截面設(shè)計(jì)構(gòu)造

截面設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造概述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有非抗震和抗震設(shè)計(jì)之分。對(duì)非抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)構(gòu)件控制截面的最不利內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋計(jì)算并注意滿足相關(guān)的構(gòu)造要求即可；對(duì)抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，還要根據(jù)結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)對(duì)各構(gòu)件采取相應(yīng)的抗震措施，即根據(jù)相應(yīng)的抗震措施的要求對(duì)內(nèi)力組合得到的控制截面設(shè)計(jì)值進(jìn)行調(diào)整，以此進(jìn)行截面配筋計(jì)算，并滿足諸如控制梁截面的受壓區(qū)高度，柱（墻）的軸壓比限值，構(gòu)件的剪跨比限值，設(shè)置箍筋加密區(qū)，滿足縱筋和箍筋的配筋（箍）率及節(jié)點(diǎn)和錨固設(shè)計(jì)要求等抗震構(gòu)造措施和其他細(xì)部構(gòu)造要求。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的基本思想和原則是以“三個(gè)水準(zhǔn)“為抗震設(shè)防目標(biāo)，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”?？拐鹪O(shè)防的目的是使建筑經(jīng)抗震設(shè)防后，減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)目前采用二階段設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)。第一階段設(shè)計(jì)使承載力驗(yàn)算，取第一水準(zhǔn)烈度（眾值烈度）的地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性分析。這樣，當(dāng)遭受第二水準(zhǔn)烈度時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性工作階段，但非彈性變形或結(jié)構(gòu)體系的損壞控制在可修復(fù)的范圍，滿足了“中震可修”的目標(biāo)。對(duì)大多數(shù)的結(jié)構(gòu)，時(shí)通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來滿足第三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。只有對(duì)特殊要求的建筑，地震時(shí)易倒塌的結(jié)構(gòu)以及有明顯薄弱層的不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)外，還要進(jìn)行第二階段設(shè)計(jì)（彈塑性變形驗(yàn)算），實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)的設(shè)防要求。根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，對(duì)非抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件的承載力應(yīng)滿足式（9-1）的要求；對(duì)抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件的承載力則應(yīng)同時(shí)滿足式（9-1）和式（9-2）的要求。無地震作用組合YoS<R（9-1）有地震作用組合 S<R/yre（9-2）式中Y疽-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)安全等級(jí)為一級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為100年以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對(duì)安全等級(jí)為二級(jí)或設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.0；S---荷載效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值，按式（8-1），（8-2）確定；R---構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；Yre---承載力抗震調(diào)整系數(shù)，按表9-1采用。承載力抗震調(diào)整系數(shù)構(gòu)件類別梁軸壓比小于0.15的柱軸壓比不小于0.15的柱剪力墻各類構(gòu)件節(jié)點(diǎn)八'、受力狀態(tài)受彎偏壓偏壓偏壓局部承壓受剪，偏壓受剪YRE0.750.750.800.851.00.850.85抗震要求進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求時(shí)，先要確定所設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架和剪力墻的抗震等級(jí)。