《第五章高层建筑结构框架结构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章高层建筑结构框架结构设计（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 四、柱子设计框架柱抗震设计的基本要求： 强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰； 在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱由足够的抗剪能力； 加强约束，配置必要的约束箍筋。5.4.3 框架柱设计 1第五章高层建筑结构框架结构设计 为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。1、强柱弱梁5.4.3 框架柱设计 2第五章高层建筑结构框架结构设计（1）轴力、弯矩设计值）轴力、弯矩设计值无地震作用组合：取最不利内力组合作为轴力、弯矩设计值无地震作用组合：取最不利内力组合作为轴力、弯矩设计值 按强柱弱梁的要求调整柱端弯矩设计值按强柱弱梁的要求调整柱端弯矩设计值柱端组合的弯矩设计值应柱端组合的弯
2、矩设计值应按下式计算确定：按下式计算确定：有地震作用组合：轴力设计值取最不利内力组合、弯矩设计有地震作用组合：轴力设计值取最不利内力组合、弯矩设计 值要根据强柱弱梁及局部加强等要求调整增大值要根据强柱弱梁及局部加强等要求调整增大3第五章高层建筑结构框架结构设计n抗震设计时，除顶层、柱轴压比小于0.15者及框支梁柱节点外，框架的梁、柱节点处考虑地震作用组合的柱端弯矩设计值应符合下列要求：1、 一级框架结构及9度时的框架： 4第五章高层建筑结构框架结构设计n抗震设计时，除顶层、柱轴压比小于0.15者及框支梁柱节点外，框架的梁、柱节点处考虑地震作用组合的柱端弯矩设计值应符合下列要求：1、 一级框架结
3、构及9度时的框架： 5第五章高层建筑结构框架结构设计 框架结构柱固定端弯矩增大框架结构柱固定端弯矩增大 为了推迟框架结构底层柱固定端截面屈服，一、为了推迟框架结构底层柱固定端截面屈服，一、二、三级框架结构的底层柱固定端截面组合的弯矩二、三级框架结构的底层柱固定端截面组合的弯矩计算值，应分别乘以增大系数计算值，应分别乘以增大系数1.7，1.5，1.3。框架结构底层固定端截面：框架结构底层固定端截面：无地下室时是指基础顶面的固定端；无地下室时是指基础顶面的固定端；有地下室时为地下室以上的首层柱的下端截面。有地下室时为地下室以上的首层柱的下端截面。6第五章高层建筑结构框架结构设计 框支柱框支柱 一、
4、二级框支柱由地震作用引起的附加轴力一、二级框支柱由地震作用引起的附加轴力应分别乘以增大系数应分别乘以增大系数1.5、1.2；一、二级框支柱的顶层柱上端和底层柱下端，其组一、二级框支柱的顶层柱上端和底层柱下端，其组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.2。 角柱角柱 按照上述方法调整后的组合弯矩设计值再乘以按照上述方法调整后的组合弯矩设计值再乘以不小于不小于1.1的增大系数的增大系数7第五章高层建筑结构框架结构设计 按照钢筋混凝土偏心受压柱构件进行计算按照钢筋混凝土偏心受压柱构件进行计算 抗震设计框架的角柱按双向偏心受压构件验算抗震设计框架的角柱按双向偏心受
5、压构件验算（2）柱正截面受弯承载力验算）柱正截面受弯承载力验算8第五章高层建筑结构框架结构设计2、强剪弱弯（1）柱剪力设计值柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（强剪弱弯）。9度和一级框架结构尚应符合：一、二、三级框架柱-分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向正截面 组合的弯矩设计值;-柱的剪力增大系数，框架结构：二级为1.3,三级1.2；其他结构一级为1.4,二级为1.2,三级四级1.1 。-柱的净高；-分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积(考虑受压筋)和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯值；9第五章高层建筑结构框架结构设计5.4.3 框架柱设计 2、强剪弱弯 一、二、三级框架的长
6、柱和框支层的长柱箍筋加密区以外的部位，四级框架柱和无地震作用组合的框架柱框支柱，取不利内力组合剪力计算值作为剪力设计值。10第五章高层建筑结构框架结构设计（2）柱斜截面受剪承载力（看规范）无地震作用组合：无地震作用组合：11第五章高层建筑结构框架结构设计规范规定：柱轴压比不应超过下表，但类场地上的较高层建筑柱轴压比限值应适当减小。3、控制柱的轴压比5.4.3 框架柱设计 12第五章高层建筑结构框架结构设计（1）最小截面尺寸）最小截面尺寸4、框架柱构造要求、框架柱构造要求框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：（非抗震设计）（非抗震设计）（抗震设计，四级）（抗震设
