多層鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計

1、 第十七章 多層鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計第一節(jié) 框架抗震設(shè)計的一般規(guī)定第二節(jié) 框架截面的抗震設(shè)計第三節(jié) 縱向鋼筋的錨固和連接第四節(jié) 抗震框架的一般構(gòu)造要求第一節(jié) 框架抗震設(shè)計的一般規(guī)定一、結(jié)構(gòu)抗震等級二、抗震縫設(shè)置三、結(jié)構(gòu)布置原則四、截面尺寸選擇一、結(jié)構(gòu)抗震等級1. 鋼筋混凝土房屋應(yīng)根據(jù)烈度、房屋高度和結(jié)構(gòu)類型 采用不同的抗震等級?？拐鸬染劮譃橐?、二、三、 四共4級。2. 丙類建筑的框架結(jié)構(gòu)其抗震等級規(guī)定如下表。3. 對甲、乙、丁類建筑，按相應(yīng)的抗震設(shè)防標準和表 確定抗震等級。4. 裙房與主樓相連時，除應(yīng)按裙房本身確定抗震等級 外，尚不應(yīng)低于主樓的抗筋等級；裙房與主樓分離 時，按裙房本身確 定

2、抗震等級。二、抗震縫設(shè)置1. 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)應(yīng)避免采用不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)方案，不設(shè)防震縫。2. 當(dāng)需要設(shè)置防震縫時，框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度與高度有關(guān)。當(dāng)高度不超過15m時，可采用70mm；超過15m時、6、7、8、9度相應(yīng)每增加高度5、4、和2m時加寬20mm。3. 對于8、9度的框架結(jié)構(gòu)房屋，當(dāng)防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時，可在縫兩側(cè)房屋的盡端沿全高設(shè)置垂直于防震縫的抗撞墻（每一側(cè)抗撞墻的數(shù)量不少于兩道，并宜分別對稱布置，墻肢長度可不大于一個柱距）。三、結(jié)構(gòu)布置原則1. 框架結(jié)構(gòu)的平面布置和沿高度方向的布置原則應(yīng)符合“規(guī)則結(jié)構(gòu)”的規(guī)定。2. 框架應(yīng)雙向設(shè)置，梁中線與柱中線之間

3、的偏心距不宜大于柱寬的l4。3. 框架結(jié)構(gòu)中的填充墻在平面和豎向的布置宜均勻?qū)ΨQ，砌體填充墻宜與柱脫開或采用柔性連接。4. 砌體砂漿強度不低于M5，墻頂與框架梁密切結(jié)合；墻中沿框架柱全高設(shè)置拉筋。6. 墻長5m時，墻頂宜與框架梁有拉結(jié)。7. 墻長超過層高2倍，宜設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱。8. 墻高超過4m時，墻體半高宜設(shè)置與柱連接，且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁。四、截面尺寸選擇1. 梁的截面尺寸梁的截面寬度不宜小于200mm；截面高寬比不宜大于4；凈跨與截面高度之比不宜小于4。2. 柱的截面尺寸柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱直徑不宜小于350mm ；截面長邊與短的邊長比不宜大于3

4、 ；剪跨比宜大于2；柱的截面尺寸需滿足柱的軸壓比的要求。（軸壓比是指柱組合的軸壓力設(shè)計值N與柱的全截面面積A和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fc的乘積的比值，即 uN = N / fc A 。第二節(jié) 框架截面的抗震設(shè)計一、抗震框架的一般設(shè)計原則二、地震作用計算三、框架在水平地震作用下的內(nèi)力和側(cè)移四、荷載效應(yīng)基本組合五、框架截面抗震驗算一、抗震框架的一般設(shè)計原則1.強柱弱梁原則 梁端受拉鋼筋的屈服先于柱端受拉鋼筋的屈服；2.強剪弱彎原則 構(gòu)件的抗剪承載能力應(yīng)高于該構(gòu)件的抗彎承載能力；3.強節(jié)點、強錨固原則 強節(jié)點抗剪驗算，在節(jié)點區(qū)配置足夠的箍筋，并保證混凝土的強度及密實性； 強錨固處理好縱向鋼筋在節(jié)點

