第6章框架梁柱設計及步驟

1、2022-2-151第六章第六章 鋼筋混凝土框架構件設計鋼筋混凝土框架構件設計2022-2-152框架內力組合及最不利內力框架內力組合及最不利內力2022-2-153 6.1 延性框架的概念設計延性框架的概念設計1 1、延性結構設計原則、延性結構設計原則（1 1）強柱弱梁（或強墻弱梁）強柱弱梁（或強墻弱梁） 要控制梁、柱的相對強度，使塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，盡要控制梁、柱的相對強度，使塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，盡量避免或減少柱子中的塑性鉸量避免或減少柱子中的塑性鉸（2 2）強剪弱彎）強剪弱彎（3 3）強節(jié)點、強錨固）強節(jié)點、強錨固（4 4）局部加強）局部加強（5 5）限制軸壓比，加強柱箍筋對混凝土的

2、約束）限制軸壓比，加強柱箍筋對混凝土的約束2 2、保證延性的抗震措施、保證延性的抗震措施（1 1）先劃分抗震等級（分四個等級）先劃分抗震等級（分四個等級）（2 2）根據(jù)抗震等級，按延性設計原則控制）根據(jù)抗震等級，按延性設計原則控制計算：內力調整計算：內力調整構造：截面尺寸、主筋、箍筋、錨固等要求構造：截面尺寸、主筋、箍筋、錨固等要求2022-2-154在在“小震不壞、中震可修、大震不倒小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設計原則下，地震區(qū)的的抗震設計原則下，地震區(qū)的結構都應該設計成延性結構。即在中等地震下，允許結構某些部位出結構都應該設計成延性結構。即在中等地震下，允許結構某些部位出現(xiàn)塑性鉸。

3、只要進行合理的延性結構設計，結構可以通過塑性變形消現(xiàn)塑性鉸。只要進行合理的延性結構設計，結構可以通過塑性變形消耗地震能量，做到耗地震能量，做到“大震不倒大震不倒”（而不是靠承載力抵抗大震）（而不是靠承載力抵抗大震） 6.1 延性框架的概念設計延性框架的概念設計2022-2-155 框架柱的軸壓比限值框架柱的軸壓比限值 ( (影響柱影響柱承載力和延性的參數(shù)承載力和延性的參數(shù)) )cccbhfN N N 6.1 延性框架的概念設計延性框架的概念設計2022-2-156 6.2 框架梁抗震設計框架梁抗震設計 6.2.1 框梁破壞形態(tài)與延性框梁破壞形態(tài)與延性梁的破壞類型（彎曲、剪切破壞）梁的破壞類型（

4、彎曲、剪切破壞）6.2.2 梁截面抗彎設計梁截面抗彎設計梁截面配筋與延性梁截面配筋與延性受壓區(qū)高度小，延性好受壓區(qū)高度小，延性好受壓鋼筋能改善延性（要求一定量的受壓鋼筋）受壓鋼筋能改善延性（要求一定量的受壓鋼筋）梁截面抗彎驗算梁截面抗彎驗算2022-2-157 6.2 框架梁抗震設計框架梁抗震設計6.2.3 梁的抗剪驗算梁的抗剪驗算框梁箍筋與延性框梁箍筋與延性滿足強剪弱彎要求滿足強剪弱彎要求滿足抗震構造措施要求滿足抗震構造措施要求剪力設計值剪力設計值2022-2-158 剪力設計值剪力設計值 框架梁強剪弱彎調整：框架梁強剪弱彎調整：一、二、三級需調整，四級不調整一、二、三級需調整，四級不調整G

5、bnrblbVbVlMMV/)(9 9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合GbnrbulbuVlMMV/)(1.1 分別為梁左右端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩設分別為梁左右端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩設計值。當抗震等級為一級且梁兩端彎矩均為負彎矩時，絕對計值。當抗震等級為一級且梁兩端彎矩均為負彎矩時，絕對值較小一端的彎矩應取零值較小一端的彎矩應取零 梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.3、1.2、1.1 梁的凈跨梁的凈跨 考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡支梁考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，

