大學課件-建筑結構抗震設計3.2 混凝土結構房屋抗震設計

第三章建筑結構抗震設計3.1

結構抗震概念設計3.2

混凝土結構房屋抗震設計3.3

砌體結構房屋抗震設計3.4

鋼結構房屋抗震設計3.2

混凝土結構房屋抗震設計多層和高層鋼筋混凝土結構體系包括：1、框架結構；2、抗震墻結構；3、框架—抗震墻結構；4、筒體結構；5、框架—筒體結構等。一、震害及其分析多高層鋼筋混凝土建筑結構的主要震害特征：1、共振效應引起的震害

；2、結構平面或豎向布置不當引起的震害

3、框架柱、梁和節(jié)點的震害框架柱、梁和節(jié)點的破壞形態(tài)：（1）框架柱

柱身剪切破壞短柱破壞柱端彎剪破壞角柱破壞柱牛腿破壞（2）框架梁

剪切破壞3、框架柱、梁和節(jié)點的震害與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕

3、框架柱、梁和節(jié)點的震害當柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4)時形成短柱。短柱剛度大，易產生剪切破壞。3、框架柱、梁和節(jié)點的震害角柱由于雙向受彎、受剪,加上扭轉作用，震害比內柱重。圖5-2

梁柱節(jié)點震害

3、框架柱、梁和節(jié)點的震害

3、梁柱節(jié)點

節(jié)點破壞主要是由節(jié)點的受剪承載力不足、約束箍筋太少、梁筋錨固長度不夠以及施工質量差等因素引起的。4、框架填充墻的震害砌體填充墻剛度大而承載力低，首先承受地震作用而遭受破壞，在高烈度地震作用下，填充墻的裂縫明顯加重，甚至倒塌，震害規(guī)律一般是上輕下重。

填充墻破壞的主要原因是墻體受剪承載力低、變形能力小、墻體與框架缺乏有效的拉結，因此在往復變形時墻體容易發(fā)生剪切破壞和散落。4、框架填充墻的震害4、框架填充墻的震害5、抗震墻的震害

在強震作用下，抗震墻的震害主要表現為墻肢之間連梁的剪切破壞

。這主要是由于連梁跨度較小、高度大形成深梁，在反復荷載作用下形成X形剪切裂縫，這種破壞為剪切型脆性破壞，尤其是在房屋1/3高度處的連梁破壞更為明顯。5、抗震墻的震害二、抗震設計的一般要求（一）抗震等級

抗震等級是確定結構構件抗震計算（指內力調整）和抗震構造措施的標準，可根據設防烈度、房屋高度、建筑類別、結構類型及構件在結構中的重要程度來確定。（一）抗震等級抗震等級的劃分，應符合下列規(guī)定：1、設防類別為甲、乙、丁類的建筑應按第一章中抗震設防標準中抗震措施所要求的設防烈度，按表3-5確定抗震等級。2、框架-抗震墻結構，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等級應按框架結構確定。（一）抗震等級3、裙房與主樓相連，除應按裙房本身確定外，不應低于主樓抗震等級；裙房屋面部位的主樓上下各一層的抗震措施需要適當加強。裙房主樓之間設防震縫，在大震作用下可能發(fā)生碰撞，也需要采取加強措施。4、當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下的抗震等級可根據具體情況采用三級或更低等級。（二）結構選型和布置（1）合理地選擇結構體系框架結構優(yōu)點：建筑平面布置靈活、造型活潑，可以形成較大的使用空間，屬于柔性結構，具有較好的延性。缺點：結構抗側剛度較小，在地震作用下側向位移較大，其建筑高度受到限制。適用范圍：適用于非地震區(qū)，在地震區(qū)可用于12層（40m）以下、體型較簡單、剛度較均勻的房屋。（1）合理地選擇結構體系抗震墻結構優(yōu)點：結構整體性能好、抗側剛度大和抗震性能好，可降低建筑層高，施工相對簡便與快速。缺點：墻體較密，使建筑平面布置和空間受到限制;結構自重較大，地震作用較大。適用范圍：適合20~30層的多、高層居住建筑。（1）合理地選擇結構體系框架-抗震墻結構優(yōu)點：它即保留了框架結構建筑布置靈活、使用方便的優(yōu)點，又具有剪力墻結構抗側剛度大、抗震性能好的優(yōu)點，同時還可充分發(fā)揮材料的強度作用，具有較好的技術經濟指標。適用范圍：使用范圍很廣，10~20層的高層建筑均可采用。（1）合理地選擇結構體系

選擇結構體系時，應盡量使其基本周期錯開地震動卓越周期，一般房屋的基本自振周期應比地震動卓越周期大1.5~4.0倍，以避免共振效應。

選擇結構體系時，應選擇適宜的結構剛度。合理地處理結構的剛柔關系（二）結構選型和布置（2）為抵抗不同方向的地震作用，框架結構、抗震墻結構和框架－抗震墻結構中，框架或抗震墻均宜雙向設置，梁與柱或柱與抗震墻的中線宜重合，框架的梁與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。（二）結構選型和布置（3）框架結構中，砌體填充墻在平面和豎向的布置宜均勻對稱，避免形成薄弱層或短柱。砌體填充墻宜與梁柱軸線位于同一平面內，考慮抗震設防時，應與柱有可靠的拉結。（二）結構選型和布置（4）為使框架－抗震墻結構和抗震墻結構通過樓、屋蓋有效地傳遞地震剪力給抗震墻，抗震規(guī)范要求抗震墻之間無大洞口的樓、屋蓋的長寬比不宜超過表3－2的規(guī)定，符合該規(guī)定的樓蓋可近似按剛性樓蓋考慮；超過上述規(guī)定時，應考慮樓蓋平面內變形的影響。（二）結構選型和布置(5)抗震墻墻結構中的抗震墻設置，應符合下列要求：

①抗震墻的長度不宜過長，較長的抗震墻宜結合洞口設置弱連梁，將一道抗震墻分成較均勻的若干墻段，以避免抗震墻發(fā)生剪切破壞，并保證墻肢由受彎承載力控制，且靠近中和軸的豎向分布鋼筋在破壞時能從分發(fā)揮其強度，提高結構的變形能力。（二）結構選型和布置②抗震墻有較大洞口時，洞口位置宜上下對齊，形成明確的墻肢與連梁，以保證受力合理、有良好的抗震性能。（二）結構選型和布置③如果部分抗震墻不落地而由框架支承，這種底部框支層是結構的薄弱層，應限制框支層剛度和承載力過大的削弱，以提高房屋整體的抗震能力。所以，抗震規(guī)范規(guī)定，房屋底部有框支層時，框支層的剛度不應小于相鄰上層剛度的50％；落地抗震墻數量不宜小于上部抗震墻數量的50％，其間距不宜大于四開間和24m的較小值，且落地抗震墻之間樓蓋長寬比不應超過上表5－2規(guī)定的數值。（二）結構選型和布置（6）框架－抗震墻結構中的抗震墻設置要求