5、區(qū)的錨固構(gòu)造。二、地震作用計算1. 多層框架結(jié)構(gòu)在一般情況下應(yīng)沿兩個主軸方向分布考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。2. 對高度不超過40m，以剪切變形為主，且剛度與質(zhì)量沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法計算水平地震作用。三、框架在水平地震作用下的內(nèi)力和側(cè)移 采用D值法計算框架內(nèi)力和側(cè)移四、荷載效應(yīng)基本組合1. 無地震作用組合： S=GSGK + QQSQK + WWSWk式中: S 無地震組合時荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值； SGK 永久荷載效應(yīng)標準值； SQk 樓面活荷載效應(yīng)標準值； SWK 風(fēng)荷載效應(yīng)標準值； G、Q、W 分別為永久荷載、樓面活荷載、

6、 風(fēng)荷載分項系數(shù)； Q、W 分別為樓面活荷載和風(fēng)荷載組合值系數(shù)。荷載分項系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用：1)承載力計算時： 永久荷載的分項系數(shù)G： 當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時： 對由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.2； 對由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35。 當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時，應(yīng)取1.0； 樓面活荷載的分項系數(shù)Q： 一般情況下應(yīng)取1.4； 風(fēng)荷載的分項系數(shù)W：應(yīng)取14。2)位移計算時： 公式中各分項系數(shù)均應(yīng)取1.0。2. 有地震作用組合時：； SE= GSGE+EhSEhk+EvSEvk+WWSWk式中： SE荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè)計值； SGE重力荷載代表值的效應(yīng)重力荷載代表值包括下列荷載：10

7、0自重標準值，50雪荷載標準值，5080樓面活荷載(在書庫及檔案庫中取80樓面活荷載)； SEhk水平地震作用標準值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)； SEvk豎向地震作用標準值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)； G重力荷載分項系數(shù)； W風(fēng)荷載分項系數(shù)； Eh水平地震作用分項系數(shù)； Ev豎向地震作用分項系數(shù)； W風(fēng)荷載的組合值系數(shù)，應(yīng)取0.20。有地震作用效應(yīng)組合時，荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)的分項系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用：1) 承載力計算時，分項系數(shù)應(yīng)按下表采用。當(dāng)重力荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)承載力有利時，表中G不應(yīng)大于1.0。2) 位移計算時，公式中各分項系數(shù)均應(yīng)取1.0。五、框架截面抗震驗

8、算（一）框架梁1、框架梁的正截面受彎承載力計算1）抗震設(shè)計中的正截面承載力計算直接采用靜載作用 下的承載力計算公式： ME MuE/ RE=Mu/ RE （或 RE ME Mu）2）框架梁梁端截面的底部和頂部縱向受力鋼筋截面 面積的比值，除按計算確定外。 一級抗震等級 As/As0.5； 二、三級抗震等級 As/As0.3。 框架梁兩端（支座截面）必須是雙筋截面。3）承載力計算公式 得到名義壓區(qū)高度為： 由平衡條件X=0： 由另一極限狀態(tài)平衡條件M|As=0：不考慮地震作用時： 考慮地震作用時： 1等效矩形應(yīng)力圖形系數(shù)，當(dāng)混凝土強度等級不 超過C50時，取為1.0；當(dāng)混凝土強度等級為C80 時

9、，取為0.94，其間按線性內(nèi)插；RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)，由表215選用；Mbmax由荷載效應(yīng)組合得到的最大彎矩設(shè)計值。 2、框架梁斜截面受剪承載力計算1）抗震設(shè)計中采用與非抗震設(shè)計中不同的斜截面受剪 承載力計算公式（R=Vu=Vc+Vs；RE=VuE=0.6Vc+Vs) 即： VbVuE/RE=（0.6Vc+Vs)/RE 或 REVb(0.6Vc+Vs)2）承載力計算（抗震設(shè)計） 一般框架梁： REVb 0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s 集中荷載作用下(包括有多種荷載，其中集中荷載 對節(jié)點邊緣產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75%以上的 情況)的框架梁： REVb 1.05ftbh0/

