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1、高层建筑结构设计,方鄂华 钱稼茹 叶列平 编注,主讲教师： 刘美景,第6章 钢筋砼框架构件设计,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.3 框架柱抗震设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 钢筋的连接和锚固,6.2 梁柱节点核芯区抗震设计,6.1 延性耗能框架的概念设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,一、强柱弱梁、强剪弱弯,三、局部加强,框架的抗震设计原则：,抗震等级为一、二级时，节点应进行受剪承载力验算。框架梁、柱节点区，必须配置箍筋，并保证梁的纵向钢筋锚固。,二、强节点、强锚固,有抗震设防的框架角柱，应按双向偏压构件计算。抗震等级为一、二、三、级
2、时，角柱的内力设计值宜乘以增大系数。,防止小偏小受压柱，提高节点的延性和耗能能力,四、限制轴压比，加强柱箍筋对砼的约束,6.2 框架梁抗震设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,框架梁两端的剪力和负弯矩最大，跨中正弯矩最大，因而控制截面有三个：左右端截面和跨中截面。,框架梁控制截面的选择：,内力组合：,别忘了梁端弯矩调幅 和设计内力的修正 (取梁端柱边的弯矩和剪力),仅考虑荷载效应最大的一项可变荷载，以标准值为代表值,所有可变荷载以组合值为代表值，简化组合系数取0.90,荷载效应组合,框架结构一般由可变荷载效应控制,基本组合
3、可采用简化规则：,1.2恒载标准值+1.4楼面活荷载标准值,1.2恒载标准值+1.4风荷载标准值,1.2恒载标准值+1.4(0.9楼面活荷载标准值+0.9风荷载标准值）,1.2重力荷载标准值+1.3地震作用标准值,对抗震设防区尚需考虑地震作用效应组合,第6章,6.2 框架梁抗震设计,6.1 延性耗能框架的概念设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.2.1 框架梁的破坏形态与延性,破坏形态、砼截面相对受压区高度、塑性铰区砼的约束程度；,影响梁延性和耗能的主要因素：,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.2.2 梁截面抗弯设计,无地震
4、作用组合时,有地震作用组合时,0.75,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.2.3 梁的抗剪验算,1、框架梁箍筋与延性,2、剪力设计值,(1)无地震组合时，取考虑风荷载组合的剪力设计值。 (2)有地震组合时，按抗震等级分为四个等级：,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,一级抗震等级,二级抗震等级,三级抗震等级,对四级抗震等级，取最不利组合下的剪力设计值。,考虑地震作用组合的框架梁左、右端弯矩设计值；,9度设防烈度和一级抗震等级的框架结构尚应符合：,式中: 框架梁左、右端考虑承载力抗震调整 系数的、实配的正截面受弯承载力值；,第6章,6
5、.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,为根据实配钢筋面积（计入受压钢筋）和材料强度标准值计算所得梁端截面的实际受弯承载力值；,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,3、受剪承载力验算,无地震作用组合时,有地震作用组合时,0.85, 主梁为1/81/12； 次梁为1/151/20； 独立梁不小于1/15（简支）和1/20（连续）。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.2.4 构造措施,用以考虑材料、施工特点及耐久性、抗火性能、正常使用和温度作用等因素的影响。,1、最小截面尺寸,梁高与跨度之比（高跨比 ）：,框架主梁为1/1
6、01/15；,满足刚度要求 可不验算挠度, 梁高与梁宽之比（高宽比 ）, 矩形截面梁一般22.5； T形截面梁一般2.54.0；,跨度与梁高之比（高跨比 ）：不宜小于4,梁的剪切破坏形式 斜拉破坏 过程：弯剪缝（快） 临界缝至荷载点劈（拉）开 特点： 大，M大，V小，腹筋少。 剪压破坏 过程：弯剪缝 临界缝腹筋屈服剪压区砼压碎 特点：M，V适当，腹筋量适当。 斜压破坏 过程：腹剪斜缝(多条) 斜向分割成棱柱砼斜向压碎 特点： 小，M小，V大，腹筋量多。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,上限限值梁的名
7、义剪应力,防止斜压破坏（超筋）,防止斜拉破坏（少筋）,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,2、相对受压区高度和纵向钢筋最小配筋率, 为了使框架梁具有较好的变形能力，梁端的受压高度应满足以下要求：,梁纵向受拉钢筋的最小配筋率,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%，不应大于2.75%。当梁端受拉钢筋的配筋率大于2.5%时，受压钢筋的配筋率不应小于受拉钢筋的一半；,抗震设计时，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3,沿梁全长顶面和
8、底面应至少各配置两根纵向配筋，一、二级抗震设计时钢筋直径不应小于14mm，且分别不应小于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4；三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径不应小于12mm,一、二、三级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,3、梁端箍筋加密区要求,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,4、箍筋构造,在箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径
