抗震結(jié)構(gòu)第五章

抗震結(jié)構(gòu)第五章第1頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害及其分析5.2選型、結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計原則5.3鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計5.4抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計5.5框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計5.6高強混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計要求第2頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害及其分析5.1.1結(jié)構(gòu)布置不合理而產(chǎn)生的震害1.扭轉(zhuǎn)破壞2.薄弱層破壞3.應(yīng)力集中4.防震縫處碰撞結(jié)構(gòu)布置不合理而產(chǎn)生的震害主要有：第3頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月扭轉(zhuǎn)破壞圖5-1平面為L形的建筑

唐山地震時，位于天津市的一幢平面為L形的建筑(圖5-1)由于不對稱而產(chǎn)生了強烈的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，導(dǎo)致離轉(zhuǎn)動中心較遠的東南角和東北角處嚴重破壞旋轉(zhuǎn)軸第4頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-2框架廠房平面和柱的破壞

唐山地震時，一個平面如圖(圖5-2)所示的框架廠房產(chǎn)生了強烈的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，導(dǎo)致第二層的十一根柱產(chǎn)生嚴重的破壞(圖5-2)。第5頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.薄弱層破壞圖5-3底部框架結(jié)構(gòu)的變形

第6頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-4高層建筑的第5層倒塌

第五層破壞第7頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-5軟弱底層房屋倒塌形式之一（傾倒）圖5-6軟弱底層房屋倒塌形式之二（底層完全倒塌）具有薄弱底層的房屋，易在地震時倒塌。第8頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-7應(yīng)力集中產(chǎn)生的震害

3.應(yīng)力集中

結(jié)構(gòu)豎向布置產(chǎn)生很大的突變時，在突變處由于應(yīng)力集中會產(chǎn)生嚴重震害。第9頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-8防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)單元的碰撞4.防震縫處碰撞

防震縫如果寬度不夠，其兩側(cè)的結(jié)構(gòu)單元在地震時就會相互碰撞而產(chǎn)生震害ⅠⅡⅠⅡ碰撞碰撞第10頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月整體破壞形式.

框架的整體破壞形式按破壞性質(zhì)可分為延性破壞和脆性破壞，按破壞機制可分為梁鉸機制（強柱弱梁型）和柱鉸機制（強梁弱柱型）。5.1.2框架結(jié)構(gòu)的震害圖5-9框架的破壞形式(a)強梁弱柱型；(b)強柱弱梁型(A)(B)第11頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.局部破壞形式.(1)構(gòu)件塑性鉸處的破壞

(2)構(gòu)件的剪切破壞(3)節(jié)點的破壞

(4)短柱破壞

(5)填充墻的破壞。

（6）柱的軸壓比過大時使柱處于小偏心受壓狀態(tài)，引起柱的脆性破壞。（7）鋼筋的搭接不合理，造成搭接處破壞。第12頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-10柱的破壞形式之一圖5-11柱的破壞形式之二(1)構(gòu)件塑性鉸處的破壞

第13頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)構(gòu)件的剪切破壞

圖5-12柱的剪切破壞第14頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)節(jié)點的破壞

圖5-13節(jié)點的破壞第15頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)短柱破壞

圖5-14短柱破壞第16頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)填充墻的破壞。

第17頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3具有抗震墻的結(jié)構(gòu)的震害

圖5-15抗震墻的破壞圖5-16抗震墻的剪切破壞

圖5-17墻肢間連梁的破壞高層結(jié)構(gòu)抗震墻的破壞有以下一些類型：（1）墻的底部發(fā)生破壞，表現(xiàn)為受壓區(qū)混凝土的大片壓碎剝落，鋼筋壓屈（圖5-15）。（2）墻體發(fā)生剪切破壞（圖5-16）。（3）抗震墻墻肢之間的連梁產(chǎn)生剪切破壞（圖5-17）第18頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.2選型、結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計原則

主要內(nèi)容平面布置豎向布置防震縫的設(shè)置3材料4抗震等級5按抗剪要求的截面限制條件1選型2結(jié)構(gòu)布置第19頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括：框架結(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架-筒體結(jié)構(gòu)等。框架-抗震墻抗震墻5.2.1選型第20頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月各種結(jié)構(gòu)體系適用的最大高度見表5-1。

表5-1現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)適用的最大高度(m)結(jié)構(gòu)體系烈度6789框架60554525框架--抗震震墻全部落分框支12010080不應(yīng)采用筒體框架--核心中柱--抗震墻403530不應(yīng)采用第21頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月樓屋蓋類別烈度6789現(xiàn)澆、迭合梁板4432裝配式樓蓋332.5不宜采用框支層和板柱-抗震墻的現(xiàn)澆梁板2.52.52不宜采用表5.2抗震墻之間樓屋蓋的最大長寬比樓蓋應(yīng)優(yōu)先選用現(xiàn)澆樓蓋，其次是裝配整體式樓蓋，最后才是裝配式樓蓋。

抗震墻之間樓屋蓋的最大長寬比見表5.2第22頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2結(jié)構(gòu)布置平面布置

結(jié)構(gòu)的平面布置是指在結(jié)構(gòu)平面圖上布置柱和墻的位置以及樓蓋的傳力方式。從抗震的角度看，最主要的是使結(jié)構(gòu)平面的質(zhì)量中心和剛度中心相重合或盡可能靠近，以減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。結(jié)構(gòu)的平面布置宜簡單、對稱和規(guī)則設(shè)防烈度L/Bl/bl/Bmax6度和7度

6.0

2.0

0.358度和9度

5.0

1.5

0.30表5-3L、l的限值第23頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

高層建筑（8層及8層以上）的平面中L不宜過長（圖5-18），突出部分長度l宜減小，凹角處宜采取加強措施。圖5-18中，L、l和l‘的值宜滿足前表5-3的要求。圖5-18高層建筑平面第24頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.豎向布置結(jié)構(gòu)沿豎向（鉛直方向）應(yīng)盡可能均勻而少變化，使結(jié)構(gòu)的剛度沿豎向均勻。

為使結(jié)構(gòu)有較好的整體剛度和穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)高度H和寬度B的比值不宜超過表5-4所列的限值結(jié)構(gòu)類型6度7度8度9度框架，板柱—抗震墻4432框架—抗震墻5543筒體，抗震墻6654表5-4適用的房屋最大高寬比第25頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.防震縫的設(shè)置

平面形狀復(fù)雜時，宜用防震縫劃分成較規(guī)則簡單的單元。但對高層結(jié)構(gòu)，宜盡可能不設(shè)縫。

當需要設(shè)置防震縫時，其最小寬度應(yīng)符合下列要求：（1）框架結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時可采用70mm；超過15m時，6度、7度、8度和9度相應(yīng)每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm。（2）框架---抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用上述對框架規(guī)定數(shù)值的70%，抗震墻結(jié)構(gòu)房屋的防震縫寬度可采用上述對框架規(guī)定數(shù)值的50%；且均不宜小于70mm。（3）防震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時，防震縫寬度應(yīng)按需要較寬的規(guī)定采用，并可按較低房屋高度計算縫寬。（4）8、9度框架結(jié)構(gòu)房屋防震縫兩側(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)量不應(yīng)少于兩道，宜分別對稱布置，墻肢長度可不大于一個柱距。第26頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3材料

