(yù)修課程：結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理（）、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),2.課程教材： 東南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)合編，混凝土結(jié)構(gòu)中冊(cè) 混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第5版，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012年8月 李英民、楊溥主編，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)第1版，重慶大學(xué)出版社，2011年2月 3.參考書目： 方鄂華編，多層及高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地震出版社，2005年8月 包世華、張銅生編，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算（上、下冊(cè)），清華大學(xué)出版社，2005年12月 4.課程考試采取 閉卷 ，成績(jī)采用 百分 制記載,2,5.成績(jī)?cè)u(píng)定方式 課程成績(jī)由四項(xiàng)構(gòu)成，即：課程作業(yè)、階段測(cè)試、集中考試、平時(shí)成績(jī)（含課堂討

2、論、輔導(dǎo)答疑、出勤情況）。各項(xiàng)成績(jī)均以百分制評(píng)定，所占比例分別為：課程作業(yè)10%，階段測(cè)試10%、集中考試70%、平時(shí)成績(jī)10%。如學(xué)生未參加上述四項(xiàng)中的某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)的學(xué)習(xí)或考核，則對(duì)應(yīng)項(xiàng)的成績(jī)以零分計(jì)。 課程作業(yè)成績(jī)：在教學(xué)過程中，布置不少于2次課程作業(yè)，并以各次作業(yè)成績(jī)的算術(shù)平均值為本項(xiàng)成績(jī)。 階段測(cè)試：在教學(xué)過程中，分階段進(jìn)行不少于1次隨堂測(cè)試，并以各次隨堂 測(cè)試成績(jī)的算術(shù)平均值為本項(xiàng)成績(jī)。 集中考試：在授課結(jié)束后，進(jìn)行一次閉卷考試，該次考試的成績(jī)即為本項(xiàng)成績(jī)。 平時(shí)成績(jī)：在授課過程中，對(duì)課堂討論、輔導(dǎo)答疑、出勤情況進(jìn)行考核，考核次數(shù)共計(jì)不少于5次，學(xué)生如缺席某次考核，當(dāng)次考核成績(jī)以百

3、分制的零分計(jì),3,1.多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),4,框架結(jié)構(gòu)工程示例,1 框架結(jié)構(gòu)組成和布置,1 組成,5,框架結(jié)構(gòu)主要由梁、柱(有時(shí)會(huì)有少量的剪力墻)和框架間填充墻組成。 由于建筑縱橫兩個(gè)方向都承受較大水平力，因此，在縱橫兩個(gè)方向都應(yīng)按框架設(shè)計(jì)。 按施工方法框架結(jié)構(gòu)有現(xiàn)澆式、裝配式和裝配整體式三種,6,1) 柱網(wǎng)布置 柱網(wǎng)布置要滿足生產(chǎn)工藝(廠房)、建筑功能的要求； 柱網(wǎng)盡量對(duì)稱、規(guī)則、均勻； 柱網(wǎng)布置使結(jié)構(gòu)受力合理； 柱網(wǎng)布置應(yīng)方便施工,2 布置,7,2) 承重框架的布置(結(jié)構(gòu)承重方案,橫向框架承重方案,縱向框架承重方案,8,雙向框架承重方案,9,3) 變形縫的設(shè)置,伸縮縫: 伸縮縫的最大間距,1

4、0,沉降縫: 當(dāng)上部荷載或地基土力學(xué)指標(biāo)相差較多時(shí)，結(jié)構(gòu)通高設(shè)置，縫兩側(cè)相鄰單元可以自由沉降。 伸縮縫和沉降縫寬不宜小于50mm,防震縫： 可以使體型復(fù)雜、平立面特別不規(guī)則的建筑，形成多個(gè)較規(guī)則的單元,11,框架 當(dāng)H15m時(shí)，=100mm 設(shè)防烈度為 6 7 8 9度 H每增加 5m 4m 3m 2m 防震縫寬度增加20mm 框架-剪力墻，縫寬為框架的70% 剪力墻，縫寬為框架的50% 縫寬均應(yīng)70mm,防震縫的最小寬度,防震縫的最小寬度是根據(jù)地震中縫兩側(cè)的房屋不發(fā)生碰撞的條件確定的,12,H按縫兩側(cè)較低的房屋高度確定; 當(dāng)縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時(shí)，防震縫寬度按不利體系考慮。 在地震區(qū)，當(dāng)高層建