9、的较大值，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm；,箍筋应有135弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10倍的箍筋直径和75mm的较大值；,在纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距，钢筋受拉时不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；钢筋受压时不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm；,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,框架梁沿梁全长箍筋的面积配筋率应符合下列要求：,6.3 框架柱抗震设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计
10、,6.2 框架梁抗震设计,在层高范围内，框架柱是等截面的，每个截面具有相同的抗力；框架柱的弯矩、轴力沿柱高为线性变化（层高范围内剪力相等），因而上、下端截面为控制截面。,框架柱属偏心受力构件，其最不利内力组合如下所示：,最大弯矩相应的轴力和剪力；,最大轴力相应的弯矩和剪力；,最小轴力相应的弯矩和剪力。,6.3 框架柱抗震设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,6.3.1 影响柱延性耗能的主要因素,1、剪跨比：反映了柱端截面承受的弯矩和剪力的相对大小,长柱,短柱,极短柱,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3
11、框架柱抗震设计,2、轴压比：,3、箍筋：抵抗剪力、约束砼、防止纵筋压屈,配箍特征值：,箍筋的形式、箍筋的间距,柱的各类箍筋参考图,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,6.3.2 柱压弯承载力验算,1、轴力、弯矩设计值, 无地震组合和四级抗震等级的框架柱，柱端弯矩和轴力值取最不利组合设计值。, 有地震组合时，一、二、三、四级框架柱，轴力值取最不利组合设计值；弯矩设计值要根据强柱弱梁及局部加强等要求调整增大。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,(1)按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值,一级抗震等
12、级 二级抗震等级 三级抗震等级 四级抗震等级 一级的框架和9度的一级框架也可符合,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,(2)底层框架柱底端,按上述方法调整后组合弯矩设计值再乘以1.10的增大系数。此外，一、二级角柱箍筋全高加密。,(3)框支柱,(4)角柱,框架柱底层弯矩增大，推迟其屈服：一、二、三、四级框架的底层柱底截面的组合弯矩设计值应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,2、柱正截面受弯承载力验算,按压弯构件验算框架柱承载力；框架角柱按双向
13、偏压构件验算压弯承载力。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,6.3.3 柱受剪承载力验算,1、剪力设计值,抗震设计时，一、二、三、四级应按下列公式调整；四级和无地震做用组合时可直接取考虑地震作用组合的剪力计算值。,第6章,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,一级抗震等级 (6-78) 二级抗震等级 (6-79) 三级抗震等级 四级抗震等级 (6-80) 一级的框架和9度的一级框架也可符合 (6-81),6.1 延性耗能框架的概念设计,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,2、截面
14、受剪承载力,无地震作用组合时,有地震作用组合时,0.85,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,6.3.4 框架柱构造措施,1、最小截面尺寸,1）截面的宽度和高度均不宜小于400mm，圆柱直径不宜小于450mm； 2）剪跨比宜大于2，避免采用短柱； 3）截面长边与短边的边长不宜大于3。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计, 框架柱截面的组合最大剪力设计值应符合下列条件： 无地震作用组合时： (6-15a) 有地震作用组合时： 剪跨比大于2 (6-15b) 剪跨比不大于2 (6-15c),第6章
15、,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,2、纵向钢筋的配置，应符合下列规定：, 全部纵向钢筋的配筋率，非抗震设计不应大于6%，抗震设计不应大于5%； 全部纵向钢筋的配筋率，不应小于P161页表6-3的规定值，且柱每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%。,柱纵向钢筋最小配筋百分率 表63,（）内数值用于框架结构,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计, 柱的纵向钢筋配置，尚应满足下列要求： (1)抗震设计时宜采用对称配筋； (2)抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，其纵向钢筋间距不宜大于200mm； (3)一级且剪跨比不大于2的柱，其单侧纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于1.2%，且应沿柱全长采用复合箍筋； (4)边柱、角柱及剪力墙柱考虑地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积宜比计算值增加25%。,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,6.2 框架梁抗震设计,6.3 框架柱抗震设计,3、轴压比限值：,柱轴压比限值 表55,第6章,6.1 延性耗能框架的概念设计,
