1、第6章 框架設計和構造 框架是框架結構體系、框剪結構體系及框筒結構中的基本結構單元?？蚣苁强蚣芙Y構體系、框剪結構體系及框筒結構中的基本結構單元。 各種體系的內(nèi)力計算方法行所不同，僅在求出內(nèi)力以后，都要通過內(nèi)力組合求出梁、各種體系的內(nèi)力計算方法行所不同，僅在求出內(nèi)力以后，都要通過內(nèi)力組合求出梁、柱控制截面的最不利內(nèi)力，然后進行截面配筋計算及構造設計?？蚣芰喊凑帐軓潣嫾O計，柱控制截面的最不利內(nèi)力，然后進行截面配筋計算及構造設計?？蚣芰喊凑帐軓潣嫾O計，框架柱按照壓彎構件設計。框架柱按照壓彎構件設計。 梁、柱截面的一般配筋計算及構造在梁、柱截面的一般配筋計算及構造在 中已有詳細討論，這里不中已有詳

2、細討論，這里不再重復。但是抗震設計時，對鋼筋混凝土構件有特殊的要求，要進行專門的抗震設計。再重復。但是抗震設計時，對鋼筋混凝土構件有特殊的要求，要進行專門的抗震設計。 本章重點討論框架梁、柱及其節(jié)點的抗震設計方法，適當補充一些非抗震情況下的設本章重點討論框架梁、柱及其節(jié)點的抗震設計方法，適當補充一些非抗震情況下的設計要求。計要求。 通過本章學習，了解框架抗震設計方法、概念和要點。掌握框架梁、框架柱的剪力、彎矩大小的計算方法以及構造要求。掌握框架梁、柱節(jié)點的剪力、彎矩大小的計算方法以及構造要求?？蚣芙Y構布置、截面尺寸估算和材料強度等級框架內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力框架抗震設計方法延性框架的概念框架梁抗

3、震設計框架柱抗震設計梁柱節(jié)點區(qū)抗震設計一、框架結構布置一、框架結構布置1、結構布置的一般原則、結構布置的一般原則框架結構布置、截面尺寸估算和材料強度等級 滿足使用要求，并盡可能與建筑的平、立剖面劃分相一致；滿足使用要求，并盡可能與建筑的平、立剖面劃分相一致； 滿足人防、消防要求，使水、暖、電各專業(yè)的布置能有效地進滿足人防、消防要求，使水、暖、電各專業(yè)的布置能有效地進行；行； 結構盡可能簡單、規(guī)則、均勻、對稱，構件類型少；結構盡可能簡單、規(guī)則、均勻、對稱，構件類型少； 妥善地處理溫度、地基不均勻沉降以及地震等因素對建筑的影妥善地處理溫度、地基不均勻沉降以及地震等因素對建筑的影響；響； 施工簡便；

4、施工簡便； 經(jīng)濟合理。經(jīng)濟合理。結構布置方法結構布置方法橫向布置橫向布置 橫向承重橫向承重結構布置方法結構布置方法縱向布置縱向布置 縱向承重縱向承重結構布置方法結構布置方法雙向布置雙向布置 雙向承重雙向承重截面尺寸估算截面尺寸估算0b12181lhbb4121hb 框架梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸估算l0 梁的計算跨度；梁的計算跨度；hb 梁的截面高度；梁的截面高度；bb 梁的截面寬度。梁的截面寬度。一般情況下：一般情況下：梁凈跨與截面高度之比梁凈跨與截面高度之比不宜小于不宜小于4梁的截面寬度不梁的截面寬度不宜小于宜小于200mm框架梁線剛度框架梁線剛度lIEicb Ec 混凝土彈性模量；混凝

5、土彈性模量；I 框架梁截面慣性矩；框架梁截面慣性矩；l 框架梁的跨度?？蚣芰旱目缍取Ｊ街校菏街校嚎蚣芰簯T性矩取值框架梁慣性矩取值注：注： I0為梁按矩形截面計算的慣性矩，為梁按矩形截面計算的慣性矩， 。30121bhI 截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸估算N 柱中軸向力。Nv 柱支承的樓面荷載面積上豎向荷載產(chǎn)生的軸向力設計值。 可近似將樓面板沿柱軸線之間的中線劃分，恒載和活載的 分項系數(shù)均取1.25，或近似取1214 kN/m2進行計算。fc 混凝土軸心抗壓強度設計值。N=（1.011.10Nv 僅有風載作用或抗震等級為四級時ccfNA 有地震作

6、用，抗震等級為一三級時 N=（1.011.20Nv 一級時ccfNA8 . 0二級時三級時ccfNA7 . 0ccfNA9 . 0混凝土強度等級框架內(nèi)力組合及最不利內(nèi)力 控制截面及最不利內(nèi)力類型 荷載布置 梁端彎矩調(diào)幅 水平力作用下框架剪力墻結構中框架內(nèi)力的調(diào)整 內(nèi)力組合控制截面0 .9 7 控制截面 荷載布置 恒載 活載 水平荷載恒載布置梁的活載不利布置水平荷載作用方向梁端彎矩調(diào)幅豎向荷載下框架梁彎矩塑性調(diào)幅豎向荷載下框架梁彎矩塑性調(diào)幅 調(diào)幅理由調(diào)幅理由: 梁端出現(xiàn)塑性鉸延性框架、強柱弱梁、有利抗震，梁端出現(xiàn)塑性鉸延性框架、強柱弱梁、有利抗震， 減少節(jié)點區(qū)負筋便于施工，減少節(jié)點區(qū)負筋便于施工