一般的工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)防類別屬丙類建筑，決定抗震等級(jí)時(shí)所考慮的設(shè)防烈度按表9-2選定，再根據(jù)此設(shè)防烈度及結(jié)構(gòu)類型，結(jié)構(gòu)實(shí)際高度按表9-3可確定A級(jí)高度丙類建筑高層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)。9-2框架的截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求框架的截面設(shè)計(jì)包括框架梁，框架柱以及框架節(jié)點(diǎn)三部分。為了使框架結(jié)構(gòu)具有良好

的延性，在抗震措施上可歸納為以下幾點(diǎn):決定抗震等級(jí)應(yīng)考慮的設(shè)防烈度 表9-2建筑類別設(shè)防烈度丙類6789決定抗震等級(jí)時(shí)考慮的設(shè)防烈度I類場(chǎng)地6678II?IV類場(chǎng)地土6789A級(jí)高度丙類建筑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí) 表9-3結(jié)構(gòu)類型決定抗震等級(jí)應(yīng)考慮的設(shè)防烈度6789框架-剪力墻結(jié)構(gòu)高度<60>60<60>60<60>60<50框架四三三二二一一剪力墻三二一一一注：1.抗震設(shè)計(jì)的高層建筑，當(dāng)?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)；地下室中超出上部主樓范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。2.與主樓連為整體的裙樓的抗震等級(jí)不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí)，主樓結(jié)構(gòu)在裙樓頂部上，下各一層應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。（1） 強(qiáng)柱弱梁即有意識(shí)地調(diào)整柱端彎矩的設(shè)計(jì)值，控制梁柱的相對(duì)強(qiáng)度，使塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，避免或減少柱的塑性鉸。（2） 強(qiáng)剪弱彎即通過調(diào)整柱端或梁端的剪力設(shè)計(jì)值，控制柱或梁的破壞形態(tài)，使構(gòu)件抗彎承載力小于抗剪承載力，保證發(fā)生塑性的彎曲破壞前不過早地發(fā)生脆性的剪切破壞；（3） 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固即加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)和錨固區(qū)的整體性和承載力，不在梁和柱塑性鉸充分發(fā)揮作用前節(jié)點(diǎn)或錨固方面的破壞。9.2.1框架梁框架梁的截面設(shè)計(jì)包括正截面抗彎承載力計(jì)算和斜截面抗剪承載力計(jì)算，然后再結(jié)合構(gòu)造要求統(tǒng)一調(diào)整和布置縱向鋼筋和箍筋。9.2.1.1正截面抗彎承載力計(jì)算框架梁兩端截面一般承受正。負(fù)雙向彎矩的作用，為保證有較好的延性，梁端截面需設(shè)計(jì)成雙筋截面，跨中截面則可視為具體情況設(shè)計(jì)成單筋或雙筋截面?？蚣芰赫孛婵箯澇休d力可按下式進(jìn)行：(1)無地震作用組合M<afbx(h-x/2)+f'A(h-a')b 1cb bo ysbo s(9-3)(2)afbx+fA=fA1cb ys ys有地震作用組合(9-4)M<上[以fbx(h-x/2)+f'A(h-a')]by 1cb bo ysbo s(9-5)afbx+f'A=fA1cb ys ys(9-6)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為保證塑性鉸區(qū)有足夠的延性，梁端箍筋加密區(qū)的截面受壓區(qū)高度x和受壓鋼筋面積應(yīng)滿足以下要求:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"4一級(jí) x<0.25h,-^^>0.5 （9-7）S\o"CurrentDocument"A二三級(jí) x<0.35七，-a^>0.3 （9-8）SA^其他情況 X<E~AS無規(guī)定 （9-9）S當(dāng)As=0時(shí)為單筋截面，As。0時(shí)為雙筋截面，設(shè)計(jì)時(shí)一般先按式（9-10）確定氣，再由式（9-3），（9-4）或（9-5），（9-6）確定x和A$，然后按式（9-7）?（9-9）進(jìn)行驗(yàn)算。A，=yM/f（h—a） （9-10）SREbybos9.2.1.2 斜截面抗剪承載力計(jì)算（1） 框架梁截面尺寸應(yīng)滿足下列條件：1） 無地震作用組合時(shí)V<0.25Pfbh （9-11）b ccbbo2） 有地震作用組合時(shí)跨高比大于2.5的梁；<上（0.2。