钢筋混凝土框架房屋的抗震设计.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/2/9,内蒙古建筑职业技术学院,#,第六章 钢筋砼框架房屋的抗震设计,学习目的：,1,、了解框架结构水平地震作用的计算及框架内力分析的方法，掌握实现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点，弱构件”的具体要求。,学习重点：,1,、重点掌握“强柱弱梁”“强剪弱弯”“强节点”的设计原则及具体要求。,6-1,概述,由钢筋砼楼板、纵梁、横梁和柱等构件所组成的承重体系为骨架的房屋称为钢筋砼框架房屋（以下简称框架结构）。由于它具有平面布置灵活，可以获得较大的使用空间，容易满足生产和使用要求等优点，在工业及民用建筑中获得了广泛应用。,但是，框架结构也有其缺点，由于框架结构中的梁、柱截面尺寸通常都不能太大，否则会很不经济，而且还会影响使用面积，所以框架结构的侧向刚度较小，在地震作用下侧向位移较大，这是框架结构的主要缺点，也因此限制了框架结构的建造高度。在地震区框架结构一般只用于十层以下，体型较规则，刚度较均匀的建筑物。如果房屋高度较大，设防烈度较高，体型较复杂以及建筑装修要求较多的建筑物，则宜采用框架,剪力墙结构或剪力墙结构。,内蒙古建筑职业技术学院,2,抗震,6-1,概述,历次地震经验表明，通过合理的抗震设计，钢筋砼框架结构房屋具有较好的抗震性能，这类房屋的震害比多层砌体房屋要轻得多。在一般烈度区建造的多层框架房屋是可以保证安全的。（例如，天津友谊宾馆是八层框架结构，且用大孔砖填充墙，按,7,度进行抗震设计，建成后不久，遭遇了唐山大地震，烈度为,8,度强，震后该建筑物主体结构破坏轻微，填充墙有一定损坏。所以框架结构是较好的抗震结构，应用十分广泛。虽然框架结构本身的抗震性能良好。能承受较大的变形，但位移大了容易引起非结构构件（如填充墙、装修等）破坏，有时甚至还可造成主体结构的破坏，这些破坏会造成很大的经济损失，也会威胁人身安全。因此，总结震害经验教训，有助于搞好这类房屋的抗震设计。,内蒙古建筑职业技术学院,3,抗震,6-1,概述,内蒙古建筑职业技术学院,4,第六章,钢筋砼框架房屋的抗震设计,6-2,震害及其分析,抗震,6-2,震害及其分析,国内外大量震害表明，钢筋砼框架结构具有较好的抗震性能。如能采用较好的结构方案进行抗震设计和采取必要的抗震构造措施，房屋经过抗震设防后具有预定的抗震效果。,然而，由于场地、地基、结构和建筑方案、构造和施工等原因，特别是未经抗震设防的框架，在遭遇强震时，也发生许多严重破坏甚至倒塌的例子。,1976,年唐山地震，位于,9,度区的唐山陡河电厂主厂房框架结构未经抗震设防，有,4,榀框架倒塌，其余严重破坏，其中，现浇框架的柱子和梁柱节点核心区都发生了剪切破坏。,内蒙古建筑职业技术学院,5,抗震,6-2,震害及其分析,1985,年墨西哥地震中有,143,幢框架房屋破坏。这些房屋普遍柱截面较小，柱中箍筋较少，柱和梁柱节点破坏严重。,1971,年美国圣费尔南多地震六层楼的橄榄景区疗养中心,二层为框架结构，上部四层为剪力墙结构，上下刚度相差,10,倍。底层框架严重破坏。（上刚下柔）,1975,年日本大分地震，长短柱合用的框架破坏严重。,震害调查表明，框架结构的震害多发生在柱和梁柱节点核心区，砖砌填充墙也容易发生破坏。还有下刚上柔的框架结构（下部填充墙较多），则上部震害较重；上刚下柔的框架结构（上部有填充墙）则下部柱顶及柱底震害较重。,内蒙古建筑职业技术学院,6,抗震,6-2,震害及其分析,伊兹米特市一楼房底层空旷，结构不合理，房屋整体倾斜，二楼成了一楼。,一、框架梁、柱的震害,框架梁、柱的震害主要反映在梁柱节点处，其规律是：柱的震害重于梁；柱顶的震害重于柱底；角柱震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱。,1,、柱顶,地震作用后，柱顶周围出现水平裂缝，斜裂缝或交叉裂缝，重者使砼压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压屈弯成灯笼形，上部梁板倾斜。,产生这种震害的主要原因是：节点处在变号、弯矩、剪力和轴力复合作用下，且三者都比较大。非抗震设计时，柱子配置的箍筋往往不足或锚固不好，致使箍筋失效，砼开裂，剥落同时纵筋压曲，柱结构失去承载力。这种震害比较普遍，而且很难修复。,内蒙古建筑职业技术学院,9,抗震,6-2,震害及其分析,2,、柱底,柱底常见的震害是在离地面约,10,40cm,处有周围水平裂缝。