多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì).ppt

1、多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),第五章,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(jì)原則 5.3 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì) 5.4 抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì) 5.5 框架抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì) 5.6 高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)要求,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：,扭轉(zhuǎn)破壞,圖5-1 平面為L(zhǎng)形的建筑,唐山地震時(shí)，位于天津市的一幢平面為L(zhǎng)形的建筑(圖5-1)由于不對(duì)稱而產(chǎn)生了強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，導(dǎo)致離轉(zhuǎn)動(dòng)中心較遠(yuǎn)的東南角和東北角

2、處嚴(yán)重破壞,旋轉(zhuǎn)軸,圖5-2 框架廠房平面和柱的破壞,唐山地震時(shí)，一個(gè)平面如圖(圖5-2) 所示的框架廠房產(chǎn)生了強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)反 應(yīng)，導(dǎo)致第二層的十一根柱產(chǎn)生嚴(yán)重的 破壞(圖5-2)。,2.薄弱層破壞,圖5-3 底部框架結(jié)構(gòu)的變形,圖5-4 高層建筑的第5層倒塌,第五層破壞,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(shí)倒塌。,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(shí)，在突變 處由于應(yīng)力集中會(huì)產(chǎn)生 嚴(yán)重震害。,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

3、，其 兩側(cè)的結(jié)構(gòu)單元在地震時(shí)就會(huì) 相互碰撞而產(chǎn)生震害,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(jī)制可分為梁鉸機(jī)制（強(qiáng)柱弱梁型）和柱鉸機(jī)制（強(qiáng)梁弱柱型）。,5.1.2框架結(jié)構(gòu)的震害,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(diǎn)的破壞,(4) 短柱破壞,(5) 填充墻的破壞。,（6）柱的軸壓比過大時(shí)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。,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,(2)構(gòu)件的剪切破壞,圖5-12 柱的剪切破壞,(3)

4、節(jié)點(diǎn)的破壞,圖5-13 節(jié)點(diǎn)的破壞,(4)短柱破壞,圖5-14 短柱破壞,(5)填充墻的破壞。,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）,5.2 選型、結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)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(jí),5 按抗剪要求的截面限制條件,1 選 型,2 結(jié)構(gòu)布置,多層和

5、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,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),表5.2 抗震墻之間樓屋蓋的最大長(zhǎng)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(zhǎng)寬比見表5.2,5.2.2 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

6、布置宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱和規(guī)則,表5-3 L、l 的限值,高層建筑（8層及8層以上）的平面中L不宜過長(zhǎng)（圖5-18），突出部分長(zhǎng)度l宜減小，凹角處宜采取加強(qiáng)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,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,表5-4 適用的房屋最大高寬比,3. 防震縫的設(shè)置,平面形狀復(fù)雜時(shí)，宜用防震縫劃分成較規(guī)則簡(jiǎn)單的單元。但對(duì)高層結(jié)構(gòu)，宜盡可能不設(shè)縫。,當(dāng)需要設(shè)置防震縫時(shí)，其最小寬度應(yīng)符合下列要求： （1）框架結(jié)構(gòu)

7、房屋的防震縫寬度，當(dāng)高度不超過15m時(shí)可采用70mm；超過15m時(shí)，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(duì)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(duì)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(shí)，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(jì)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(shí)，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(duì)稱布置，墻肢長(zhǎng)度可不大于一個(gè)柱距。,5.2

8、.3 材 料,按抗震要求設(shè)計(jì)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(qiáng)度等級(jí)，抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)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(qiáng)度等級(jí)，在9度時(shí)不宜超過C60，在8度時(shí)不宜超過C70。,（2） 普通鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，縱向受力鋼筋宜采用HRB335級(jí)和HRB400級(jí)熱軋鋼筋；箍筋宜采用HPB235、HRB335和HRB400級(jí)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(duì)一、二級(jí)抗震等級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其普通縱向受力鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25；屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與