fbh） （9-12）by ccbbo跨高比不大于2.5的梁：<—（0.15。fbh） （9-13）by ccbbo式中七——混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)。C50及以下取1.0，C80取0.8,C50和C80之間時(shí)可線性內(nèi)插。（2） 框架梁剪力設(shè)計(jì)值的調(diào)整如前所述，按照“強(qiáng)剪弱彎”的要求，配筋計(jì)算前要適當(dāng)調(diào)高框架梁端部截面的剪力設(shè)計(jì)值，一，二，三級(jí)應(yīng)按式（9-14）計(jì)算；四級(jí)可直接取考慮地震作用組合的剪力設(shè)計(jì)值。9度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合《高規(guī)》式（6.2.5-2）的要求。(9-14)式中Mlb'M;——分別為梁左，右端考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計(jì)值，Mlb'Mb應(yīng)分別按順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)方向計(jì)算，取較大者;匕人——考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值；nvb——剪力增大系數(shù)，一，二，三級(jí)分別取1.3，1.2和1.1；ln——梁的凈跨。（3）框架梁斜截面承載力計(jì)算1） 無地震作用組合AV<（0.7fbh+1.25ffh） （9-15）b tbbo y^vsbo2） 有地震作用組合V<L（0.42fbh+1.25fAs^h） （9-16）by tbbo y^vgbo對(duì)于集中荷載較大（集中荷載對(duì)支座截面產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75%以上）的框架梁，則按下式計(jì)算：V^^（^^5fbh+fAs^h）by人+1tbbo y^vgboRE式中人——計(jì)算截面的剪跨比，可取x=a/hbo，a為集中荷載作用點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)邊緣的距離，當(dāng)人>3時(shí)，取入=3；當(dāng)人<1.5時(shí)，取入=1.5。9.2.1.3框架梁的構(gòu)造要求、（1） 縱向鋼筋1）非抗震設(shè)計(jì)1?縱向受拉鋼筋最小配筋率不應(yīng)小于0.2和45f/fy二者的較大值；2?梁兩端節(jié)點(diǎn)處的負(fù)鋼筋應(yīng)伸入邊柱，伸入柱內(nèi)的水平段及垂直段投影長(zhǎng)度分別不應(yīng)小于0.4匕和15d;頂層梁短節(jié)點(diǎn)處的負(fù)鋼筋伸入邊柱的總長(zhǎng)度不應(yīng)小于la；?梁支座截面的負(fù)彎矩鋼筋自柱邊緣算起的伸入梁內(nèi)的長(zhǎng)度取l〃/4-'/3（'為梁的凈跨）；、?梁跨中上部，至少應(yīng)配置2012的架力筋與梁支座的負(fù)筋搭接，其搭接長(zhǎng)度為150mm.2）抗震設(shè)計(jì)?縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)小于表9-4的規(guī)定；且梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5%；?抗震設(shè)計(jì)的框架梁均應(yīng)配置貫通全跨的上部和下部鋼筋；一二級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm，且分別不應(yīng)小于梁兩端上部和下部縱向鋼筋中較大截面面積的1/4;三，四級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，鋼筋的直徑不應(yīng)小于12mm;梁縱向受拉鋼筋最小配筋百分率（％） 表9-4抗震等級(jí)支座（取較大值）跨中（取較大值）抗震等級(jí)支座（取較大值）跨中（取較大值）一級(jí)0.40和80ft/fy0.30和65ft/fy三，四級(jí)0.25和55f/fy0.20和45ft/fy二級(jí)0.30和65f/fy0.25和55ft/fy?框架梁上部（下部）縱向鋼筋伸入端節(jié)點(diǎn)的錨固長(zhǎng)度，當(dāng)采用直線錨固時(shí)，不應(yīng)小于l^,且伸過柱節(jié)點(diǎn)中心線的長(zhǎng)度不應(yīng)小于5倍的梁縱向鋼筋直徑；當(dāng)采用彎折錨固時(shí)，梁上部（下部）縱向鋼筋應(yīng)向下（上）彎折，錨固端彎折前的水平投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.41^，彎折后的垂直投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于15d;其中最小錨固長(zhǎng)度l^按以下規(guī)定計(jì)算：一，二級(jí)'aE=1.15匕，三級(jí)le=1.051,四級(jí)lE=1.00l;4?頂層梁端節(jié)點(diǎn)處的負(fù)鋼筋應(yīng)伸入邊柱對(duì)邊柱對(duì)邊并向下彎到底；5?框架梁上部縱向鋼筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點(diǎn)，一，二級(jí)抗震等級(jí)框架梁貫通中柱的每根縱筋的直經(jīng)，均不宜大于該方向柱子截面尺寸的1/20;6?