：①

抗震墻的一般布置原則是“均勻、分散、對稱、周邊”。②宜貫通全高，且橫向與縱向抗震墻宜相連；③不應設置在墻面需開大洞口的位置；④房屋較長時，縱向抗震墻不宜設置在端開間。（二）結構選型和布置（7）加強樓蓋的整體性①在高烈度（9度）區(qū)，應采用現澆樓面結構。②房屋高度超過50m時，宜采用現澆樓面結構；框架－抗震墻結構應優(yōu)先采用現澆樓面結構。③房屋高度不超過50m時，也可采用裝配整體式樓面。④后澆面層厚度一般不小于50mm，內配雙向鋼筋網φ4～φ6@150～250mm。⑤房屋的頂層、結構的轉換層、平面復雜或開洞過大的樓層均應采用現澆樓面結構。（三）屈服機制

多高層鋼筋混凝土房屋的屈服機制可分為總體機制（圖5-4a）、樓層機制（圖5-4b）及由這兩種機制組合而成的混合機制。（三）屈服機制合理的結構破壞機制應該是：1、較合理的框架破壞機制，應該是節(jié)點基本不破壞，梁比柱的屈服可能早發(fā)生、多發(fā)生，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，底層柱底的塑性鉸宜最晚形成?？傊?，設計時應體現“強柱弱梁”，“強剪弱彎”的原則。通過控制柱的軸壓比和剪壓比，增加結構的延性。2、框架—抗震墻結構和抗震墻結構中抗震墻塑性屈服宜產生在墻的底部。連梁宜在梁端塑性屈服。（三）屈服機制

在抗震設計中，增強承載力要和剛度、延性要求相適應。不適當地將某一部分結構增強，可能造成結構另一部分相對薄弱。因此，不合理地任意加強配筋以及在施工中以高強鋼筋代替原設計中主要鋼筋的做法，都要慎重考慮。（四）基礎結構

基礎結構的抗震設計要求是：在保證上部結構抗震耗能機制的條件下，基礎結構能將上部結構屈服機制形成后的最大作用（包括彎矩、剪力及軸力）傳到基礎，此時基礎結構仍處于彈性。（四）基礎結構單獨柱基礎適用于層數不多、地基土質較好的框架結構。交叉梁帶形基礎以及筏式基礎使用于層數較多的框架。（四）基礎結構框架結構有下列情況之一時，宜沿兩主軸方向設置基礎系梁。（1）一級框架和Ⅳ類場地的二級框架；（2）各柱基承受的重力荷載代表值差別較大；（3）基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大；（4）地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層、液化土層和嚴重不均勻土層。（四）基礎結構抗震墻結構以及框架－抗震墻結構的抗震墻基礎應具有足夠的抗轉動能力。（1）當按天然地基設計時，最好采用整體性較好的基礎結構并有相應的埋置深度。（2）當上部結構的重量和剛度分布不均勻時，宜結合地下室采用箱形基礎以加強結構的整體性。（3）當表層土質較差時，為了充分利用較深的堅實土層，減少基礎嵌固程度，可以結合以上基礎類型采用樁基。三、框架內力和位移計算（一）水平地震作用的計算

一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用應全部由該方向抗側力框架結構來承擔。（一）水平地震作用的計算

計算多層框架結構的水平地震作用時，一般應以防震縫所劃分的結構單元作為計算單元，在計算單元各樓層重力荷載代表值的集中質點G設在樓屋蓋標高處。對于高度不超過40m、質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構，可采用底部剪力法分別求出計算單元的總水平地震作用標準值F、各層的水平地震作用標準值Fi和頂部附加水平地震作用標準值。T

1

=1.7ψT

uT

（一）水平地震作用的計算結構的基本周期可按下列公式計算：(3－1)i式中

，

ψ

T——考慮非結構墻體剛度影響的周期折減系數，當采用實砌填充磚墻時取0.6～0.7；當采用輕質墻、外掛墻板時取0.8；

uT——結構頂點假想位移（m），即假想把集中在各層樓層處的重力荷載代表值

G作為水平荷載，僅考慮計算單元全部柱的側移剛度∑

D，

按彈性方法所求得的結構頂點位移。Vi

=∑Fj

+?Fn（3-2）

（一）水平地震作用的計算對于有突出于屋面的屋頂間（電梯間、水箱間）等的框架結構房屋，結構頂點假想位移

uT

指主體結構頂點的位移。因此，突出屋面的屋頂間的頂面不需設質點

Gn+1，而將其并入主體結構屋頂集中質點

Gn內。當已知第j層的水平地震作用標準值Fj和?Fn，第i層的地震剪力

Vi

按下式計算：

nj=i（一）水平地震作用的計算，再按個層各柱的側移剛度求其分擔的水平地震剪力標準值。《抗震規(guī)范》規(guī)定，為考慮扭轉效應的影響，對于規(guī)則結構，橫、縱向邊框架柱的上述分配水平地震剪力標準值應分別乘以增大系數1.15、1.05。一般將磚填充墻僅作為非結構構件，不考慮其抗側力作用。按（3－2）求得第i層地震剪力Vi后（二）水平地震作用下框架內力的計算

目前，再工程計算中，常采用反彎點法和D值法（改進反彎點法）。

反彎點法適用于層數較少，梁柱線剛度比大于3的情況，計算比較簡單。

D值法近似地考慮了框架節(jié)點轉動對側移剛度和反彎點高度地影響，比較精確，得到廣泛應用。（三）豎向荷載作用下框架內力的計算豎向荷載下框架內力近似計算可采用分層法和彎矩二次分配法。

在豎向荷載下可以考慮適當降低梁端彎矩，進行調幅。對于現澆框架，調幅系數β

可取0.8~0.9；裝配整體式框架由于節(jié)點的附加變形，可取β＝0.7~0.8。M

4

=

M

3

+[

(M1

+

M

2)

?