7、， 節(jié)點并非絕對彈性實際彎矩小于彈性計算彎矩。節(jié)點并非絕對彈性實際彎矩小于彈性計算彎矩。 調(diào)幅方法調(diào)幅方法:梁端彎矩乘以梁端彎矩乘以0.80.9的折減系數(shù)，按平衡條件計算調(diào)幅后的折減系數(shù)，按平衡條件計算調(diào)幅后的跨中彎矩。的跨中彎矩。水平力作用下框架剪力墻結構中框架內(nèi)力的調(diào)整 在得到計算內(nèi)力之后，要在框架與剪力墻之間進行內(nèi)力調(diào)整。這是因為在地震作用下，通常都是剪力墻先開裂，剪力墻剛度降低，承載力也將下降，剪力將在框架和剪力墻之間重新分配，使一部分地震作用產(chǎn)生的剪力向框架轉移，此時需要適當調(diào)整框架的內(nèi)力值。 另外，在結構計算中，假定樓板在其自身平面內(nèi)的剛度無限大，不發(fā)生變形。然而，在實際的框架剪力

8、墻結構中，樓板或多或少要產(chǎn)生變形，變形的結果將會使框架部分的水平位移大于剪力墻的水平位移，相應地，框架實際承受的水平力大于采用剛性樓板假定的計算結果。 在地震作用下應對框架剪力墻結構中的框架的剪力做適當調(diào)整： （1規(guī)則建筑凡是VF0.2V0的樓層設計時可按計算值采用，不做調(diào)整。 （2規(guī)則建筑凡是VF0.2V0的樓層設計時應選取下列兩者中的較小值： VF0.2V0 VF1.5VF max式中 VF框架剪力墻協(xié)同工作時分析所得的框架各層總剪力； V0地震作用產(chǎn)生的結構底部總剪力； VFmax各層框架所承擔的總剪力最大值。 留意：調(diào)整柱剪力的同時，也要按剪力調(diào)整比例調(diào)整柱彎矩及梁的內(nèi)力，但柱軸力不調(diào)

9、整。調(diào)整以后的地震作用內(nèi)力與其他荷載作用下的內(nèi)力再進行組合。 內(nèi)力組合（1橫載、活載、風載及地震等效荷載都分別按各自規(guī)律布置，進行內(nèi)力分析；（2取出各個構件的控制截面內(nèi)力，進過內(nèi)力調(diào)整后填入表內(nèi)；（3根據(jù)本建筑的具體情況選出本結構可能出現(xiàn)的若干組組合。將各內(nèi)力分別乘以相應的荷載分項系數(shù)及組合系數(shù)；（4按照不利內(nèi)力的要求分組疊加內(nèi)力；（5在若干組不利內(nèi)力中選取最不利內(nèi)力作為構件截面的設計內(nèi)力。有時要通過試算才能找到哪組內(nèi)力得到的配筋最大?？蚣芸拐鹪O計方法框架抗震設計方法延性框架的概念延性框架的概念 在框架體系、框架剪力墻體系以及框筒體系中，雖然內(nèi)力計算方法不同，但是在求出內(nèi)力以后，都要通過內(nèi)力組

10、合求出梁、柱控制截面的最不利內(nèi)力，然后進行截面配筋計算以及構造設計。 雖然梁、柱截面的一般配筋計算以及構造在一般的鋼筋混凝土教材中已有討論，但在抗震設計時，對鋼筋混凝土構件有特殊要求。 重點討論框架梁、柱以及節(jié)點的抗震設計方法，并適當補充一些非抗震情況下的設計要求。一、延性框架的概念一、延性框架的概念二、延性結構的設計原則二、延性結構的設計原則“三強三弱三強三弱”三、合適的結構材料三、合適的結構材料 在罕遇地震作用下要求結構處于彈性狀態(tài)是不必要，也是不經(jīng)濟的。通常是在中等烈度的地震作用下允許結構某些構件屈服，出現(xiàn)塑性鉸，使結構剛度降低，塑性變形加大。當塑性鉸達到一定數(shù)量后，結構會出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，

11、即承受的地震作用力不增加或增加很少，而結構變形迅速增加。延性結構的荷載位移曲線一、延性框架的概念一、延性框架的概念左圖為延性結構的荷載位移曲線，延性結構即是能維持承載能力而又具有較大塑性變形能力的結構。結構延性能力通常用頂點水平位移延性比來衡量。延性比定義： u/y其中：y結構屈服時的頂點位移； u能維持承載能力的最大頂點位移。 延性結構在結果中等烈度的地震作用后，加以修復仍可以重新使用，在罕遇地震下也不至于倒塌。符合抗震設計的“三水準要求，因此在地震區(qū)都應該設計延性結構。結果合理設計，鋼筋混凝土框架可以達到較大的延性，稱為延性框架結構。 框架頂點水平位移是由各個桿件的變形形成的。當各桿件都處

