第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)課件

第5章

多層及高層鋼筋混凝土

房屋抗震設(shè)計

（框架結(jié)構(gòu)部分）1第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)§5.1概述一.多高層建筑的結(jié)構(gòu)形式框架、抗震墻、框架－抗震墻及框架－簡體等結(jié)構(gòu)體系二.抗震設(shè)計的內(nèi)容抗震概念設(shè)計：結(jié)構(gòu)體系選擇，結(jié)構(gòu)布置，一般規(guī)定等。抗震計算設(shè)計：地震作用，內(nèi)力，強度，變形等?？拐鸬臉?gòu)造措施設(shè)計等。2第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)§5.2抗震設(shè)計的一般要求（概念設(shè)計）場地選擇建筑的平立面布置結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置多道抗震防線剛度、承載力和延性的匹配確保結(jié)構(gòu)的整體性3第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程及內(nèi)容：結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件截面尺寸確定計算簡圖荷載計算:重力荷載代表值;水平地震作用內(nèi)力計算（豎向、水平向）內(nèi)力組合截面強度計算變形驗算構(gòu)造措施等§5.3框架內(nèi)力與位移計算4第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)一、水平地震作用的計算（一）計算簡圖橫向框架；縱向框架跨度，層高，荷載作用位置和大小注意這種計算簡圖與糖葫蘆計算簡圖的意義5第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)地震作用計算簡圖中重要的參數(shù)1質(zhì)量的簡化2阻尼的簡化3剛度的簡化框架結(jié)構(gòu)層間剛度的計算問題6第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)4框架抗側(cè)剛度的計算（1）當(dāng)梁的線剛度比柱的線剛度大的較多時，假定梁的剛度無限大。（2）考慮梁剛度對柱剛度的有限影響，柱的剛度將變小。（3）層間剛度7第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)（二）、水平地震作用的計算一般情況下可用底部剪力法周期計算可采用頂點位移法非結(jié)構(gòu)墻體影響系數(shù)

各樓層地震作用標(biāo)準(zhǔn)值頂層附加地震作用

8第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)二、水平地震作用下框架內(nèi)力計算

在計算出水平地震作用后，框架的內(nèi)力計算是一個結(jié)構(gòu)力學(xué)問題。只要正確的設(shè)置結(jié)構(gòu)的參數(shù)，計算方法可以有多種。實際設(shè)計應(yīng)用較多的是計算機方法—矩陣位移法。說明計算原理的簡化計算方法——反彎點法。9第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)

（1)反彎點法反彎點法適用條件：層數(shù)較少，梁柱線剛度比大于3時。反彎點位置：上部0.5H，底層0.7H10第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)內(nèi)力計算步驟：層間剪力分配到柱——計算柱彎矩——根據(jù)節(jié)點平衡計算梁彎矩。如何分配？11第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)(2)、D值法（改進反彎點法）

考慮上下梁剛度的影響，對反彎點位置加以修正。

計算步驟如下：

a——修正系數(shù)，由梁柱線剛度比定。柱線剛度抗側(cè)剛度的計算方法①、計算各層柱的側(cè)移剛度D12第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)α取值邊柱中柱一般層底層13第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)②、計算各柱分配剪力③、確定反彎點高度yy0——標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比，查附表5-1P181y1——上、下梁線剛度不同，對y0

的修正值彎點上移，y1

為正值彎點下移，y1

為負(fù)值14第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)y2——上層層高與本層層高不同時，反彎點高度修正值。由和查表。④、計算柱端彎矩上端下端y3——下層層高與本層層高不同時，反彎點高度修正值。15第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑥、梁端剪力⑦、計算柱軸力N，為各層柱上梁端剪力之和⑤、計算梁端彎矩16第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)三、豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算

在豎向荷載下框架的內(nèi)力計算是一個結(jié)構(gòu)力學(xué)問題。只要正確的設(shè)置結(jié)構(gòu)的參數(shù)，計算方法可以有多種。實際設(shè)計應(yīng)用較多的是計算機方法—矩陣位移法。說明計算原理的簡化計算方法——分層法、彎矩二次分配法。17第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)