按抗震要求設(shè)計的混凝土結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)符合下列要求：（1）混凝土的強度等級，抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點核心區(qū)、框支梁、框支柱不應(yīng)低于C30；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不應(yīng)低于C20。并且，混凝土結(jié)構(gòu)的強度等級，在9度時不宜超過C60，在8度時不宜超過C70。

（2）普通鋼筋的強度等級，縱向受力鋼筋宜采用HRB335級和HRB400級熱軋鋼筋；箍筋宜采用HPB235、HRB335和HRB400級熱軋鋼筋。普通鋼筋宜優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋。對一、二級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)，其普通縱向受力鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應(yīng)小于1.25；屈服強度實測值與強度標準值的比值不應(yīng)大于1.3。

（3）在施工中，當需要以強度等級較高的鋼筋代替原設(shè)計中的縱向受力鋼筋時，應(yīng)按照鋼筋受拉承載力相等的原則換算，并應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)和抗震構(gòu)造的要求。第27頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.4抗震等級結(jié)構(gòu)類型烈度6789框架高度(m)

30>30

30>30

30>30

25框架四三三二二一一劇場、體育館等大跨度公共建筑三二一一框架--抗震墻高度(m)

60>60

60>60

60>60

50框架四三三二二一一抗震墻三二一一抗震墻高度(m)

80>80

80>80

80>80

60抗震墻四三三二二一一部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)抗震墻三二二一不宜采用不應(yīng)采用框支層框架二二一一筒體框架--核心筒框架三二一一核心筒二二一一筒中筒外筒三二一一內(nèi)筒三二一一板柱--抗震墻板柱的柱三二一不應(yīng)采用抗震墻二二二第28頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.5按抗剪要求的截面限制條件（1）對跨高比大于2.5的梁和連梁及剪跨比大于2的柱和抗震墻，要求：V

（0.20fcbh0）

(5-1)

（2）對跨高比不大于2.5的梁和連梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墻、部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支柱和框支架、以及落地抗震墻底部加強部位，要求：

V

（0.15fcbh0）

(5-2)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、抗震墻和連梁，其截面組合的剪力設(shè)計值應(yīng)符合下列要求：第29頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.3鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計

雖然地震作用可來自任意的方向，但在抗震設(shè)計時，一般只需且必須對結(jié)構(gòu)縱、橫兩個主軸方向進行抗震計算。

梁和柱的中線宜重合，框架柱的截面高度和寬度均不宜小于300mm,還應(yīng)注意避免形成短柱(柱凈高與截面高度之比小于4的柱)。

在豎向非地震荷載作用下，可用調(diào)幅法來考慮框架梁的塑性內(nèi)力重分布。框架結(jié)構(gòu)單獨柱基有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設(shè)置基礎(chǔ)系梁：（1）一級和IV類場地的二級；（2）各柱基承受的重力荷載代表值差別較大；（3）基礎(chǔ)埋置較深，或各基礎(chǔ)埋置深度差別較大；（4）地基主要受力層范圍內(nèi)存在軟弱粘土層、液化土層和嚴重不均勻土層；（5）樁基承臺之間。5.3.1框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點第30頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2

地震作用在結(jié)構(gòu)各部分的分配和內(nèi)力計算地震作用在結(jié)構(gòu)各部分的分配其中Dij為第i層第j根柱的抗側(cè)剛度

底部剪力法

例如，求得結(jié)構(gòu)第i層的地震剪力Qi后，再把Qi按該層各柱的剛度進行分配，得該層第j柱所承受的地震剪力Qij為第31頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.內(nèi)力計算

用計算機進行框架結(jié)構(gòu)的靜力計算（把框架上的地震作用作為靜力荷載）或動力計算（時程分析法），可直接得到各桿的內(nèi)力。

在初步設(shè)計時，或計算層數(shù)較少且較為規(guī)則的框架在水平地震作用下的內(nèi)力時，可采用下述近似計算方法：反彎點法和D值法，后者較為常用。第32頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）反彎點法

水平地震作用一般都可簡化為作用于框架節(jié)點上的水平力。規(guī)則框架在節(jié)點水平力作用下的典型彎矩圖如圖5-19所示，其中彎矩為零的點為反彎點假定：(1)梁的線剛度為無窮大；(2)底層柱的反彎點在距基礎(chǔ)2/3柱高處。

由上述假定可知，同一層柱兩端的相對水平位移均相同；且除底層外，各柱的反彎點均位于柱高的中點。圖5-19框架在水平節(jié)點力作用下的彎矩圖第33頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)框架共有n層，每層有m個柱子。第j層的總剪力Vj可根據(jù)平衡條件求出。設(shè)第j層各柱的剪力分別為Vj1,Vj2,...,Vjm，則有：Vj=

Vjk

設(shè)該層的層間水平位移為Δj，由于各柱的兩端只有水平位移而無轉(zhuǎn)角，則有(5-5)(5-6)其中，ijk為第j層第k柱的線剛度；hj為第j層柱的高度。

第34頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月k=1,…,m

把式（5-6）代入式（5-5），由于梁的剛度為無窮大，從而第j層的各柱兩端的相對水平位移均相同（均為

j），因此有把上式代入式（5-6），得第j層各柱的剪力為(5-7)求出各柱的剪力后，根據(jù)已知各柱的反彎點位置，可求出各柱的彎矩。第35頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

求出所有柱的彎矩后，考慮各節(jié)點的力矩平衡，對每個節(jié)點，由梁端彎矩之和等于柱端彎矩之和，可求出梁端彎矩之和

Mb。把

Mb按與該節(jié)點相連的梁的線剛度進行分配（即某梁所分配到的彎矩與該梁的線剛度成正比），就可求出該節(jié)點各梁的梁端彎矩。第36頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）D值法

在反彎點法的基礎(chǔ)上，考慮上述因素，對柱的抗側(cè)剛度和反彎點高度進行修正，就得到D值法。

在一般情況下，柱的抗側(cè)剛度還與梁的線剛度有關(guān)；柱的反彎點高度也與梁柱線剛度比、上下層梁的線剛度比、上下層的層高變化等因素有關(guān)。修正后的柱抗側(cè)剛度D可表示為(5-8)第37頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月系數(shù)

