鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計方案教學(xué)ppt課件

1、5.5 5.5 鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計一、普通概念一、普通概念1 1、梁與柱的彎曲延性、梁與柱的彎曲延性實驗闡明變形才干隨軸壓比增大而急劇降低。實驗闡明變形才干隨軸壓比增大而急劇降低。N N為組合軸壓力設(shè)計值；為組合軸壓力設(shè)計值；b b、h h為截面的短長邊；為截面的短長邊；fcfc為混為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。軸壓比：軸壓比： 柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比，即壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比，即 它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強(qiáng)度，還是受壓它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強(qiáng)度，還

2、是受壓區(qū)混凝土先到達(dá)其極限壓應(yīng)變的主要目的。區(qū)混凝土先到達(dá)其極限壓應(yīng)變的主要目的。cbhfN /配筋率對延性影響也很大。配筋率對延性影響也很大。配筋率對延性影響也很大。配筋率對延性影響也很大。 配筋率增大那么彎曲延性差。適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等配筋率增大那么彎曲延性差。適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級，可使配筋率減少彎曲延性改善。級，可使配筋率減少彎曲延性改善。截面中配置受壓鋼筋可以改善構(gòu)件的彎曲延性。截面中配置受壓鋼筋可以改善構(gòu)件的彎曲延性。2 2、受剪構(gòu)件的剪跨比及破壞特征、受剪構(gòu)件的剪跨比及破壞特征h0為截面有效高度。剪跨比：剪跨比：0/ VhM構(gòu)件在彎矩和剪力共同作用下構(gòu)件在彎矩和剪力共同作用下,

3、,受剪破壞與剪跨比有關(guān)受剪破壞與剪跨比有關(guān). .當(dāng)當(dāng) 或構(gòu)件為超配箍時或構(gòu)件為超配箍時, ,發(fā)生斜壓型破壞；發(fā)生斜壓型破壞；5.11當(dāng)當(dāng) 且構(gòu)件為低配箍時且構(gòu)件為低配箍時, ,發(fā)生斜拉型破壞；發(fā)生斜拉型破壞；32脆性破壞脆性破壞325.11當(dāng)當(dāng) 且配筋箍適量時且配筋箍適量時, ,發(fā)生剪壓破壞；發(fā)生剪壓破壞；延性破壞延性破壞 在程度地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接經(jīng)過梁的在程度地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接經(jīng)過梁的跨高比和柱的高厚比表示?？绺弑群椭母吆癖缺硎?。設(shè)反彎點(diǎn)在構(gòu)件中央設(shè)反彎點(diǎn)在構(gòu)件中央blclbVcVbMcM對于梁對于梁跨高比21212000bbbbbbbbbbhlhVlVhVM對

4、于柱對于柱高寬比21212000cccccccccchlhVlVhVM1 1平面或樓層有部分薄弱環(huán)節(jié)，不能發(fā)揚(yáng)整體抗震才干。平面或樓層有部分薄弱環(huán)節(jié)，不能發(fā)揚(yáng)整體抗震才干。3 3、震壞房屋在設(shè)計上存在的問題、震壞房屋在設(shè)計上存在的問題2 2梁柱變形才干缺乏，構(gòu)件過早破壞；梁柱變形才干缺乏，構(gòu)件過早破壞；3 3梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋缺乏，節(jié)點(diǎn)受震破壞，梁柱失去了相互梁柱節(jié)點(diǎn)箍筋缺乏，節(jié)點(diǎn)受震破壞，梁柱失去了相互 之間的聯(lián)絡(luò)；之間的聯(lián)絡(luò)；4 4砌體添充墻破壞；砌體添充墻破壞；5 5其他。其他。1 1框架塑性效應(yīng)較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應(yīng)框架塑性效應(yīng)較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應(yīng) 較晚構(gòu)成；較晚構(gòu)