9、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3。,（3）在施工中，當(dāng)需要以強(qiáng)度等級(jí)較高的鋼筋代替原設(shè)計(jì)中的縱向受力鋼筋時(shí)，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。,5.2.4抗震等級(jí),5.2.5 按抗剪要求的截面限制條件,（1）對(duì)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,（0.20 fcbh0）,(5-1),（2）對(duì)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(qiáng)部位，要求：,V,（0.15 fcbh0）,(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(jì)值應(yīng)符

10、合下列要求：,5.3鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),雖然地震作用可來自任意的方向，但在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般只需且必須對(duì)結(jié)構(gòu)縱、橫兩個(gè)主軸方向進(jìn)行抗震計(jì)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(dú)柱基有下列情況之一時(shí)，宜沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置基礎(chǔ)系梁：,（1）一級(jí)和IV類場(chǎng)地的二級(jí)； （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(yán)重不均勻土層；

11、（5）樁基承臺(tái)之間。,5.3.1 框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),5.3.2 地震作用在結(jié)構(gòu)各部分的分配和內(nèi)力計(jì)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(jìn)行分配，得該層第j 柱所承受的地震剪力Qij為,2. 內(nèi)力計(jì)算,用計(jì)算機(jī)進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算（把框架上的地震作用作為靜力荷載）或動(dòng) 力計(jì)算（時(shí)程分析法），可直接得到各桿的內(nèi)力。,在初步設(shè)計(jì)時(shí)，或計(jì)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(shí)， 可采用下述近似計(jì)算方法：反彎點(diǎn)法和D值法，后者較為常用。,（1）反彎點(diǎn)法,水平地震作用一般都可簡(jiǎn)化為作

12、用于框架節(jié)點(diǎn)上的水平力。規(guī)則框架在節(jié)點(diǎn)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(diǎn)為反彎點(diǎn),假定： (1)梁的線剛度為無窮大； (2) 底層柱的反彎點(diǎn)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(duì)水平位移均相同；且除底層外，各柱的反彎點(diǎn)均位于柱高的中點(diǎn)。,圖5-19 框架在水平節(jié)點(diǎn)力作用下的彎矩圖,設(shè)框架共有n層，每層有m個(gè)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j，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

13、線剛度；hj為第j層柱的高度。,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(duì)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(diǎn)位置，可求出各柱的彎矩。,求出所有柱的彎矩后，考慮各節(jié)點(diǎn)的力矩平衡，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，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(diǎn) 相連的梁的線剛度進(jìn)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(diǎn)各梁的梁端彎矩。,（2）D值法,在反彎點(diǎn)法的基礎(chǔ)上，考慮上述因素，對(duì)柱的抗側(cè)剛度和反彎點(diǎn)高度進(jìn)行修

14、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(diǎn)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),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(diǎn)及與其上下左右相鄰的各個(gè)節(jié)點(diǎn)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)。,

15、除了圖5-20所示情況外，還有圖5-21所示的情況。,圖5-21 D值法中的底層單元,對(duì)圖5-21a的情況，K=(i1+i2)/ic，=(0.5+K)/(2+K)； 對(duì)圖5-21b的情況，K=(i1+i2)/ic，=0.5K/(1+2K)； 對(duì)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。,求得柱抗側(cè)剛度D值后，可按與反彎點(diǎn)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(diǎn)位置。,分析時(shí)假定同層各橫梁的反

16、彎點(diǎn)均在各橫梁跨度的中央而該點(diǎn)又無豎向位移。,柱的反彎點(diǎn)位置取決于其上下端彎矩的比值。影響柱反彎點(diǎn)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。,從而，多層多跨框架可簡(jiǎn)化成圖5-22所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖。,圖5-22 求反彎點(diǎn)位置的計(jì)算簡(jiǎn)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(diǎn)的距離（即反彎點(diǎn)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(duì)反彎點(diǎn)高度的影響,（2）上下橫梁線剛度比對(duì)反彎點(diǎn)的影響,（3）層高變化對(duì)反彎點(diǎn)的影響,綜上所述，經(jīng)過各項(xiàng)修正后，柱底至反彎點(diǎn)的高度yh可由下式求出： yh =