可如下導(dǎo)出,假定：（1）柱AB及與其上下相鄰的柱的高度均為hj、線剛度均為ic，且這些柱的層間位移均為

j；（2）柱AB兩端節(jié)點及與其上下左右相鄰的各個節(jié)點的轉(zhuǎn)角均為

。記梁EB、BF、GA、AH的線剛度分別為i1、i2、i3、i4。

則可導(dǎo)得：

（5-9）其中

i=i1+i2+i3+i4

（5-10）圖5-20用于推導(dǎo)D值法的框架單元類似地可導(dǎo)出底層柱的抗側(cè)剛度修正系數(shù)

。

第38頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月除了圖5-20所示情況外，還有圖5-21所示的情況。

圖5-21D值法中的底層單元對圖5-21a的情況，K=(i1+i2)/ic，

=(0.5+K)/(2+K)；對圖5-21b的情況，K=(i1+i2)/ic，

=0.5K/(1+2K)；對圖5-21c的情況，K=(i1+i2+ip1+ip2)/(2ic)，

=K/(2+K)。

在圖5-20和圖5-21所示各種情況中，若某梁不存在（例如邊柱的情況），則該梁的線剛度為零。第39頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月求得柱抗側(cè)剛度D值后，可按與反彎點法相類似的推導(dǎo)，得出第j層第k柱的剪力：（5-11）已知柱的剪力后，要求出柱的彎矩，還需要知道柱的反彎點位置。分析時假定同層各橫梁的反彎點均在各橫梁跨度的中央而該點又無豎向位移。

柱的反彎點位置取決于其上下端彎矩的比值。影響柱反彎點位置的因素有：側(cè)向外荷載的形式、梁柱線剛度比、結(jié)構(gòu)總層數(shù)及該柱所在的層次、柱上下橫梁線剛度比、上層層高的變化、下層層高的變化等。第40頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月從而，多層多跨框架可簡化成圖5-22所示的計算簡圖。圖5-22求反彎點位置的計算簡圖

讓上述因素逐一發(fā)生變化，可分別求得柱底端至反彎點的距離（即反彎點高度），并制成相應(yīng)的表格。（1）梁柱線剛度比及層數(shù)、層次對反彎點高度的影響（2）上下橫梁線剛度比對反彎點的影響（3）層高變化對反彎點的影響第41頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月綜上所述，經(jīng)過各項修正后，柱底至反彎點的高度yh可由下式求出：yh=(y0+y1+y2+y3)h

至此，已求得各柱的剪力和反彎點高度。從而，可求出各柱的彎矩。然后，可用與反彎點法相同的方法求出各梁的彎矩。（5-12）

第42頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3截面設(shè)計和構(gòu)造

框架結(jié)構(gòu)的各種內(nèi)力算出后，要用荷載組合和內(nèi)力組合的方法得出各控制截面的最不利設(shè)計內(nèi)力。然后據(jù)此進行截面的配筋設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計。

通過內(nèi)力組合得出的設(shè)計內(nèi)力，還需進行調(diào)整以保證梁端的破壞先于柱端的破壞（強柱弱梁的原則）、彎曲破壞先于剪切破壞（強剪弱彎的原則）、構(gòu)件的破壞先于節(jié)點的破壞（強節(jié)點弱構(gòu)件的原則）。下面先介紹前兩個原則的保證措施。后一原則將在第5.3.4節(jié)中介紹。地震作用效應(yīng)的調(diào)整第43頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）根據(jù)“強柱弱梁”原則的調(diào)整

根據(jù)“強柱弱梁”原則進行調(diào)整的思路是：對同一節(jié)點，使其在地震作用組合下，柱端的彎矩設(shè)計值略大于梁端的彎矩設(shè)計值或抗彎能力。

一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除框支層最上層的柱上端、框架頂層和柱軸壓比小于0.15者外，柱端彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下式要求：（5-13）9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合（5-14）

Mc為節(jié)點上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和

Mb為節(jié)點左右梁端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和

ΣMbua為節(jié)點左右梁端截面反時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積（考慮受壓筋）和材料強度標準值計算的抗震受彎承載力所對應(yīng)的彎矩值之和

ηc為強柱系數(shù)，一級為1．4，二級為1．2，三級為1．l

第44頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)根據(jù)“強剪弱彎”原則的調(diào)整

根據(jù)“強剪弱彎”原則進行調(diào)整的思路是：對同一桿件，使其在地震作用組合下，剪力設(shè)計值略大于按設(shè)計彎矩或?qū)嶋H抗彎承載力及梁上荷載反算出的剪力。1）框架梁設(shè)計剪力的調(diào)整

一、二、三級的框架梁和抗震墻中跨高比大于2.5的連梁，其梁瑞剪力設(shè)計值應(yīng)按下式調(diào)整：V＝ηvb（Mbl＋Mbr）/ln十VGb

9度時和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合V＝1．l（Mbual＋Mbuar)/ln十VGb

(5-15)(5-16)第45頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月式中

V為梁端組合剪力設(shè)計值ln為梁的凈跨

VGb為梁在重力荷載代表值（9度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標準值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值Mbl和Mbr分別為梁左右端反時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值

Mbual和Mbuar分別為梁左右端反時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積（考慮受壓筋）和材料強度標準值計算的抗震受彎承載力所對應(yīng)的彎矩值

ηvb為梁端剪力增大系數(shù)，一級為1．3，二級為1．2，三級為1．1

第46頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2）框架柱設(shè)計剪力的調(diào)整一、二、三級的框架柱和框支柱端部組合的剪力設(shè)計值應(yīng)按下式調(diào)整：V＝ηvc(Mct＋Mcb）／Hn

9度時和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合V＝l．2（Mcuat＋Mcuab）／Hn

(5-17)(5-18)V為柱端組合剪力設(shè)計值

ηvc為柱剪力增大系數(shù)，一級為1．4，二級為1．2，三級為1．l。

Mct和Mcb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(shè)計值，應(yīng)符合上述對柱端彎矩設(shè)計值的要求

Mcuat和Mcuab分別為偏心受壓柱的上下端順時針或反時針方向根據(jù)實配鋼筋面積、材料強度標準值和軸壓力等計算的抗震承載力所對應(yīng)的彎矩值Hn為柱的凈高

第47頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.配筋和構(gòu)造(1)截面尺寸限制條件為了保證結(jié)構(gòu)的延性，防止發(fā)生脆性破壞，對抗震結(jié)構(gòu)往往要求更為嚴格的截面限制條件，使截面的尺寸不致過小。梁端截面的混凝土受壓區(qū)高度x，當考慮受壓鋼筋的作用時，應(yīng)滿足下列條件：x

0.25h0（一級）

x

0.35h0（二、三級）

（5-19）

（5-20）

其中h0為截面的有效高度。第48頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、抗震墻和連梁，其截面組合的剪力設(shè)計值應(yīng)符合下列要求：（1）跨高比大于2.5的梁和連梁及剪跨比大于2的柱和抗震墻，考慮地震組合的剪力設(shè)計值V應(yīng)滿足：（2）跨高比不大于2.5的梁和連梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墻、部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支柱和框支梁、以及落地抗震墻底部加強部位，應(yīng)滿足：（5-21）（5-22）上述剪跨比應(yīng)按下式計算：（5-23）第49頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)抗剪承載力的折減