虽然受力状况与柱顶相似，但是由于纵向钢筋一般在此搭接，箍筋一般较密，在客观上起到了抗震措施的作用，因此震害较轻。,内蒙古建筑职业技术学院,10,抗震,6-2,震害及其分析,3,、角柱,在地震作用下房屋不可避免地要发生扭转，角柱所受到的附加扭转剪力最大。同时角柱又受到双向弯矩作用，而且纵横梁对角柱的约束作用又小，所以震害重于内柱。特别是对于质量分布不均匀的框架，尤为明显。,4,、短柱,若柱子的净高不大于柱截面高度的,4,倍时，即,H,n,/h,c,4,，该柱称为短柱。在设有错层、夹层、半高填充填或在不适当的位置设置某些拉梁时，容易形成短柱。短柱的刚度大，吸收的地震能量多。在地震作用下，短柱受剪力作用，当砼的抗剪强度不足时，柱子则产生交叉裂缝乃至脆性错断。,5,、梁端,地震发生后，往往在梁的两端，即在梁柱节点附近，产生圆圈的竖向裂缝和斜裂缝；而梁负弯矩钢筋切断处由于抗弯能力削弱也容易产生裂缝，造成梁剪切破坏。,梁剪切破坏的主要原因是梁端剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下，砼抗剪强度降低等因素所引起的。,内蒙古建筑职业技术学院,12,抗震,6-2,震害及其分析,内蒙古建筑职业技术学院,14,6,、梁柱节点,在反复地震作用下，节点的破坏机理十分复杂，节点主要承受剪力和压力，由节点两侧梁端的变号弯矩引起节点核芯区很大的剪力，使核心区砼处于剪压复合应力状态。节点核心在强震作用下破坏的主要表现为：,节点核心区的剪切破坏，破坏时，核心区产生斜向对角的通长裂缝，节点区的箍筋屈服，外鼓甚至崩断。,当节点区剪压比（核心区平均剪应力与砼轴心抗压强度设计值之比）较大时，箍筋可能并未达到屈服，而砼被剪压成块而发生破坏。,由于构造措施不当或因施工质量差，致使节点区的箍筋太稀而产生脆性破坏。,抗震,6-2,震害及其分析,二、填充墙的震害,在地震后发现，框架结构的砖砌填充墙破坏较为严重，一般在,7,度时即出现裂缝。端墙、窗间墙以及门窗洞口的边角部分裂缝最为严重。,9,度以上地区的填充墙大部分倒塌。其原因是在地震作用下，框架的层间变形较大，填充墙企图阻止其变形，但因砖砌体的极限变形很小，在往复荷载作用下，即产生斜裂缝或交叉裂缝，甚至于形成砖砌填充墙倒塌的严重震害。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，故填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。,内蒙古建筑职业技术学院,15,抗震,6-2,震害及其分析,三、地基或其它原因造成的震害,1,、软弱地基：建造在软弱地基上的高大柔性建筑物，当结构的自振周期与场地土特征周期比较接近时，容易发生类共振现象。有时即使是烈度不高，但结构物的破坏比预计的要严重的多。（例如：,1976,年委内瑞拉发生,6.5,级地震，距震中,56km,的加拉加斯的深冲积层地区，有,4,幢,10,12,层的钢筋砼框架公寓倒塌。,1976,年唐山大地震，离震中,70km,的天津唐沽地区，地质条件为淤泥质软土层的天津碱厂蒸发塔工程，高,55m,的,13,层框架结构,7,层以上倒塌）。,内蒙古建筑职业技术学院,16,抗震,6-2,震害及其分析,2,、防震缝的震害,以往抗震设计者多主张将复杂、不规则的钢筋砼结构房屋用防震缝划分成较规则的单元。由于防震缝的宽度受到建筑装饰等要求限制，往往难以满足强烈地震时实际侧移量，从而造成相邻单元间碰撞而产生震害。（如天津友谊宾馆之楼东西段间东段,8,层框架高,35.5m,，西段为,11,层框架,剪力墙高,45.9m,，设有,150mm,宽度的防震缝，完全满足当时,抗震规范,的规定，仍发生了相互碰撞，造成较重的震害。）甚至在发生较低的地震烈度时，防震缝外饰面材料破坏普遍，唐山地震中,6,度区的北京市区的高层建筑，如民航大楼、长途电话楼、北京饭店西楼等都因防震缝或伸缩缝、沉降缝处装饰墙面损坏，增加了修复费用。,还有，结构刚度沿竖向分布不连续，或刚度突变，容易形成薄弱部位或薄弱层；建筑平面复杂，平面内刚度分布不均匀，不对称，地震时容易引起扭转或局部应力集中等等；均会加重震害。,内蒙古建筑职业技术学院,17,抗震,6-2,震害及其分析,6-3,抗震设计的一般规定,一、钢筋砼房屋的最大适用高度,结构类型,烈 度,6,7,8,9,框 架,60,55,45,25,框架,抗震墙,130,120,100,50,抗震墙,140,120,100,60,部分框支抗震墙,120,100,80,不应采用,框架,核心筒,150,130,100,70,筒中筒,180,150,120,80,板柱,抗震墙,40,35,30,不应采用,现浇钢筋砼房屋适用的最大高度（,m,）,表,6.1.1,注房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出部分）。