(βM1

+

βM

2)]（三）豎荷作用下框架內力的計算

支座彎矩調幅降低后，梁跨中彎矩應相

應增加，且調幅后的跨中彎矩不應小于簡支

情況下跨中彎矩的50％。如圖3-9，跨中彎矩為：圖3-9

豎向荷載下梁端彎距調幅1

12

2（三）豎荷作用下框架內力計算

只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以調幅，水平荷載作用下的梁端彎矩不能考慮調幅。因此，必須先將豎向荷載作用下的梁端彎矩調幅后，再與水平荷載產生的彎矩進行組合。

當活載不很大時，可按全部滿載布置。這樣，可不考慮框架的側移，以簡化計算。當活載較大時，可將跨中彎矩乘以1.1~1.2系數加以修正，以考慮活載不利布置對跨中彎矩的影響。

（四）內力組合

在框架抗震設計時，一般應考慮以下兩種基本組合：（1）地震作用效應與重力荷載代表值效應的組合

當只考慮水平地震作用與重力荷載代表值時，其內力組合設計值S可寫成：（3-4）S

=1.2SGE

+1.3SEhGE式中S——

相應于水平地震作用下由重力荷載代表值效應的標準值；

SEh——

水平地震作用效應的標準值。（四）內力組合（2）豎向荷載效應，包括全部恒載與活載的組合

無地震作用時，結構受到全部恒載和活載的作用。正常豎向荷載作用下的內力組合有可能對某些截面設計起控制作用。對于這種組合，根據《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009－2001），其荷載效應組合的設計值S應從下列兩種組合值中取最不利值：（四）內力組合由活荷載效應控制的組合：由恒荷載效應控制的組合：布活荷載一般取0.7。S

=1.2SG

+1.4SQS

=1.35SG

+1.4ψcSQ式中SG——由恒載產生的內力標準值；SQ——由活載產生的內力標準值；ψ

c——活荷載組合值系數，對樓屋蓋均（四）內力組合在上述兩種荷載組合中，取最不利情況作為截面設計用的內力設計值。當需要考慮豎向地震作用或風荷載作用時，其內力組合設計值可參照《荷載規(guī)范》有關規(guī)定。（五）位移計算（1）多遇地震作用下層間彈性位移的計算

多遇地震作用下，框架結構的層間彈性位式中

h

——

層高；性位移。求此值時，水平地震作用應采用多遇地震時的地震影響系數。各作用分項系數均應采用1.0。在計算構件剛度D值時，采用構件彈性剛度。移，應滿足下式的要求：

?ue

≤[θe]he?u——多遇地震作用標準值產生的層間彈[θe]——

層間彈性位移角限值，取1/550；

（五）位移計算

注意：對于裝配整體式框架，考慮節(jié)點剛度降低對側移的影響，應將計算所得的增加

20％。?ue②計算柱側移剛度

；

∑

j

j

D

D

及（五）位移計算計算層間位移的一般步驟是：①計算梁、柱線剛度；③確定結構的基本自振周期Ti；nj=1④由表2-7查得設計反應譜特征周期Tg，確定α1；⑤計算結構底部剪力

FEK

；∑D（3－6）

（五）位移計算⑥按式（3－2）計算樓層剪力

Vi

；⑦求層間彈性位移j?ue

=

Vi

nj=1⑧驗算是否滿足

?ue

≤[θe]h（五）位移計算（2）罕遇地震作用下層間彈塑性位移計算

研究表明，結構進入彈塑性階段后變形主要集中在薄弱層。因此，抗震規(guī)范規(guī)定架結構，尚需進行罕遇地震作用下結構薄弱層的彈塑性變形計算。，對于樓層屈服承載力系數

ξ

y小于0.5的框yi

=

ξ（五）位移計算（1）結構薄弱層的確定：按構件實際配筋和材料強度標準值計算的樓層受剪承載力與該層彈性地震剪力（按罕遇地震作用）之比。既（3-7）性剪力。樓層屈服承載力系數

ξ

y，其定義是VeiVyi式中ξ

yi——

第i層的屈服承載力系數；V

yi——

第i層的樓層受剪承載力；

Vei——

罕遇地震作用下，第i層的彈（五）位移計算注意：此時要采用罕遇地震的地震按式（3－7），可計算出各樓層的<1，意味該樓層進入屈服愈深，破壞的可能性也愈大。而樓層屈服承載力系數影響系數αmax來求

α1

。屈服承載力系數

ξ

y

。如ξ

y

≥

1，則表示該層處于或基本處于彈性狀態(tài)。如

ξ

y最小者ξ

y

min即為結構薄弱層。（五）位移計算（2）樓層屈服承載力的確定①計算梁、柱的極限抗彎承載力。計算時，應采用構件實際配筋和材料的強度標準值，不應用材料強度設計值，并可近似地按下列公式計算：梁：（3-8）sM

bu

=

As

f

yk

(h0

?α′)（3-9）——

混凝土軸心抗壓強度標準值；

（五）位移計算柱：當軸壓比小于0.8或

NG

fcmkbchc

≤

0.5時，)sMcu

Nbchc

fck=

As

fyk(hc0

?α′)

+

0.5Nhc(1?式中

f

yk——

鋼筋強度標準值；fckG

N

——

考慮地震組合時相應于設計彎矩的軸力，一般可取重力荷載代表值作用下的軸力

N（分項系數取1.0）；

bc、hc

、

c0－柱截面的寬度、高度、有效高度。hM

c,i+1

=

M

cu

l

,i+1M

c,i

=

M

cu

u

,i

（3-10）（3-11）~

c

（五）位移計算②計算柱端截面有效受彎承載力

M

。A.當時∑M

cu

<∑M

bu，為強梁弱柱型（圖3-10a），既

~

l~

u圖3-10

框架節(jié)點破壞機制的幾種情況Mci

=∑MbuKi

+

Ki+1??兩者中較小值

（五）位移計算B.當∑M

bu<∑

M

cu時，為強柱弱梁型（圖3-10b）。

~

l

Ki+1

?

?

兩者中較小值

?Mcu,iKi+1

?

?

?~

uMc,i

=

Mcu,i+1Ki

?Ki+1?

兩者中較小者?

（五）位移計算C.當∑M

bu<

∑M

cu

時，而且柱的上端節(jié)點為弱柱型，下端節(jié)點為弱梁型（圖3-10c)。即：

~

l??Mcu,i~

u

lM

c,i

=

M

cu,i?1M

cu,iKi

??

兩者中較小者

（五）位移計算D.當∑M

bu

<∑M

cu

時，而且柱的上端節(jié)點為弱梁型，下端節(jié)點為弱柱型（圖3-10d)。即：l

?Ki?1?