在反復(fù)荷載作用下，梁端形成交叉剪切裂縫，混凝土所能承擔的極限剪力大大降低，故在設(shè)計時須考慮這種影響?？紤]地震作用組合時，梁受剪承載力計算公式為：其中，Vc和Vs分別為不考慮地震作用時的受剪承載力設(shè)計值表達式中的混凝土項和箍筋項。上式中的系數(shù)0.6考慮了反復(fù)荷載作用下混凝土受剪承載力的降低。（5-24）

第50頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月柱剪力設(shè)計值確定后，柱的受剪承載力計算的公式與式（5-24）相類似，只須把該式中的Vb換成Vc，并考慮軸力項即可。即，柱受剪承載力計算公式為：

（5-25）其中，當

小于1時，取

=1；當

大于3時，取

=3。上式中N為考慮地震作用組合的框架柱的軸向壓力設(shè)計值，當N大于0.3fcA時，取N=0.3fcA。當框架柱出現(xiàn)拉力時，其斜截面受剪承載力計算公式則應(yīng)為：（5-26）并且當式中方括號內(nèi)的計算值小于

時，取等于且的值不應(yīng)小于0.36ftbh0。上式中N為考慮地震作用組合的框架柱的軸向拉力設(shè)計值。第51頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)構(gòu)造要求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。采用扁梁時，樓板應(yīng)現(xiàn)澆，梁中線宜與柱中線重合；當梁寬大于柱寬時，扁梁應(yīng)雙向布置。扁梁的截面尺寸應(yīng)符合下列要求：bb

2bc

（5-27）

bb

bc+hb

（5-28）hb

16d

（5-29）第52頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月梁的縱向鋼筋配置，應(yīng)符合下列要求：

（1）梁端截面的底面和頂面配筋量的比值，除按計算確定外，一級不應(yīng)小于0.5，二、三級不應(yīng)小于0.3。（2）沿梁全長頂面和底面的配筋，一、二級不應(yīng)少于2

14，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1/4；三、四級不應(yīng)少于2

12。（3）一、二級框架梁內(nèi)貫通中柱的每根縱向鋼筋直徑，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20；對圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長的1/20。第53頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月梁端加密區(qū)的箍筋配置，應(yīng)符合下列要求：

（1）加密區(qū)的長度、箍筋最大間距和最小直徑應(yīng)按表5-6采用；當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，表中箍筋最小直徑數(shù)值應(yīng)增大2mm?？拐鸬燃壖用軈^(qū)長度（采用較大值）（mm）箍筋最大間距（采用最小值）（mm）箍筋最小直徑(mm)一2h,500h/4,6d,10010二1.5h,500h/4,8d,1008三1.5h,500h/4,8d,1508四1.5h,500h/4,8d,1506注：d為縱筋直徑，h為梁高。

（2）梁加密區(qū)箍筋肢距，一級不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二、三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于300mm。表5-6抗震框架梁端箍筋加密區(qū)的長度、箍筋最大間距和最小直徑第54頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月柱的截面尺寸宜符合下列要求：

（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；圓柱截面可按等面積的方形截面進行計算。

（3）截面的邊長比不宜大于3。

柱的軸力越大，其延性越差。故引入軸壓比的概念。軸壓比n定義為：（5-30）

當n較小時，為大偏心受壓構(gòu)件，呈延性破壞

當n較大時，為小偏心受壓構(gòu)件，呈脆性破壞

第55頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月為保證地震時柱的延性，規(guī)范規(guī)定了軸壓比的上限值如表5-7所示抗震等級一級二級三級框架柱0.70.80.9框支層柱0.60.7—框-墻、板柱墻及筒體0.750.850.95

框支層由于變形集中，對軸壓比的限值要嚴一些。在一定的有利條件下，柱軸壓比的限值可適當提高，但不應(yīng)大于1.05。IV類場地上較高的高層建筑的柱軸壓比限值應(yīng)適當減小。表5-7框架柱的軸壓比限值第56頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月柱的縱向鋼筋配置應(yīng)符合下列要求：

（1）宜對稱配置。（2）截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm。

（3）柱縱向鋼筋的最小總配筋率應(yīng)按表5-8采用，同時每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%。對IV類場地上較高的高層建筑，表中的數(shù)值宜增加0.1。柱類型抗震等級一級二級三級四級中柱、邊柱1.00.80.70.6角柱、框支柱1.21.00.90.8（4）柱總配筋率不應(yīng)大于5%。（5）一級且剪跨比不大于2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。

（6）邊柱、角柱及抗震墻邊柱考慮地震作用組合產(chǎn)生拉力時，柱內(nèi)縱筋總截面面積計算值應(yīng)增加30%。表5-8框架柱全部縱向鋼筋最小配筋百分率（%）第57頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月在塑性鉸區(qū)，應(yīng)加強箍筋的約束。因此，在柱的上下端箍筋應(yīng)按表5-9的規(guī)定加密。

抗震等級箍筋最大間距（采用較小值）（mm）箍筋最中直徑箍筋加密區(qū)長度（采用較大者）一6d,100

10h（或D）,Hn/6,500mm二8d,100

8三8d,150(柱根100)

8四8d,150(柱根100)

6(柱根

8)注：h為矩形截面長邊尺寸，D為圓形截面直徑，Hn為柱凈高，d為縱向鋼筋最小直徑。表5-9柱加密區(qū)的箍筋最大間距和最小直徑表5-9適用于一般的情況。在下列情況下可作相應(yīng)的變動：二級框架柱的箍筋直徑不小于

10時，最大間距可采用150mm；三級框架柱的截面尺寸不大于400mm時，箍筋最小直徑可采用

6；四級框架柱剪跨比不大于2時，箍筋直徑不宜小于

8。第58頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

柱加密區(qū)的箍筋肢距，一級不宜大于200mm，二、三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于300mm。在柱箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)，箍筋的體積配箍率應(yīng)符合下式要求：

（5-31）

v為最小配箍特征值，按表5-10采用。

對一、二、三、四級抗震等級的框架柱，其箍筋加密區(qū)箍筋最小體積配箍率分別不應(yīng)小于0.8%、0.6%、0.4%、0.4%。在式5-31中，當混凝土強度低于C35時，應(yīng)按C35計算；當fyv超過360N/mm2時，應(yīng)取360N/mm2計算?？蛑е瞬捎脧?fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，其最小配箍特征值應(yīng)比表5-10中數(shù)值增加0.02，且體積配箍率不應(yīng)小于1.5%。剪跨比不大于2的柱，柱全高宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，其體積配筋率不應(yīng)小于1.2%，設(shè)防烈度為9度時不應(yīng)小于1.5%。第59頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月抗震等級箍筋形式軸壓比

