第五章42框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、1 四、柱子設(shè)計(jì) 框架柱抗震設(shè)計(jì)的基本要求： 強(qiáng)柱弱梁，使柱盡量不出現(xiàn)塑性鉸； 在彎曲破壞前不發(fā)生剪切破壞，使柱 由足夠的抗剪能力； 加強(qiáng)約束，配置必要的約束箍筋。 5.4.3 框架柱設(shè)計(jì) 2 為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點(diǎn)柱 的抗彎能力要大于梁的抗彎能力。 1、強(qiáng)柱弱梁 5.4.3 框架柱設(shè)計(jì) 3 （1）軸力、彎矩設(shè)計(jì)值）軸力、彎矩設(shè)計(jì)值 無地震作用組合：無地震作用組合：取最不利內(nèi)力組合作為軸力、彎矩設(shè)計(jì)值取最不利內(nèi)力組合作為軸力、彎矩設(shè)計(jì)值 按強(qiáng)柱弱梁的要求調(diào)整柱端彎矩設(shè)計(jì)值按強(qiáng)柱弱梁的要求調(diào)整柱端彎矩設(shè)計(jì)值 柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng) 按下式計(jì)算確定：按下式計(jì)算確

2、定： bcc MM b c M t c M r b M l b M 有地震作用組合：有地震作用組合：軸力設(shè)計(jì)值取最不利內(nèi)力組合、彎矩設(shè)計(jì)軸力設(shè)計(jì)值取最不利內(nèi)力組合、彎矩設(shè)計(jì) 值要根據(jù)值要根據(jù)強(qiáng)柱弱梁強(qiáng)柱弱梁及及局部加強(qiáng)局部加強(qiáng)等要求調(diào)整增大等要求調(diào)整增大 4 n抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除頂層、柱軸壓比小于0.15者及框支梁 柱節(jié)點(diǎn)外，框架的梁、柱節(jié)點(diǎn)處考慮地震作用組合的 柱端彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求： 1、 一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的框架： 5 n抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除頂層、柱軸壓比小于0.15者及框支梁 柱節(jié)點(diǎn)外，框架的梁、柱節(jié)點(diǎn)處考慮地震作用組合的 柱端彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下列要求： 1、 一級(jí)框架結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的框架

3、： 6 框架結(jié)構(gòu)柱固定端彎矩增大框架結(jié)構(gòu)柱固定端彎矩增大 為了推遲框架結(jié)構(gòu)底層柱固定端截面屈服，一、為了推遲框架結(jié)構(gòu)底層柱固定端截面屈服，一、 二、三級(jí)框架結(jié)構(gòu)的二、三級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層柱固定端截面底層柱固定端截面組合的彎矩組合的彎矩 計(jì)算值，應(yīng)分別乘以計(jì)算值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)增大系數(shù)1.7，1.5，1.3。 框架結(jié)構(gòu)底層固定端截面：框架結(jié)構(gòu)底層固定端截面： 無地下室時(shí)是指基礎(chǔ)頂面的固定端；無地下室時(shí)是指基礎(chǔ)頂面的固定端； 有地下室時(shí)為地下室以上的首層柱的下端截面。有地下室時(shí)為地下室以上的首層柱的下端截面。 7 框支柱框支柱 一、二級(jí)框支柱由地震作用引起的附加軸力一、二級(jí)框支柱由地震作用引起的

4、附加軸力 應(yīng)分別乘以增大系數(shù)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.2； 一、二級(jí)框支柱的頂層柱上端和底層柱下端，其組一、二級(jí)框支柱的頂層柱上端和底層柱下端，其組 合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.2。 角柱角柱 按照上述方法調(diào)整后的組合彎矩設(shè)計(jì)值再乘以按照上述方法調(diào)整后的組合彎矩設(shè)計(jì)值再乘以 不小于不小于1.1的增大系數(shù)的增大系數(shù) 8 按照鋼筋混凝土偏心受壓柱構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算按照鋼筋混凝土偏心受壓柱構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算 抗震設(shè)計(jì)框架的角柱按雙向偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算抗震設(shè)計(jì)框架的角柱按雙向偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算 （2）柱正截面受彎承載力驗(yàn)算）柱正截面受彎承載力驗(yàn)算 9 2、強(qiáng)剪弱彎