12、于彈性階段時，結構變形是彈性的。當桿件屈服后，結構就出現(xiàn)塑性變形?？蚣苤校苄糟q可能出現(xiàn)在梁上，也可能出現(xiàn)在柱上，因此，梁、柱構件都應由良好的延性。構件的延性以構件的變形或塑性鉸轉動能力來衡量，稱為構件位移延性比 f fu /fy 或截面曲率延性比 u /y 。延性結構的要求和分析延性結構的要求和分析1要保證框架結構有一定的延性，梁、柱構件需要要保證框架結構有一定的延性，梁、柱構件需要具有足夠的延性，鋼筋混凝土構件的剪切破壞是脆具有足夠的延性，鋼筋混凝土構件的剪切破壞是脆性的，或者延性很小。因此，構件不能過早剪壞；性的，或者延性很小。因此，構件不能過早剪壞；2框架結構中，塑性鉸出現(xiàn)在梁上比較有

13、利，如下框架結構中，塑性鉸出現(xiàn)在梁上比較有利，如下圖：圖：3塑性鉸出現(xiàn)在柱中的時候，很容易形成破壞機構，塑性鉸出現(xiàn)在柱中的時候，很容易形成破壞機構，如下圖：如下圖：4延性框架，不僅要保證梁、延性框架，不僅要保證梁、 柱構件必須具有延性柱構件必須具有延性外，還必須保證各構件的連接部分外，還必須保證各構件的連接部分節(jié)點區(qū)不出現(xiàn)節(jié)點區(qū)不出現(xiàn)脆性剪切破壞，同時還要保證支座連接和錨固不發(fā)脆性剪切破壞，同時還要保證支座連接和錨固不發(fā)生破壞。生破壞。延性結構的設計原則延性結構的設計原則1強柱弱梁強柱弱梁要控制梁、柱的相對強度，使塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，盡量避免和減少柱子中的塑要控制梁、柱的相對強度，使塑性鉸首

14、先在梁端出現(xiàn)，盡量避免和減少柱子中的塑性鉸；性鉸；2強剪弱彎強剪弱彎對于梁、柱構件，要保證構件出現(xiàn)塑性鉸而不過早剪壞，因此，要使構件抗剪承載對于梁、柱構件，要保證構件出現(xiàn)塑性鉸而不過早剪壞，因此，要使構件抗剪承載力大于塑性鉸抗彎承載力，為此要提高構件的抗剪承載力；力大于塑性鉸抗彎承載力，為此要提高構件的抗剪承載力；3強節(jié)點、強錨固、弱構件強節(jié)點、強錨固、弱構件要保證節(jié)點區(qū)和鋼筋錨固不過早破壞，不在梁、柱塑性鉸充分發(fā)揮作用前破壞。要保證節(jié)點區(qū)和鋼筋錨固不過早破壞，不在梁、柱塑性鉸充分發(fā)揮作用前破壞。留意：上述抗震措施要點，不僅適用于延性框架，也適用于其它鋼筋混凝土延性結留意：上述抗震措施要點，不

15、僅適用于延性框架，也適用于其它鋼筋混凝土延性結構。構。下面幾節(jié)將主要介紹在延性框架中實現(xiàn)這些要點的措施。下面幾節(jié)將主要介紹在延性框架中實現(xiàn)這些要點的措施?？蚣芰嚎拐鹪O計框架梁抗震設計強柱弱梁結構中，主要由梁構件的延性來提供框架結構的延性。因此，要求設計具有良好延性的框架梁。一、梁的破壞形態(tài)與延性一、梁的破壞形態(tài)與延性鋼筋混凝土梁有兩種破壞可能：彎曲破壞與剪切破壞。鋼筋混凝土梁有兩種破壞可能：彎曲破壞與剪切破壞。彎曲破壞時，由于縱筋配筋率的影響，可能出現(xiàn)三種破壞形態(tài)：彎曲破壞時，由于縱筋配筋率的影響，可能出現(xiàn)三種破壞形態(tài)：1少筋破壞：2超筋破壞：3適筋破壞：PP受拉鋼筋配置過少，鋼筋屈服后立即被

16、拉斷而發(fā)生斷裂破壞，脆性破壞；受拉鋼筋配置過多，鋼筋沒屈服前混凝土就被壓碎而喪失承載能力，脆性破壞；受拉鋼筋配置合理，鋼筋屈服后，由于鋼筋流幅形成塑性鉸，中和軸上升，直到壓區(qū)混凝土被壓碎而破壞，延性破壞。剪切破壞是脆性的，或者延性很小。要防止梁在屈服以前出現(xiàn)剪切破壞，即要求強剪弱彎。二、梁最小截面尺寸 框架梁的截面尺寸應滿足三方面的要求：承載力要求、構造要求、剪壓比限值。 1、構造要求 框架主梁的截面高度可按1/81/12l確定，l為主梁計算跨度，滿足此要求時，在一般荷載作用下，可不驗算撓度。 在地震作用下，梁端塑性鉸區(qū)混凝土保護層容易剝落。如果梁截面寬度過小則截面損失比例較大，故一般框架梁寬