0.30.40.50.60.70.80.91.01.05一級普通箍筋、復(fù)合箍筋0.100.110.130.150.170.200.23——螺旋箍筋、復(fù)合或連續(xù)復(fù)合螺旋箍0.080.090.110.130.150.180.21——二級普通箍筋、復(fù)合箍筋0.080.090.110.130.150.170.190.220.24螺旋箍筋、復(fù)合或連續(xù)復(fù)合螺旋箍0.060.070.090.110.130.150.170.200.22三級普通箍筋、復(fù)合箍筋0.060.070.090.110.130.150.170.200.22螺旋箍筋、復(fù)合或連續(xù)復(fù)合螺旋箍0.050.060.070.090.110.130.150.180.20注：1.普通箍筋系指單個矩形箍筋和單個圓形箍筋；復(fù)合箍筋系指由矩形、多邊形、圓形箍筋或拉筋組成的箍筋；復(fù)合螺旋箍指由螺旋箍與矩形、多邊形、圓形箍筋或拉筋組成的箍筋；連續(xù)復(fù)合螺旋箍指全部螺旋箍為同一根鋼筋加工成的箍筋；2.計算復(fù)合螺旋箍筋的配筋特征值時，非螺旋箍筋的計算配筋特征值應(yīng)乘0.8，折算成螺旋箍筋后按表內(nèi)螺旋箍一欄采用。表5-10柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小配箍特征值

v第60頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

框支柱宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，其最小配箍特征值應(yīng)比表5-10中數(shù)值增加0.02，且體積配箍率不應(yīng)小于1.5%。剪跨比不大于2的柱，柱全高宜采用復(fù)合螺旋箍或井字復(fù)合箍，其體積配筋率不應(yīng)小于1.2%，設(shè)防烈度為9度時不應(yīng)小于1.5%。

在柱的非加密區(qū)，箍筋的體積配筋率不宜小于加密區(qū)配筋率的一半，箍筋間距對一、二級抗震不應(yīng)大于10d，對三、四級抗震不宜大于15d，d為縱筋直徑。當柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率超過3%時，箍筋應(yīng)焊成封閉環(huán)式。第61頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4框架節(jié)點核心區(qū)的設(shè)計

框架節(jié)點的破壞形態(tài)

在豎向荷載和地震作用下，框架梁柱節(jié)點主要承受柱傳來的軸向力、彎矩、剪力和梁傳來的彎矩、剪力，如圖5-23所示。圖5-23節(jié)點區(qū)的受力

節(jié)點區(qū)的破壞形式為由主拉應(yīng)力引起的剪切破壞。如果節(jié)點未設(shè)箍筋或箍筋不足，則由于其抗剪能力不足，節(jié)點區(qū)出現(xiàn)多條交叉斜裂縫，斜裂縫間混凝土被壓碎，柱內(nèi)縱向鋼筋壓屈。第62頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.影響框架節(jié)點承載力和延性的因素(1)梁板對節(jié)點區(qū)的約束作用(2)軸壓力對節(jié)點區(qū)混凝土抗剪強度和節(jié)點延性的影響(3)剪壓比和配箍率對節(jié)點區(qū)混凝土抗剪強度的影響(4)梁縱筋滑移對結(jié)構(gòu)延性的影響第63頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.框架節(jié)點核芯區(qū)的抗震驗算要求框架節(jié)點核芯區(qū)的抗震驗算應(yīng)符合下列要求：

（1）核芯區(qū)混凝土強度等級與柱混凝土強度等級相同時，一、二級框架的節(jié)點核芯區(qū)，應(yīng)進行抗震驗算；三、四級框架節(jié)點核芯區(qū)，可不進行抗震驗算，但應(yīng)符合構(gòu)造措施的要求。三級框架的房屋高度接近二級框架房屋高度的下限時，節(jié)點核芯區(qū)宜進行抗震驗算。

（2）9度時及一級框架結(jié)構(gòu)的核芯區(qū)混凝土強度等級不應(yīng)低于柱的混凝土強度等級。其他情況，框架節(jié)點核芯區(qū)混凝土強度等級不宜低于柱混凝土強度等級；特殊情況下不宜低于柱混凝土強度等級的70％，且應(yīng)進行核芯區(qū)斜截面和正截面的承載力驗算。第64頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月4.核芯區(qū)抗震驗算方法(1)節(jié)點剪力設(shè)計值取某中間節(jié)點為隔離體，設(shè)梁端已出現(xiàn)塑性鉸，則梁受拉縱筋的應(yīng)力為fyk。

圖5-24節(jié)點受力簡圖第65頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月Mcb=Mcu，Mct=Mcl

Mcl+Mcu=Mbl+Mbr

因為梁端彎矩可為逆時針或順時針方向，二者的是不同的，設(shè)計計算時應(yīng)取其中較大的值。并且應(yīng)按實際配筋的面積計算。第66頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)范在引入了強度增大系數(shù)后，規(guī)定如下：

（1）設(shè)防烈度為9度和抗震等級為一級時，對頂層中間節(jié)點和端節(jié)點，取且其值不應(yīng)小于按式（5-38）求得的Vj值。對其他層的中間節(jié)點和端節(jié)點，?。?-37）

（5-38）

且其值不應(yīng)小于按式（5-40）求得的Vj值。第67頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）在其他情況下，可不按實際配筋求梁端極限彎矩，而直接按節(jié)點兩側(cè)梁端設(shè)計彎矩計算。對頂層中間節(jié)點和端節(jié)點，?。?-39）對于其他層中間節(jié)點和端節(jié)點，考慮柱剪力的影響，取：其中，

b為節(jié)點剪力增大系數(shù)，一級取1.35，二級取1.2。（5-40）第68頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)節(jié)點受剪承載力的設(shè)計要求以上導(dǎo)出了節(jié)點區(qū)的剪力設(shè)計值Vj。節(jié)點區(qū)抗剪承載力極限狀態(tài)的設(shè)計要求：Vj

Vju

（5-41）其中Vju為節(jié)點受剪承載力設(shè)計值。考慮正交梁和軸向壓力對節(jié)點受剪承載力的有利影響，取（5-42）

當設(shè)防烈度為9度時，則取（5-43）第69頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)節(jié)點受剪截面限制條件為防止節(jié)點區(qū)混凝土承受過大的斜壓應(yīng)力而先于鋼筋破壞，節(jié)點區(qū)的尺寸就不能太小。因此，框架節(jié)點受剪的水平截面應(yīng)符合下列條件：（5-44）第70頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.5預(yù)應(yīng)力混凝土框架的抗震設(shè)計要求

抗震框架的后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，宜采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可用于采用分散配筋的連續(xù)板和扁梁，不得用于桁架下弦拉桿和懸臂大梁等主要承重構(gòu)件。