5、（1）柱剪力設(shè)計(jì)值 柱的抗剪強(qiáng)度要高于它的抗彎強(qiáng)度（強(qiáng)剪弱彎）。 n V H MM V b c t c c 9度和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： 一、二、三級(jí)框架柱 n H MM V b cua t cua 2.1 b c t c MM、-分別為柱上、下端逆時(shí)針或順時(shí)針方向正截面 組合的彎矩設(shè)計(jì)值; cV -柱的剪力增大系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)：二級(jí)為1.3,三級(jí)1.2； 其他結(jié)構(gòu)一級(jí)為1.4,二級(jí)為1.2,三級(jí)四級(jí)1.1 。 n H -柱的凈高； b cua t cua MM、 -分別為柱上、下端逆時(shí)針或順時(shí)針方向根據(jù)實(shí)配鋼 筋面積(考慮受壓筋)和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的抗彎承 載力所對(duì)應(yīng)的彎值； 10 5.4.

6、3 框架柱設(shè)計(jì) 2、強(qiáng)剪弱彎 一、二、三級(jí)框架的長柱和框支層的 長柱箍筋加密區(qū)以外的部位，四級(jí)框架柱 和無地震作用組合的框架柱框支柱，取不 利內(nèi)力組合剪力計(jì)算值作為剪力設(shè)計(jì)值。 11 （2）柱斜截面受剪承載力（看規(guī)范） sv cot cc0yvc0 RE sv cot cc0yvc0 RE n c0 11.05 0.056 1 11.05 -0.2 1 1133 2 l l A Vf b hfhN s A Vf b hfhN s H h N 框架柱斜截面受剪承載力按下式計(jì)算： 當(dāng)框架柱出現(xiàn)拉力時(shí)，其斜截面承載力應(yīng)按下式計(jì)算： 式中： 柱的計(jì)算剪跨比，；當(dāng)時(shí)，?。划?dāng)時(shí)，?。?考慮地震作用組合的柱

7、軸向壓力或拉力設(shè)計(jì) c ccc cc RE sv 0.30.3 0.85 Nf b hNf b h A s 值，當(dāng)時(shí)，??； 承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取； 同一截面內(nèi)各肢水平箍筋的全部截面面積； 箍筋間距。 無地震作用組合：無地震作用組合：Nh s A fhbfV sv yvcctc 07. 0 1 75. 1 00 12 規(guī)范規(guī)定： 柱軸壓比不應(yīng)超過下表，但類場(chǎng)地上的較 高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。 3、控制柱的軸壓比 5.4.3 框架柱設(shè)計(jì) 13 （1）最小截面尺寸）最小截面尺寸 4、框架柱構(gòu)造要求、框架柱構(gòu)造要求 框架柱的截面尺寸應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求：框架柱的截面尺寸應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求： 2

8、50,hb（非抗震設(shè)計(jì)）（非抗震設(shè)計(jì)） 300,hb（抗震設(shè)計(jì)，四級(jí)）（抗震設(shè)計(jì)，四級(jí)） 350d（圓柱，非（圓柱，非抗震，四級(jí)） 400,hb（一、二、三級(jí)）（一、二、三級(jí)） 450d （一、二、三級(jí)一、二、三級(jí)） 14 （1）最小截面尺寸）最小截面尺寸 0c h 柱截面的有效高度柱截面的有效高度 4、框架柱構(gòu)造要求、框架柱構(gòu)造要求 框架柱的截面尺寸應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求：框架柱的截面尺寸應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求： 無地震作用組合：無地震作用組合： 0 25. 0 cccc hbfV )2 . 0( 1 0cccc RE hbfV 有地震作用組合：有地震作用組合： 2的柱 )15. 0( 1 0ccc