?~

l

u~

u式中

（五）位移計算M

bu——梁端極限受彎承載力；bucu

M

cu——柱端極限受彎承載力；

∑M

——節(jié)點左、右梁端反時針或順時針方向截面極限受彎承載力之和；

∑M——節(jié)點上、下柱端順時針或反時針方向截面極限受彎承載力之和；

~

u

~

u

~

u面有效受彎承載力；

~

l

~

l

~

l有效受彎承載力；

Ki，Ki+1，Ki?1

——第i層，i+1層，i-1層柱線剛度。M

cij

+

M

cij（五）位移計算③計算第i層j根柱的受剪承載力

VyijHni~

u

~

lVyij

=式中

H

ni

——第i層的凈高，可由層高H減去該層上、下梁高的1/2求得?！?/p>

=

yij

yi

V

V（五）位移計算將第i層各柱的屈服承載力相加即得：④計算第i層的樓層屈服承載力

Vyinj=1（五）位移計算（3）薄弱層的層間彈塑性位移計算

統(tǒng)計表明，薄弱層的彈塑性位移一般不超過該結構頂點的彈塑性位移。而結構頂點的彈塑性位移與彈性位移之間有較為穩(wěn)定的關系。經過大量分析表明，對于不超過12層且樓層剛度無突變的框架結構和填充墻框架結構可采用簡化計算方法，即薄弱層的層間的彈塑性位移可用層間位移乘以彈塑性位移增大系數而得，其計算公式為：?u

p

=η

p?ue（五）位移計算的層間位移（計算方法同前）；的均勻程度和層數有關；當薄弱層的屈服，則視為不均勻結構，按表2－18內相應數值的1.5倍采用；其他情況可采用內插法取得。式中

?ue

——罕遇地震作用下按彈性分析η

p

——彈塑性位移增大系數，與結構承載力系數ξ

y,min

不小于相鄰層該系數平均值

ξ

y

的80％時，可視為沿高度分布均勻的結構，按表2－18采用。當ξ

y,min≯0.5

ξ

y

時?u

p——層間彈塑性位移。（五）位移計算（4）層間彈塑性位移驗算

在罕遇地震作用下，根據試驗及震害經驗，多層框架及填充墻框架的層間彈塑性位移應符合下式要求：當框架柱的軸壓比小于0.40時，可提高10％；當柱沿全高加密箍筋并規(guī)范規(guī)定的體積配箍率的上限值時可提高20％，但累計不超過25％。h——薄弱層的層高。?u

p

≤[θ

p]h式中[θ

p]——層間彈塑性位移角限值，取1/50；（五）位移計算

綜上所述，按簡化方法驗算框架結構在罕遇地震作用下，層間彈塑性位移的一般步驟是：①按梁、柱實際配筋計算各構件極限抗彎②按罕遇地震作用下的地震影響系數最大弱層。承載力，并確定樓層屈服承載力

Vyi

。1值αmax

，按圖2—19確定

α

，計算樓層的彈性ue

e地震剪力

V和層間彈性位移

?。③計算樓層屈服承載力系數

ξ

yi

，并找出薄

（五）位移計算④計算薄弱層的層間彈塑性位移

?u

p

=η

p?ue。⑤驗算層間位移角，要求滿足式2－206：≤[θ

p]?u

p

hθ

p

=四

框架柱抗震設計

柱是框架中最主要的承重構件，它是壓彎、剪構件變形能力不如以彎曲作用為主的梁。為此，應遵循以下設計原則：

（1）強柱弱梁，使柱盡量不出現塑性較。（2）在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞，使柱有足夠的抗剪能力。（3）控制柱的軸壓比不要太大。（4）加強約束，配置必要的約束箍筋。四

框架柱抗震設計1．強柱弱梁

與柱端彎矩設計值的確定

在承載力方面，“強柱弱梁”就是要求同一節(jié)點上、下柱端截面極限受彎承載力之和應大于同一平面內節(jié)點左、右梁端截面的極限受彎承載力之和。四

框架柱抗震設計圖3-11

強柱弱梁示意

四

框架柱抗震設計

《抗震規(guī)范》規(guī)定，一、二級框架的梁柱節(jié)點處，除頂層柱和軸壓比小于0.15的柱外，有地震作用組合的柱端彎矩應分別符合下列公式要求：（3-19a)一級框架結構及9度時尚應符合：（3-19b）c∑M=ηc∑Mbc∑M=1.2∑Mbua四

框架柱抗震設計向截面組合的彎矩設計之和；上下柱端彎矩，一般情況可按彈性分析所得彎矩之比分配到上、下柱端；針方向截面組合的彎矩設計值之和；式中ηc——柱端彎矩增大系數，一級取1.40，二級取1.2，三級取1.0；c∑M——節(jié)點上、下柱端順時針或反時針方∑M

b——同一節(jié)點左、右梁端反時針或順時f

yk

A

(hb0

?

a′

s)

（3-20）

四

框架柱抗震設計

∑M

bua

——同一節(jié)點左、右梁端反時針或順時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩之和，可根據相應的實際配筋面積和材料強度標準值所確定的正截面受彎承載力之和除以梁受彎承載力抗震調整系數

γ

RE

來求得，即

asM

bua

≈

1γ

RE四

框架柱抗震設計注意：（1）對于軸壓比小于0.15的柱，包括頂層柱，因其具有與梁相近的變形能力，故可不必滿足上述要求。（2）當柱的組合彎矩設計值不能滿足式（5－19a）或式（5－19b）的要求時，則應按式（5－19a）或式（5－19b）取值進行柱正截面承載力計算。柱上、下端的彎矩值按原有組合彎矩設計值的比例進行分配。四

框架柱抗震設計

國內外研究表明，要真正達到強柱弱梁的目的，柱與梁的極限受彎承載力之比要求在1.60以上。而按抗震規(guī)范設計的框架結構這個比值大約在1.25左右。因此，按式（5－19）設計時只能取得在同一樓層中部分為梁鉸，部分為柱鉸以及不致在柱上、下兩端同時出現鉸的混合機制。故對框架柱的抗震設計還應采取其他措施，如限制軸壓比和剪壓比，加強柱端約束箍筋等。四

框架柱抗震設計

試驗研究還表明，框架底層柱根部對整體框架延性起控制作用，柱腳過早出現塑性鉸將影響整個結構的變形及耗能能力，故應當適當加強底層柱的抗彎能力。為此，抗震規(guī)范要求一、二、三級框架的底層柱底截面的組合彎矩設計值應分別乘以增大系數1.50、1.25和1.15。四

框架柱抗震設計

根據上述各項要求所確定的組合彎矩設計值，即可進行柱正截面承載力驗算。此時，承載力設計值應按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010－2002）計算，但應注意，其承載力設計值應除以承載力抗震調整系數。

四

框架柱抗震設計2．在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞（1）柱剪力設計值

為了防止框架柱出現剪切破壞，一、二、三級抗震設計時應將柱的剪力設計值適當放大。

框架柱端部截面組合的剪力設計值，可按下式計算（圖3-12）：（3－21a）c

lVc＝ηvc

(M

u

+

Mc)

Hn四

框架柱抗震設計圖3-12

梁柱端部

截面的受力

四

框架柱抗震設計一級框架結構及9度時尚應符合(3-21b)式中l(wèi)Vc＝

1.2(Mcua

+

Mcua)

Hnηvc

——柱剪力增大系數，一級取1.4c

l，二級取1.2，三級取1.1；

H

n

——柱的凈高；

M

u、M

c-——分別為柱的上、下端順時針或反時針方向截面組合的彎矩設計值；?0.5γ

RE

c

?1?1

?

?γ

RE

?

??+

fyk

s

c0

?αs′)??