17、 (y0 + y1 + y2 + y3)h 至此，已求得各柱的剪力和反彎點(diǎn)高度。從而，可求出各柱的彎矩。 然后，可用與反彎點(diǎn)法相同的方法求出各梁的彎矩。,（5-12）,5.3.3 截面設(shè)計(jì)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(jì)內(nèi)力。然后據(jù)此進(jìn)行截面的配筋設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè) 計(jì)。,通過內(nèi)力組合得出的設(shè)計(jì)內(nèi)力，還需進(jìn)行調(diào)整以保證梁端的破壞先 于柱端的破壞（強(qiáng)柱弱梁的原則）、彎曲破壞先于剪切破壞（強(qiáng)剪弱彎 的原則）、構(gòu)件的破壞先于節(jié)點(diǎn)的破壞（強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的原則）。下面 先介紹前兩個(gè)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,（

18、1）根據(jù)“強(qiáng)柱弱梁”原則的調(diào)整,根據(jù)“強(qiáng)柱弱梁”原則進(jìn)行調(diào)整的思路是：對(duì)同一節(jié)點(diǎn)，使其在地震作用組合下，柱端的彎矩設(shè)計(jì)值略大于梁端的彎矩設(shè)計(jì)值或抗彎能力。,一、二、三級(jí)框架的梁柱節(jié)點(diǎn)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(jì)值應(yīng)符合下式要求：,（5-13）,9度和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合,（5-14）,Mc為節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時(shí)針或反時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和,Mb為節(jié)點(diǎn)左右梁端截面反時(shí)針或順時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和,Mbua為節(jié)點(diǎn)左右梁端截面反時(shí)針或順時(shí)針方向根據(jù)實(shí)配鋼筋面積（考慮受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的抗震受彎承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值之和,c為強(qiáng)柱系數(shù)

19、，一級(jí)為14，二級(jí)為12，三級(jí)為1l,(2) 根據(jù)“強(qiáng)剪弱彎”原則的調(diào)整,根據(jù)“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行調(diào)整的思路是：對(duì)同一桿件，使其在地震作用組合下，剪力設(shè)計(jì)值略大于按設(shè)計(jì)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(jì)剪力的調(diào)整,一、二、三級(jí)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(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：,Vvb（Mbl Mbr）/ln十 VGb,9度時(shí)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合,V 1l（Mbual Mbuar)/ln十VGb,(5-15),(5-16),式中,V為梁端組合剪力設(shè)計(jì)值,ln為梁的凈跨,VGb為梁在重力荷載代表值（9度時(shí)高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，

20、按簡(jiǎn)支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值,Mbl和Mbr分別為梁左右端反時(shí)針或順時(shí)針方向組合的彎矩設(shè)計(jì)值,Mbual和Mbuar分別為梁左右端反時(shí)針或順時(shí)針方向根據(jù)實(shí)配鋼筋面積（考慮受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的抗震受彎承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值,vb為梁端剪力增大系數(shù)，一級(jí)為13，二級(jí)為12，三級(jí)為11,2）框架柱設(shè)計(jì)剪力的調(diào)整,一、二、三級(jí)的框架柱和框支柱端部組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：,Vvc( MctMcb）Hn,9度時(shí)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合,Vl2（McuatMcuab）Hn,(5-17),(5-18),V為柱端組合剪力設(shè)計(jì)值,vc為柱剪力增大系數(shù)，一級(jí)為14，二級(jí)為12，三級(jí)為1l。,Mct和