6、按簡支梁 分析的梁端截面剪力設計值分析的梁端截面剪力設計值rblbMM 、VbnlGbV 6.2 框架梁抗震設計框架梁抗震設計6.2.3 梁的抗剪驗算梁的抗剪驗算2022-2-159框架梁受剪承載力框架梁受剪承載力 無地震作用組合時無地震作用組合時0025.17.0hsAfbhfVVsvyvtcs)175.1(00hsAfbhfVVsvyvtcs集中荷載為主的梁集中荷載為主的梁 6.2 框架梁抗震設計框架梁抗震設計6.2.3 梁的抗剪驗算梁的抗剪驗算2022-2-1510 6.2 框架梁抗震設計框架梁抗震設計6.2.3 梁的抗剪驗算梁的抗剪驗算 地震作用組合時地震作用組合時集中荷載為主的梁集中

7、荷載為主的梁)25. 142. 0(100hsAfbhfVVsvyvtREcs)105. 1(100hsAfbhfVVsvyvtREcs2022-2-15116.2.4 框架梁構造要求1 1、框架梁設計應符合下列要求、框架梁設計應符合下列要求（1 1）縱向受拉鋼筋的最小配筋率，非抗震設計時不應小于）縱向受拉鋼筋的最小配筋率，非抗震設計時不應小于0.2和和 二者的較大值；抗震設計時，不應小于規(guī)范規(guī)二者的較大值；抗震設計時，不應小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值定數(shù)值ytff /452022-2-1512（2 2）框架梁截面配箍率）框架梁截面配箍率SbAnssv A As s為單肢箍筋截面面積，為單肢箍筋截面面積，

8、n n為肢數(shù)，為肢數(shù)，s s為箍筋梁跨方向間距，為箍筋梁跨方向間距，b b為梁寬為梁寬（3 3）箍筋構造）箍筋構造（箍筋加密要求、直徑和間距）（箍筋加密要求、直徑和間距） 箍筋加密區(qū)長度箍筋加密區(qū)長度:(:(一級一級) ,() ,(二四級二四級) ) 第一個箍筋應設置在距支座邊緣第一個箍筋應設置在距支座邊緣50mm處處 箍筋加密區(qū)范圍內的箍筋肢距：一級箍筋加密區(qū)范圍內的箍筋肢距：一級 200mm200mm和和2020倍箍筋直倍箍筋直徑的較大值，二、三級徑的較大值，二、三級 250mm和和20倍倍箍筋直徑的較大值，箍筋直徑的較大值，四級不宜大于四級不宜大于300mm 箍筋應有箍筋應有135135

9、0 0彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應小于彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應小于1010倍箍筋倍箍筋直徑和直徑和75mm75mm的較大值的較大值5002 和bh5005 . 1和bh6.2.4 框架梁構造要求2022-2-1513 6.3 框架柱抗震設計框架柱抗震設計6.3.1 6.3.1 柱延性影響因素柱延性影響因素cccbhfN箍筋箍筋剪跨比剪跨比剪跨比反映了柱端彎矩和剪力的相對大小剪跨比反映了柱端彎矩和剪力的相對大小剪跨比大于剪跨比大于2 2為長柱。為長柱。MVh箍筋的箍筋的3個作用：抗剪、約束混凝土、防止縱近壓屈。個作用：抗剪、約束混凝土、防止縱近壓屈。yvvvcff軸壓比軸壓比2022-2-151

10、4 6.3 框架柱抗震設計框架柱抗震設計6.3.1 6.3.1 柱延性影響因素柱延性影響因素箍筋箍筋yvvvcffssh箍筋單肢面積 shl箍筋總長21ll 、箍筋包圍的混凝土核心面積的兩個邊長箍筋間距sslllshshv21v體積配箍率體積配箍率2022-2-15156.3.2 框架柱壓彎承載力驗算1 1、軸力、彎矩設計值、軸力、彎矩設計值（9度、一級）度、一級） 節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設計節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設計值之和，上下柱端的彎矩設計值，可按彈性分析的彎矩比例進值之和，上下柱端的彎矩設計值，可按彈性分析的彎矩比例進行分配行分配 節(jié)點左右梁端截面