17、度不宜小于200mm。為了對節(jié)點核心區(qū)提供約束以提高節(jié)點受剪承載力，梁寬不宜小于柱寬的1/2。狹而高的梁不利于混凝土約束，也會在梁剛度降低后引起側向失穩(wěn)，故梁的高寬比不宜大于4。另外，梁的塑性鉸區(qū)發(fā)展范圍與梁的跨高比有關，當跨高比小于4時，屬于短梁，在反復彎剪的作用下，斜裂縫將沿梁全長發(fā)展，從而使梁的延性和承載力急劇降低。所以，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。 2剪壓比限值剪壓比限值 梁端塑性鉸區(qū)的截面剪應力大小對梁的延性、耗能及保梁端塑性鉸區(qū)的截面剪應力大小對梁的延性、耗能及保持梁的剛度和承載力有明顯影響。根據(jù)反復荷載下配箍率較高持梁的剛度和承載力有明顯影響。根據(jù)反復荷載下配箍率較高的梁剪切

18、試驗資料，其極限剪壓比平均值約為的梁剪切試驗資料，其極限剪壓比平均值約為0.24。當剪壓比。當剪壓比大于大于0.30時，即使增加配箍，也容易發(fā)生斜壓破壞，主要是因時，即使增加配箍，也容易發(fā)生斜壓破壞，主要是因為梁截面過小，剪應力過大造成的。為梁截面過小，剪應力過大造成的。 剪壓比限值，主要是防止發(fā)生剪切斜壓破壞，其次是限剪壓比限值，主要是防止發(fā)生剪切斜壓破壞，其次是限制使用荷載下斜裂縫的寬度，同時也是梁的最大配箍條件。因制使用荷載下斜裂縫的寬度，同時也是梁的最大配箍條件。因此框架梁的截面應符合下列要求：此框架梁的截面應符合下列要求： 025. 0bbccbhbfV（1無地震作用組合時： （2有

19、地震作用組合時： 跨高比大于2.5的梁： 跨高比不大于2.5的梁： )2 . 0(10bbccREbhbfV)15.0(10bbccREbhbfVVb框架梁剪力設計值，按強剪弱彎原則調(diào)整梁的截面剪力。三、框架梁的混凝土受壓區(qū)的限制三、框架梁的混凝土受壓區(qū)的限制 控制框架梁混凝土受壓區(qū)的目的是控制塑性鉸區(qū)縱向受拉鋼筋的最大配筋率。試驗表明，當縱向受拉鋼筋配筋率很高時，梁受壓區(qū)的高度相應加大，截面上受到的壓力也大，梁的變形能力隨截面混凝土受壓區(qū)的相對高度增大而減小。 為防止框架梁因過高的配筋率而不能滿足延性的要求，對梁的混凝土受壓區(qū)高度應根據(jù)不同抗震等級加以限制，受壓區(qū)高度小則有利于提高梁的延性。

20、 另外，梁端截面上縱向受壓鋼筋與縱向受拉鋼筋保持一定的比例，對梁的延性也有較大的影響。原因是：一定的受壓鋼筋可以減小混凝土受壓區(qū)高度；在地震作用下，梁端可能會出現(xiàn)正彎矩，如果梁底面鋼筋過少，梁下部破壞嚴重，也會影響梁的承載力和變形能力。因此，梁端部截面必須配置一定的受壓鋼筋用以提高梁的截面延性。具體要求如下： （1非抗震設計： （2抗震設計： 0bbhxsyEf0033. 011xbh0 b 一級抗震等級：二、三級抗震等級：25.00bhx5.0ssAA35. 00bhx3.0ssAA（1無地震作用組合時：（2有地震作用組合時： 試驗研究表明，在低周反復荷載作用下，構件的正截面承載力與一次加載

21、時的正截面承載力沒有太多差別。因此，對框架梁正截面承載力仍可用非抗震設計的相應公式計算，但應考慮相應的承載力抗震調(diào)整系數(shù)。四、框架梁正截面抗彎承載力計算四、框架梁正截面抗彎承載力計算 1 1梁受彎承載力的設計表達式梁受彎承載力的設計表達式 （1 1非抗震設計：非抗震設計： （2抗震設計： 2 2由抗彎承載力確定截面配筋由抗彎承載力確定截面配筋 3縱向鋼筋的配置縱向鋼筋的配置 在地震作用效應與豎向荷載效應組合下，框架梁的彎矩分在地震作用效應與豎向荷載效應組合下，框架梁的彎矩分布和反彎點位置可能發(fā)生較大變化，故需配置一定數(shù)量貫通布和反彎點位置可能發(fā)生較大變化，故需配置一定數(shù)量貫通全長的縱向鋼筋。全

22、長的縱向鋼筋。 為保持梁有一定的承載能力，沿梁全長頂面和底面應至少為保持梁有一定的承載能力，沿梁全長頂面和底面應至少各配置兩根縱向鋼筋，一、二級抗震設計時鋼筋直徑不應小各配置兩根縱向鋼筋，一、二級抗震設計時鋼筋直徑不應小于于14mm，且分別不應小于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大，且分別不應小于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的截面面積的1/4；三、四級抗震設計和非抗震設計時鋼筋直徑；三、四級抗震設計和非抗震設計時鋼筋直徑不應小于不應小于12mm。五、框架梁斜截面抗剪承載力的驗算五、框架梁斜截面抗剪承載力的驗算 梁的受剪承載力由混凝土和抗剪鋼筋兩部分組成。試驗研究表明，在低周反復荷載作用下