分層法和彎矩二次分配法1)分層法（彎矩分配法）18第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)特點：

底層其它層柱線剛度不變

0.9

傳遞系數(shù)1/21/3

將各層計算結(jié)果疊加。對于不平衡彎矩較大節(jié)點再分配一次（不再傳遞）。2)彎矩二次分配法過程：計算各節(jié)點固端彎矩（不平衡彎矩）——分配（第一次）和傳遞同時進行——再分配（第二次）。19第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)3)彎矩調(diào)幅

考慮塑性內(nèi)力重分布，可將梁端彎矩調(diào)幅，減小梁端彎矩調(diào)整系數(shù)現(xiàn)澆框架0.8~0.9

裝配整體式0.7~0.8調(diào)幅后的跨中彎矩計算注意只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以調(diào)幅，水平荷載作用下的梁端彎矩不進行調(diào)幅。20第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)四、內(nèi)力組合

通過內(nèi)力計算，獲得了在不同荷載作用下產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況進行構(gòu)件的內(nèi)力組合所得設(shè)計內(nèi)力值，進行截面設(shè)計.

一般有兩種組合：（1）、地震作用效應(yīng)與重力荷載代表值效應(yīng)的組合（2）、豎向荷載效應(yīng)組合(非抗震組合)

包括全部恒載與活載的組合。21第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)

具體對于框架來說，對框架梁、框架柱的控制截面進行內(nèi)力組合。i)、框架梁（取不利組合）梁端正彎矩梁端負(fù)彎矩22第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)跨中正彎矩梁端剪力23第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)ii)、框架柱內(nèi)力不利組合柱上下端為控制截面取不利組合24第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)五、位移計算1)多遇地震烈度下。求出多遇烈度下的各層間剪力層間位移2)罕遇地震作用下層間彈塑性位移計算對于ξy

大于0.5的框架，只要彈性位移滿足要求，可不進行彈塑性位移計算。(略）25第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)作業(yè)：假定框架結(jié)構(gòu)的辦公樓所有柱截面尺寸均為500×500mm,不考慮梁剛度對柱剛度的影響。1）計算1個柱（1層）的抗側(cè)剛度，計算1榀（1層）框架的抗側(cè)剛度，計算結(jié)構(gòu)的層間抗側(cè)剛度。2）用頂點位移法計算該建筑的基本自振周期。3）計算1榀框架上的地震作用。4）用反彎點法計算地震作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。26第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)§5.4鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計（一）、框架梁抗震設(shè)計1、設(shè)計要求及計算要點：⑴梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力(強剪弱彎）

——設(shè)計剪力的取值。⑵梁筋屈服后，塑性鉸區(qū)段應(yīng)有較好的延性和耗能能力——延性設(shè)計問題。⑶解決好梁筋的錨固問題（強錨固）。2、框架梁受剪承載力驗算⑴梁剪力設(shè)計值27第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)

梁的設(shè)計剪力與梁端的設(shè)計彎矩及外荷載有關(guān)為了將梁設(shè)計成強剪弱彎，可將計算的Vb適當(dāng)放大作為設(shè)計剪力。q-重力荷載代表值ηvb——梁端剪力增大系數(shù)，抗震規(guī)范規(guī)定對于一、二、三級框架分別取1.3、1.2、1.1。由力學(xué)平衡計算的梁端剪力28第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)

⑶梁斜截面受剪承載力⑵剪壓比限值（梁最小截面尺寸要求）29第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)3、提高梁延性的措施

主要影響因素：截面尺寸、縱筋配筋率、剪壓比、配箍率、鋼筋及砼的強度。（構(gòu)造設(shè)計）⑴截面：⑵縱筋配筋率：（通過受壓區(qū)高度控制）一級框架，二、三級框架梁端受拉筋配筋率30第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑷梁端加密箍筋：抗震等級加密區(qū)長度最大間距（取?。┳钚≈睆揭?hb,500mm6d,hb/4,100mmφ10

