[工学]第五章 框架截面设计及构造

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1、5.3 控制截面的内力组合,柱子的控制截面及最不利内力：上下两个端截面: M, V, N (P240),5.3.1 梁、柱控制截面及最不利内力,5.3.2 活荷载的不利布置,1. 分跨计算组合法,2. 最不利荷载位置法,满布荷载法：跨中弯矩应乘以1.11.2的系数.（q5KN/mm2) 分跨满布法。,分层组合法 梁 柱端弯矩 柱轴力,5.3.3 竖向荷载作用下的内力调整,弯矩调幅系数 装配整体式框架支座弯矩0.70.8； 现浇框架支座弯矩0.80.9。 跨中弯矩1.11.2 调幅后应满足的条件 梁端负弯矩减小后，应满足静力平衡条件。,弯矩调幅只对竖向荷载下的内力进行，水平荷载下 的内力不调幅。

2、故应先调幅后组合。,5.3.4 内力组合 内力组合公式 1. 2. 3. 4. 5.,梁内力组合表,柱内力组合表,5.4 抗震结构的延性要求及延性框架,5.4.1 延性结构及抗震构造措施等级 1. 结构、截面或构件的延性,2. 抗震构造措施等级,表内所有的高度均指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）。 建筑场地为类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低。 抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按抗震规范第3.1.3条确定设防烈度。,3. 钢筋混凝土延性框架的基本措施： 强柱弱梁：塑性铰应尽可能地出现在梁两端。 强剪弱弯：要求框架

3、梁柱在塑性铰出现前（不 会剪坏）、后（不过早剪坏），即 要求延性框架梁柱的抗剪承载力大 于抗弯承载力。 强节点强锚固：避免出现节点区破坏及钢筋的 锚固破坏,5.5 框架梁的截面计算及抗震构造要求,1. 混凝土强度等级要求 当按一级抗震等级设计时，现浇框架的混凝土强度等级不宜低于C30，按二四级抗震等级和非抗震设计时，不应低于C20。 梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa，如超过时，梁、柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。 装配整体式框架的混凝土强度等级不宜低于C30，其节点区混凝土强度等级还宜比柱的混凝土强度等级提高5MPa。,2. 主梁的截面尺寸,主梁的截面高度可按

4、（1/101/15）lb确定（ lb为主梁的计算跨度），且不宜大于1/4净跨。主梁截面的宽度bb不宜小于1/4 hb ，且不应小于200mm。 框架结构 叠合主梁的预制部分截面高度hb1不宜小于1/15lb ，后浇部分的截面高度不宜小于100mm（不包括板面整浇层厚度）。,不考虑地震作用组合：,考虑地震作用组合：,矩形、T形和I形截面的框架梁，其截面尚应符合下列要求：,3. 梁的混凝土受压区高度,有地震荷载组合的梁端箍筋加密区： 一级,二、三级,其它情况,4. 抗震设计的框架梁中纵向受力钢筋的配置要求,纵向受拉钢筋的最小配筋率，梁端不应大于2.5%。,框架梁不宜采用弯起钢筋抗剪 梁端箍筋加密区

5、纵向受压和受拉钢筋的比值,一级,二、三级,框架梁纵向钢筋应伸过边柱节点中心线。当纵向钢筋在节点内水平锚固长度不够时，应沿柱节点外边向下弯折， 弯折前的水平锚固长度不应小于0.4 5 ， 弯折后的垂直长度不应小于15d。,5. 抗震设计的框架梁中纵筋的锚固长度 及纵筋伸入中间节点的锚固要求,纵筋的锚固长度 一、二级 三、四级,6. 非抗震设计框架梁中纵向受力钢筋的配置要求,纵向受拉钢筋的最小配筋百分率，支座不应小于0.25%，跨中不应小于0.20% 在梁的跨中上部，至少应配212的钢筋与梁支座的负筋搭接，搭接长度不宜小于 框架梁端节点处的负筋应伸入边柱内，伸入柱内的水平段及垂直段投影长度分别不应

6、小于 及15d。 梁支座截面下部至少应有两根纵向钢筋伸入柱中，深入支座的总长度不应小于 ，如需向上弯时，则钢筋自柱边到上弯点的水平长度，不应小于10d。 梁支座截面的负钢筋自柱边缘算起的长度不应小于ln/4（ ln为该跨主梁的净跨）,7. 框架梁的剪力设计值,非抗震设计的框架梁及抗震设计时梁端箍筋加密区以外的梁截面，取考虑水平荷载或地震作用组合的剪力设计值。 抗震设计时梁端箍筋加密区的梁截面：,9度设防的各类框架和抗震等级一级,梁支座截面的负钢筋自柱边缘算起的长度不应小于ln/4（ ln为该跨主梁的净跨）,三级,二级,一级,符号的含义,、 框架梁左端或右端按实配钢筋面积计算的正截面抗震承载力所