?A

(h

四

框架柱抗震設計

u時針方向實配的正截面抗震承載力所對應的彎矩值，可根據實際配筋面積、材料強度標準值和軸向力等，按式（3－22）確定或經綜合分析比較后確定。

a（3－22）cMcua

γ

RENα1fckbhc=×

Nh??

??四

框架柱抗震設計力設計值。

考慮到地震扭轉效應的影響明顯，《抗震規(guī)范》規(guī)定，一、二、三級框架的角柱，經本書上述調整后的柱端組合彎矩值、剪力設計值尚應乘以不小于1.10的增大系數bc、hc——

分別為柱截面寬度和高度；hc0——

柱截面有效高度；s

Aa——

單邊縱向鋼筋實配截面面積；N

——

有地震作用組合所得柱軸向壓（3－23）

四

框架柱抗震設計（2）剪壓比限值

剪壓比是截面上平均剪應力與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值，以表示，用以說明截面上承受名義剪應力的大小。

考慮地震作用組合的矩形截面的框架柱（

λ

>

2

，λ

為柱的剪跨比），其截面組合剪力設計值應符合下列要求：c(0.2fcbhc0)

1γ

REVc

≤（3－24）

（3）柱斜截面受剪承載力

試驗證明，在反復荷載下，框架柱的斜截面破壞，有斜拉、斜壓和剪壓等幾種破壞形態(tài)。當配箍率能滿足一定要求時，可防止斜拉破壞；當截面尺寸滿足一定要求時，可防止斜壓破壞。而對于剪壓破壞，應通過配筋計算來防止。

四

框架柱抗震設計對于短柱（

λ

≤

2

），應滿足c(0.15fcbhc0)

1γ

REVc

≤式中

四

框架柱抗震設計

《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定，框架柱斜截面受剪承載力按下式計算：

Vc

≤1

γ

RE(1.05ftbh0

(λ

+1)+

fyvAshhc0

s

+0.056N)

（3-25）ft——混凝土軸心抗拉強度設計值；

λ——框架柱的計算剪跨比，取

λ＝

M

(Vhco)；此外，宜取柱上、下端組合彎矩設計值的較大者，V取與M對應的剪力設計值；當柱反彎點在層高范圍內時，可取λ

＝Hn

2hco，當λ<1時，取

λ＝1；當

λ

>3時，取

λ＝3；

四

框架柱抗震設計—考慮地震作用組合的柱軸向壓——同一截面內各肢水平箍筋的全部截面面積；——箍筋間距。N力設計值；當時

N

>

0.3fcbchc，取

N

=

0.3fcbchc；

γ

RE——承載力抗震調整系數，取0.85；Ashs當式（3－26）右邊括號內的計算值小于

0

/

yv

sb

f

h

s時，取等于

，且值不應小于

0

/

yv

sb

f

h

s

0

0.36

yv

sb

f

h四

框架柱抗震設計

當考慮地震作用組合的框架柱出現拉力時，其余截面抗震受剪承載力應符合下式規(guī)定：（3－26）。式中

N——考慮地震作用組合的框架柱軸向拉力設計值。Vc

≤1

γ

RE(1.05ftbh0

(λ

+1)+

fyvAshhc0

s

?0.2N)AA

A四

框架柱抗震設計3．控制柱軸壓比壞形態(tài)和延性的主要因素之一。軸壓比

μN

是指有地震作用組合的柱bchc

fc組合軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的比值，以

N

表示。軸壓比是影響柱子破四

框架柱抗震設計

軸壓比的不同，柱將呈現兩種破壞形態(tài)，即混凝土壓碎而受拉鋼筋并未屈服的小偏心受壓破壞，和受拉鋼筋首先屈服具有較好延性的大偏心受壓破壞。框架柱的抗震設計一般應控制在大偏心受壓破壞范圍。因此，必須控制軸壓比。0.0033+

四

框架柱抗震設計

由界限破壞可知（圖3-13），此時受拉鋼筋屈服，同時混凝土也達到極限壓應變，則受壓區(qū)相對高度系數為：（3－27）=0.0033

f

yk

Es

xbhc0ξb

=圖5-9

界限破壞時的受力情況x

=

=

0.8ξb

c0Nkα1

fck

c=

0.85?

??

??

??

??

??

?

=1.30ξb

四

框架柱抗震設計

對稱配筋，且承受軸壓力標準值的作用，利用平衡條件可得受壓區(qū)高度：（3－28）

由式（3－28），改寫為按軸壓力設計值和混凝土軸心受壓強度設計值計算，則hb

Nfcbchc??hco

???

hc

?（3－29

）??

fcK??

fc?

N?

NK類別抗震等級一二三框架柱0.70.80.9短柱λ≤1.50.650.750.85四

框架柱抗震設計

綜合考慮不同抗震等級的延性要求，對于考慮地震作用組合的各種柱軸壓比限值見表3－7。表3-7

柱軸壓比限值四

框架柱抗震設計

確定柱截面尺寸除了符合柱軸壓比限值之外，《抗震規(guī)范》還提出下列規(guī)定：1）截面的寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱直徑不宜小于350mm；

2）剪跨比宜大于2，避免采用短柱；

3）截面長邊與短邊的邊長不宜大于3。四

框架柱抗震設計4、加強柱端約束根據震害調查，框架柱的破壞主要集中在柱端1.0～1.5倍柱截面高度范圍內。因此，應采用加密箍筋的措施來約束柱端。

加密箍筋可以有三方面作用：第一，承擔柱子剪力；第二，約束混凝土，可提高混凝土抗壓強度，更主要的是提高變形能力；第三，為縱向鋼筋提供側向支承，防止縱筋壓曲。

四

框架柱抗震設計

試驗資料表明，在滿足一定位移的條件下，約束箍筋的用量隨軸壓比的增大而增大，大致呈線性關系。為經濟合理地反映箍筋含量對混凝土的約束作用，直接引用配箍特征值。為了避免配箍率過小還規(guī)定了最小體積配箍率?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，柱箍筋加密區(qū)的體積配箍率應符合下列要求：(3-30)ρv

≥

λv

fc

/

fyv。

四

框架柱抗震設計式中

ρv——柱箍筋加密區(qū)的體積配箍率，一級不應小于0.8％，二級不應小于0.6％，三、四級不應小于0.4％；計算復合箍的體積配箍率時，應扣除重疊部分的箍筋體積；

fc——混凝土軸心抗壓強度設計值；強度等級低于C35N/mm2時，應按C35計算；

fyv——箍筋或拉筋抗拉強度設計值，超過360N/mm2時，應取360N/mm2計算；λv——最小配箍特征值，宜按表3－8采用四

框架柱抗震設計

柱端箍筋加密區(qū)的加密區(qū)長度、箍筋最大間距、箍筋最小直徑等項構造要求，列于表3-9。

為了有效地約束混凝土以阻止其橫向變形和防止縱筋壓曲，柱加密區(qū)的箍筋肢距也做了相應的規(guī)定。四

框架柱抗震設計

考慮到柱在其層高范圍內剪力值不變及可能的扭轉影響，為避免非加密區(qū)抗剪能力突然降低很多而造成柱中段剪切破壞，《抗震規(guī)范》還柱非加密區(qū)的箍筋量以及箍筋間距做了相應的規(guī)定。四