21、Mcb分別為柱的上下端順時(shí)針或反時(shí)針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)符合上述對(duì)柱端彎矩設(shè)計(jì)值的要求,Mcuat 和Mcuab分別為偏心受壓柱的上下端順時(shí)針或反時(shí)針方向根據(jù)實(shí)配鋼筋面積、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和軸壓力等計(jì)算的抗震承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值,Hn為柱的凈高,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(duì)抗震結(jié)構(gòu)往往要求更為嚴(yán)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(dāng)考慮受壓鋼筋的作用時(shí)，應(yīng)滿足下列條件：,x 0.25h0 （一級(jí)）,x 0.35h0 （二、三級(jí)）,（5-19）,（5-20）,其中h0為截面的有效高度 。,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

22、的梁、柱、抗震墻和連梁，其截面組合的剪力設(shè)計(jì)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(jì)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(qiáng)部位，應(yīng)滿足：,（5-21）,（5-22）,上述剪跨比應(yīng)按下式計(jì)算：,（5-23）,(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(dān)的極限剪力大大降低，故在設(shè)計(jì)時(shí)須考慮這種影響。,考慮地震作用組合時(shí)，梁受剪承載力計(jì)算公式為：,其中，Vc和Vs分別為不考慮地震作用時(shí)的受剪承載力設(shè)計(jì)值表達(dá)

23、式中的混凝土項(xiàng)和箍筋項(xiàng)。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）,柱剪力設(shè)計(jì)值確定后，柱的受剪承載力計(jì)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(xiàng)即可。即，柱受剪承載力計(jì)算公式為：,（5-25）,其中，當(dāng)小于1時(shí)，取=1；當(dāng)大于3時(shí)，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(jì)值，當(dāng)N大于0.3fcA時(shí)，取N=0.3fcA。當(dāng)框架柱出現(xiàn)拉力時(shí)，其斜截面受剪承載力計(jì)算公式則應(yīng)為：,（5-26）,并且當(dāng)式中方括號(hào)內(nèi)的計(jì)算值小于 時(shí)，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)

24、計(jì)值。,(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(shí)，樓板應(yīng)現(xiàn)澆，梁中線宜與柱中線重合；當(dāng)梁寬大于柱 寬時(shí)，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）,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(jì)算確定外，一級(jí)不應(yīng)小于0.5，二、三級(jí)不應(yīng)小于0.3。,（2）沿梁全長(zhǎng)頂面和底面的配筋，一、二級(jí)不應(yīng)少于214，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(jí)不應(yīng)少于212。,（

25、3）一、二級(jí)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(duì)圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長(zhǎng)的1/20。,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(zhǎng)度、箍筋最大間距和最小直徑應(yīng)按表5-6采用；當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí)，表中箍筋最小直徑數(shù)值應(yīng)增大2mm。,（2）梁加密區(qū)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。,表5-6 抗震框架梁端箍筋加密區(qū)的長(zhǎng)度、箍筋最大間距和最小直徑,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30

26、0mm，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(jìn)行計(jì)算。,（3）截面的邊長(zhǎng)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(dāng)n較小時(shí)，為大偏心受壓構(gòu)件，呈延性破壞,當(dāng)n較大時(shí)，為小偏心受壓構(gòu)件，呈脆性破壞,為保證地震時(shí)柱的延性，規(guī)范規(guī)定了軸壓比的上限值如表5-7所示,框支層由于變形集中，對(duì)軸壓比的限值要嚴(yán)一些。在一定的有利條件下，柱軸壓比的限值可適當(dāng)提高，但不應(yīng)大于1.05。IV類場(chǎng)地上較高的高層建筑的柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。,表5-7 框架柱的軸壓比限值,柱的縱向鋼筋配置應(yīng)符合下列要求：,（1）宜對(duì)稱配置