建筑抗震規(guī)范對于6、7、8度時預(yù)應(yīng)力混凝土框架的抗震設(shè)計提出了下列要求（9度時應(yīng)做專門研究）。一般要求

地震作用和重力荷載組合下產(chǎn)生的彎矩，一級框架至少有75%、二、三級框架至少有65%由非預(yù)應(yīng)力筋承擔時，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可在框架梁中應(yīng)用，此時無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)主要用于滿足構(gòu)件的撓度和裂縫要求。主樓與裙房相連時，主樓與裙房不宜共用預(yù)應(yīng)力筋。第71頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.框架梁

后張預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁中應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋混合配筋方式，其預(yù)應(yīng)力度，一級不宜大于0.55；二、三級不宜大于0.75。預(yù)應(yīng)力度

可按下式計算：（5-45）預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁端截面的受壓區(qū)高度x，抗震等級為一級時應(yīng)滿足x

0.25h0，抗震等級為二、三級時應(yīng)滿足x

0.35h0；并且縱向受拉鋼筋按非預(yù)應(yīng)力筋抗拉強度設(shè)計值折算的配筋率不應(yīng)大于2.5%。梁端截面的底面非預(yù)應(yīng)力鋼筋和頂面非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋量的比值，一級不應(yīng)小于1.0，二、三級不應(yīng)小于0.8；同時底面非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋量不應(yīng)低于毛截面面積的0.2%。第72頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.懸臂構(gòu)件

長懸臂構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力度的限值，及截面受壓區(qū)高度和有效高度之比的限值與上述相同。

長懸臂梁梁底非預(yù)應(yīng)力筋除應(yīng)按計算確定外，梁底和梁頂非預(yù)應(yīng)力筋配筋量之比不應(yīng)小于1.0，且底面非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋量不應(yīng)低于毛截面面積的0.2%。4.框架柱和梁柱節(jié)點

采用預(yù)應(yīng)力的框架柱，其預(yù)應(yīng)力度和截面受壓區(qū)高度應(yīng)滿足表5-11的要求，且柱箍筋應(yīng)沿柱全高加密。預(yù)應(yīng)力混凝土大跨度框架頂層邊柱宜采用非對稱配筋，一側(cè)采用混合配筋，另一側(cè)僅配置普通鋼筋?？拐鸬燃夘A(yù)應(yīng)力度截面受壓區(qū)高度一級

0.5

0.25h0二、三級

0.6

0.35h0表5-11框架柱預(yù)應(yīng)力度和截面受壓區(qū)高度的要求預(yù)應(yīng)力筋的錨固不應(yīng)位于節(jié)點核心區(qū)內(nèi)。第73頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.4抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計前述的抗震設(shè)計所遵循的一般原則（如平面布置盡可能對稱等）也適用于抗震墻結(jié)構(gòu)。

5.4.1抗震墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻設(shè)置，宜符合下列要求：（1）較長的抗震墻宜開設(shè)洞口，將一道抗震墻分成較均勻的若干墻段（包括小開洞墻有聯(lián)肢墻），洞口連梁的跨高比宜大于6，各墻段的高寬比不應(yīng)小于2。這主要是使構(gòu)件（抗震墻和連梁）有足夠的彎曲變形能力。（2）墻肢截面的高度沿結(jié)構(gòu)全高不應(yīng)有突變；抗震墻有較大洞口時，以及一、二級抗震墻的底部加強部位，洞口宜上下對齊。（3）部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層，其抗震墻的截面面積不應(yīng)小于相鄰非框支層抗震墻截面面積的50%；框支層落地抗震墻間距不宜大于24m。底部兩層框支抗震墻結(jié)構(gòu)的平面布置尚宜對稱，且宜設(shè)抗震筒體。第74頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2地震作用的計算抗震墻的分類單榀抗震墻按其開洞的大小呈現(xiàn)不同的特性。洞口的大小可用洞口系數(shù)

表示：（5-46）

另外，抗震墻的特性還與連梁剛度與墻肢剛度之比及墻肢的慣矩與總慣矩之比有關(guān)。故再引入整體系數(shù)

和慣矩比IA/I，其中

和IA分別定義為：第75頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月（5-47）

（5-48）

＝軸向變形系數(shù)，3～4肢時取為0.8，5～7肢時取為0.85，8肢以上時取為0.95；

m＝孔洞列數(shù)Ibj為第j孔洞連梁的折算慣性矩

aj為第孔洞連梁計算跨度的一半

cj為第j孔洞兩邊墻肢軸線距離的一半

Ij為第j墻肢的慣性矩

I為抗震墻對組合截面形心的慣性矩

第j孔洞連梁的折算慣性矩的計算為第76頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月從而抗震墻可按開洞情況、整體系數(shù)和慣矩比分成以下幾類：（a）整體墻；（b）整體小開口墻；（c）聯(lián)肢墻；（d）壁式框架圖5-25抗震墻的分類第77頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.總體計算

用計算機程序計算當然是一般的方法。在特定的情況下，也可采用下述近似方法計算。首先采用串聯(lián)多自由度模型算出地震作用沿豎向的分布，然后再把地震作用分配給各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。一般假定樓板在其平面內(nèi)的剛度為無窮大，而在其平面外的剛度則為零。在下面的分析中，假定不考慮整體扭轉(zhuǎn)作用。

用簡化方法進行內(nèi)力與位移的計算時，可將結(jié)構(gòu)沿其水平截面的兩個正交主軸劃分為若干平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，每一個方向的水平荷載由該方向的平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承受，垂直于水平荷載方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不參加工作。總水平力在各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中的分配則由樓板在其平面內(nèi)為剛體所導(dǎo)出的協(xié)調(diào)條件確定。抗側(cè)力結(jié)構(gòu)與主軸斜交時，應(yīng)考慮抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向上各自的功能。

對層數(shù)不高的，以剪切變形為主的抗震墻結(jié)構(gòu)（這種情況不常見），可用類似砌體結(jié)構(gòu)的計算方法計算地震作用并分配給各片墻。

對以彎曲變形為主的高層剪力墻結(jié)構(gòu)，可采用振型分解法或時程分析法得出作用于豎向各質(zhì)點（樓層處）的水平地震作用。整個結(jié)構(gòu)的抗彎剛度等于各片墻的抗彎剛度之和。第78頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月3.等效剛度單片墻的抗彎剛度可采用如下近似公式：

（5-50）

上式對應(yīng)于墻截面外緣出現(xiàn)屈服時的情況Ic為單片墻的等效慣性矩Ig為墻的毛截面慣性矩fy為鋼筋的屈服強度（以MPa為單位）Pu為墻的軸壓力fc‘為混凝土的棱柱體抗壓強度Ag為墻的毛截面面積

第79頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月按彈性計算時，沿豎向剛度比較均勻的抗震墻的等效剛度可按下列方法計算。（1）整體墻