7、对应的弯矩值；应分别按顺时针与逆时针两方向计算，并取其较大值。,、 有地震作用组合时框架梁左端或右端弯矩设计值，应取顺时针与逆时针两个方向组合的弯矩设计值之和的较大值； 考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值，可按简支梁计算确定,8. 抗震设计时梁中箍筋的构造要求,箍筋加密区范围：一级框架梁端2倍梁高范围内和二四级框架梁端1.5倍梁高范围内，箍筋应加密，且加密区长度不应小于500mm。 加密区箍筋的数量：除按受剪承载力计算外，尚应表5-9的要求。 第一个箍筋与节点边缘的距离应小于或等于50mm。 箍筋应有135弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10d，d为箍筋直径 在箍筋加密范围内的箍

8、筋肢距：一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm ，四级不宜大于300mm。,承受地震荷载为主的框架梁 一级 二级 三、四级 其它情况,沿梁全长箍筋的面积配箍率,5.6 框架柱的截面设计和构造要求,5.6.1. 框架柱的破坏现象 地震时，钢筋混凝土短柱和角柱破坏严重 弯曲破坏：柱顶或柱底产生水平裂缝，受拉钢筋屈服，受压区混凝土压碎，受压主筋压屈。 剪切受压破坏：水平弯曲裂缝斜向发展形成斜裂缝，如箍筋较强，弯剪压力作用下 压曲混凝土剪切错动，混凝土挤碎而丧失承载力 剪切受拉破坏：剪跨比较小且配箍率较低的构件，出现一条宽度较大的主斜裂缝，箍筋屈服，柱子很快被剪坏 剪切斜拉破坏：在短柱中，

9、沿对角线出现斜裂缝，箍筋屈服甚至 被拉断，但主筋未屈服 粘结开裂破坏：,5.6.2. 影响框架柱延性的几个重要因素,剪跨比 是影响钢筋混凝土柱破坏形态最重要的因素。长柱发生弯曲破坏、短柱发生剪切破坏、极短柱发生剪切斜拉破坏。 轴压比 影响钢筋混凝土柱承载力和延性的一个重要参数，轴压比越大，延性越差 剪压比 较大可能较早的发生剪切破坏。 箍筋,下一页,剪跨比,返回,体积配箍率和含箍特征值,螺旋箍,方箍,返回,5.6.3 框架柱的截面计算,轴压比要求 柱端弯矩 框架柱的剪力设计值 斜截面受剪承载力计算公式,1.框架柱的截面尺寸,1）框架柱的截面高度hc不宜小于400mm，柱截面的宽度bc不宜小于3

10、50mm，(bc hc350*400).柱净高与长边尺寸之比宜大于4。 2）矩形截面的框架柱，其截面尺寸应符合下列要求： 无地震作用组合,框架柱的剪力设计值,有地震作用组合,3）轴压比要求 抗震设计时，框架柱在竖向荷载与地震作用组合下的轴压比宜满足表5-10的规定。,2. 柱端弯矩和轴力设计值,一级,二级,三级,四级，柱端弯矩设计值取地震作用组合下的弯矩设计值。,9度设防的各类框架和抗震等级一级,同一节点左、右梁端按实配钢筋面积计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值；应分别按顺时针与逆时针两方向计算，并取其较大值。 同一节点左右梁端有地震作用组合的设计值，应取顺时针与逆时针两个方向组合的弯矩

11、设计值之和的较大值； 考虑抗震等级的节点上下柱端弯矩设计值之和，在一般情况下，可将公式计算所得按上、下柱端弹性分析所得弯矩之比分配到上、下柱端。,2）当反弯点不在柱的层高范围之内时，一、二、三级抗震等级的框架柱端弯矩设计值应按考虑地震作用组合的弯矩设计值分别直接乘以系数1.4、1.2、1.1确定。 3）框架顶层柱、轴压比小于0.15的柱，柱端弯矩设计值可取地震作用组合下的弯矩设计值。 4）考虑地震作用组合的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值，对一、二、三抗震等级应按考虑地震作用组合的弯矩设计值分别直接乘以系数1.5、1.25、1.15确定。底层柱纵向钢筋宜按上、下端的不利情况配置。底层是指无地