抗震設(shè)計(jì)的框架梁不宜采用彎起鋼筋抗剪；7?一，二級(jí)抗震等級(jí)的框架梁中的縱向鋼筋接頭宜采用焊接或機(jī)械連接；8?梁縱筋的排列既要滿足最小凈距的要求，也不宜選用直徑很大的鋼筋；縱筋的最少根數(shù)應(yīng)照顧到箍筋肢數(shù)的需要。同一受力截面內(nèi)的梁底筋或面筋（指受力筋），其直徑不宜相差兩級(jí)。（2） 箍筋1）非抗震設(shè)計(jì)?箍筋應(yīng)沿梁全長(zhǎng)配置。當(dāng)梁的剪力設(shè)計(jì)值大于0.7fbho時(shí)，其箍筋面積配箍率應(yīng)滿足P“>0.24ft/匚；?箍筋的最大間距應(yīng)符合表9-5的規(guī)定，最小直徑應(yīng)符合表9-6的要求；表9-5非抗震設(shè)計(jì)梁箍筋的最大間距表9-5hbVb>0.7fbht<0.7fbhhbVb>0.7fbh.<0.7fbh?W300mm150200500V?W800mm250350300V匕W500mm200300匕>800mm300400注：在縱向受拉鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，箍筋間距不應(yīng)大于100mm，且不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍；在縱向受壓鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，箍筋間距不應(yīng)大于200mm，且不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的10倍。、非抗震設(shè)計(jì)梁箍筋的最小直徑（mm） 表9-6梁高h(yuǎn)b箍筋直徑（mm）?W800mm6?>800mm8注：在受力鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，箍筋直徑不應(yīng)小于d/4,d為搭接鋼筋直徑。2）抗震設(shè)計(jì)?沿梁全長(zhǎng)箍筋面積配箍率應(yīng)符合下列規(guī)定：一級(jí) p“>0.30〃匚二級(jí) p>0.28f/f、sv ty^三，四級(jí) Psv>026〃fyv2-梁端箍筋的加密區(qū)長(zhǎng)度，箍筋最大間距和最小直徑應(yīng)滿足表9-7的要求；梁端箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度，箍筋最大間距和最小直徑 表9-7抗震等級(jí)加密區(qū)長(zhǎng)度（取較大值）（mm）箍筋最大間距（取較小值）（mm）箍筋最小直徑（mm）一2.0?，500匕/4或6d或10010二1.5?，500h」4或8d或1008三1.5?，500h」4或8d或1508四1.5?，500h」4或8d或1506注；1?d為縱筋直徑，hb為梁截面高度；?當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí)，箍筋最小直徑應(yīng)按表內(nèi)數(shù)值增大2mm.?在箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)的箍筋肢距；一級(jí)不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二，三級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級(jí)不宜大于300mm;?第一個(gè)箍筋與節(jié)點(diǎn)邊緣的距離小于或等于50mm;?箍筋應(yīng)有135。彎鉤，彎鉤端頭直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于10倍箍筋直徑和75mm的較大值。（3） 其他構(gòu)造鋼筋1） 作用在梁上的集中荷載，可首先考慮由吊筋承受。除吊筋外，宜再增加附近箍筋（間距@50）每側(cè)各3~4個(gè)；2） 為加強(qiáng)梁構(gòu)件混凝土抗收縮及抗溫度變形的能力，凡梁高h(yuǎn)》450mm均應(yīng)設(shè)腰筋。按構(gòu)造配置的腰筋豎向間距不超過200mm，長(zhǎng)度伸至梁端即可；如系按計(jì)算（抗扭或側(cè)向抗彎）而設(shè)置，則其伸入梁端的長(zhǎng)度匕歸應(yīng)滿足受拉鋼筋的錨固要求；連接腰筋的拉筋直徑用06-08，其間距一般為箍筋的兩倍。9.2.2框架柱框架柱承受壓（拉），彎，剪的共同作用，一般正截面按抗彎承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，配置縱向鋼筋，斜截面則按抗剪承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，配置箍筋。此外，為了使柱子有較好的延性，還要保證柱子的截面尺寸，控制柱子的軸壓比。9.2.2.1截面尺寸和軸壓比（1） 抗震框架柱的截面邊長(zhǎng)不宜小于300mm，截面高寬比不宜大于3,柱子剪跨比宜大于2；（2） 框架柱的軸壓比Rn=N/fAc不宜超過表9-8規(guī)定；（3） 矩形截面框架柱的截面尺寸還應(yīng)符合下列條件：1）無地震作用組合。V＜0.25Pfbh （9-18）C Cccco2）有地震作用組合。剪跨比大于2的柱 V＜上（0.2。fbh） （9-19）Cy Cccco剪跨比不大于2的柱 V＜上（0.15。fbh） （9-20）Cy Cccco七含義同式（9