27、。,（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(shí)每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%。對(duì)IV類場(chǎng)地上較高的高層建筑，表中的數(shù)值宜增加0.1。,（4）柱總配筋率不應(yīng)大于5%。,（5）一級(jí)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(shí)，柱內(nèi)縱筋總截面面積計(jì)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（%）,在塑性鉸區(qū)，應(yīng)加強(qiáng)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。,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

28、情況。在下列情況下可作相應(yīng)的變動(dòng)： 二級(jí)框架柱的箍筋直徑不小于10時(shí)，最大間距可采用150mm； 三級(jí)框架柱的截面尺寸不大于400mm時(shí)，箍筋最小直徑可采用6； 四級(jí)框架柱剪跨比不大于2時(shí)，箍筋直徑不宜小于8。,柱加密區(qū)的箍筋肢距，一級(jí)不宜大于200mm，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。,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(duì)一、二、三、四級(jí)抗震等級(jí)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(dāng)混凝土強(qiáng)度低于C35

29、時(shí)，應(yīng)按C35計(jì)算；當(dāng)fyv超過360N/mm2時(shí)，應(yīng)取360N/mm2計(jì)算。,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(shí)不應(yīng)小于1.5%。,表5-10 柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小配箍特征值v,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(shí)不應(yīng)小于1

30、.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(duì)一、二級(jí)抗震不應(yīng)大于10d，對(duì)三、四級(jí)抗震不宜大于15d，d為縱筋直徑。,當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率超過3%時(shí)，箍筋應(yīng)焊成封閉環(huán)式。,5.3.4 框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的設(shè)計(jì),框架節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài),在豎向荷載和地震作用下，框架梁柱節(jié)點(diǎn)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(diǎn)區(qū)的受力,節(jié)點(diǎn)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(diǎn)未設(shè)箍筋或箍筋不足，則由于其抗剪能力不足，節(jié)點(diǎn)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。,2. 影響框架節(jié)點(diǎn)承載力和

31、延性的因素,(1)梁板對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)的約束作用,(2)軸壓力對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土抗剪強(qiáng)度和節(jié)點(diǎn)延性的影響,(3)剪壓比和配箍率對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土抗剪強(qiáng)度的影響,(4)梁縱筋滑移對(duì)結(jié)構(gòu)延性的影響,3. 框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的抗震驗(yàn)算要求,框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的抗震驗(yàn)算應(yīng)符合下列要求：,（1）核芯區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)與柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)相同時(shí)，一、二級(jí)框架的節(jié)點(diǎn)核芯 區(qū)，應(yīng)進(jìn)行抗震驗(yàn)算；三、四級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算，但應(yīng)符合構(gòu)造措施 的要求。三級(jí)框架的房屋高度接近二級(jí)框架房屋高度的下限時(shí)，節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)宜進(jìn)行抗震驗(yàn) 算。,（2）9度時(shí)及一級(jí)框架結(jié)構(gòu)的核芯區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。 其他情況，框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)

32、混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)；特殊情況下不宜 低于柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)的70，且應(yīng)進(jìn)行核芯區(qū)斜截面和正截面的承載力驗(yàn)算。,4. 核芯區(qū)抗震驗(yàn)算方法,(1) 節(jié)點(diǎn)剪力設(shè)計(jì)值,取某中間節(jié)點(diǎn)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(diǎn)受力簡(jiǎn)圖,Mcb = Mcu，Mct = Mcl,Mcl + Mcu = Mbl + Mbr,因?yàn)榱憾藦澗乜蔀槟鏁r(shí)針或順時(shí)針方向，二者的是不同的，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)取其中較大的值。并且應(yīng)按實(shí)際配筋的面積計(jì)算。,規(guī)范在引入了強(qiáng)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(jí)為一級(jí)時(shí)，對(duì)頂層中間節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)，取,且其值不應(yīng)小于按式（5