11、順時針或逆時針方向組合彎矩設計節(jié)點左右梁端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設計值之和，當抗震等級為一級且節(jié)點左右梁端均為負彎矩時，絕值之和，當抗震等級為一級且節(jié)點左右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩取為零對值較小的彎矩取為零 柱端彎矩增大系數(shù)，一、二、三級分別取柱端彎矩增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.4 1.2 1.1bCCMMbuCMM2 . 1CMbMC（一、二、三級）（一、二、三級）（1）強柱弱梁）強柱弱梁（3）角柱：上述調整后的彎矩設計值再乘）角柱：上述調整后的彎矩設計值再乘1.1增大系數(shù)。增大系數(shù)。 部分框支剪力墻結構的框支柱內力調整部分框支剪力墻結構的框支柱內力調整（2）框架結構柱

12、固端彎矩增大抗震設計時，一、二、三級框架結構的底層柱底截面的彎矩設計值，應分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)1.5、1.25和 1.15的乘積。2 2、柱正截面受彎承載力驗算：按壓彎構件計算、柱正截面受彎承載力驗算：按壓彎構件計算2022-2-1517 6.3.3 受剪承載力驗算強剪弱彎調整強剪弱彎調整（適用于一、二、三級框架）（適用于一、二、三級框架）9 9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合nbCtCvcHMMV/)(1.2() /tbcucunVMMH 分別為柱上下端順時針或逆向組合的彎矩設計值分別為柱上下端順時針或逆向組合的彎矩設計值bC

13、tCMM、1 剪力設計值剪力設計值2 受剪承載力受剪承載力)07. 0175. 1(00NhsAfbhfVVsvyvtcs)056.0105.1(100NhsAfbhfVVsvyvtREcs根據(jù)實配根據(jù)實配鋼筋和強鋼筋和強度標準值度標準值計算計算2022-2-15186.3.4 框架柱構造 1 1 最小截面尺寸（防止斜壓破壞）最小截面尺寸（防止斜壓破壞） 2 2 縱向鋼筋縱向鋼筋 3 3 軸壓比限值軸壓比限值2022-2-15196.3.4 框架柱構造 4 4 箍筋要求箍筋要求(1)(1)箍筋加密區(qū)的箍筋肢距，一級不宜大于箍筋加密區(qū)的箍筋肢距，一級不宜大于200mm200mm，二三級不，二三級

14、不宜大于宜大于250mm250mm和和2020倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于300mm300mm。(2)(2)柱箍筋加密區(qū)范圍：柱箍筋加密區(qū)范圍： 底層柱的上端和其他各層柱的兩側，應取矩形截面柱之長底層柱的上端和其他各層柱的兩側，應取矩形截面柱之長邊尺寸（或圓形截面柱之直徑）、柱凈高之邊尺寸（或圓形截面柱之直徑）、柱凈高之1/61/6和和500mm500mm三三者之最大值范圍；者之最大值范圍； 底層柱剛性地面上下各底層柱剛性地面上下各500mm500mm范圍；范圍； 底層柱柱根以上底層柱柱根以上1/31/3柱凈高的范圍；柱凈高的范圍； 剪跨比不大于剪跨比不大于

15、2 2的柱全高范圍；的柱全高范圍； 一級及二級框架角柱的全高范圍；一級及二級框架角柱的全高范圍；(3) 箍筋最大間距與箍筋最大間距與最小直徑最小直徑2022-2-1520體積配箍率體積配箍率箍筋箍筋ssh箍筋單肢面積 shl箍筋總長21ll 、箍筋包圍的混凝土核心面積的兩個邊長箍筋間距sslllshshv21v體積配箍率體積配箍率/vvcyvff2022-2-1521框架梁、柱設計步驟1 1、框架梁的截面尺寸、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度主梁截面高度 11()812bbhl：主梁計算跨度：主梁計算跨度bl4/0bhlmmb2004/bhb步驟一：步驟一：結構布置結構布置步驟二步驟二：截面初選