5、筑設(shè)有伸縮縫或沉降縫時(shí)，其縫寬應(yīng)按防震縫寬度確定,通過調(diào)節(jié)建筑平面、尺寸、體型，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方式、配筋，設(shè)置后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶、分段施工、加強(qiáng)保溫隔熱等措施，盡量少設(shè)縫或不設(shè)縫,13,框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和水平位移的近似計(jì)算方法,1.2.1計(jì)算單元及計(jì)算簡(jiǎn)圖 1.計(jì)算單元,框架結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)取整體結(jié)構(gòu)為計(jì)算單元 對(duì)平面布置比較規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)，計(jì)算中可將空間框架簡(jiǎn)化為平面框架 選出一榀或幾榀有代表性的平面框架作為計(jì)算單元，每榀框架按其負(fù)荷面積承擔(dān)荷載,14,平面框架計(jì)算單元的選取,15,2.計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁的跨度取柱子軸線間距離，當(dāng)柱截面變化時(shí)，取最小柱截面形心線間距離； 柱長(zhǎng)取建筑層高，底層算至基

6、礎(chǔ)頂; 當(dāng)有加腋梁時(shí)，若Im/I4或hm/h1.6，則不考慮支托影響; 考慮樓板作用，梁剛度(慣性矩)乘放大系數(shù),16,框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖示意,恒荷載,豎向活荷載,風(fēng)荷載,地震作用,17,4.荷載計(jì)算 (1) 樓、屋面恒載 按結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸乘以材料容重標(biāo)準(zhǔn)值，得到面荷載(kN/m2)、線荷載(kN/m)和集中荷載值(kN). (2) 樓屋面活荷載 根據(jù)建筑不同的使用功能查荷載規(guī)范,18,4) 水平地震作用 底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜法、彈性時(shí)程分析方法,3) 風(fēng)荷載 計(jì)算方法同單層廠房,風(fēng)振系數(shù),風(fēng)壓高度變化系數(shù),體型系數(shù),基本風(fēng)壓,19,則,令,1.2.2 框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及側(cè)移計(jì)算 準(zhǔn)備的力學(xué)基

7、礎(chǔ)知識(shí),20,彎矩傳遞系數(shù)1/2,21,1 框架在豎向荷載作用下的近似計(jì)算方法分層法,假定：(1) 框架在豎向荷載作用下，結(jié)構(gòu)無水平位移； (2) 樓層豎向荷載只對(duì)本層框架梁及相連柱產(chǎn)生內(nèi)力,彎矩分配法以角位移為對(duì)像，多層和高層框架結(jié)構(gòu)角位移數(shù)量多，計(jì)算量大,22,分層法計(jì)算框架內(nèi)力,23,兩項(xiàng)計(jì)算誤差修正措施:(1) 除底層外，其它各層柱的線剛度均乘以 0.9，(2) 取柱的彎矩傳遞系數(shù)為1/3,分層后，各開口框架的內(nèi)力可由彎矩分配法計(jì)算。 框架柱的彎矩由上下兩相鄰開口框架同一柱的彎矩疊加而得。最后算得的各梁柱彎矩在節(jié)點(diǎn)處一般不平衡，但誤差不大。如有需要，可將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩再分配一次,24,

8、彎矩分配法計(jì)算各開口框架內(nèi)力,25,梁剪力計(jì)算,橫向荷載作用下簡(jiǎn)支梁端剪力,26,自上而下逐層疊加節(jié)點(diǎn)左右的梁端剪力和本層柱集中力,柱軸力計(jì)算,27,例題：用分層法計(jì)算下圖所示框架的彎矩圖，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示每根桿件的線剛度 i=EI/l,28,分層后的開口框架,29,30,彎矩分配法的計(jì)算步驟,1)、計(jì)算分配系數(shù),2)、計(jì)算固端彎矩 (3)、分配節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩:首先分配有較大不平衡彎矩的節(jié)點(diǎn),待各桿不平衡彎矩小到可以忽略不計(jì)時(shí)，即可停止進(jìn)行。 (4)、各桿端的最終彎矩：即為各桿端的固端彎矩、分配彎矩及傳遞彎矩的代數(shù)和,31,分配系數(shù),32,13.13,13.13,7.32,7.32,固端彎矩,