等效剛度EcIeq的計算式為：（5-51）

（2）整體小開口墻（5-54）

（3）單片聯(lián)肢墻、壁式框架和框架--剪力墻

對這類抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，可水平荷載為倒三角形分布或均勻分布，然后按下式之一計算其等效剛度：（均布荷載）（倒三角形分布荷載）

（5-55）

（5-56）

第80頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3地震作用在各剪力墻之間的分配及內(nèi)力計算

各質(zhì)點的水平地震作用F求出后，就可求出各樓層的剪力V和彎矩M。從而該層第i片墻的所承受的側(cè)向力Fi，剪力Vi，和彎矩Mi分別為（5-57）

Ii為第i片墻的等效慣性矩

Ii為該層墻的等效慣性矩之和

在上述計算中，一般可不計矩形截面墻體在其弱軸方向的剛度。但弱軸方向的墻起到翼緣作用時，則另加考慮。第81頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月把水平地震作用分配到各剪力墻后，就可對各剪力墻單獨計算內(nèi)力了。（1）整體墻

對整體墻，可作為豎向懸臂構(gòu)件按材料力學(xué)公式計算，此時，宜考慮剪切變形的影響。（2）小開口整體墻第j墻肢的彎矩：

（5-58）

第j墻肢軸力：

（5-59）

（3）聯(lián)肢墻

對雙肢墻和多肢墻，可把各墻肢間的作用連續(xù)化，列出微分方程求解。

當開洞規(guī)則而又較大時，可簡化為桿件帶剛臂的“壁式框架”求解

當規(guī)則開洞進一步大到連梁的剛度可略去不計時，各墻肢又變成相對獨立的單榀抗震墻了。第82頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.4截面設(shè)計和構(gòu)造體現(xiàn)“強剪弱彎”的要求一、二、三級的抗震墻底部加強部位，其截面組合的剪力設(shè)計值應(yīng)按下式調(diào)整：V＝

vwVw

9度時尚應(yīng)符合

V＝1.1Vw

（5-60）

（5-61）

V為抗震墻底部加強部位截面組合的剪力設(shè)計值Vw為抗震墻底部加強部位截面的剪力計算值

Mwua為抗震墻底部截面按實配縱向鋼筋面積、材料強度標準值和軸力設(shè)計值計算的抗震承載力所對應(yīng)的彎矩值：有翼墻時應(yīng)考慮墻兩側(cè)各一倍翼墻厚度范圍內(nèi)的配筋

Mw為抗震墻底部截面組合的彎矩設(shè)計值

vw為抗震墻剪力增大系數(shù)，一級為1．6，二級為1．4，三級為1．2。第83頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2.抗震墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施兩端有翼墻或端柱的抗震墻厚度抗震墻豎向、橫向分布鋼筋的配筋一級和二級抗震墻，底部加強部位在重力荷載代表值作用下墻體平均軸壓比抗震墻兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，并應(yīng)符合下列要求抗震墻的約束邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻，他們應(yīng)符合下列要求：抗震墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件的范圍，構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋應(yīng)滿足受彎承載力要求，并應(yīng)符合相關(guān)要求。第84頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月兩端有翼墻或端柱的抗震墻厚度

兩端有翼墻或端柱的抗震墻厚度，抗震等級為一、二級時不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng)小于層高的1/20；三、四級不應(yīng)小于140mm，且不應(yīng)小于層高的1/20。一、二級時底部加強部位的墻厚不應(yīng)小于層高的1/16且不應(yīng)小于200mm，當?shù)撞考訌姴课粺o端柱或翼墻時不宜小于凈高的1/10。

抗震墻厚度大于140mm時，豎向和橫向鋼筋應(yīng)雙排布置；雙排分布鋼筋間拉筋的間距不應(yīng)大于600mm，直徑不應(yīng)小于6mm；在底部加強部位，邊緣構(gòu)件以外的拉筋間距應(yīng)適當加密。第85頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月抗震墻豎向、橫向分布鋼筋的配筋

抗震墻豎向、橫向分布鋼筋的配筋，應(yīng)符合下列要求：（1）一、二、三級抗震墻的水平和豎向分布鋼筋最小配筋率均不應(yīng)小于0.25%；四級抗震墻不應(yīng)小于0.20%；直徑不應(yīng)小于

8，間距不應(yīng)大于300mm，且應(yīng)雙排配置。（2）部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的落地抗震墻底部加強部位墻板的縱向及橫向分布鋼筋配筋率均不應(yīng)小于0.3%，鋼筋間距不應(yīng)大于200mm。（3）鋼筋直徑不宜大于墻厚的1/10。第86頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月一級和二級抗震墻，底部加強部位在重力荷載代表值作用下墻體平均軸壓比

一級和二級抗震墻，底部加強部位在重力荷載代表值作用下墻體平均軸壓比，9度時不宜超過0.4，8度時一級不宜超過0.5，二級不宜超過0.6；底部加強部位以上的一般部位，墻體平均軸壓比不宜大于底部加強部位的墻體平均軸壓比。第87頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

抗震墻兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，并應(yīng)符合下列要求：（1）全部落地的抗震墻結(jié)構(gòu)，一級和二級抗震墻底部加強部位在重力荷載代表值作用下墻體平均軸壓比不小于表5-14的規(guī)定值時，應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件（要求見后）；平均軸壓比小于表5-14的規(guī)定值時、以及一、二級抗震墻底部加強部位以上的一般部位和三、四級抗震墻，應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件（見后）。（2）部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的落地抗震墻的底部加強部位，兩端應(yīng)有翼墻或端柱，并應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；不落地的抗震墻可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。（3）小開口墻的洞口兩側(cè)，可設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件?？拐饓啥撕投纯趦蓚?cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件，并應(yīng)符合下列要求烈度或等級9度8度一級二級軸壓比0.10.20.3表5-14抗震墻設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件的最大平均軸壓比第88頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

抗震墻的約束邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻（圖5-26），他們應(yīng)符合下列要求：（1）約束邊緣構(gòu)件沿墻肢的長度和配箍特征值應(yīng)符合表5-15的要求，縱向鋼筋的最小量應(yīng)符合表5-16的要求。（2）約束邊緣構(gòu)件應(yīng)向上延伸到底部加強部位以上不小于約束邊緣構(gòu)件縱向鋼筋錨固長度的高度?？拐饓Φ募s束邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻，他們應(yīng)符合下列要求：