16、：截面初選2 2、框架柱的截面尺寸、框架柱的截面尺寸 矩形截面柱的邊長，非抗震設計不宜小于矩形截面柱的邊長，非抗震設計不宜小于250mm250mm，抗震設，抗震設計不宜小于計不宜小于300mm300mm，圓柱截面直徑不宜小于，圓柱截面直徑不宜小于350mm350mm2022-2-1522框架梁、柱設計步驟步驟三步驟三：匯集荷載及荷載計算匯集荷載及荷載計算 豎向恒荷載豎向恒荷載 豎向活荷載豎向活荷載 水平風荷載水平風荷載 地震作用地震作用步驟四：內力計算步驟四：內力計算 豎向恒荷載作用下內力計算豎向恒荷載作用下內力計算 豎向活荷載作用下內力計算豎向活荷載作用下內力計算 水平風荷載作用下內力計算水

17、平風荷載作用下內力計算 地震作用下內力計算地震作用下內力計算NVM2022-2-1523框架梁、柱設計步驟五八步驟六步驟六：控制截面及控制截面內力調整控制截面及控制截面內力調整 梁柱軸線端內力調整至構件邊緣端梁柱軸線端內力調整至構件邊緣端 豎向荷載梁端出現(xiàn)塑鉸產生的塑性內力重分布豎向荷載梁端出現(xiàn)塑鉸產生的塑性內力重分布步驟五：側移驗算步驟五：側移驗算 側移不滿足要求回到步驟一側移不滿足要求回到步驟一2022-2-1524步驟六步驟六 組合前的內力調整組合前的內力調整（1 1）將梁柱軸線端內力調）將梁柱軸線端內力調整至構件邊緣端（控制整至構件邊緣端（控制截面）的內力，當梁柱截面）的內力，當梁柱截

18、面高度較小時，此項截面高度較小時，此項調整可略去（偏安全）調整可略去（偏安全）2022-2-1525（2 2）豎向荷載（只限于豎向荷載）可考慮梁端出現(xiàn)塑鉸產生）豎向荷載（只限于豎向荷載）可考慮梁端出現(xiàn)塑鉸產生的塑性內力重分布。通常是降低支座負彎矩，以減少支座的塑性內力重分布。通常是降低支座負彎矩，以減少支座處上部配筋，方便施工處上部配筋，方便施工 支座負彎矩調整系數(shù)，對于現(xiàn)澆梁可取支座負彎矩調整系數(shù)，對于現(xiàn)澆梁可取0.80.9，支座彎矩，支座彎矩確定后，為了安全，跨中彎矩必須滿足兩個要求確定后，為了安全，跨中彎矩必須滿足兩個要求2/2/ )(0210MMMMMM 按簡支梁計算時跨中彎矩按簡支梁

19、計算時跨中彎矩 經內力調整并組合后的支座彎矩經內力調整并組合后的支座彎矩21MM、M步驟六步驟六 組合前的內力調整組合前的內力調整2022-2-1526框架梁、柱設計步驟步驟七步驟七：內力組合、確定最不利內力內力組合、確定最不利內力（恒荷載起控制，無風恒荷載起控制，無風）（活活荷載起控制，有風荷載起控制，有風） （風風荷載起控制，有風荷載起控制，有風） （地震作用地震作用起控制起控制）QKGKSSS4 . 17 . 035. 1WKQKGKSSSS4 . 16 . 04 . 10 . 12 . 11.20.7 1.41.0 1.4GKWKQKSSSSEHKGESSS3 . 12 . 12022

20、-2-1527框架柱：框架柱：上下端上下端maxminmax(1)(2)(3)()4MNNMNMMN和相應的和相應的和相應的可能小偏壓（ ）比較大， 比較小或比較大框架梁、柱設計步驟框架梁、柱設計步驟步驟七步驟七：內力組合、確定最不利內力框架梁：框架梁：兩端支座兩端支座 跨中跨中上下部主筋maxM箍筋maxV下部主筋maxM在恒、活、風及地震作在恒、活、風及地震作用分別計算內力后，要用分別計算內力后，要按照按照“可能與最不利可能與最不利”的原則進行內力組合的原則進行內力組合目的：求出控制截面的目的：求出控制截面的最不利內力最不利內力2022-2-1528框架梁、柱設計步驟步驟八步驟八：截面尺寸