9、33,13.13,8.77,4.38,13.13,7.32,7.32,6.32,3.16,2.48,3.32,1.23,1.24,1.66,0.83,4.36,1.0,0.41,0.42,1.43,0.23,0.72,0.40,0.54,0.20,4.77,15.05,13.62,0.77,4.77,0.77,1.59,0.26,1.43,0.48,34,35,單位：kN-m,36,2 框架在水平荷載作用下的內(nèi)力近似計(jì)算反彎點(diǎn)法,37,1) 反彎點(diǎn)法的基本假定：（對(duì)層數(shù)不多，梁柱線剛度比3的框架） 1）假定框架梁剛度無限大，即各桿端無轉(zhuǎn)角，且同一層具有相同的水平位移； 2）底層柱的反彎點(diǎn)在距柱

10、底2/3h處，其它各層柱的反彎點(diǎn)在1/2h處； 3）節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩按節(jié)點(diǎn)兩則梁線剛度比例進(jìn)行分配,38,2) 柱剪力與位移的關(guān)系,39,3) 各柱剪力值的確定,40,4) 計(jì)算步驟： 1）求出框架中各柱的剪力； 2）取底層柱的反彎點(diǎn)在距柱底2/3h處，其它各層柱的反彎點(diǎn)在1/2h處。 3）求柱端彎矩,底層柱下端,其余各層柱上下端,底層柱上端,41,4）求梁端彎矩： 邊跨外邊緣處的梁端彎矩,中間支座處的梁端彎矩,42,3 框架在水平荷載作用下的內(nèi)力近似計(jì)算方法D值法 D值法又稱改進(jìn)反彎點(diǎn)法。當(dāng)柱截面較大，梁柱線剛度比較小時(shí)，若采用反彎點(diǎn)法誤差較大。 D值法主要針對(duì)柱的抗側(cè)移剛度及反彎點(diǎn)位置進(jìn)行改

11、進(jìn)，以求得較準(zhǔn)確的內(nèi)力解,43,框架結(jié)構(gòu),梁柱單元變形,1) 改進(jìn)后的柱抗側(cè)移剛度D,44,對(duì)節(jié)點(diǎn)A建立力矩平衡條件,對(duì)節(jié)點(diǎn)B建立力矩平衡條件,以上兩式相加得,45,柱剪力為,令,則,46,修正后的抗側(cè)剛度,式中,柱側(cè)移剛度修正系數(shù)（又稱節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)影響系數(shù),柱的線剛度,層高,與反彎點(diǎn)法的抗側(cè)移剛度相比，可知D值法在計(jì)算柱的側(cè)移剛度時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的影響，因此提高了計(jì)算精度,47,48,2) 柱的反彎點(diǎn)高度 框架柱的反彎點(diǎn)高度 可由下式計(jì)算,反彎點(diǎn)高度比,標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比，按教材附表10.1或表10.2查用,查表所需參數(shù)：梁柱線剛度比K、總層數(shù)n及柱所在樓層j,49,考慮上下層梁剛度不同時(shí)，反

12、彎點(diǎn)向橫梁剛度較小的一側(cè)偏移，y1為對(duì)反彎點(diǎn)高度比的修正值，按教材表10.3查用,分別為考慮上下層層高變化時(shí)反彎點(diǎn)高度比的修正值，上層層高增加，反彎點(diǎn)上移；下層層高減小，反彎點(diǎn)上移。按教材表10.4查用,查表所需參數(shù)：上下層梁線剛度比I、梁柱線剛度比K,查表所需參數(shù)：上下層層高比a、梁柱線剛度比K,50,51,52,53,54,底層,55,頂層,底層,56,3) D值法計(jì)算步驟 當(dāng)按上述1、2中的方法求出各柱的D值及反彎點(diǎn)高度yh之后，框架的內(nèi)力計(jì)算步驟為,2）內(nèi)力計(jì)算步驟同反彎點(diǎn)法,第i根柱的D值,第i根柱所在樓層所有柱的D值之和,第i根柱所在樓層以上所有水平力之和,式中,1）各柱的剪力,5