9、c RE hbfV 有地震作用組合：有地震作用組合： 2的柱 15 （a)a)宜對(duì)稱布置；宜對(duì)稱布置； （b)b)截面尺寸大于截面尺寸大于400mm400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于的柱，縱向鋼筋間距不宜大于 200mm;200mm;縱向鋼筋凈距均不應(yīng)小于縱向鋼筋凈距均不應(yīng)小于50mm.50mm. （c)c)縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)按下表采用縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)按下表采用; ; 0.6 0.8 0.7 0.9 0.8 1.0 1.0 1.2 中柱和邊柱 角柱 四三二一 類別 抗震等級(jí) （d)d)柱的總配筋率不應(yīng)大于柱的總配筋率不應(yīng)大于5%;5%; （e)e)一級(jí)且剪跨比不大于一級(jí)且剪跨比不大

10、于2 2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不 宜大于宜大于1.2%1.2%。 （2） 柱內(nèi)縱向鋼筋的配置 16 4、加強(qiáng)柱端約束 加密箍筋可以：承擔(dān)柱子剪力；約束 混凝土，改善混凝土的變形性能，提高構(gòu) 件的延性；防止混凝土過早地壓潰及防止 縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。 5.4.3 框架柱設(shè)計(jì) 17 （1）柱箍筋加密區(qū)的 范圍 柱子兩端取截面 高度（圓柱直徑）、 柱凈高的1/6和500mm 三者的最大值。 4、加強(qiáng)柱端約束 hc Hc 500 6/ c c h H 取取 大大 值值 500 6/ c c h H 取取 大大 值值 18 底層柱，當(dāng)有剛性 地面時(shí)，除柱端外尚 應(yīng)取剛性地面上

11、下各 500mm。 4、加強(qiáng)柱端約束 剛性地面剛性地面 500500 3/ c H 19 （1）柱箍筋加密區(qū)的范圍 柱子兩端取截面高度（圓柱直徑）、柱凈高的 1/6和500mm三者的最大值。 底層柱，當(dāng)有剛性地面時(shí)，除柱端外尚應(yīng)取剛 性地面上下各500mm。 4、加強(qiáng)柱端約束 剪跨比不大于2的柱和因非結(jié)構(gòu)墻的約束形成的 柱凈高與柱截面高度之比不大于4的柱，取全高。 框支柱，取全高。 一級(jí)、二級(jí)框架柱的角柱，取全高。 20 hc Hc 500 6/ c c h H 取取 大大 值值 500 6/ c c h H 取取 大大 值值 剛性地面剛性地面 500500 3/ c H 21 （2）柱箍筋加

12、密區(qū)的箍筋間距、直 徑和肢數(shù)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定。 5、加強(qiáng)柱端約束 22 （3）柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小配箍率和最小配 箍特征值 VVcyV ff 5、加強(qiáng)柱端約束 為了避免配箍率過小還規(guī)定了最小配箍率： 一級(jí)為0.8%，二級(jí)為0.6%，三、四級(jí)為0.4%。 約束箍筋的用量隨軸壓比的增大而增加， 這樣才能起到對(duì)混凝土的約束作用。因此，規(guī) 范規(guī)定了柱箍筋加密區(qū)的箍筋體積配箍率應(yīng)符 合下式要求： 23 （4）柱的各類箍筋參考圖 5、加強(qiáng)柱端約束 24 25 4.9 框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗震設(shè)計(jì)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗震設(shè)計(jì) 破壞形態(tài)破壞形態(tài) 在軸壓力、彎矩和剪力的共同作用下，節(jié)點(diǎn)區(qū)發(fā)生由在軸壓力、彎矩和剪力的共同作用

13、下，節(jié)點(diǎn)區(qū)發(fā)生由 于剪切和主拉應(yīng)力造成的脆性破壞。于剪切和主拉應(yīng)力造成的脆性破壞。 原因有：原因有： 鋼筋數(shù)量多，振搗不均勻，鋼筋數(shù)量多，振搗不均勻， 影響質(zhì)量；影響質(zhì)量； 梁柱內(nèi)縱筋深入節(jié)點(diǎn)錨固梁柱內(nèi)縱筋深入節(jié)點(diǎn)錨固 長度不足，縱筋拔出；長度不足，縱筋拔出； 箍筋過少，抗剪能力不足。箍筋過少，抗剪能力不足。 26 梁柱節(jié)點(diǎn)處的剪切破壞 27 框架節(jié)點(diǎn)破壞的主要形式是節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切 破壞和鋼筋錨固破壞。 節(jié)點(diǎn)主要受剪力和壓力的組合作用，節(jié)點(diǎn)核 心區(qū)未開裂前，箍筋應(yīng)力很小，基本上是混凝土 承受剪力。約當(dāng)剪力達(dá)到核心區(qū)極限抗剪能力 6070%時(shí)，混凝土突然發(fā)生對(duì)角貫通裂縫，節(jié)點(diǎn) 剛度明顯降低，箍筋