23、，構件上出現(xiàn)兩個不同方向的交叉斜裂縫，直接承受剪力的混凝土受壓區(qū)因有斜裂縫通過，受剪承載力比一次加載時的受剪承載力要低，梁的受壓區(qū)混凝土不再完整，斜裂縫的反復張開與閉合，使骨料咬合作用下降，嚴重時混凝土將剝落。根據(jù)試驗資料，反復荷載下梁的受剪承載力比靜載下約低20%40。因此，抗震設計時，框架梁、柱、剪力墻和連梁等構件的斜截面混凝土受剪承載力取非抗震設計時混凝土相應受剪承載力的0.6，同時應考慮相應的承載力抗震調(diào)整系數(shù)，并且要滿足強剪弱彎的要求。因此，在抗震設計和非抗震設計時抗剪承載力有所不同。抗剪承載力驗算公式為：（1無地震作用組合時：0025. 17 . 0bsvyvbbthsAfhbf集

24、中荷載對梁端產(chǎn)生的剪力占總剪力值的75%以上的矩形截面梁：對矩形、T形和工字形截面一般梁 VbVb0175. 1bsvyvbbthsAfhbf（1.53）（2有地震作用組合時對矩形、T形和工字形截面一般梁 Vb025. 142. 01bsvyvbbtREhsAfhbf集中荷載對梁端產(chǎn)生的剪力占總剪力值的75%以上的矩形截面梁：Vb0105. 11bsvyvbbtREhsAfhbf（1.53）式中 Vb為保證延性框架梁塑性鉸區(qū)的強剪弱彎的設計剪力，一、二、三級抗震時要根據(jù)梁的抗彎承載能力計算其設計值； bb、hb0梁截面寬度和有效高度； fyv箍筋抗拉強度設計值； Asv配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢

25、的全部截面面積； s箍筋間距； 計算截面的剪跨比。在塑性鉸區(qū)以外的各個梁截面，仍按照彈性計算所得的組合剪力，計算所需箍筋數(shù)量和間距。框架梁抗剪承載力計算體現(xiàn)強剪弱彎）GbrblbvbbVlMMV0/)(GbrbulbubVlMMV0/)( 1 . 1)(0ahfAMbyksbu梁設計剪力一三級抗震時：9度和一級抗震時：六、框架梁構造要求六、框架梁構造要求 工程中，框架梁梁端不宜用彎起筋抗剪。 當梁扣除翼板厚度后的截面高度大于或等于450 mm時，在梁的兩側面沿高度各配置梁扣除翼板后截面面積的0.1%的縱向構造鋼筋，其間距不應大于200 mm，縱向構造鋼筋的直徑宜偏小取用，其長度貫通梁全長，伸入

26、柱內(nèi)長度按受拉錨固長度，如接頭應按受拉搭接長度考慮。梁兩側縱向構造鋼筋宜用拉筋連接，拉筋直徑一般與箍筋相同，當箍筋直徑大于10mm時，拉筋直徑可采用10 mm，拉筋間距為非加密區(qū)箍筋間距的2倍。箍筋構造要求第一道箍筋設置在距支座邊緣50mm處。必須做成封閉箍，加135度彎鉤，彎鉤端頭直段長度10d，且不小于75mm。箍筋肢距一級不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二、三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于300mm。在縱向鋼筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋間距，鋼筋受拉時不應大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應大于100mm；鋼筋受壓時不應大于搭接鋼筋較小直徑的10倍，且不應

27、大于200mm。框架梁非加密區(qū)箍筋最大間距不宜大于 加密區(qū)箍筋間距的2倍。當梁截面寬度大于400mm且一層內(nèi)的縱向 受壓鋼筋多于3根時，或當梁截面寬度不 大于400mm但一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于 4根時，應設置復合箍筋。箍筋彎鉤箍筋加密區(qū)構造 箍筋加密區(qū)即塑性鉸開展區(qū)，范圍不得小于500mm和 （一級抗震） （二四級抗震） 除滿足承載力計算要求外，加密區(qū)箍筋最小直徑和最大間距應滿足下表的要求，當縱向鋼筋配筋率大于2時，箍筋最小直徑比表中的要求還要增加2mm，表中d為縱筋直徑。bh2bh5.1 塑性鉸區(qū)裂縫加密區(qū)箍筋構造要求箍筋非加密區(qū)構造 塑性鉸區(qū)外塑性鉸區(qū)外 箍筋的配置：根據(jù)計算且不少于加密

28、區(qū)的箍筋的配置：根據(jù)計算且不少于加密區(qū)的50 沿梁全長箍筋的配筋率應符合下列規(guī)定：沿梁全長箍筋的配筋率應符合下列規(guī)定： 一級抗震等級：一級抗震等級： 二、三級抗震等級：二、三級抗震等級： 非抗震設計非抗震設計ytsvff /32. 0ytsvff /28. 0非加密區(qū)箍筋最大間距非抗震設計梁箍筋最大間距框架柱抗震設計框架柱抗震設計由于地震具有不確定性，不可能絕對防止在柱中出現(xiàn)塑性鉸。為了安全儲備要設計延性柱。國內(nèi)、外歷次大地震中，由鋼筋混凝土柱失效造成的震害是很多的，房屋是否能夠破壞而不倒，很大程度上與柱的延性好壞有關。近年來，國內(nèi)外對鋼筋混凝土柱的抗震性能作了大量試驗研究，提出了延性柱的設計