二1.5hb,500mm8d,hb/4,100mmφ8

三1.5hb,500mm8d,hb/4,150mmφ8

四1.5hb,500mm8d,hb/4,150mmφ6⑶梁端受壓縱筋與受拉縱筋的比率一級框架二、三級框架31第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑸通長縱筋：

一、二級框架不小于，且不小于受力縱筋面積的1/4.三四級框架不少于。32第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑴梁筋錨固方式：直線型和彎折型4、梁筋錨固：防止錨固破壞33第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑵反復(fù)荷載下的錨固長度：

砼粘結(jié)強度退化率為0.75，抗震所需的錨固長度應(yīng)在原錨固長度上有所增加。一、二級三級四級⑶彎折筋的彎折段不能太小。34第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)5、控制塑性鉸位置：

通過合理配筋方式使梁的預(yù)期塑性鉸離開柱邊不小于梁高也不小于500mm處。方法：附加短縱筋，附加短腰筋，彎筋。要求柱邊截面比塑性鉸處受彎承載力提高25%以上。

35第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)（二）、框架柱抗震設(shè)計設(shè)計原則及要點：⑴強柱弱梁，使柱盡量不出現(xiàn)塑性鉸——柱設(shè)計彎矩的取值及計算。⑵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——柱設(shè)計剪力的取值及計算。⑶控制柱的軸壓比不要太大——軸壓比的限值。⑷加強約束，配置必要的約束箍筋——構(gòu)造要求。36第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)1、軸壓比的概念

名義軸向壓應(yīng)力與砼抗壓強度之比

軸壓比是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。軸壓比越大，柱子的延性越差。柱子的破壞形態(tài)也隨軸壓比的增大，由大偏心破壞向小偏心破壞過渡?？拐鸾Y(jié)構(gòu)要求柱子有足夠的延性且為大偏心破壞，故控制軸壓比的限值。組合軸壓力設(shè)計值37第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)

軸壓比抗震等級一二三四框架柱0.650.750.850.9

框支柱0.60.7框-墻、板柱墻及筒體0.750.850.90.952、強柱弱梁--柱設(shè)計彎矩的取值要求：塑性鉸出現(xiàn)在梁上(如何設(shè)計？）38第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑴節(jié)點上、下柱端的彎矩計值取值為ηc對于一、二、三、四級框架分別為1.7、1.5、1.3、1.2。由力學(xué)平衡得到的梁柱節(jié)點處柱端的計算彎矩為：為了將框架設(shè)計成強柱弱梁應(yīng)可將柱的設(shè)計彎矩適當(dāng)放大39第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑵底層柱、角柱內(nèi)力：一、二、三、四級框架底層柱底截面的組合彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以1.7、1.5、1.3、1.2的增大系數(shù)，角柱內(nèi)力按上述調(diào)整后進一步放大10%。（3）柱的配筋計算，注意承載力抗震調(diào)整系數(shù)。40第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)作法：

⑴柱剪力設(shè)計值

ηｖｃ——柱剪力增大系數(shù)，一、二、三、四級框架分別取1.5、1.3、1.2、1.1。3、強剪弱彎——設(shè)計剪力取值要求：在彎曲破壞之前不發(fā)生剪切破壞⑵剪壓比限值，柱截面尺寸不能太小41第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)短柱⑶柱斜截面受剪承載力42第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)4、加強柱端約束（構(gòu)造設(shè)計）

在柱端一定范圍內(nèi)加密箍筋。加密箍筋的作用：承擔(dān)剪力；約束砼；提高抗壓強度；提高變形能力；防止縱向壓曲加密箍筋注意事項⑴范圍：中取最大值，底層，剛性地面上下各500mm。短柱、角柱全高加密。43第5章多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(框架結(jié)構(gòu)部分)⑵