5、成；4 4、框架構(gòu)造抗震設(shè)計的正確指點(diǎn)思想、框架構(gòu)造抗震設(shè)計的正確指點(diǎn)思想2 2梁柱在彎曲破壞前，防止發(fā)生其它方式破壞，如剪切梁柱在彎曲破壞前，防止發(fā)生其它方式破壞，如剪切 破壞、粘結(jié)破壞等；破壞、粘結(jié)破壞等；3 3在梁、柱破壞之前，節(jié)點(diǎn)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度即變形才干；在梁、柱破壞之前，節(jié)點(diǎn)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度即變形才干；4 4注重非構(gòu)造構(gòu)件設(shè)計。注重非構(gòu)造構(gòu)件設(shè)計。強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，更強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)兩種破壞方式兩種破壞方式二、二、“強(qiáng)柱弱梁框架的抗震設(shè)計強(qiáng)柱弱梁框架的抗震設(shè)計弱柱型弱柱型弱梁型弱梁型 為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點(diǎn)柱的抗彎才為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一

6、節(jié)點(diǎn)柱的抗彎才干要大于梁的抗彎才干。干要大于梁的抗彎才干。 抗震規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除頂抗震規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除頂層和柱軸壓比小于層和柱軸壓比小于0.150.15者外，柱端組合彎矩設(shè)計值應(yīng)符合以者外，柱端組合彎矩設(shè)計值應(yīng)符合以下公式要求下公式要求bccMM9 9度和一級框架構(gòu)造尚應(yīng)符合：度和一級框架構(gòu)造尚應(yīng)符合：buacMM2.1cM-節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和; ;bM-節(jié)點(diǎn)左右梁端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和；節(jié)點(diǎn)左右梁端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩

7、設(shè)計值之和；buaM-節(jié)點(diǎn)左右梁端截面逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積考節(jié)點(diǎn)左右梁端截面逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積考 慮受壓筋和資料強(qiáng)度規(guī)范值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩慮受壓筋和資料強(qiáng)度規(guī)范值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩 值之和；值之和；c-柱端彎矩增大系數(shù)，一級為柱端彎矩增大系數(shù)，一級為1.4,1.4,二級為二級為1.2,1.2,三級為三級為1.11.1。 為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性鉸，規(guī)范規(guī)定：一、為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性鉸，規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)大系數(shù)1.51.5、

8、1.251.25、1.151.15。1.1.梁、柱的抗剪強(qiáng)度要高于它的抗彎強(qiáng)度強(qiáng)剪弱彎梁、柱的抗剪強(qiáng)度要高于它的抗彎強(qiáng)度強(qiáng)剪弱彎GbnrblbVbbVlMMV9 9度和一級框架構(gòu)造尚應(yīng)符合：度和一級框架構(gòu)造尚應(yīng)符合：三、梁、柱延性破壞之前不發(fā)生其它脆性破壞的抗震設(shè)計三、梁、柱延性破壞之前不發(fā)生其它脆性破壞的抗震設(shè)計 為了防止梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應(yīng)按為了防止梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應(yīng)按強(qiáng)剪弱強(qiáng)剪弱彎彎的原那么調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計值：的原那么調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計值：一、二、三級框架梁一、二、三級框架梁GbnrbualbuabVlMMV1.1GbV-梁在重力荷載代

9、表值梁在重力荷載代表值9 9度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo) 準(zhǔn)值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值；準(zhǔn)值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值；rblbMM 、-分別為梁左、右端逆時針或順時針方向正截面組合的彎矩設(shè)計值分別為梁左、右端逆時針或順時針方向正截面組合的彎矩設(shè)計值; ;Vb-梁的剪力增大系數(shù)，一級為梁的剪力增大系數(shù)，一級為1.3,1.3,二級為二級為1.2,1.2,三級為三級為1.11.1。nl-梁的凈跨；梁的凈跨；rbualbuaMM、-分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積

10、( (思思索受壓筋索受壓筋) )和資料強(qiáng)度規(guī)范值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩值；和資料強(qiáng)度規(guī)范值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩值；cbfbhV0/跨高比大于跨高比大于2.52.5時：時： 剪壓比：截面內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值之剪壓比：截面內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值之比，即比，即)2.0(10bhfVcREb2.2.梁、柱截面的剪壓比不宜過大梁、柱截面的剪壓比不宜過大 剪壓比過大剪壓比過大, ,混凝土?xí)^早發(fā)生斜壓破壞混凝土?xí)^早發(fā)生斜壓破壞, ,箍筋不能充分箍筋不能充分發(fā)揚(yáng)作用發(fā)揚(yáng)作用, ,它對構(gòu)件的變形才干也有顯著影響。因此應(yīng)控制。它對構(gòu)件的變形才干也有顯著影響。因此應(yīng)控制。