7、计，四级）（圆柱，非（圆柱，非抗震，四级）（一、二、三级）（一、二、三级）（一、二、三级一、二、三级）13第五章高层建筑结构框架结构设计（1）最小截面尺寸）最小截面尺寸柱截面的有效高度柱截面的有效高度4、框架柱构造要求、框架柱构造要求框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：无地震作用组合：无地震作用组合：有地震作用组合：有地震作用组合：2的柱有地震作用组合：有地震作用组合： 2的柱14第五章高层建筑结构框架结构设计 （a)a)宜对称布置；宜对称布置； （b)b)截面尺寸大于截面尺寸大于400mm400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于的柱，纵向钢筋间距不宜大于200
8、mm;200mm;纵向钢筋净距均不应小于纵向钢筋净距均不应小于50mm.50mm. （c)c)纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用; ;0.60.80.70.90.81.01.01.2中柱和边柱角柱四三二一类别抗震等级 （d)d)柱的总配筋率不应大于柱的总配筋率不应大于5%;5%; （e)e)一级且剪跨比不大于一级且剪跨比不大于2 2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于宜大于1.2%1.2%。（2） 柱内纵向钢筋的配置15第五章高层建筑结构框架结构设计 4、加强柱端约束 加密箍筋可以：承担柱子剪力；约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提高构件的延
9、性；防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。 5.4.3 框架柱设计 16第五章高层建筑结构框架结构设计4、加强柱端约束hcHc取取大大值值取取大大值值17第五章高层建筑结构框架结构设计4、加强柱端约束刚性地面刚性地面50050018第五章高层建筑结构框架结构设计4、加强柱端约束19第五章高层建筑结构框架结构设计hcHc取取大大值值取取大大值值刚性地面刚性地面50050020第五章高层建筑结构框架结构设计5、加强柱端约束21第五章高层建筑结构框架结构设计5、加强柱端约束22第五章高层建筑结构框架结构设计5、加强柱端约束23第五章高层建筑结构框架结构设计24第五章高层建筑结构框架结构设计4
10、.9 框架节点核芯区抗震设计框架节点核芯区抗震设计破坏形态破坏形态 在轴压力、弯矩和剪力的共同作用下，节点区发生由在轴压力、弯矩和剪力的共同作用下，节点区发生由于剪切和主拉应力造成的脆性破坏。于剪切和主拉应力造成的脆性破坏。原因有：原因有： 钢筋数量多，振捣不均匀，钢筋数量多，振捣不均匀， 影响质量；影响质量； 梁柱内纵筋深入节点锚固梁柱内纵筋深入节点锚固 长度不足，纵筋拔出；长度不足，纵筋拔出； 箍筋过少，抗剪能力不足。箍筋过少，抗剪能力不足。25第五章高层建筑结构框架结构设计梁柱节点处的剪切破坏26第五章高层建筑结构框架结构设计 框架节点破坏的主要形式是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏。
11、节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。约当剪力达到核心区极限抗剪能力6070%时，混凝土突然发生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多赠宽，箍筋陆续达到屈服。 27第五章高层建筑结构框架结构设计 根据强节点的设计要求，框架节点的设计准则： （1）节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱）的承载力； （2）多遇地震时，节点应在弹性范围内工作； （3）罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递； （4）节点配筋不应使施工过分困难。 直交梁对节点核心区有明显约束作用。满足一定条件的四边有梁的节点，核心
12、区混凝土抗剪强度可提高50100%。节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。28第五章高层建筑结构框架结构设计1.节点核芯区抗剪承载力的验算（1）节点核芯区组合的剪力设计值四级框架节点核心区可不进行四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施抗震验算，但应符合构造措施的要求。的要求。29第五章高层建筑结构框架结构设计9 9度和一级框架尚应符合度和一级框架尚应符合-梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；-强节点系数，框架：一级取强节点系数，框架：一级取1.5,1.5,二级取二级取1.351.