14、應(yīng)力也突然增大，個(gè)別甚至 屈服，此后斜裂縫增多贈(zèng)寬，箍筋陸續(xù)達(dá)到屈服。 28 根據(jù)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求，框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： （1）節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件（梁、柱） 的承載力； （2）多遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作； （3）罕遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎 向荷載的傳遞； （4）節(jié)點(diǎn)配筋不應(yīng)使施工過分困難。 直交梁對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)有明顯約束作用。滿足一 定條件的四邊有梁的節(jié)點(diǎn)，核心區(qū)混凝土抗剪強(qiáng)度 可提高50100%。節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞與交于節(jié)點(diǎn)的梁、 柱破壞順序有關(guān)，弱柱強(qiáng)梁型的節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞嚴(yán)重。 29 1.節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)抗剪承載 力的驗(yàn)算 （1）節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)組合的 剪力設(shè)計(jì)值 bc sb sb

15、 b j hH ah ah M V 0 0 c 1 四級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)可不進(jìn)行四級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)可不進(jìn)行 抗震驗(yàn)算，但應(yīng)符合構(gòu)造措施抗震驗(yàn)算，但應(yīng)符合構(gòu)造措施 的要求。的要求。 30 9 9度和一級(jí)框架尚應(yīng)符合度和一級(jí)框架尚應(yīng)符合 bc sb sb bua j hH ah ah M V 0 0 1 15.1 s a -梁截面有效高度，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁截面高度不等時(shí)可取平均值；梁截面有效高度，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁截面高度不等時(shí)可取平均值； -強(qiáng)節(jié)點(diǎn)系數(shù)，框架：一級(jí)取強(qiáng)節(jié)點(diǎn)系數(shù)，框架：一級(jí)取1.5,1.5,二級(jí)取二級(jí)取1.351.35，三級(jí)，三級(jí)1.21.2； 對(duì)其他結(jié)構(gòu)中的框架：對(duì)其他結(jié)構(gòu)中的框架：一級(jí)取一級(jí)取

16、1.35,二級(jí)取二級(jí)取1.2，三級(jí)，三級(jí)1.1 。 c -柱的計(jì)算高度，可采用節(jié)點(diǎn)上下柱反彎點(diǎn)之間的距離；柱的計(jì)算高度，可采用節(jié)點(diǎn)上下柱反彎點(diǎn)之間的距離； c H 0b h -梁受壓鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離；梁受壓鋼筋合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離； b h-梁的截面高度，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁截面高度不等時(shí)可取平均值；梁的截面高度，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁截面高度不等時(shí)可取平均值； b M-節(jié)點(diǎn)左右梁端順時(shí)針或反時(shí)針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和；節(jié)點(diǎn)左右梁端順時(shí)針或反時(shí)針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和； bua M-節(jié)點(diǎn)左右梁端縱向受拉鋼筋實(shí)際配筋面積（考慮受壓筋）和節(jié)點(diǎn)左右梁端縱向受拉鋼筋實(shí)際配筋面積（考慮受壓筋）和 材料

17、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的受彎承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值之和。材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的受彎承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值之和。 31 （2 2）節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面受剪承載力的驗(yàn)算）節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面受剪承載力的驗(yàn)算 s ah Af b b NhbfV sb svjyv c j jjjj RE j 0 t 05.01.1 1 一、二、三級(jí)框架：一、二、三級(jí)框架： 9 9度時(shí)的一級(jí)度時(shí)的一級(jí) s ah AfhbfV sb svjyvjjj RE j 0 t 9.0 1 -混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； t f N-對(duì)應(yīng)于組合剪力設(shè)計(jì)值的上柱底部組合軸向壓力較小值；對(duì)應(yīng)于組合剪力設(shè)計(jì)值的上柱底部組合軸向壓力較小值； 當(dāng)當(dāng)N