33、-38）求得的Vj值。對(duì)其他層的中間節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)，取,（5-37）,（5-38）,且其值不應(yīng)小于按式（5-40）求得的Vj值。,（2）在其他情況下，可不按實(shí)際配筋求梁端極限彎矩，而直接按節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁端設(shè)計(jì)彎矩計(jì)算。對(duì)頂層中間節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)，取,（5-39）,對(duì)于其他層中間節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)，考慮柱剪力的影響，取：,其中，b為節(jié)點(diǎn)剪力增大系數(shù)，一級(jí)取1.35，二級(jí)取1.2。,（5-40）,(2) 節(jié)點(diǎn)受剪承載力的設(shè)計(jì)要求,以上導(dǎo)出了節(jié)點(diǎn)區(qū)的剪力設(shè)計(jì)值Vj。節(jié)點(diǎn)區(qū)抗剪承載力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求：,Vj Vju,（5-41）,其中Vju為節(jié)點(diǎn)受剪承載力設(shè)計(jì)值?？紤]正交梁和軸向壓力對(duì)節(jié)點(diǎn)受剪承載力的有利影響，取,

34、（5-42）,當(dāng)設(shè)防烈度為9度時(shí)，則取,（5-43）,(3) 節(jié)點(diǎn)受剪截面限制條件,為防止節(jié)點(diǎn)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(diǎn)區(qū)的尺寸就不能太小。 因此，框架節(jié)點(diǎn)受剪的水平截面應(yīng)符合下列條件：,（5-44）,5.3.5 預(yù)應(yīng)力混凝土框架的抗震設(shè)計(jì)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(duì)于6、7、8度時(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土框架的抗震設(shè)計(jì)提出了下列要求（9度時(shí)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(jí)框架至少有75%、二、三級(jí)框架至少有65%由

35、非預(yù)應(yīng)力筋承擔(dān)時(shí)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可在框架梁中應(yīng)用，此時(shí)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(shí)，主樓與裙房不宜共用預(yù)應(yīng)力筋。,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(jí)不宜大于0.55；二、三級(jí)不宜大于0.75。預(yù)應(yīng)力度可按下式計(jì)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(jí)為一級(jí)時(shí)應(yīng)滿足x0.25h0，抗震等級(jí)為二、三級(jí)時(shí)應(yīng)滿足x0.35h0；并且縱向受拉鋼筋按非預(yù)應(yīng)力筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jí)不應(yīng)小于1.0

36、，二、三級(jí)不應(yīng)小于0.8；同時(shí)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%。,3. 懸臂構(gòu)件,長(zhǎng)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(zhǎng)懸臂梁梁底非預(yù)應(yīng)力筋除應(yīng)按計(jì)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(diǎn),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(duì)稱配筋，一側(cè)采用混合配筋，另一側(cè)僅配置普通鋼筋。,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

37、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)內(nèi)。,5.4 抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),前述的抗震設(shè)計(jì)所遵循的一般原則（如平面布置盡可能對(duì)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(jì)要點(diǎn),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(zhǎng)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(shí)，以及一、二級(jí)抗震墻的底部加強(qiáng)部位，洞口宜上下對(duì)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5

38、0%；框支層落地抗震墻間距不宜大于24m。底部?jī)蓪涌蛑Э拐饓Y(jié)構(gòu)的平面布置尚宜對(duì)稱，且宜設(shè)抗震筒體。,5.4.2 地震作用的計(jì)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：,（5-47）,（5-48）,軸向變形系數(shù)，34肢時(shí)取為0.8，57肢時(shí)取為0.85，8肢以上時(shí)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(jì)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

39、的慣性矩,I為抗震墻對(duì)組合截面形心的慣性矩,第j孔洞連梁的折算慣性矩的計(jì)算為,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,2. 總體計(jì)算,用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算當(dāng)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(jì)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(jiǎn)化方法進(jìn)行內(nèi)力與位移的計(jì)算時(shí)，可將結(jié)構(gòu)沿其水平截面的兩個(gè)正交主軸劃分為若干平面抗側(cè)力