第89頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月項目一級（9度）一級（8度）二級

v0.20.20.2lc（暗柱）0.25hw0.20hw0.20hwlc（有翼墻或端柱）0.20hw0.15hw0.15hw注：（1）抗震墻的翼墻長度小于其3倍厚度或端柱截面邊長小于2倍墻厚時，視為無翼墻無端柱。（2）lc為約束邊緣構(gòu)件沿墻肢長度，不應(yīng)小于表內(nèi)數(shù)值、1.5bw和450mm三者的最大值；有翼墻或端柱時尚不應(yīng)小于翼墻厚度或端柱沿墻肢方向截面高度加300mm。（3）

v為約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值，計算配箍率時，箍筋或拉筋抗拉強度設(shè)計值超過360N/mm2，應(yīng)按360N/mm2計算；箍筋或拉筋沿豎向間距，一級不宜大于100mm，二級不宜大于150mm。（4）hw為抗震墻墻肢長度，對小開口墻為墻的總長度。表5-15約束邊緣構(gòu)件范圍lc及其配箍特征值

v第90頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月抗震等級底部加強部位其他部位縱向鋼筋最小量（取較大值）箍筋縱向鋼筋最小量拉筋最小直徑沿豎向最大間距（mm）最小直徑(mm)沿豎向最大間距（mm）一0.010Ac，4

16

81006

148150二0.008Ac，4

14

81506

128200三0.005Ac，4

12

61504

126200四0.005Ac，4

12

62004

126250注：（1）Ac為計算邊緣構(gòu)件縱向構(gòu)造鋼筋的暗柱或端柱的面積，即圖5-27抗震墻截面的陰影部分。（2）對其他部位，拉筋的水平間距不應(yīng)大于縱筋間距的2倍，轉(zhuǎn)角處宜用箍筋。（3）當端柱承受集中荷載時，其縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應(yīng)滿足柱的相應(yīng)要求。表5-16抗震墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋要求

第91頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-26抗震墻的約束邊緣構(gòu)件第92頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-27抗震墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件范圍第93頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.5框架—抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計5.5.1框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點框架---抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻設(shè)置，宜符合下列要求：

（1）抗震墻宜貫通房屋全高，且橫向與縱向的抗震墻宜相連。（2）抗震墻宜設(shè)置在墻面不需要開大洞口的位置。（3）房屋較長時，剛度較大的縱向抗震墻不宜設(shè)置在房屋的端開間。（4）抗震墻洞宜上下對齊；洞邊距端柱不宜小于300mm。（5）一、二級抗震墻的洞口連梁，跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400mm。第94頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2地震作用的計算

指整個結(jié)構(gòu)沿其高度的地震作用的計算。這可用底部剪力法計算。當用振型反應(yīng)譜法等進行計算時，若采用葫蘆串模型，則得出整個結(jié)構(gòu)沿高度的地震作用；若采用精細的模型時，則直接得出與該模型層次相應(yīng)的地震內(nèi)力。有時為簡化，也可將總地震作用值沿結(jié)構(gòu)高度方向按倒三角形分布考慮。第95頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.3內(nèi)力計算框架和剪力墻協(xié)同工作的分析方法可用力法、位移法、矩陣位移法和微分方程法。

力法和位移法(包括矩陣位移法)是基于結(jié)構(gòu)力學(xué)假定的精確法?？拐饓Ρ缓喕癁槭軓潡U件，與抗震墻相聯(lián)的桿件被模型化為帶剛域端的桿件。微分方程法則是一種較近似的便于手算的方法。

第96頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月微分方程法(1)微分方程及其解用微分方程法進行近似計算(手算)時的基本假定如下：(a)不考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。(b)樓板在自身平面內(nèi)的剛度為無限大，各抗側(cè)力單元在水平方向無相對變形。(c)對抗震墻，只考慮彎曲變形而不計剪切變形;對框架，只考慮整體剪切變形而不計整體彎曲變形(即不計桿件的軸向變形)。(d)結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量沿高度的分布比較均勻。(e)各量沿房屋高度為連續(xù)變化。

這樣，所有的抗震墻可合并為一個總抗震墻，其抗彎剛度為各抗震墻的抗彎剛度之和；所有的框架可合并為一個總框架，其抗剪剛度為各框架抗剪剛度之和。這樣，整個結(jié)構(gòu)就成為一個彎剪型懸臂梁。第97頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

總抗震墻和總框架之間用無軸向變形的連系梁連接。連系梁模擬樓蓋的作用。關(guān)于連系梁，根據(jù)實際情況，可有兩種假定：（1）若假定樓蓋的平面外剛度為零，則連系梁可進一步簡化為連桿，如圖5-28所示，稱為鉸接體系。（2）若考慮連系梁對墻肢的約束作用，則連系梁與抗震墻之間的連接可視為剛接，如圖5-29所示，稱為剛接體系。第98頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-28結(jié)構(gòu)簡化為由鉸接連桿聯(lián)系的總抗震墻和總框架

第99頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月圖5-29結(jié)構(gòu)簡化為由剛接連桿聯(lián)系的總抗震墻和總框架第100頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月1)鉸接體系的計算圖5-30框架--抗震墻的分析取坐標系如圖5-30所示。

第101頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

框架沿高度方向以剪切變形為主，故對框架使用剪切剛度CF。抗震墻沿高度方向以彎曲變形為主，故對抗震墻使用彎曲剛度EcIeq。根據(jù)材料力學(xué)中荷載、內(nèi)力和位移之間的關(guān)系，框架部分的剪力QF可表示為：按圖5-30所示的符號規(guī)則，框架的水平荷載為：類似地，抗震墻部分的彎矩Mw（以左側(cè)受拉為正）可表示為：設(shè)墻的剪力以繞隔離體順時針為正，則墻的剪力Qw為（5-62）（5-63）（5-64）（5-65）第102頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)作用在墻上的荷載pw以圖示向右方向作用為正，則墻的荷載pw(x)可表示為由圖5-30可知，剪力墻的荷載為把上式代入式5-66，得把pp的表達式5-63代入上式，得上式即為框架和抗震墻協(xié)同工作的基本微分方程。

（5-66）（5-69）（5-67）（5-68）第103頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月求解框架和抗震墻協(xié)同工作的基本微分方程

框架--抗震墻結(jié)構(gòu)的基本方程一般解

其中A、B、C1和C2為任意常數(shù)，其值應(yīng)由邊界條件決定；u1(

)為微分方程的任意特解，由結(jié)構(gòu)承受的荷載類型確定。第104頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月邊界條件

=0處u(0)=0

=0處

=H處

(結(jié)構(gòu)底部的位移為零)(墻底部的轉(zhuǎn)角為零)(墻頂部的彎矩為零)

=H處

=H處

在分布荷載作用下，墻頂部的剪力為零。在頂部集中水平力P作用下

力邊界條件第105頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據(jù)上述條件，即可求出在相應(yīng)荷載作用下的變形曲線u(x)。對于抗震墻，由u的二階導(dǎo)數(shù)可求出彎矩，由u的三階導(dǎo)數(shù)可求出剪力；對于框架，由u的一階導(dǎo)數(shù)可求出剪力。

書上給出了以下三種典型水平荷載下的計算公式，1.在倒三角形分布荷載作用下2.在均布荷載的作用下3.在頂點水平集中荷載的作用下第106頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月2）剛接體系的計算圖5-32剛接體系的分析第107頁，課件共120頁，創(chuàng)作于2023年2月