,6,度时适用最大高度同非抗震设计。,对于平面和竖向均不规则的结构或建造于,类场地的结构。适用的最大高度应适当降低。,二、结构抗震等级的划分,结构类型,烈度,6,7,8,9,框架结构,高度（,m,）,30,30,30,30,30,30,25,框架,四,三,三,二,二,一,一,剧场、体育馆等大跨度公共建筑,三,二,一,一,框架,抗震墙结构,高度,(m),60,60,60,60,60,60,50,框架,四,三,三,二,二,一,一,抗震墙,三,二,一,一,一,现浇钢筋砼结构的抗震等级,表,6.1.2,裙房和地下室的抗震等级的划分,三、建筑结构布置,1,、建筑结构布置宜规则,2,、防震缝的设计,（,1,）防震缝的宽度,（,2,）抗震缝与抗撞墙,四、结构体系,1,、钢筋砼框架结构均宜双向设置,2,、框架的梁、柱构件应避免剪切破坏（,强剪 弱弯,）,3,、框架结构的梁、柱构件之间应设置为（,强 柱弱梁,）,4,、梁柱节点的承载能力宜大于梁、柱构件的承载能力（,强节点强锚固,）,6-4,框架结构水平地震作用的计算,在一般情况下，应沿结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用，以进行截面承载力和变形验算，各方向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力构件承担。,1,、计算单元,在一般情况下，框架结构（包括考虑填充墙抗侧力作用的填充墙框架结构）的计算单元是以防震缝分隔出的整个结构区段，也称结构单元，求出该单元总水平地震作用后再分配给各榀框架。求总水平地震作用时，先将结构单元简化为一多质点弹性体系。,2,、框架结构的基本周期的近似计算,（,1,）能量法,（,2,）顶点位移法,（,3,）经验公式法等,T,1,=(0.08-0.10)N N,为总层数,T,1,0.22+0.35,适用于有较多填充墙框架,（,H,主体结构的高度，不包括突出部分的高度）,（,B,房屋振动方向的长度,M,）,3,、水平地震作用的计算,计算结构纵、横向水平地震作用时，所采用的计算方法一般有底部剪力法，振型分解反应谱法和时程分析法。对于高度不超过,40m,，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，通常可采用底部剪力法计算水平地震作用。,应当注意，按底部剪力法计算水平地震作用时，结构单元的纵、横两向的水平地震作用应分别计算。因为框架结构纵、横两向的刚度不同，基本周期就不同，那么，纵、横向的水平地震作用也就不同。,6-5,框架结构内力分析,框架结构是空间受力体系，但在工程设计中，一般都简化为平面结构进行内力分析，在纵向和横向都分别由若干榀平面框架承受竖向荷载和各自方向的水平地震作用。,平面框架是典型的杆件体系，为高次超静定结构，其内力的计算，可用计算机或手算来完成。,手算时，一般均采用近似法。,一、框架结构水平地震作用下的内力计算,反弯点法（梁柱线刚度比）,3,时）；,D,值法（改进的反弯点法，梁柱的线刚度比,3,时）；迭代法；无剪力分配法等。,二、,竖向荷载作用下框架的内力计算,分层法；弯矩二次分配法；迭代法。,三、内力组合中应注意几点,1,、恒载与活载应分别分析,在内力组合中，当地震作用与其它荷载组合时，也就是求重力荷载代表值所产生的效应时，活载应予以折减（,50%-80%,），考虑到不与地震作用组合时有可能竖向荷载作用下的内力最不利，而此时活载又不折减。故应分别分析。,2,、分析活载时仅考虑满跨布置，但跨中弯矩增大（,1.1-1.2,）。,据统计，国内高层民用建筑楼面荷载中，活荷载所占比例较小，其最不利布置对结构内力的影响并不大，对于一般建筑可不考虑活荷载的不利布置，而把活荷载同时作用于所有框架上，以简化计算。这种计算在支座处与最不利布置计算的结果极其相近，可直接进行组合，但对于跨中弯矩都比最不利布置要小，应乘以,1.1-1.2,的系数予以增大。,3,、梁端变矩要调幅，调幅系数,=0.8-0.9,（现浇框架）,按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性饺是可以的；再有为了施工方便，也往往希望节点处的负钢筋放得少一些。因此，在进行框架结构设计时，可考虑梁端的塑性变形及内力重分布，对梁端负弯矩进行调幅，即人为地减少梁端负弯矩，减少节点附近的梁顶面的配筋量。,梁端负弯矩调幅后，在相应荷载作用下跨中正弯矩应由平衡条件调大。