29、方法及一些抗震措施。柱承受壓、彎、剪的共同作用，為保證延性，首先要防止脆性的剪切破壞，還要避免幾乎沒有延性的小偏壓破壞。二、正截面抗彎承載力計算及最小配筋率二、正截面抗彎承載力計算及最小配筋率一、影響框架柱延性的主要因素一、影響框架柱延性的主要因素三、斜截面抗剪承載力計算及配箍三、斜截面抗剪承載力計算及配箍四、軸壓比限制及配箍四、軸壓比限制及配箍五、鋼筋配置構造要求五、鋼筋配置構造要求一、影響框架柱延性的主要因素一、影響框架柱延性的主要因素1剪跨比剪跨比 2 2軸壓比軸壓比n n3箍筋配筋率箍筋配筋率v 影響鋼筋混凝土柱破壞形態(tài)的主要因素是剪跨比。cchHVhM20ccnfANcyvvvff框

30、架柱的箍筋有三個作用：抵抗剪力，對混凝土提供約束，防止縱筋壓屈。 二、正截面抗彎承載力計算及最小配筋率二、正截面抗彎承載力計算及最小配筋率有地震作用組合時：柱常采用矩形截面、對稱配筋無地震作用組合時：ahAfxhxbfNebfNxcsyccccc00112ahAfxhxbfNebfNxcsycccREccRE001121aheec20NMe 0 M、N分別為柱端彎矩及軸力設計值。在無地震作用組合時，取最不利內(nèi)力組合值；在有地震作用組合時，N取內(nèi)力組合值，M則要在內(nèi)力組合值及強柱弱梁要求的彎矩值中選用較大值作為設計彎矩。按強柱弱梁要求調(diào)整柱端彎矩設計值按強柱弱梁要求調(diào)整柱端彎矩設計值 （1抗震設

31、計時，四級框架柱的柱端彎矩設計值可直接取考慮地震作用組合的彎矩值。 （2一、二、三級框架的梁、柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者外對于軸壓比小于0.15的柱，包括頂層柱，因其具有與梁相近的變形能力，故可不必滿足上述要求），柱端考慮地震作用組合的彎矩設計值應按下列公式予以調(diào)整： 梁、柱節(jié)點彎矩9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合bccMMbuacMM2 . 1例題：某框架中間層，中間節(jié)點考慮地震作用組合時內(nèi)力如圖所示，其中例題：某框架中間層，中間節(jié)點考慮地震作用組合時內(nèi)力如圖所示，其中a為左震作用下節(jié)點彎矩圖，（為左震作用下節(jié)點彎矩圖，（b為右震作用下節(jié)點彎矩圖。求，為右震作用下節(jié)點彎

32、矩圖。求，當抗震等級為二級時，節(jié)點上，下柱端截面的彎矩設計值。當抗震等級為二級時，節(jié)點上，下柱端截面的彎矩設計值。 （a左震 （b右震解：為實現(xiàn)“強柱弱梁”，先求出梁端的彎矩總和：左震時梁端彎矩總和： mkNMb.618390228相應柱端彎矩總和： mkNMc.600317283右震時梁端彎矩總和 mkNMb.576150426相應柱端彎矩總和： mkNMc.518296222（a左震 （b右震取左震和右震中梁端彎矩值較大者，即：mkNMb.618390228“強柱弱梁調(diào)整1.21.2 618741.6.ccbbMMMkN m柱端彎矩分配 按彈性方法，對調(diào)整后的柱端彎矩進行分配上柱端截面 下

33、柱端截面 mkNMbc.8 .349600/2836 .741mkNMtc.8 .391600/3176 .741為增強底層框架柱柱腳處的抗彎能力，推遲柱腳處形成塑性鉸的時間，彎矩應設計值乘以1.15、1.25、1.5 的增大系數(shù)?？蚣芙侵芰Σ焕?，地震時破壞大，設計時應按雙向偏心計算配筋；彎矩設計值宜乘以增大系數(shù)1.1。強柱弱梁的設計要求應貫徹在整個設計過程中，從各方面保證增大柱子的安全度，使梁成為較弱的構件。四級抗震時，可以不考慮強柱弱梁要求。框架柱截面抗彎鋼筋需要量，除按壓彎構件承載力計算外，還要滿足最小配筋率要求；特別是角柱的縱向鋼筋含鋼率要求更高?？蚣苤v向鋼筋最小配筋率 單位：三、

34、斜截面抗剪承載力計算及配箍1偏心受壓柱的受剪承載力偏心受壓柱的受剪承載力無地震作用組合時：無地震作用組合時：有地震作用組合時：有地震作用組合時：極短柱時：極短柱時：NhsAfhbfVcsvyvcctc07.0175.100NhsAfhbfVcsvyvcctREc056. 0105. 110001csvyvREchsAfV2偏心受拉柱的受剪承載力偏心受拉柱的受剪承載力 偏心受拉柱是在拉彎共同作用下產(chǎn)生的，其斜裂縫端處剪壓區(qū)高度較小，甚至沒有剪壓區(qū)，這時，柱的抗剪能力要比無軸力時降低，其斜截面抗剪能力按下式校核： 無地震作用組合時：有地震作用組合時：NhsAfhbfVcsvyvcctc2 . 01