13、7,例題：用D值法求圖示框架內(nèi)力（M、V、N圖,58,59,求柱剪力,60,61,求柱剪力,62,求反彎點(diǎn)高度比y,63,64,求反彎點(diǎn)高度比y,65,底層,66,求反彎點(diǎn)高度比y,67,頂層,底層,68,求反彎點(diǎn)高度比y,69,求柱端彎矩,彎矩單位：KN-m,70,彎矩單位：KN-m,彎矩圖,71,4 框架結(jié)構(gòu)水平位移計(jì)算,uM可由值D法求得，即,式中,72,5 框架結(jié)構(gòu)考慮P-效應(yīng)的增大系數(shù)法,考慮P-效應(yīng)梁、柱端彎矩設(shè)計(jì)值,不引起框架側(cè)移的荷載按一階彈性分析得到的柱端、梁端彎矩設(shè)計(jì)值,引起框架側(cè)移的荷載按一階彈性分析得到的柱端、梁端彎矩設(shè)計(jì)值,P-效應(yīng)增大系數(shù),考慮P-效應(yīng)j層層側(cè)移,一

14、階彈性分析j層層側(cè)移,73,同一樓層中所有的柱上、下端均采用同一個(gè)增大系數(shù)，樓層j的增大系數(shù)為,式中,樓層j中所有m個(gè)柱子軸力設(shè)計(jì)值之和,樓層j中所有m個(gè)柱側(cè)向剛度之和，計(jì)算彎矩增大系數(shù)時(shí)，梁彈性剛度EI乘折減系數(shù)0.4，柱乘折減系數(shù)0.6；計(jì)算位移時(shí)，剛度不折減,74,梁,柱,1,2,3,上,下,1.3 框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合及調(diào)幅,1.3.1、控制截面及最不利內(nèi)力,1、3截面負(fù)彎矩及剪力大；2截面正彎矩大,上下兩端截面 柱彎矩大,支座處彎矩取值,1. 控制截面,支座處剪力取值,75,2 荷載效應(yīng)及地震作用效應(yīng)組合 (1)無地震時(shí)，荷載效應(yīng)組合,76,2) 有地震時(shí)，荷載效應(yīng)與地震作用效應(yīng)組合,

15、77,78,在針對(duì)控制截面進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)，應(yīng)有目的的找出最不利內(nèi)力，各控制截面的最不利內(nèi)力如下,梁跨中,柱端,3.最不利內(nèi)力,梁端,79,1.3.2 豎向活荷載的最不利布置,1.分跨計(jì)算組合法 荷載逐層逐跨布置，組合出最不利內(nèi)力。計(jì)算工作量大，適于電腦計(jì)算,2.最不利荷載位置法 用影響線的方式判斷所求截面最大內(nèi)力時(shí)荷載的布置方式,80,3.分層組合法 梁：僅考慮本層活載的影響，計(jì)算方法同連續(xù)梁活載最不利布置； 柱彎矩：僅考慮相鄰上下層活載的影響； 柱軸力：考慮以上各層相鄰范圍滿布活載,4.滿布荷載法 當(dāng)活載產(chǎn)生內(nèi)力較小時(shí)，可考慮活載滿布，對(duì)梁跨中彎矩乘以1.11.2的增大系數(shù),81,1.3.3

16、、梁端內(nèi)力調(diào)幅 調(diào)幅目的： 1）由于支座彎矩較大，經(jīng)調(diào)幅后，可使其配筋不致過多、便于施工； 2）由于梁端不是絕對(duì)剛性，尤其是裝配整體式框架，會(huì)有相對(duì)角變,82,調(diào)幅系數(shù)可取0.80.9，裝配整體式框架可取0.70.8。 支座彎矩調(diào)幅后，應(yīng)按平衡條件計(jì)算調(diào)幅后的跨中彎矩，且要求跨中彎矩不小于按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩的1/2。 應(yīng)當(dāng)僅對(duì)豎向荷載引起的梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅，水平荷載引起的梁端彎矩不應(yīng)進(jìn)行調(diào)幅。 梁內(nèi)力調(diào)幅及彎矩放大均應(yīng)在內(nèi)力組合之前進(jìn)行,83,1.4 無抗震設(shè)防要求時(shí)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì),1.柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0,2.框架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求,1)材料強(qiáng)度 現(xiàn)澆框架節(jié)點(diǎn)混凝土同柱，后澆裝配框架節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度比