框架柱抗震設計

為了避免地震作用下柱過早進入屈服，并獲得較大的屈服變形，必須滿足柱縱向鋼筋的最小總配筋率?？偱浣盥拾粗孛嬷腥靠v向鋼筋的面積余截面面積之比計算。同時，每一側配筋率不應小于0.2％。

框架柱縱向鋼筋的最大總配筋率也應受到控制。過大的配筋率容易產生粘結破壞并降低柱的延性。

四

框架柱抗震設計

當采用搭接接頭時，縱向受拉鋼筋的抗震搭接長度應按下式確定：（3－31）laE

=ζ

laE式中

la

E——縱向受拉鋼筋的抗震錨固長度，按式（3-37）確定；

ζ

——縱向受拉鋼筋搭接長度修正系數，位于同一連接區(qū)段內受拉鋼筋搭接接頭面積百分率為50%時取1.4，為100%時取1.6。分別為

。梁端

730

770

b

c

M

kN

m

M

kN

m

=

?

=

?

和四

框架柱抗震設計【例題3－1】

框架柱抗震設計。已知某框架中柱，抗震等級二級。軸向壓力組合設計值N=2710kN，柱端組合彎矩設計值柱截面500mm×600mm，采用對稱配筋，經配筋計算后每側5ф25。梁截面300mm×750mm，層高4.2m?；炷翉姸鹊燃塁30，主筋HPB335級鋼筋，箍筋HPB235級鋼筋。t組合彎矩設計值之和∑M

b

=

900kN

?m。選用

四

框架柱抗震設計【解】（1）強柱弱梁驗算

二級抗震，要求節(jié)點處梁柱端組合彎矩設計值應符合c∑M≥1.2∑Mbt

c

b

c分別在節(jié)點上、下柱端截面組合彎矩設計值和節(jié)點左、右梁端截面組合彎矩設計值之和，則

∑M

c＝

Mc

＋

M

b

＝770＋730＝1500＞1.2×∑M

b＝1.2×900＝1080

（可）

四

框架柱抗震設計

2、斜截面受剪承載力

（1）剪力設計值

t

Vc

=1.2×

Hn

770+

730

1500

4.2?0.75

3.45（2）由于λ

>

2，剪壓比應滿足(0.2fcbchc0)

1γ

REVc

≤(0.2

fcbchc0)

1γ

RE

10.85=(0.2×14.3×500×560)

=

942.12kN

>

521.74kN

（可）

四

框架柱抗震設計（3）混凝土受剪承載力VccVc

=fcbhc0

+

0.056N1.05λ

+1c

由于柱反彎點在層高范圍內，取

Hn

3.45

2hc0

2×0.565N

=

2710000N

>

0.3fcbh

c0=

0.3×14.3×500×560

=1201200N

故取N

=1201.20kN

，所以

1.05

3+1

=172372.2N0

c

t

yv

V

f

bh

f

+≤0

0.56

h

N

+

?521740

=172372.2

210

560

s

+

×

×

?

?2.31mm

mm

=取較小者,s=100mm

?四

框架柱抗震設計（4）所需箍筋對柱端加密區(qū)尚應滿足：1

?1.05

Ash

??γ

RE

?λ

+1

s

?

1

?

Ash

?0.85

?

?Ash

2s<100mm

?s

<

8d(8×25

=

200mm)?（可）

四

框架柱抗震設計則需Ash

=100×2.31=

231mm2選用φ10，4肢箍，得

Ash

=

4×78.5=314mm2

>

231mm2對非加密區(qū)，仍選用上述箍筋，而

s

=

200mm（可）（圖3-14a）四

框架柱抗震設計

圖3-14

柱配筋圖（a）立面圖；（b）1－1剖面圖；（c）箍筋形式ρsv

==

=1.27%

≈

λv=

0.13×

=1.3%c

四

框架柱抗震設計（3）軸壓比驗算

N

2710000

fcbhc

14.3×500×600（4）體積配箍率

μ，采用井字復合配箍（圖3-14b），14.31.43

fcfyv

其配箍率

n1As1l1

+

n2As2l2

Acor

?s4×78.5×450+

4×78.5×550

(450×550)×100Hn

6

=

3450

6

=

575mm???

（6）其他

縱向鋼筋的總配筋率、間距和箍筋肢距也都滿足抗震規(guī)范的要求，驗算從略。

四

框架柱抗震設計（5）

柱端加密區(qū)0ll0

=

hc

=

600mm

?

500mm?l取大者，0

=

600mm五

框架梁的抗震設計

框架結構的合理屈服機制是在梁上出現塑性較。但在梁端出現塑性較后，隨著反復荷載的循環(huán)作用，剪力的影響逐漸增加，剪切變形相應加大。因此，既允許塑性較在梁上出現還要防止由于梁筋屈服滲入節(jié)點而影響節(jié)點核心的性能，這就是對梁端抗震設計的要求。具體來說，即：

（1）梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力；

（2）梁筋屈服后，塑性鉸區(qū)段應有較好的延性和耗能能力；（3）妥善地解決梁筋錨固問題。Mb

+

Mb

五

框架梁的抗震設計1．框架梁受剪承載力驗算（1）梁剪力設計值

為了使梁端有足夠的受剪承載力，應充分估計框架梁端實際配筋達到屈服并產生超強時有可能產生的最大剪力。為此，對一、二、三級框架梁端部截面組（3-32）合的剪力設計值應按下式調整：

l

Vb

=ηvb

+VGb

ln+

MMbua

bua五

框架梁的抗震設計

圖3-15

框架梁剪力設計值一級框架結構及9度時尚應符合（3-33）l

r

lnVb

=1.1

+VGb五

框架梁的抗震設計簡支梁分析的梁端截面組合剪力設計值；取1.2，三級取1.1；反時針方向截面組合的彎矩設計值（不考慮式中

VGb

——梁在重力荷載代表值作用下，按ηvb

——梁端剪力增大系數，一級取1.3，二級Vb

——梁端截面組合剪力設計值；l

rM

b

、

M

b

——分別為梁地左、右端順時針或彎矩調幅）；對一級框架，兩端

M

b

為負值時，絕對值較小者取

M

b

=0；、

——分別為梁左、右端順時針或

bua

M

bua

M五

框架梁的抗震設計反時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值；可根據實際配筋面積和材料強度標準值并應考慮抗震調整系數影響來確定。ln

——梁的凈跨；l

r

五

框架梁的抗震設計（2）剪壓比限值

梁塑性鉸區(qū)的截面剪應力大小對梁的延性、耗能及保持梁的剛度和承載力有明顯影響。根據反復荷載下配箍率較高的梁剪切試驗資料，其極限剪壓比平均值約0.24。當剪壓比大于0.30時，即使增加配箍，也容易發(fā)生斜壓破壞。因此，各抗震等級的框架梁端部截面組合的剪力設計值均應符合下列條件：（3-34）(0.2

fcbh0)

1γ

REVb

≤(

)

0

15

.