11、跨高比等于或小于跨高比等于或小于2.52.5時：時：)15.0(10bhfVcREbbV-梁端部截面組合的剪力設(shè)計值；梁端部截面組合的剪力設(shè)計值；0h-梁的截面有效高度；梁的截面有效高度；cf-混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；b-梁的截面寬度；梁的截面寬度；RE-承載力抗震調(diào)整系數(shù)。承載力抗震調(diào)整系數(shù)。0hVMcc 剪跨比宜大于剪跨比宜大于2 2，剪跨比按下式計算：，剪跨比按下式計算：3.3.梁、柱的剪跨比要有所限制梁、柱的剪跨比要有所限制-剪跨比，取兩端計算結(jié)果的較大值；剪跨比，取兩端計算結(jié)果的較大值；cV-端截面組合剪力計算值；端截面組合剪力計算值；cM-端截面組合彎矩

12、計算值；端截面組合彎矩計算值；0h-截面有效高度。截面有效高度。 反彎點(diǎn)位于中部時，可按構(gòu)件凈長與反彎點(diǎn)位于中部時，可按構(gòu)件凈長與2 2倍截面高度之比倍截面高度之比計算。計算。N N為組合軸壓力設(shè)計值；為組合軸壓力設(shè)計值；b b、h h為柱的短長邊；為柱的短長邊；fcfc為混凝土抗為混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。壓強(qiáng)度設(shè)計值。軸壓比：軸壓比： 柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比壓強(qiáng)度設(shè)計值乘積之比, ,即：即：4 4、柱的軸壓比不宜過大、柱的軸壓比不宜過大 它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強(qiáng)度，還是受壓區(qū)混它是控制偏心受拉邊鋼

13、筋先到抗拉強(qiáng)度，還是受壓區(qū)混凝土先到達(dá)其極限壓應(yīng)變的主要目的。凝土先到達(dá)其極限壓應(yīng)變的主要目的。柱的變形才干隨軸壓比增大而急劇降低。柱的變形才干隨軸壓比增大而急劇降低。規(guī)范規(guī)定：規(guī)范規(guī)定：cbhfN / 柱軸壓比不應(yīng)超越下表，但柱軸壓比不應(yīng)超越下表，但類場地上的較高高層建筑類場地上的較高高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。0.900.950.800.850.700.75框架框架框架框架-剪力墻剪力墻三三二二一一構(gòu)造類型構(gòu)造類型抗震等級抗震等級柱軸壓比限制柱軸壓比限制 為此，框架梁的縱向配筋應(yīng)符合以下要求：為此，框架梁的縱向配筋應(yīng)符合以下要求： 為了提高梁的正截面塑性鉸轉(zhuǎn)動延

14、性，梁的縱向配筋率為了提高梁的正截面塑性鉸轉(zhuǎn)動延性，梁的縱向配筋率不宜過高。不宜過高。5 5、縱向鋼筋的配筋率應(yīng)該適宜、縱向鋼筋的配筋率應(yīng)該適宜 a)a)梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5%2.5%；梁端截；梁端截面最大配筋率應(yīng)使梁端截面的受壓區(qū)相對高度即截面受壓面最大配筋率應(yīng)使梁端截面的受壓區(qū)相對高度即截面受壓區(qū)高度與有效高度比應(yīng)滿足：一級不應(yīng)大于區(qū)高度與有效高度比應(yīng)滿足：一級不應(yīng)大于0.25,0.25,二、三二、三級不應(yīng)大于級不應(yīng)大于0.35;0.35; b)b)梁端或任何能夠屈服截面處，下部與上部配筋量的梁端或任何能夠屈服截面處，下部與上部配筋量的比值

15、，一級不應(yīng)小于比值，一級不應(yīng)小于0.5,0.5,二三級不應(yīng)小于二三級不應(yīng)小于0.30.3。 c)c)沿梁全長頂面和底面的配筋，一二級不應(yīng)少于沿梁全長頂面和底面的配筋，一二級不應(yīng)少于 且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的的1/41/4，三四級不應(yīng)少于，三四級不應(yīng)少于 。142122 柱的縱向配筋應(yīng)符合以下要求：柱的縱向配筋應(yīng)符合以下要求：對于柱：對于柱： a)a)宜對稱布置；宜對稱布置； 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; c)c)縱