35、75. 100NhsAfhbfVcsvyvcctREc2 . 0105. 11003、抗剪截面設計為了抗剪安全，柱的截面也不能太小，用下式保證柱截面面積：025. 0ccccchbfV無地震作用時：02 . 01ccccREchbfV015. 01ccccREchbfV剪跨比大于2的柱： 有地震作用時：剪跨比不大于2的柱： 4柱端組合剪力設計值的調(diào)整柱端組合剪力設計值的調(diào)整為提高柱的延性，框架柱的設計除了應滿足強柱弱梁的要求外，還應滿足強剪弱彎的要求，即柱的斜截面受剪承載力應大于柱正截面受彎承載力，柱的剪力設計值應為： （1無地震作用組合時： 非抗震設計時，柱端截面剪力組合設計值的表達式與梁相

36、同，此時式中的V應為各種荷載作用下的柱端剪力。 （2有地震作用組合時： 抗震設計時，一、二、三級的框架柱和框支柱端部組合的剪力設計值應按下式調(diào)整： 0/ )(cbctcvccHMMV0/ )(2 . 1cbcutcucHMMV一級框架結構和9度時尚應符合 5框架角柱地震作用效應的調(diào)整框架角柱地震作用效應的調(diào)整 由地震引起的建筑結構扭轉會使角柱地震作用效應明顯增大，故應對角柱的地震作用效應予以調(diào)整。一、二、三級框架的角柱，經(jīng)過上述調(diào)整后的組合剪力設計值尚應乘以不小于1.10的增大系數(shù)。 在長柱中，按照強剪弱彎要求計算得到的箍筋數(shù)量只需配置在柱端塑性鉸區(qū)即箍筋加密區(qū)），柱其余部分的鋼筋按內(nèi)力組合剪

37、力計算得到。 在短柱中，由于出現(xiàn)剪切破壞的可能性大，對抗震十分不利，因此，按照強剪弱彎要求計算得到的箍筋數(shù)量應在柱全高配置。 在其他情況下，設計剪力按內(nèi)力組合所得的最大剪力Vmax。 如果軸壓比過高，混凝土承擔的軸壓力過大，則容易引起混凝土的壓潰，而發(fā)生脆性破壞，因此，抗震設計時框架柱的軸壓比應小于一定的限值。四、軸壓比限值及配箍四、軸壓比限值及配箍 減小柱軸壓比的措施：加大柱截面及提高混凝土強度等級。在高層建筑中，底下幾層柱子軸力很大，要把軸壓比限制在很小的范圍內(nèi)是很困難的。研究表明，配置箍筋也是提高柱延性的很有效的措施，原因是箍筋約束了混凝土的橫向變形，從而提高了混凝土的極限變形能力，也就

38、提高了延性。 一般來說，箍筋用量越多，間距越密，對混凝土的約束作用越大，箍筋的多少可以用體積配箍率來標識。體積配箍率：含箍特征值：slllAsvsvv21cyvvvffyvcvvff（1）一級抗震等級時，v不應小于0.8；二級時，v不應小于0.6；三、四級時，v不應小于0.4。 （2）當柱混凝土強度等級小于C35時，cf按C35取值；當箍筋抗拉強度設計值 yvf超過360MPa時，按360MPa取值。 柱端箍筋加密區(qū)最小含箍特征值箍筋形式及各種箍筋受力分析 箍筋的形式 （a普通矩形箍；（b螺旋箍；（c復式箍箍筋約束作用示意圖 （a普通矩形箍；（b螺旋箍；（c復式箍 非抗震設計時非抗震設計時 柱

39、箍筋應做成封閉式，其直徑不小于柱箍筋應做成封閉式，其直徑不小于0.25d及及6mm；箍筋間距不大于柱截面短邊尺寸且不應大于箍筋間距不大于柱截面短邊尺寸且不應大于400 mm；同時，在綁扎骨架中，不應大于同時，在綁扎骨架中，不應大于15d；在焊接骨架中，；在焊接骨架中，不應大于不應大于20d，d為縱向鋼筋的最小直徑。為縱向鋼筋的最小直徑。 當縱筋配筋率超過當縱筋配筋率超過3時，要加強箍筋，其直徑不小時，要加強箍筋，其直徑不小于于8，間距不大于，間距不大于200mm及及10d，并且最好做成焊接，并且最好做成焊接封閉箍。封閉箍。 柱縱向鋼筋間距不大于柱縱向鋼筋間距不大于350mm，為了澆注混凝土方，

40、為了澆注混凝土方便，其凈距也不要小于便，其凈距也不要小于50mm；當柱截面每邊鋼筋數(shù)；當柱截面每邊鋼筋數(shù)目多于目多于4根時，箍筋各肢間要加拉筋或做成復式箍，根時，箍筋各肢間要加拉筋或做成復式箍，使每隔一根縱筋都有箍筋的拐角作為支點。使每隔一根縱筋都有箍筋的拐角作為支點。 在縱筋塔接處，箍筋間距要加密；鋼筋受拉時，間在縱筋塔接處，箍筋間距要加密；鋼筋受拉時，間距不大于距不大于100mm及及5d，受壓時，間距不大于，受壓時，間距不大于200mm及及10d。五、鋼筋配置構造要求抗震設計時抗震設計時在抗震結構中，還要考慮塑性鉸區(qū)的特殊配箍要求。在抗震結構中，還要考慮塑性鉸區(qū)的特殊配箍要求。長柱塑性鉸都