40、結(jié)構(gòu)，每一個(gè)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?？偹搅υ诟骺箓?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?？箓?cè)力結(jié)構(gòu)與主軸斜交時(shí)，應(yīng)考慮抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向上各自的功能。,對(duì)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(jì)算方法計(jì)算地震作用并分配給各片墻。,對(duì)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(shí)程分析法得出作用于豎向各質(zhì)點(diǎn)（樓層處）的水平地震作用。整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗彎剛度等于各片墻的抗彎剛度之和。,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(duì)應(yīng)于墻截面外

41、緣出現(xiàn)屈服時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度 Ag為墻的毛截面面積,按彈性計(jì)算時(shí)，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(jì)算。,（1）整體墻,等效剛度EcIeq的計(jì)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(duì)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(jì)算其等效剛度：,（均布荷載）,（倒三角形分布荷載）,（5-55）,（5-56）,5.4.3 地震作用在各剪力墻之間的分配及內(nèi)力計(jì)算,各質(zhì)點(diǎn)的水

42、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(jì)算中，一般可不計(jì)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(shí)，則另加考慮。,把水平地震作用分配到各剪力墻后，就可對(duì)各剪力墻單獨(dú)計(jì)算內(nèi)力了。,（1）整體墻,對(duì)整體墻，可作為豎向懸臂構(gòu)件按材料力學(xué)公式計(jì)算，此時(shí)，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(duì)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

43、解。,當(dāng)開洞規(guī)則而又較大時(shí)，可簡(jiǎn)化為桿件帶剛臂的“壁式框架”求解,當(dāng)規(guī)則開洞進(jìn)一步大到連梁的剛度可略去不計(jì)時(shí)，各墻肢又變成相對(duì)獨(dú)立的單榀抗震墻了。,5.4.4 截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造,體現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”的要求,一、二、三級(jí)的抗震墻底部加強(qiáng)部位，其截面組合的剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整：,VvwVw,9度時(shí)尚應(yīng)符合,V 1.1 Vw,（5-60）,（5-61）,V為抗震墻底部加強(qiáng)部位截面組合的剪力設(shè)計(jì)值,Vw為抗震墻底部加強(qiáng)部位截面的剪力計(jì)算值,Mwua為抗震墻底部截面按實(shí)配縱向鋼筋面積、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和軸力設(shè)計(jì)值計(jì)算的抗震承載力所對(duì)應(yīng)的彎矩值：有翼墻時(shí)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

44、面組合的彎矩設(shè)計(jì)值,vw為抗震墻剪力增大系數(shù)，一級(jí)為16，二級(jí)為14，三級(jí)為12。,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(jí)和二級(jí)抗震墻，底部加強(qiáng)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。,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(jí)為一、二級(jí)時(shí)不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng) 小于層高的1/20；三、四級(jí)不應(yīng)小于140m

45、m，且不應(yīng)小于層高的1/20。一、二級(jí)時(shí)底部 加強(qiáng)部位的墻厚不應(yīng)小于層高的1/16且不應(yīng)小于200mm，當(dāng)?shù)撞考訌?qiáng)部位無端柱或翼墻 時(shí)不宜小于凈高的1/10。,抗震墻厚度大于140mm時(shí)，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(qiáng)部位，邊緣構(gòu)件以外的拉筋間距應(yīng) 適當(dāng)加密。,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(jí)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(jí)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)

46、構(gòu)的落地抗震墻底部加強(qiáng)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。,一級(jí)和二級(jí)抗震墻，底部加強(qiáng)部位在重力荷載代表值作用下墻體平均軸壓比,一級(jí)和二級(jí)抗震墻，底部加強(qiáng)部位在重力荷載代表值作用下墻體平均軸壓比，9度時(shí)不宜超過0.4，8度時(shí)一級(jí)不宜超過0.5，二級(jí)不宜超過0.6；底部加強(qiáng)部位以上的一般部位，墻體平均軸壓比不宜大于底部加強(qiáng)部位的墻體平均軸壓比。,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： （1）全部落地的抗震墻結(jié)構(gòu)，一級(jí)和二級(jí)抗震墻底部加強(qiáng)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)