16、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。0.60.80.70.90.81.01.01.2中柱和邊柱中柱和邊柱角柱角柱四四三三二二一一類別類別抗震等級抗震等級 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)一級且剪跨比大于一級且剪跨比大于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%。 梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。6 6、梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固、梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固 加密箍筋可以約束混凝土，改善混凝土的變形性能，提加密箍筋可以約束混凝土，改善混

17、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)。曲失穩(wěn)。 加密位置、箍筋直徑、箍筋間距等應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。加密位置、箍筋直徑、箍筋間距等應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。7 7、箍筋在一定范圍內(nèi)應(yīng)加密、箍筋在一定范圍內(nèi)應(yīng)加密 框架節(jié)點(diǎn)破壞的主要方式是節(jié)點(diǎn)中心區(qū)剪切破壞和鋼框架節(jié)點(diǎn)破壞的主要方式是節(jié)點(diǎn)中心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。筋錨固破壞。四、框架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計四、框架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計 節(jié)點(diǎn)主要受剪力和壓力的組協(xié)作用，節(jié)點(diǎn)中心區(qū)未開節(jié)點(diǎn)主要受剪力和壓力的組協(xié)作用，節(jié)點(diǎn)中心區(qū)未開裂前，箍筋應(yīng)力很小，根本上是混凝土接受剪力。約當(dāng)剪裂前，箍筋應(yīng)力很

18、小，根本上是混凝土接受剪力。約當(dāng)剪力到達(dá)中心區(qū)極限抗剪才干力到達(dá)中心區(qū)極限抗剪才干606070%70%時，混凝土忽然發(fā)生時，混凝土忽然發(fā)生對角貫穿裂痕，節(jié)點(diǎn)剛度明顯降低，箍筋應(yīng)力也忽然增大，對角貫穿裂痕，節(jié)點(diǎn)剛度明顯降低，箍筋應(yīng)力也忽然增大，個別甚至屈服，以后斜裂痕增多贈寬，箍筋陸續(xù)到達(dá)屈服。個別甚至屈服，以后斜裂痕增多贈寬，箍筋陸續(xù)到達(dá)屈服。 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)，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。弱柱強(qiáng)梁型的節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞嚴(yán)重。 直交梁對節(jié)點(diǎn)中心區(qū)有明顯約束作用。滿足一定條直交梁對節(jié)點(diǎn)中心區(qū)有明顯約束作用。滿足一定條件的四邊有梁的節(jié)點(diǎn)

19、，中心區(qū)混凝土抗剪強(qiáng)度可提高件的四邊有梁的節(jié)點(diǎn)，中心區(qū)混凝土抗剪強(qiáng)度可提高5050100%100%。節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞與交于節(jié)點(diǎn)的梁、柱破壞順序有。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。關(guān)，弱柱強(qiáng)梁型的節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞嚴(yán)重。根據(jù)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計要求，框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計準(zhǔn)那么是：根據(jù)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計要求，框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計準(zhǔn)那么是：1 1節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其銜接構(gòu)件梁、柱的承節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其銜接構(gòu)件梁、柱的承載力；載力；2 2多遇地震時，節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)任務(wù)；多遇地震時，節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)任務(wù)；3 3罕遇地震時，節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎向荷載罕遇地震時，節(jié)點(diǎn)承載力的降低不得危及豎向荷載的傳送；的傳送；4 4節(jié)點(diǎn)配筋不應(yīng)使施工過分困難。節(jié)點(diǎn)配筋不應(yīng)使施工過分困難。1.1.節(jié)點(diǎn)中心區(qū)受剪承載力的驗算節(jié)點(diǎn)中心區(qū)受剪承載力的驗算1 1節(jié)點(diǎn)中心區(qū)組合的剪力設(shè)計值節(jié)點(diǎn)中心區(qū)組合的剪力設(shè)計值bcsbsbbjbjhHahahMV0019 9度和一級框架尚應(yīng)符合度和一級框架尚應(yīng)符合bcsbsbbuajhHahahMV00115.1sa -梁截面有效高度，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值；梁截面有效高度，節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值；-節(jié)點(diǎn)剪力增大系數(shù)，一級取節(jié)點(diǎn)剪力增大系數(shù)，一級取1.35,1.35,二級取二級取1.21.2。b-柱的