41、出在柱的兩端，為了改善柱延性而配置長柱塑性鉸都出在柱的兩端，為了改善柱延性而配置鋼箍，按強剪弱彎要求或按約束混凝土要求計算的鋼鋼箍，按強剪弱彎要求或按約束混凝土要求計算的鋼箍，應配置在塑性鉸區(qū)，稱為箍筋加密區(qū)；其他一切箍，應配置在塑性鉸區(qū)，稱為箍筋加密區(qū)；其他一切可能出現(xiàn)剪切破壞的部位，鋼箍也都要加密，這些區(qū)可能出現(xiàn)剪切破壞的部位，鋼箍也都要加密，這些區(qū)域亦稱為箍筋加密區(qū)。域亦稱為箍筋加密區(qū)?？蚣苤拷罴用軈^(qū)的范圍框架柱箍筋加密區(qū)的范圍(三者取大值）：三者取大值）：1/6柱凈高，柱凈高，柱截面長邊，柱截面長邊，500mm。規(guī)范中柱加密區(qū)箍筋的構造要求 柱箍筋加密區(qū)范圍柱加密箍筋間距、直徑 在非

42、加密區(qū)，箍筋不應少于加密區(qū)箍筋數(shù)量的50%，箍筋間距不大于10d(一、二級抗震)及15d三、四級抗震）。如果非加密區(qū)箍筋配置過少，破壞部位可能轉移到非加密區(qū)。梁柱節(jié)點區(qū)抗震設計梁柱節(jié)點區(qū)抗震設計 強節(jié)點、強錨固 節(jié)點區(qū)設計剪力 節(jié)點區(qū)抗剪驗算 梁、柱鋼筋錨固及搭接 縱筋錨固要求 縱筋搭接要求 節(jié)點區(qū)鋼筋錨固梁柱節(jié)點區(qū)是指梁柱連接部位處梁高范圍內(nèi)的柱強節(jié)點、強錨固 由震害調(diào)查可見，節(jié)點區(qū)的破壞大都是由于節(jié)點區(qū)無箍筋或少箍筋，在剪壓作用下混凝土出現(xiàn)斜裂縫，然后擠壓破碎，縱向鋼筋壓屈成燈籠狀所致。 保證節(jié)點區(qū)不發(fā)生剪切破壞的主要措施是：通過抗剪驗算，在節(jié)點區(qū)配置足夠的箍筋，并保證混凝土的強度及密實性

43、，實現(xiàn)強節(jié)點。 在節(jié)點試驗中注意到的另一個重要現(xiàn)象是，梁內(nèi)縱向鋼筋在節(jié)點區(qū)內(nèi)的滑移，通過強錨固來保證。節(jié)點區(qū)受力簡圖、裂縫和破壞 節(jié)點區(qū)設計剪力bcbbbjhHahahMV001ctsyKbsyKjVAfAfVbcrbulbubctcbcchHMMhHMMV 一級、二級：bcbbbcjhHahahMV001 9 度和一級框架尚應符合：bcbbbujhHahahMV00115. 1 節(jié)點設計剪力)(0ahfAMbyksbu節(jié)點區(qū)抗剪驗算節(jié)點區(qū)的抗剪承載力公式由試驗得到，設計時要求：9度時要求：在一、二級抗震的框架節(jié)點區(qū)，當梁、柱截面尺寸及混凝土等級已知時，可根據(jù)上面的公式求出節(jié)點區(qū)所需的箍筋面積

44、及間距；此外，節(jié)點區(qū)的箍筋至少要和柱端加密區(qū)配置的箍筋相等。在三、四級抗震的框架中，節(jié)點區(qū)不需進行抗剪驗算，按構造要求配置箍筋；節(jié)點區(qū)配置箍筋的構造要求是，至少要與柱中箍筋加密區(qū)的箍筋數(shù)量相等。此外，為了使柱節(jié)點區(qū)的平均剪應力不過高，不過早出現(xiàn)斜裂縫，也不過多配置鋼箍，應按下式限制節(jié)點區(qū)平均剪應力節(jié)點尺寸驗算）：)(05. 01 . 110ahsAfbbNhbfVbsvjyvcjjjjtjREj)(9 . 010ahsAfhbfVbsvjyvjjtjREj)30.0(1jjccjREjhbfV縱筋錨固要求 一、二級抗震等級： 三級抗震等級： 四級抗震等級： 其中：aaEll15. 1aaEll

45、05.1aaEll0.1dffltyaa縱筋搭接要求 搭接方法有搭接接頭、焊接接頭和機械接頭。 當采用搭接接頭時，其搭接長度應不小于下列規(guī)定： 各種鋼筋混凝土結構構件縱向受力鋼筋的連接方法，應遵守以下規(guī)定： 框架柱：一、二級抗震等級及三級抗震等級的底層，宜采用機械接頭；三級抗震等級的其他部位和四級抗震等級，也可采用搭接或焊接接頭； 框支柱：宜采用機械接頭； 框架梁：一級，宜采用機械接頭，也可采用搭接或焊接接頭；非抗震和二、三、四級可采用搭接或焊接接頭。 aElEll接頭面積百分率系數(shù)節(jié)點區(qū)鋼筋錨固非抗震設計時框架梁柱節(jié)點中梁中縱向鋼筋的連接構造非抗震設計時框架梁柱節(jié)點的鋼筋搭接構造 抗震設計時框架梁柱節(jié)點的鋼筋搭