17、柱高5MPa,2)節(jié)點(diǎn)區(qū)最小截面尺寸,84,3) 梁柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固,85,86,87,88,89,1.5 框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),1.5.1、框架結(jié)構(gòu)震害 1.結(jié)構(gòu)層間有明顯的薄弱樓層,2.框架梁、柱的震害,梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早發(fā)生破壞。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱,90,柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀,1) 柱頂,主要原因：節(jié)點(diǎn)處彎矩、剪力、軸力都較大，受力復(fù)雜，箍筋配置不足，錨固不好等。破壞不易修復(fù),91,2) 柱底,與柱頂相似，震害相對(duì)柱頂較輕,92,3) 短柱,當(dāng)柱高小于4倍柱截面高度（H/b4)時(shí)形成短

18、柱。短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞,93,4) 角柱 由于雙向受彎、受剪,加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重,94,5) 梁柱節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)產(chǎn)生對(duì)角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪碎剝落。節(jié)點(diǎn)內(nèi)箍筋很少或無箍筋時(shí)，柱縱向鋼筋壓曲外鼓,95,6) 框架梁,震害多發(fā)生于梁端。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫。破壞的主要原因是梁端屈服后產(chǎn)生的剪力較大，超過了梁的受剪承載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復(fù)荷載作用下混凝土抗剪強(qiáng)度降低等,96,3.抗震墻的震害,在強(qiáng)震作用下，抗震墻的震害主要表現(xiàn)在墻肢之間連梁的剪切破壞。主要是由于連梁跨度小，高度大形成深梁，在反復(fù)荷載作用下形成X型剪切

19、裂縫，為剪切型脆性破壞,97,4.填充墻的震害,填充墻與主體結(jié)構(gòu)連接不牢固，導(dǎo)致墻體脫落,振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),98,1.5.2 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件在低周反復(fù)水平力作用下的滯回性能 1.構(gòu)件在罕遇地震作用下滯回曲線,左震作用下框架內(nèi)力及構(gòu)件受力圖,右震作用下框架內(nèi)力及構(gòu)件受力圖,99,水平地震作用下構(gòu)件受力性能模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?加載制度數(shù),100,構(gòu)件P-滯回曲線,從滯回曲線中反應(yīng)出來的構(gòu)件抗震性能,1.延性 位移延性系數(shù),2.耗能性能 滯回曲線所圍面積的大小即為構(gòu)件的耗能量，曲線越飽滿，耗能性能越好,101,2.框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的出鉸機(jī)制,梁鉸機(jī)制,柱鉸機(jī)制,梁柱鉸機(jī)制,102,框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震下應(yīng)設(shè)計(jì)為

20、優(yōu)先出現(xiàn)梁鉸機(jī)制和梁柱鉸機(jī)制，不能出現(xiàn)柱鉸機(jī)制,故梁柱承載力應(yīng)進(jìn)行級(jí)差設(shè)計(jì)，確?？蚣芰撼浞殖鲢q后柱才出鉸(實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”)。 在塑性鉸充分轉(zhuǎn)動(dòng)耗能之前，梁、柱均應(yīng)防止出現(xiàn)先行的脆性剪切破壞，故梁柱受彎和受剪承載力也應(yīng)進(jìn)行級(jí)差設(shè)計(jì)(實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”)。 此外，還應(yīng)注意防止梁柱節(jié)點(diǎn)和錨固失效先于構(gòu)件失效(即“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”、“強(qiáng)錨固”,103,3.影響鋼筋混凝土梁、柱抗震性能的主要因素,1) 框架梁 1) 縱筋配筋率 適筋梁延性性能隨縱筋配筋率增大而降低，超筋梁延性系數(shù)小于1，規(guī)范通過限制梁受壓區(qū)高度來保證梁的延性及耗能性能。 2) 剪壓比 剪壓比 越大，混凝土破壞越早，延性越差，限制剪壓比實(shí)際上是限

21、制截面尺寸不能過小,104,3) 跨高比 跨高比減小，剪力的影響加大，剪切變形占全部位移的比重加大，極易發(fā)生斜裂縫為主的脆性破壞，梁延性差。 4) 塑性鉸區(qū)箍筋用量 增加塑性鉸區(qū)箍筋用量，可延緩受壓縱筋過早壓曲，提高混凝土的極限壓應(yīng)變，對(duì)提高塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力十分有效,105,2) 框架柱 1) 剪跨比 剪跨比 越大，柱的長(zhǎng)細(xì)比越大，剪切影響較小，延性性能稍好。 2) 軸壓比 軸壓比越大，混凝土破壞越早，延性越差，故需限制軸壓比,106,3) 箍筋配筋率 增加塑性鉸區(qū)箍筋用量，可對(duì)柱核心區(qū)混凝土提供有效的約束作用，提高混凝土的極限壓應(yīng)變，增加柱延性。 4) 縱筋配筋率 柱截面在縱筋屈服后的轉(zhuǎn)角變