18、0.5fN0.5fc cb bc ch hc c時(shí)，取時(shí)，取N=0.5fcbchc；當(dāng)；當(dāng)N為拉力是，取為拉力是，取N=0 s -箍筋間距；箍筋間距； yv f -箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； svj A-核心區(qū)有效驗(yàn)算寬度范圍內(nèi)同一截面驗(yàn)算方向箍筋的總截面面積核心區(qū)有效驗(yàn)算寬度范圍內(nèi)同一截面驗(yàn)算方向箍筋的總截面面積; ; 32 j 直交梁的約束影響系數(shù)，梁板為現(xiàn)澆，梁柱中線重合，四側(cè)各梁截直交梁的約束影響系數(shù)，梁板為現(xiàn)澆，梁柱中線重合，四側(cè)各梁截 面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的1/2且正交方向梁高度不小于框架梁高且正交方向梁高度不小于框架梁高 度的度的3

19、/4時(shí)，可采用時(shí)，可采用1.5；9度一級(jí)時(shí)宜采用度一級(jí)時(shí)宜采用1.25；其他情況均采用；其他情況均采用1.0。 33 （3 3）節(jié)點(diǎn)截面有效寬度）節(jié)點(diǎn)截面有效寬度b bj j 。梁與柱中線的偏心距 效寬度、高度；分別為節(jié)點(diǎn)截面的有、 高；分別為柱截面的寬、 較小值：時(shí)，可采用下列三者的心距不大于柱寬的當(dāng)梁柱軸線不重合，偏 值：可采用下列二者的較小 時(shí)，該側(cè)柱截面寬度的方向的梁截面寬度小于當(dāng)梁柱軸線重合但驗(yàn)算 ：可采用該側(cè)柱截面寬度 時(shí)，于該側(cè)柱截面寬度的方向的梁截面寬度不小當(dāng)梁柱軸線重合且驗(yàn)算 e hb hb hbbb bb hbb bb hbb bb b jj j j j j j j j c

20、c ccb c cb c cb c e25. 05 . 0 5 . 0 4/1. c 5 . 0 2/1. b 2/1. a 34 （4 4）節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)受剪截面限制條件）節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)受剪截面限制條件 jjcj RE j hbfV c 3.0 1 35 （4）框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施 框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋的最大間距和最小直 徑同框架柱端箍筋加密區(qū)的要求。 一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍特征值分別 不宜小于0.12、 0.10和0.08，且體積配箍率分別不 宜小于0.6%、 0.5%和 0.4%。 柱剪跨比不大于2的框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍特征值 不宜小于核心區(qū)上下柱端的較大配箍特征值。 36 鋼筋接頭可采用機(jī)

21、械接頭、搭接接頭和焊接鋼筋接頭可采用機(jī)械接頭、搭接接頭和焊接 接頭。接頭。受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度應(yīng)根據(jù)位 于同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋面積百分率同一連接區(qū)段內(nèi)搭接鋼筋面積百分率按下式計(jì)算， 且不應(yīng)小于300mm。 2、梁柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固 a ll 1 非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)計(jì) aElE ll 式中受拉鋼筋的搭接長度； 受拉鋼筋的錨固長度，應(yīng)按現(xiàn)行混凝土結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用； 1 l a l 37 aE l 抗震設(shè)計(jì)時(shí)受拉鋼筋的錨固長度； aaE ll15. 1 aaE ll05. 1 aaE ll00. 1 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) 受拉鋼筋搭接長度修正系數(shù)，同一連接區(qū) 段內(nèi)搭接鋼筋面積百分率不大于25%、50% 和100%時(shí)，分別取1.2、1.4和1.6。 38 注: （1）受拉鋼筋直徑大于28mm、受壓鋼筋直徑大于32mm時(shí) ，不宜采用搭接接頭； （2）現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁縱向鋼筋的連接方法應(yīng)遵守 下列