21、驗算截面尺寸驗算1 1、框架梁受剪截面應符合下列要求、框架梁受剪截面應符合下列要求無地震作用組合時無地震作用組合時025. 0bhfVcc有地震作用組合時有地震作用組合時 跨高比大于跨高比大于2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)2.0(10bhfVccRE 砼強度影響系數(shù)，強度等級不大于砼強度影響系數(shù)，強度等級不大于C50時取時取1.0；當；當為為C80時取時取0.8；在；在C50和和C80之間時可按線性內插取用之間時可按線性內插取用 跨高比不大于跨高比不大于2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)15.0(10bhfVccREC2022-2-152

22、92 2、框架柱截面應符合下列要求、框架柱截面應符合下列要求 柱剪跨比不宜小于柱剪跨比不宜小于2 2 柱截面高寬比不宜大于柱截面高寬比不宜大于3 3剪跨比剪跨比影響鋼筋混凝土柱破壞形態(tài)的重要參數(shù)影響鋼筋混凝土柱破壞形態(tài)的重要參數(shù)ccchHVhVHVhM22/00 長柱，發(fā)生彎曲破壞長柱，發(fā)生彎曲破壞 短柱，發(fā)生剪切破壞短柱，發(fā)生剪切破壞 極短柱，發(fā)生剪切斜拉破壞極短柱，發(fā)生剪切斜拉破壞225 . 1注意：軸壓比和剪跨比是影響柱延性的重要參數(shù)注意：軸壓比和剪跨比是影響柱延性的重要參數(shù)框架梁、柱設計步驟框架梁、柱設計步驟步驟八步驟八：截面尺寸驗算截面尺寸驗算2022-2-1530框架梁、柱設計步驟

23、1 1、框架梁強剪弱彎調整、框架梁強剪弱彎調整一、二、三級抗震需調整，四級無需調整一、二、三級抗震需調整，四級無需調整GbnrblbVbVlMMV/)(9 9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合GbnrbulbuVlMMV/)(1.1 分別為梁左右端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩設分別為梁左右端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩設計值。當抗震等級為一級且梁兩端彎矩均為負彎矩時，絕對計值。當抗震等級為一級且梁兩端彎矩均為負彎矩時，絕對值較小一端的彎矩應取零值較小一端的彎矩應取零 梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.31.

24、3、1.21.2、1.11.1 梁的凈跨梁的凈跨 考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡支梁考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡支梁 分析的梁端截面剪力設計值分析的梁端截面剪力設計值rblbMM 、VbnlGbV步驟九步驟九：延性設計調整：延性設計調整2022-2-1531框架梁、柱設計步驟2 2、強柱弱梁調整、強柱弱梁調整（適用于一、二、三級框架）（適用于一、二、三級框架）9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合 節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設計值之和，上下柱端的彎矩設計值，可按彈性

25、分析的彎矩比例計值之和，上下柱端的彎矩設計值，可按彈性分析的彎矩比例進行分配進行分配 節(jié)點左右梁端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設節(jié)點左右梁端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設計值之和，當抗震等級為一級且節(jié)點左右梁端均為負彎矩時，計值之和，當抗震等級為一級且節(jié)點左右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩取為零絕對值較小的彎矩取為零 柱端彎矩增大系數(shù)，一、二、三級分別取柱端彎矩增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.4、1.2、1.1bCCMMbuCMM2 . 1CMbMC步驟九步驟九：延性設計調整：延性設計調整2022-2-1532 框架梁、柱設計步驟3 3、框架柱強剪弱彎調整、框架柱強剪弱彎調整（適用于一

26、、二、三級框架）（適用于一、二、三級框架）9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合nbCtCvcHMMV/ )(nbcutcuHMM/ )(2 . 1 分別為柱上下端順時針或逆時針方向分別為柱上下端順時針或逆時針方向截面組合的彎矩設計值截面組合的彎矩設計值bCtCMM 、4 4、構造要求、構造要求抗震設計時，一、二、三級框架結構的抗震設計時，一、二、三級框架結構的底層柱底截面底層柱底截面的彎矩的彎矩設計值，應分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)設計值，應分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)1.51.5、1.251.25和和 1.151.15的乘積。的乘積。步驟九步驟九：延性設計調整：延性設計調整2022-2-1533框架梁、柱截面設計步驟步驟十步驟十：抗彎承載力計算抗彎