22、形能力大致隨縱筋配筋率的增大而線性地增大，故全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)過小,107,1.7（一級(jí),1.5（二級(jí),1.3（三級(jí),1.5.1、框架柱截面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及構(gòu)造 1.內(nèi)力設(shè)計(jì)值調(diào)整（非抗震設(shè)計(jì)不需調(diào)整） (1)框架柱的彎矩設(shè)計(jì)值調(diào)整 抗震設(shè)計(jì)時(shí), 為避免框架底層柱根部在地震作用下過早出現(xiàn)塑性鉸，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌，要求底層下端柱截面的彎矩設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù),1.5 截面、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及構(gòu)造要求,108,為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)思想，要求柱端彎矩設(shè)計(jì)值按下式調(diào)整,當(dāng)不滿足上式時(shí)，柱的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)按上式右端的數(shù)值，按彈性分析的彎矩比例進(jìn)行分配,109,2）框架柱的剪力設(shè)計(jì)值調(diào)整 為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)思想，要

23、求抗震設(shè)計(jì)的框架柱端部截面的剪力設(shè)計(jì)值，二、三、四級(jí)時(shí)應(yīng)按下列公式計(jì)算,式中 分別為柱上、下端順時(shí)針或逆時(shí)針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)符合第（1）條“框架柱的彎矩設(shè)計(jì)值調(diào)整”的規(guī)定,110,一級(jí)及9度時(shí)框架應(yīng)按下列公式計(jì)算,柱的凈高； 柱端剪力增大系數(shù)，二、三、四級(jí)分別取1.3、1.2和1.1,111,2.截面尺寸校核 (1)柱軸壓比校核：根據(jù)柱的軸力設(shè)計(jì)值，重新驗(yàn)算軸壓比。 (2)柱截面尺寸限制條件,3）框架角柱的內(nèi)力設(shè)計(jì)值調(diào)整 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二、三級(jí)框架角柱經(jīng)上述方法調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以不小于1.1的增大系數(shù)（注：框架角柱應(yīng)按雙向偏心受力構(gòu)件進(jìn)行正截面承載力設(shè)計(jì),112,無地

24、震作用組合時(shí),剪跨比 大于2的柱,有地震作用組合時(shí),剪跨比 不大于2的柱,框架柱的剪跨比可按下式計(jì)算,113,式中 框架柱的剪跨比。反彎點(diǎn)位于柱高中部的框架柱，可取柱凈高與計(jì)算方向2倍柱截面有效高度之比值，即 ； 柱端截面未經(jīng)上述第（1）、（3）條調(diào)整的組合彎矩計(jì)算值，可取柱上、下端的較大值； 柱端截面與組合彎矩計(jì)算值對(duì)應(yīng)的組合剪力計(jì)算值； 柱截面計(jì)算方向有效高度,114,1）柱的配筋計(jì)算 柱的配筋計(jì)算包括偏壓構(gòu)件的正截面及斜截面計(jì)算。 若不考慮抗震，配筋計(jì)算方法與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件中的計(jì)算方法相同； 若考慮抗震，則柱斜截面承載力計(jì)算公式為,3柱的配筋計(jì)算與構(gòu)造,有地震作用組合,115,無

25、地震作用組合,式中 框架柱的剪跨比。當(dāng)3時(shí)，取=3； N考慮風(fēng)荷載或地震作用組合的框架柱軸向壓力設(shè)計(jì)值，當(dāng)N大于 時(shí)，取N等于,偏壓構(gòu)件正截面承載力基本公式無變化，僅在有地震作用組合時(shí)需考慮RE進(jìn)行調(diào)整,116,2）柱的縱向鋼筋構(gòu)造要求 框架柱宜采用對(duì)稱配筋。 非抗震設(shè)計(jì)時(shí)：全部縱向鋼筋的配筋率，不應(yīng)大于6（注：不宜大于5）、不應(yīng)小于0.6。 抗震設(shè)計(jì)時(shí)：全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)大于5、不應(yīng)小于下表所列的最小配筋百分率,柱縱向鋼筋最小配筋百分率（,117,注：1.當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)大干C60時(shí)，表中的數(shù)值應(yīng)增加0.1； 2.當(dāng)采用HRB400、RRB400級(jí)鋼筋時(shí)，表中數(shù)值應(yīng)允許減小0.1； 3