13、35，三级，三级1.21.2； 对其他结构中的框架：对其他结构中的框架：一级取一级取1.35,二级取二级取1.2，三级，三级1.1 。-柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；-梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；-梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；-节点左右梁端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和；节点左右梁端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和；-节点左右梁端纵向受拉钢筋实际配筋面积（考虑受压筋）和节点左右梁端纵向受拉钢筋实际
14、配筋面积（考虑受压筋）和 材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩值之和。材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩值之和。30第五章高层建筑结构框架结构设计（2 2）节点核芯区截面受剪承载力的验算）节点核芯区截面受剪承载力的验算一、二、三级框架：一、二、三级框架：9 9度时的一级度时的一级-混凝土抗拉强度设计值；混凝土抗拉强度设计值；-对应于组合剪力设计值的上柱底部组合轴向压力较小值；对应于组合剪力设计值的上柱底部组合轴向压力较小值； 当当N0.5fN0.5fc cb bc ch hc c时，取时，取N=0.5fcbchc；当；当N为拉力是，取为拉力是，取N=0-箍筋间距；箍筋间距；-箍筋
15、抗拉强度设计值；箍筋抗拉强度设计值；-核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积; ;31第五章高层建筑结构框架结构设计直交梁的约束影响系数，梁板为现浇，梁柱中线重合，四侧各梁截面直交梁的约束影响系数，梁板为现浇，梁柱中线重合，四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2且正交方向梁高度不小于框架梁高度且正交方向梁高度不小于框架梁高度的的3/4时，可采用时，可采用1.5；9度一级时宜采用度一级时宜采用1.25；其他情况均采用；其他情况均采用1.0。32第五章高层建筑结构框架结构设计（3 3）节点截面
16、有效宽度）节点截面有效宽度b bj j33第五章高层建筑结构框架结构设计（4 4）节点核芯区受剪截面限制条件）节点核芯区受剪截面限制条件34第五章高层建筑结构框架结构设计35第五章高层建筑结构框架结构设计钢筋接头可采用机械接头、搭接接头和焊接接钢筋接头可采用机械接头、搭接接头和焊接接头。头。受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内搭接钢筋面积百分率同一连接区段内搭接钢筋面积百分率按下式计算，且不应小于300mm。 2、梁柱纵筋在节点区的锚固非抗震设计抗震设计 式中受拉钢筋的搭接长度； 受拉钢筋的锚固长度，应按现行混凝土结构设计规范规定采用；36第五章高层建筑结构框架结构设计抗震设
17、计时受拉钢筋的锚固长度；一、二级抗震等级 三级抗震等级四级抗震等级受拉钢筋搭接长度修正系数，同一连接区段内搭接钢筋面积百分率不大于25%、50%和100%时，分别取1.2、1.4和1.6。37第五章高层建筑结构框架结构设计 注: （1）受拉钢筋直径大于28mm、受压钢筋直径大于32mm时，不宜采用搭接接头； （2）现浇钢筋混凝土框架梁纵向钢筋的连接方法应遵守下列规定：一级宜采用机械接头，二、三、四级可采用搭接或焊接接头。 （3）当采用焊接接头时，应检查钢筋的可焊性； （4）位于同一连接区段内的受拉钢筋接头面积率不宜超过50%； （5）当接头位置无法避开梁端、柱端箍筋加密区时，应采用机械连接接头
18、，且钢筋接头面积率不应超过50%； （6）钢筋机械接头、搭接接头及焊接接头，尚应遵守有关规定。2、梁柱纵筋在节点区的锚固38第五章高层建筑结构框架结构设计39第五章高层建筑结构框架结构设计40第五章高层建筑结构框架结构设计41第五章高层建筑结构框架结构设计42第五章高层建筑结构框架结构设计43第五章高层建筑结构框架结构设计抗震设计时框架梁的配筋构造抗震设计时框架梁的配筋构造44第五章高层建筑结构框架结构设计1、柱外侧纵向钢筋，截面面积Acs2、梁上部纵向钢筋3、伸入梁内的柱外侧纵向钢筋截面面积不小于0.65Acs4、不能伸入梁内的柱外侧纵向钢筋可伸入板内45第五章高层建筑结构框架结构设计 事件：钢筋锚固长度不够产生裂缝事件：钢筋锚固长度不够产生裂缝 美国一停车库为七层现浇长跨板结构，美国一停车库为七层现浇长跨板结构，一边挑出一边挑出3.35m，在拆模后不久发现每层在同，在拆模后不久发现每层在同一处产生裂缝。一处产生裂缝。实际钢筋长度实际钢筋长度需要钢筋长度需要钢筋长度每层同处产生裂缝每层同处产生裂缝46第五章高层建筑结构框架结构设计47第五章高层建筑结构框架结构设计48第五章高层建筑结构框架结构设计49第五章高层建筑结构框架结构设计50第五章高层建筑结构框架结构设计51第五章高层建筑结构框架结构设计52第五章高层建筑结构框架结构设计53第五章高层建筑结构框架结构设计