10、(+1)+fyvAsvh0/s（二）框架柱1、柱的正截面承載力計算公式： （NE NuE/ RE=Nu/ RE） （對大偏心受壓柱）2、柱端彎矩調(diào)整計算偏心距e0時 1）按“強柱弱梁”要求調(diào)整“強柱弱梁”要求：柱端彎矩放大Mc倍 靜力平衡條件：Muc0+Mdc0=Mbl+Mbr 9度和一級框架尚應(yīng)滿足：Mc 1.2Mbu Mc同一節(jié)點上下柱端截面設(shè)計彎矩之和；Mb同一節(jié)點左右梁端截面設(shè)計彎矩之和； Mbu同一節(jié)點左右梁端截面抗彎承載力之和。 mc強柱系數(shù)；對一、二、三級抗震等級， M分別為1.4、 1.2、 1.1。頂層柱及軸壓比小于0.15的柱，彎矩可以不調(diào)整。 2）按“強底層柱”要求調(diào)整

11、抗震設(shè)計時，一、二、三級框架結(jié)構(gòu)底層柱下端截 面彎矩設(shè)計值，應(yīng)按考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計 值分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25和1.15。 計算偏心距e0=M/N時，采用按“強柱弱梁”、“強底層 柱”要求調(diào)整后的柱端彎矩Mc。3、柱正截面構(gòu)造規(guī)定 抗震結(jié)構(gòu)中柱截面最小含鋼率（%） 柱類型 抗震等級非抗震一級二級三級四級框架中柱、邊柱 1.0 0.8 0.7 0.6 0.6框架角柱、框支柱1.21.00.90.8 0.64、柱的斜截面承載力1）計算公式： （VE VuE/ RE， VuE=0.6Vc+Vs) 即：Vb=VuE/RE =（0.6Vc+Vs)/RE 軸力為壓力：軸力為拉力：Vc設(shè)計剪

12、力（取按以下要求調(diào)整后的值）； 框架柱的剪跨比，M(Vhc0)； 設(shè)計時可近似取=Hc0(2hc)，(Hc0為柱凈高)， 當(dāng)3時，取=3， 當(dāng)1時取=1。N 為與設(shè)計剪力相應(yīng)的軸向壓力； 對極短柱(Hc0hc0.3fcbchc0時，取N=0.3fcbchc0。 當(dāng)N為拉力時，公式右端不小于(fyvAsvhc0s)/Re，且此值不 小于0.36 fcbchc0。2）剪力調(diào)整（1）按柱“強剪弱彎”要求調(diào)整 平衡條件： 強剪弱彎要求 剪力Vc0放大vc倍，對一、二、三級抗震等級，cv分別為1.4、 1.2、1.1。 9度和一級框架尚應(yīng)符合： Mtc、Mbc由內(nèi)力組合得到的柱上、下端的最不利設(shè)計彎矩；

13、 Mtcu、Mbcu柱上、下端截面的抗彎承載力，可按實際配筋面積和材料強度標準值確定； （2)“角柱”剪力調(diào)整 一、二、三級抗震等級的框架角柱，經(jīng)前述調(diào)整后的剪 力設(shè)計值尚應(yīng)乘以不小于1.1的增大系數(shù)。3）柱的構(gòu)斜截面構(gòu)造要求（1）截面尺寸和混凝土強度： 地震作用時： 剪跨比大于2的柱 Vc 0.25cfcbchc0 剪跨比不大于2的柱 Vc 0.20cfcbchc0 地震作用時： 剪跨比大于2的柱 Vc (0.20cfcbchc0) RE 剪跨比不大于2的柱 Vc (0.15cfcbchc0) RE （2）柱的軸壓比限制： 結(jié)構(gòu)類型 抗 震 等 級 一 二 三 框 架 0.7 0.8 0.9

14、 框架一剪力墻 框架一核芯筒 0.75 0.85 0.95 框支結(jié)構(gòu) 0.6 0.7 第三節(jié) 縱向鋼筋的錨固和連接一、縱向受拉鋼筋的抗震錨固長度二、縱向受力鋼筋的連接三、鋼筋在梁柱節(jié)點區(qū)的錨固和連接梁、柱鋼筋錨固及搭接 在抗震設(shè)計時，縱向受力鋼筋的錨固和搭接長度要 求比非抗震設(shè)計時加大。（1）縱筋錨固要求 一、二級抗震等級 laE = 1.15la 三級抗震等級 laE = 1.05la 四級抗震等級 laE = 1.00la 式中：la為非抗震設(shè)計時受拉鋼筋的錨固長度。（2）縱筋搭接要求 搭接方法有搭接接頭、機械接頭和焊接接頭； 宜優(yōu)先選用焊接或機械接頭； 當(dāng)采用搭接接頭時，其搭接長度應(yīng)不小