26、.抗震設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)類場(chǎng)地上較高的高層建筑，表中數(shù)值應(yīng)增加0.1,對(duì)于抗震等級(jí)為一級(jí)且剪跨比2的柱，其單側(cè)縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于1.2。 邊柱、角柱考慮地震作用組合產(chǎn)生小偏心受拉時(shí)，柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計(jì)算值增加25,抗震設(shè)計(jì)及非抗震設(shè)計(jì)，都要求柱截面每一側(cè)縱向鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.2,118,柱端箍筋加密的目的是從構(gòu)造上提高框架柱塑性鉸區(qū)的延性、對(duì)混凝土提供約束，防止縱向鋼筋壓屈和保證受剪承載力,3）柱端箍筋加密的要求,非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，柱縱向鋼筋間距不應(yīng)大于350mm； 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，截面尺寸大于400mm的柱，其縱向鋼筋間距不宜大于200mm。 柱縱向鋼筋凈距均不應(yīng)小于50mm,119,柱

27、端箍筋加密區(qū)的構(gòu)造要求,120,柱端箍筋加密區(qū)范圍,柱長(zhǎng)邊尺寸 柱凈高1/6 500,取較大值,2)底層柱根以上1/3柱凈高的范圍； (3)剪跨比 不大于2的全高范圍。 (4)一級(jí)及二級(jí)框架角柱的全高范圍； (5)需要提高變形能力的柱的全高范圍,1)一般部位為,121,此外，關(guān)于柱其他構(gòu)造要求，此處從略,柱箍筋形式示意圖,a）普通箍 （b）復(fù)合箍 （c）螺旋箍 （d）連續(xù)復(fù)合矩形螺旋箍（用于矩形截面柱,122,1.5.2 框架梁截面設(shè)計(jì)要點(diǎn)及構(gòu)造,1.內(nèi)力設(shè)計(jì)值調(diào)整 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計(jì)值，二、三級(jí)應(yīng)按下列公式計(jì)算,式中 分別為梁左、右端逆時(shí)針或順時(shí)針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)

28、值。當(dāng)抗震等級(jí)為一級(jí)且梁兩端彎矩均為負(fù)彎矩時(shí)，絕對(duì)值較小一端的彎矩應(yīng)取零,一級(jí)及九度框架,123,梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級(jí)分別取1.3、1.2和1.1,梁的凈跨,考慮地震作用組合的重力荷載代表值(9度時(shí)還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值)作用下，按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值,2.梁截面尺寸限制條件,有地震作用組合,跨高比大于2.5的梁,跨高比不大于2.5的梁,124,3.受壓區(qū)高度限值 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為保證梁中塑性鉸具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，計(jì)入受壓鋼筋作用的梁端截面混凝土受壓區(qū)高度,一級(jí),二、三級(jí),其他情況，梁端截面混凝土受壓區(qū)高度限值同普通混凝土受彎構(gòu)件,此外，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB5

29、0204-2002第5.2.2條要求： 對(duì)一、二級(jí)抗震等級(jí)框架中的鋼筋，檢驗(yàn)所得的鋼筋屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3,125,正截面抗彎基本公式無變化，僅在有地震作用組合時(shí)需考慮RE進(jìn)行調(diào)整,1）梁的配筋計(jì)算 若不考慮抗震，配筋計(jì)算方法與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件中的計(jì)算方法完全相同；若考慮抗震，則梁斜截面承載力計(jì)算公式為,4梁的配筋計(jì)算與構(gòu)造,126,梁縱向受拉鋼筋配筋率 ()限值,2）梁縱向鋼筋構(gòu)造要求,127,縱向鋼筋最小貫通用量應(yīng)符合下列要求： 1）沿梁全長(zhǎng)頂面和底面應(yīng)至少各配置兩根縱向鋼筋，一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm，且分別不應(yīng)小于梁兩端頂面和底面縱向配筋