12、下室的基础以上或地下室以上的首层。 5）对于一、二、三抗震等级的框架角柱，其弯矩设计值应取经调整后的弯矩设计值乘以不小于1.1的增大系数。,3. 框架柱的剪力设计值,1）非抗震设计的框架柱、四级及抗震设计时柱箍筋的非加密区，应取考虑水平荷载或地震作用组合的剪力设计值。 2）抗震设计时柱箍筋加密区：,一级,二级,三级,9度设防的各类框架和抗震等级一级,、 柱上端或下端按实配钢筋面积计算的正截面抗震承载力所对应的弯矩值，对称配筋的框架柱可按下式计算。应分别按顺时针与逆时针两方向计算，并取其较大值。,、 考虑地震作用组合，且经调整后的弯矩设计值,3）对于一、二、三级抗震等级的框架角柱，其剪力设计值应

13、按上述调整后的值乘以不小于1.1的增大系数,4. 斜截面受剪承载力计算公式,1）当柱受压时,无地震作用组合,有地震作用组合,2）当柱受拉时,无地震作用组合,有地震作用组合,思考题 抗震设计时，框架为何要设计成强柱弱梁、强剪弱弯？如何设计成强柱弱梁、强剪弱弯？,5.6.4 柱中纵筋的构造要求,1. 配筋率 宜采用对称配筋； 全部纵筋的配筋率，不应大于5%； 按一级抗震等级设计的短柱，其纵向受拉钢筋每侧配筋率不宜大于1.2%； 非抗震设计时，纵向受压钢筋单边配筋率不应小于0.2%；抗震设计时，全部纵向受力钢筋配筋率不应小于表5-11的规定，同时还应满足每一侧配筋率不应小于0.2%的规定。 计算单边

14、或每侧配筋率时，包括角部钢筋。,2. 柱中箍筋加密区范围 柱两端在高度等于矩形截面长边尺寸或圆柱截面直径、柱净高的1/6、500mm三者中的最大值范围内 底层刚性地坪上、下各500mm范围内 柱净高与截面长边尺寸之比小于或等于4的柱（短柱）全高范围内 一级、二级抗震等级框架角柱的全高范围内,3.加密区箍筋的构造要求,抗震框架柱加密区箍筋不应小于受剪承载力计算值，也不应小于最小体积配箍率及表5-12的要求 柱箍筋加密区内配置的普通箍、复合箍、螺旋箍其体积配箍率不宜小于表5-13的规定 加密区箍筋肢距应符合以下要求 一级：不宜大于200mm； 二、三级：不宜大于250mm和2 0倍箍筋直径的较大值

15、； 四级：不宜大于300mm。,4. 非加密区箍筋的构造要求,抗震设计时，非加密区的箍筋不宜少于加密区箍筋的50%。 箍筋的间距：一、二级不应大于10倍纵筋的直径；三、四级不应大于15倍纵筋的直径。,5.7 框架节点的抗震设计,5.7.1. 概述 节点区设计的重要性：节点区破坏或变形过大，梁、柱构件就不能形成抗侧力的框架结构。 节点区的破坏形态：剪切破坏和梁内纵筋在节点区内的滑移。,防止节点区发生剪切破坏的措施：通过抗剪计算，在节点区配置足够数量的箍筋，并保证混凝土的强度和密实性，以实现强节点。设计中处理好纵筋在节点区的锚固，做到强锚固。 一、二级抗震等级的框架节点应进行受剪承载力计算；三、四

16、级和非抗震设计框架节点可不进行受剪承载力计算，但需按规定配置构造钢筋。 抗震设计时，装配整体式框架节点应进行抗剪承载力计算,5.7.2. 节点区的剪力设计值,根据强节点的设计要求，节点区应能抵抗当节点区两边梁端出现塑性饺时的剪力。该剪力称为节点设计剪力。 1. 9度设防的各类框架和一级抗震等级的框架结构,（1）顶层中柱节点及端节点,（2）其它层中柱节点及端节点,2. 一级抗震等级,（2）其它层中柱节点和端节点,（1）顶层中柱节点和端节点,3. 二级抗震等级,（2）其它层中柱节点和端节点,（1）顶层中柱节点和端节点,5.7.3. 框架节点的受剪承载力计算公式,（2）其它情况,（1）9度设防烈度,（3）节点区的平均剪应力,5.7.4 节点构造要求,抗震设计的框架节点区箍筋配置不应小于柱端箍筋加密区实际配置的箍筋；柱中纵向钢筋不宜在节点范围内截断； 整体装配式框架节点的构造及截面设计原则：应保证节点的整体