15、于： llE = laE 鋼筋接頭面積百分率系數(shù)（=1.21.6）。（3）節(jié)點區(qū)鋼筋錨固 非抗震設(shè)計時框架梁縱向鋼筋的連接構(gòu)造 非抗震設(shè)計時框架柱的縱向鋼筋錨固及梁柱鋼筋搭接構(gòu)造 抗震設(shè)計時框架梁柱節(jié)點的鋼筋搭接構(gòu)造 第四節(jié) 抗震框架的一般構(gòu)造要求一、材料二、框架梁的配筋三、框架柱的配筋一、材料1.混凝土 混凝土強度等級不應(yīng)低于C20；對于一級抗震等級的框架梁、柱、節(jié)點不應(yīng)低于C30 ；設(shè)防烈度為8度時，混凝土強度等級不宜超過C70；設(shè)防烈度為9度時，不宜超過C60 。2. 鋼筋普通縱向受力鋼筋宜選用HRB400級、HRB335級鋼筋；箍筋宜選用HRB335級、HPB235、 HRB400級鋼

16、筋 ；對一、二級抗震等級設(shè)計的各類框架中的縱向受力鋼筋，在采用上述普通鋼筋時，要求鋼筋的抗拉強度實測值對屈服強度實測值的比不應(yīng)小于1.25，屈服強度實測值對強度標準值的比不應(yīng)大于1.3。二、框架梁的配筋1. 縱向鋼筋的配置1）框架梁的縱向受拉鋼筋最小配筋率：縱向受拉鋼筋配筋率不應(yīng)小于下表規(guī)定的數(shù)值 。2）梁端鋼筋：梁端截面的底部和頂部縱向受力鋼筋截面而積，除滿足計算要求外，其比值對一級抗震不小于0.5，二、三級抗震不小于0.3。3）通長鋼筋：沿梁全長頂面和底面至少應(yīng)各配置兩根通長的縱向鋼筋。對一、二級抗震等級鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm，且分別不少于梁端頂面和底面縱向受力鋼筋中較大截面面積的l4；

17、對三、四級抗震等級，鋼筋直徑不小于12mm。2.箍筋1）梁端箍筋加密區(qū)在框架梁梁端應(yīng)設(shè)置箍筋加密區(qū)。加密區(qū)長度、箍筋間距、直徑應(yīng)滿足上表 的要求、當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率超過2時，表中箍筋直徑應(yīng)增大2mm。第一個箍筋距框架節(jié)點邊緣不應(yīng)大于50mm。加密區(qū)長度內(nèi)的箍筋肢距：對一級抗震不宜大于200mm和箍筋直徑20倍中較大值；對二、三級抗震，不宜大于250mm和箍筋直徑20倍中較大值；對四級抗震，不宜大于300mm。2）非加密區(qū) 非加密區(qū)的箍筋間距不宜大于加密區(qū)箍筋間距的2倍。沿梁全長箍筋的配筋率不應(yīng)小于0.3ft/fyv（一級抗震）、0.28ft/fyv（ 二、三級抗震）和0.26ft/fyv （四級抗震） 。三、框架柱的配筋1. 縱向鋼筋框架柱的縱向鋼筋宜對稱配置。全部縱向受力鋼筋配筋率不應(yīng)大于5；當(dāng)按一級抗震等級設(shè)計且柱的剪跨比2時，柱每側(cè)縱向鋼筋的配筋率不宜大于12。 ；截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋的間距不宜大于200mm?？蚣苤锌v向受力鋼筋，每一側(cè)的配筋率不應(yīng)小于0.2 ，全部縱向受力鋼筋配筋率不應(yīng)小于下表中規(guī)定數(shù)值。2.箍筋1）箍筋加密區(qū)框架柱上下兩端箍筋應(yīng)加密。加密區(qū)長度應(yīng)取柱截面長邊尺寸（或截面直徑、柱凈高的1/6和500mm中三者的最大值。一、二級抗震等級的角柱應(yīng)沿柱