30、中較大截面面積的14；三、四級(jí)抗震設(shè)計(jì)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm； 2）一、二級(jí)抗震等級(jí)的框架梁內(nèi)貫通中柱的每根縱向鋼筋的直徑不宜過大。對(duì)矩形截面柱，不宜大于柱在該方向截面尺寸的120；對(duì)圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長(zhǎng)的120,128,梁端箍筋加密的目的是從構(gòu)造上對(duì)框架梁塑性鉸區(qū)的受壓混凝土提供約束，并約束縱向受壓鋼筋，防止它在保護(hù)層混凝土剝落后過早壓屈，以保證梁端具有足夠的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,3）梁端箍筋加密的要求,129,圖中（虛線）所示次梁，因不受水平地震作用的影響，所以不需做箍筋加密處理,130,抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架梁端箍筋應(yīng)按下表的要求進(jìn)行加密,梁端箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度

31、、箍筋最大間距和最小直徑,注：1.d為縱向鋼筋直徑，hb為梁截面高度。 2.當(dāng)梁端縱向鋼筋配筋率大于2時(shí)，表中箍筋最小直徑應(yīng)增大2mm,此外，關(guān)于框架梁其他構(gòu)造要求，此處從略,131,1.5.3 框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗震驗(yàn)算,節(jié)點(diǎn)核心區(qū)開裂形態(tài),132,受力邊界條件,133,兩類傳力機(jī)構(gòu),134,計(jì)算簡(jiǎn)圖,135,剪力計(jì)算,其中,則,136,考慮到不同抗震等級(jí),一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí),九度及一級(jí)抗震框架,節(jié)點(diǎn)剪力放大系數(shù),一級(jí)1.35、二級(jí)1.2,137,節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算,其中,為軸壓力,當(dāng) 為拉力時(shí)，取,138,正交梁的約束影響系數(shù) 樓板為現(xiàn)澆、梁柱中線重合、四側(cè)各梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度

32、的1/2且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4時(shí)，可采用1.5，9度時(shí)宜采用1.25，其他情況宜采用1.0,截面計(jì)算高度,柱截面高度,139,剪壓比限值,截面有效計(jì)算寬度,當(dāng)驗(yàn)算方向的梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的1/2時(shí)，可采用該側(cè)柱截面寬度；當(dāng)小于柱截面寬度的1/2時(shí)，可采用下列二者的較小值,140,1.5.4 鋼筋的連接和錨固,1. 鋼筋的連接 現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁、柱縱向受力鋼筋的連接可采用機(jī)械連接、綁扎搭接或焊接，具體要求詳見高規(guī)JGJ3-2010中的有關(guān)規(guī)定,2. 鋼筋的搭接和錨固長(zhǎng)度 非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，受拉鋼筋綁扎搭接的搭接長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算，且不應(yīng)小于300mm,141,式中 受

33、拉鋼筋的搭接長(zhǎng)度； 受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010的有關(guān)規(guī)定采用； 受拉鋼筋搭接長(zhǎng)度修正系數(shù),縱向受拉鋼筋搭接長(zhǎng)度修正系數(shù),注：同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋面積百分率取在同一連接區(qū)段內(nèi)有搭接接頭的受力鋼筋與全部受力鋼筋面積之比,142,抗震設(shè)計(jì)時(shí)，縱向受力鋼筋的錨固和搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合下列要求： （1） 縱向受拉鋼筋的最小錨固長(zhǎng)度應(yīng)按下列各式采用,一、二級(jí)抗震等級(jí),三級(jí)抗震等級(jí),四級(jí)抗震等級(jí),式中 抗震設(shè)計(jì)時(shí)受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度,2）當(dāng)采用綁扎搭接接頭時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于下式的計(jì)算值,式中 抗震設(shè)計(jì)時(shí)受拉鋼筋的搭接長(zhǎng)度,現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁、柱縱向受力鋼筋的連接和錨固構(gòu)造要求，見下面各頁的圖示,143,抗震框架柱縱向鋼筋構(gòu)造,144,抗震框架梁縱向鋼筋構(gòu)造注,為,和,中的較大值。,為方便施工，凡框架梁的所有支座上部縱筋的延伸長(zhǎng)度，統(tǒng)一取值為：第一排非通長(zhǎng)筋及與跨中直徑不同的通長(zhǎng)筋從柱邊起延伸至 /3 位置，第二排非通長(zhǎng)筋延伸至 /4位置,145,抗震框架梁縱向鋼筋在端支座直錨構(gòu)造,非抗震框架梁縱向鋼筋