0

bh

fcVb

≤RE

γ五

框架梁的抗震設計（3-34a)當梁的凈跨ln

≤

2.5h時，應符合下式要求：1式中

γ

RE——承載力抗震調整系數，取0.85。Vb

t

f

bh0

+1.25fyv≤?

h0

?γ

RE

?

?

五

框架梁的抗震設計(3)

斜截面受剪承載力

與非抗震設計類似，梁的受剪承載力可歸結為由混凝土和抗剪鋼筋兩部分組成。但是反復荷載作用下，混凝土的抗剪作用將有明顯的削弱。其原因是梁的受壓區(qū)混凝土不再完整，斜裂縫的反復張開和閉合，使骨料咬合作用下降，嚴重時混凝土將剝落?！痘炷两Y構設計規(guī)范》規(guī)定，對于矩形、T形和I字形截面的一般框架梁，斜截面受剪承(3-35)載力應按下式驗算

1

?

Asv

?

0.42

s五

框架梁的抗震設計式中

f

yv——

箍筋抗拉強度設計值；

Asv

——

同一截面箍筋各肢的全部截面面積；

γ

RE

——

承載力抗震調整系數，一般取0.85；對于一、二級框架短梁，建議可取1.0。Vb

≤?λ

+1

fcbh0

+

fyv

s

h0

?式中λ—驗算截面的剪跨比，

h

；λ=

五

框架梁的抗震設計

集中荷載較大（由集中荷載對支座截面產生的剪力值占總剪力的75％以上）的a——集中荷載作用點到支座的距離。(3-35a）

λ

<1.5λ框架，應按下式驗算：

1

?

1.05

Asv

?

γ

RE

?

?

a

0時，取λ＝1.5；

>3時，取λ＝3；五

框架梁的抗震設計2、提高梁延性的措施

承受地震作用的框架梁，除了保證必要的受彎和受剪承載力外，更重要的是要具有較好的延性，是梁端塑性鉸得到充分開展，以增加變形能力，耗散地震能量。

試驗和理論分析表明，影響梁截面延性的主要因素由梁的截面尺寸、縱向鋼筋配筋率、剪壓比、配箍率、鋼筋和混凝土的強度等級等。五

框架梁的抗震設計

在地震作用下，梁端塑性鉸區(qū)混凝土保護層容易剝落。如果梁截面寬度過小則截面損失比例較大，故一般框架梁寬度不宜小于200mm。為了對節(jié)點核心區(qū)提供約束以提高節(jié)點受剪承載力，梁寬不宜小于柱寬的1/2。狹而高的梁不利混凝土約束，也會在梁剛度降低后引起側向失穩(wěn)，故梁的高寬比不宜大于4。另外，梁的塑性鉸區(qū)發(fā)展范圍與梁的跨高比有關，抗震規(guī)范規(guī)定，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。五

框架梁的抗震設計《混凝土規(guī)范》規(guī)定，縱向受拉鋼筋的最

試驗表明，梁的變形能力隨截面混凝土受壓區(qū)的相對高度的減小而增大。因此，控制梁受壓區(qū)高度，也就控制了梁的縱向鋼筋配筋率?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，一級框架梁不應大于0.25，二級框架梁不應大于0.35，且梁端縱向受拉鋼筋的配筋率均不應大于2.5%。限制受拉配筋是為了避免剪跨比較大的梁在未達到延性要求之前，梁端下部受壓區(qū)混凝土過早達到極限壓應變而破壞。小配筋率，其與

ft

/

fy有關。五

框架梁的抗震設計

另外，梁端截面上縱向受壓鋼筋與縱向受拉鋼筋保持一定的比例，對梁的延性也有較大的影響。所以《抗震規(guī)范》規(guī)定，在梁端箍筋加密區(qū)，受壓鋼筋面積和受拉鋼筋面積的比值，一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3。在計算該截面受壓區(qū)高度x時，由于受壓筋在梁鉸形成時程現不同程度的壓曲失效，一般可按受壓筋面積的60％且不大于同截面受拉筋的30％考慮。五

框架梁的抗震設計

與框架柱類似，在梁端預期塑性鉸區(qū)段加密箍筋以約束混凝土，也可提高梁的變形能力，增加延性。

《抗震規(guī)范》對梁端加密區(qū)的范圍的構造要求

做了相應的要求。

考慮到地震彎矩的不確定性，梁頂面和底面應有通長鋼筋。對于一、二級抗震等級，梁上、下的通長鋼筋不應小于2φ14且分別不少于梁頂面和底面縱向鋼筋中較大截面面積的1/4，三、四級則不應少于2φ12。在梁端和柱端的箍筋加密區(qū)內，不宜設置鋼筋接頭。?l

=

la??1?

五

框架梁的抗震設計3、梁筋錨固

直線筋的粘結強度主要與錨固長度、混凝土抗拉強度和箍筋數量等因素有關，也與反復荷載的循環(huán)次數有關。在反復荷載作用下，鋼筋與混凝土的粘結強度將發(fā)生退化，其退化率約為0.75左右。因此，可在單調加載的受拉筋最小錨固長度的基礎上增加一個附加錨固長度，以滿足抗震要求。附加錨固長度可用下式計算：（3－36）???

1?0.75五

框架梁的抗震設計

彎折錨固可分水平錨固段和彎折錨固段兩部分（圖3-17）。試驗表明，彎折筋的主要持力段是水平段。彎折段較短時，其彎折角度有增大趨勢，造成節(jié)點變形大幅增加。因此，彎折段長度不能太短縱向鋼筋直徑）。但如果，一般要有15d左右（d為