47、定值時(shí)，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(shí)、以及一、二級(jí)抗震墻底部加強(qiáng)部位以上的一般部位和三、四級(jí)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(qiáng)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。,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,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,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(zhǎng)度和配箍特征值應(yīng)符合表5-15的要求，縱向

48、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(qiáng)部位以上不小于約束邊緣構(gòu)件縱向鋼筋錨固長(zhǎng)度的高度。,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：,表5-15 約束邊緣構(gòu)件范圍lc及其配箍特征值v,表5-16 抗震墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋要求,圖5-26 抗震墻的約束邊緣構(gòu)件,圖5-27 抗震墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件范圍,5.5 框架抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),5.5.1框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),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(zhǎng)

49、時(shí)，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(duì)齊；洞邊距端柱不宜小于300mm。 （5）一、二級(jí)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。,5.5.2 地震作用的計(jì)算,指整個(gè)結(jié)構(gòu)沿其高度的地震作用的計(jì)算。這可用底部剪力法計(jì)算。當(dāng)用振型反應(yīng)譜法 等進(jìn)行計(jì)算時(shí)，若采用葫蘆串模型，則得出整個(gè)結(jié)構(gòu)沿高度的地震作用；若采用精細(xì)的模 型時(shí)，則直接得出與該模型層次相應(yīng)的地震內(nèi)力。有時(shí)為簡(jiǎn)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。,5.5.3 內(nèi)力計(jì)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

50、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?jiǎn)化為受彎 桿件，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。,微分方程法,(1) 微分方程及其解,用微分方程法進(jìn)行近似計(jì)算(手算)時(shí)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(duì)變形。 (c)對(duì)抗震墻，只考慮彎曲變形而不計(jì)剪切變形; 對(duì)框架，只考慮整體剪切變形而不計(jì)整體彎曲變形(即不計(jì)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(gè)總抗震墻，其抗彎剛度為各

51、抗震墻的抗彎剛度之和；所有的框架可合并為一個(gè)總框架，其抗剪剛度為各框架抗剪剛度之和。這樣，整個(gè)結(jié)構(gòu)就成為一個(gè)彎剪型懸臂梁。,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(shí)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(jìn)一步簡(jiǎn)化為連桿，如圖5-28所示， 稱為鉸接體系。 （2）若考慮連系梁對(duì)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。,圖5-28 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為由鉸接連桿聯(lián)系的總抗震墻和總框架,圖5-29 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為由剛接連桿聯(lián)系的總抗震墻和總框架,1)鉸接體系的計(jì)算,圖5-30 框架-抗震墻

52、的分析,取坐標(biāo)系如圖5-30所示。,框架沿高度方向以剪切變形為主，故對(duì)框架使用剪切剛度CF?？拐饓ρ馗叨确较蛞詮澢冃螢橹?，故對(duì)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(hào)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(shí)針為正，則墻的剪力Qw為,（5-62）,（5-63）,（5-64）,（5-65）,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(dá)式5-63

53、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）,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。,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,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(duì)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(duì)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(jì)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(diǎn)水平集中荷載的作用下,2）剛接體系的計(jì)算,圖5-32 剛接體系的分析,剛接連系梁在抗震墻內(nèi)的部分的剛度可視為無限大。故框架-抗震墻剛接體系的連系梁是在端部帶有剛域的梁（圖5-33）。剛域長(zhǎng)度可取從墻肢形心軸到連梁邊的距離減去1/4連梁高度。,圖5-33 剛接體系中的連系梁是帶剛域的梁 （a）雙肢或多肢抗震墻的連系梁；（b）