圖3-17

梁筋彎折錨固沒有適當的水平段長度，只增加彎折段的長度對提高粘結強度并無顯著作用。

五

框架梁的抗震設計

另外，如無適當的水平段長度，只增加彎折段的長度對提高粘結強度并無顯著作用。

《抗震規(guī)范》規(guī)定：框架梁縱向鋼筋在邊柱節(jié)點的錨固長度應按下式確定：（3－37）laE

=ξala式中

la

——縱向受拉鋼筋非抗震設計的最小錨固長度，按《混凝土規(guī)范》規(guī)定；

ξa

——縱向受拉鋼筋錨固長度修正系數，一、二級取1.15；三級取1.05，四級取1.0。五

框架梁的抗震設計

圖3-18

梁筋錨固（a）邊柱節(jié)點；（b）中柱節(jié)點

五

框架梁的抗震設計

除滿足式（3－37）外，梁筋尚應伸過節(jié)點中心線不少與5d。當梁筋在節(jié)點內水平錨固長度時，應沿柱外邊彎折，并滿足以下要求（圖3-18）：（3－38）（3－39）

lh

≥

0.4laElv

≥15d五

框架梁的抗震設計

在中柱，框架梁的上部鋼筋應貫穿中柱節(jié)點。為防止縱筋的過大滑移，梁內貫通柱的每根縱筋直徑，一、二級均不宜大于該方向柱截面高度的1/20。當不能滿足上述要求時宜在柱軸線附近增加特殊錨固措施（如幫條、錨板等）。梁的下部鋼筋伸入中柱節(jié)點的錨固長度也不應小于5d。當鋼筋直徑較大時，可在梁筋端部沿45°彎起6d以改善錨固。五

框架梁的抗震設計

對框架頂層的邊柱，除梁筋錨固外，還有柱縱向鋼筋的錨固問題。對柱正彎矩鋼筋，若所需錨固長度小于梁高，仍應伸到柱頂切斷；若所需錨固長度大于梁高，則應在伸到柱頂后水平彎折并滿足錨固和搭接長度要求。五

框架梁的抗震設計

《混凝土規(guī)范》關于框架頂層梁與柱的縱向受力鋼筋在節(jié)點區(qū)錨固和搭接的規(guī)定如下：（1）框架頂層端節(jié)點縱向鋼筋的搭接

A

梁內搭接：柱外側縱向鋼筋可沿節(jié)點外邊和梁上邊與梁上部縱向鋼筋搭接連接（圖3－的柱外側縱向鋼筋截面面積不宜少于柱外側全部縱向鋼筋截面面積的65％，其中不能伸入梁內的外側柱縱向鋼筋，宜沿柱頂伸至柱內邊；19a），搭接長度不應小于1.5

laE，且伸入梁內五

框架梁的抗震設計當該柱筋位于頂部第一層時，伸至柱內邊后，宜向下彎折不小于8d后截斷（圖3－19a）；當該柱筋位于頂部第二層時，可伸至柱內邊后截斷，此外，d為外側柱縱筋直徑；當有現澆板且現澆板混凝土強度等級不低于C20、板厚不小于80mm時，梁寬范圍外的中縱筋可伸入板內，其伸入長度與伸入梁內的柱縱筋相同。梁上部縱筋應伸至柱外邊并向下彎折到梁底標高。五

框架梁的抗震設計圖3-19

框架頂層梁和柱的縱向受力鋼筋在節(jié)點區(qū)的錨固和搭接

（a）端節(jié)點（一）；(b)

端節(jié)點（二）；(c)中間節(jié)點

采用這種搭接作法，節(jié)點處的負彎

矩塑性鉸將出現在柱端。這種搭接作法

梁縱筋不伸入柱內，有利于施工。五

框架梁的抗震設計B

柱頂搭接：當梁、柱配筋率較高時，頂層端節(jié)點處的梁上部縱筋和柱外側縱筋的搭接連接也可沿柱外邊設置（圖3－19b）筋應伸至柱頂，并向內彎折，彎折段的水平投影長度不宜小于12d。這一鋼筋搭接方案的優(yōu)點是：柱頂水平縱向鋼筋數量較少（只有梁筋），便于自上而下澆筑混凝土。，搭接長度不應小于1.7laE，其中柱外側縱五

框架梁的抗震設計C

構造要求：梁上部縱筋及柱外側縱筋在頂層端節(jié)點上角處的彎弧內半徑，當鋼筋直徑d≤25mm時，不宜小于6d；當鋼筋直徑d>25mm時，不宜小于8d。當梁上部縱筋配筋率大于1.2％時，彎入柱外側的梁上部縱筋除應滿足以上搭接長度外，宜分兩批截斷，其截斷點之間的距離不宜小于20d，d為梁上部鋼筋直徑。五

框架梁的抗震設計縱向鋼筋的錨固

梁下部鋼筋在頂層端節(jié)點中的錨固措施與中間曾端節(jié)點處梁下部縱筋的錨固措施相同，柱內側縱筋在頂層端節(jié)點中的錨固措施與頂層中間節(jié)點處柱縱筋的錨固措施相同。當柱為對稱配筋時，柱內側縱筋在頂層端節(jié)點的錨固要求可適當放寬，但柱內側縱筋應伸至柱頂。五

框架梁的抗震設計（2）框架頂層中間節(jié)點

柱縱向鋼筋應伸至柱頂。當采用直線錨固方式時，其自梁底邊算起的錨固長度應不小于，當直線段錨固長度不足時，該縱筋伸到柱頂后可向內彎折，彎折嵌的錨固段豎向投影長度不應小于0.5，彎折后的水平投影長度取12d；當屋蓋為現澆混凝土且板的混凝土強度不低于C20、板厚不小于80mm，也可向外彎折，彎折后的水平投影長度取12d（圖3－19c）。五

框架梁的抗震設計

對一、二級抗震等級，貫穿頂層中間節(jié)點的梁上部縱筋的直徑，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/25。梁下部縱筋在頂層中間節(jié)點中的錨固措施與梁下部縱筋在中間層中間節(jié)點處的錨固措施相同。鋼筋4

22（

＝3436mm2）?；炷翉姸?/p>

s

A五

框架梁的抗震設計【例題3－2】框架梁抗震設計。已知梁端組合彎矩設計值如圖5-16所示?？拐鸬燃墳橐患墶Ａ航孛娉叽?00mm×750mm。A端實配等級C30，主筋HRB335級鋼筋，箍筋用HPB235級鋼筋。s負彎矩鋼筋7

25（

A′

＝3436mm2），正彎s

′s矩鋼筋4

22（

Ab＝3436mm2）。B端實配負彎矩鋼筋10

25（

A＝4909mm2），正彎矩bMb

+

Mb1.2圖3-20

五

框架梁的抗震設計【解】1.梁端受剪承載力（1）剪力設計值，由式（3－32）一級抗震lln

2Vb

=ηvb

+

qln

ηvb

=1.3Vb

=1.30×

+1.2×

×6×6.6＝1.30×

+

23.760＝228.61KN

五

框架梁的抗震設計由梁端彎矩按逆時針方向計算時，

600+300

1

900

6.6

2

6.6

＝201.03KN當梁端彎矩按順時針方向計算時，800+

240

1

6.6

21040

6.6由式（3－33）

l

l

Vb

=1.1

+

qln

ln

2kN

m

335

3436

(750

60)

1059

=

×

×

×

?

=kN

m

335

1520

(750

40)

482

bua