,4,、调幅只对竖向荷载作用下的内力进行，即水平荷载作用下产生的弯矩不参加调幅。因此，变矩调幅应在内力组合之前进行。,5,、梁截面设计时所采用的跨中弯矩设计值不应小于按简支梁计算的跨中弯矩的一半。这样跨中钢筋不至于过少。,6,、为了方便计算，竖向荷载作用下柱轴力计算，一般可不考梁柱的连续性，按柱的负荷面积或按简支梁反力的方法求得。,由于各种方法所采用的假定不同，其计算结果的近似程度也有区别，但一般都能满足设计所要求的精度。当结构的跨数较多，层数较多时，用近似方法进行手算需耗费大量的人力。因此，我们现在应用较多的根据结构力学中位移法（或力法）等解多次超静定结构的原理编制的电算程序，由计算机直接求出结构的内力与位移以至各截面的配筋。,6-6,框架柱、梁、节点抗震设计,一、控制截面,在进行构件截面设计时，须求得控制截面上的最不利内力作为配筋的依据。对于框架梁：一般选梁的两端截面和跨中截面作为控制截面；对于柱：则选柱向上、下端截面作为控制截面。,二、内力不利组合,内力不利组合就是控制截面最大的内力组合。,1,、地震作用效应与重力荷截代表值效应的组合,一般框架结构房屋，高度不会超过,60m,，可不考虑风荷载与地震作用的组合，也不须考虑竖向地震作用，一般是考虑水平地震作用与重力荷载代表值的组合，即,2,、竖向荷载（包括全部恒载和活载）的效应组合,无地震作用时，结构受到全部恒载和活载的作用，考虑到全部竖向荷载一般比重力荷载代表值要大，且计算承载力不引入承载力抗震调整系数。所以框架在正常竖向荷载作用下所需的构件承载力有可能超过考虑地震作用时的构件承载力。因此，构件除按有地震作用组合的内力进行承载力验算外，尚需按无地震作用时，在正常竖向荷载下的内力组合进行承载力验算。,3,、结构验算表达式,（,1,）非抗震设计时，验算结构构件的承载力时，表达式为,o SR,式中：,o,结构重要性系数，对安全等级为一、二、三级的结构构件，分别取,1.1,、,1.0,、,0.9,（,2,）抗震设计时，验算结构构件的抗震承载力时，表达式为,:,RE,SR,一般来说，应对荷载的两种基本组合分别进行上述二式进行承载力验算，选取较大的截面配筋作为构件选配钢筋的依据。,（,2,）双向偏心受压时,当框架柱在两个主轴方向均承受变矩作用时，即形成双向偏心受压。这种情形在抗震设计的框架中较为普遍。柱端截面内力应分别考虑下列两种组合,按上述两组内力组合进行双向偏心验算和配筋，取其中的不利者,。,五、框架柱的抗震设计,柱是框架中最主要的承重构件，它是压、弯、剪构件，变形能力不如以弯曲作用为主的梁。要使框架结构具有较好的抗震性能，应该确保柱有足够的强度和必要的延性，为此，应遵循以下设计原则：,（,1,）强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；,（,2,）强剪弱弯，在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使,柱有足够的抗剪能力；,（,3,）控制柱的轴压比，,N/f,c,b,h,不要太大；,（,4,）加强约束，配制必要的约束箍筋。,1,、,强柱弱梁,“强柱弱梁”的概念就是在强烈地震下，结构发生大的水平位移进入非弹性阶段时，为使框架仍有承受竖向荷载的能力而免于倒塌，要求实现梁铰机制，即塑性铰首先在梁上形成，避免在破坏后危害更大的柱上出现塑性铰。这就要求：节点处柱端实际受弯承载力，要大于梁端实际受弯承载力。即,（,1,）一般框架节点（图,6-x,）：,为此，从承载力上要求同一节点上、下柱端截面极限受弯承载力之和应大于同一平面内节点左、右梁端截面的极限受弯承载力之和。,抗震规范,规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于,0.15,者及框支架与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下列要求,：,式中：,Mc,节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和。上下柱端的弯矩设计值，接弹性分析分配或按原有组合弯矩设计值的比例进行分配。,M,b,节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时绝对值较小的弯矩取零。,M,bua,节点左右梁端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承截力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积（计入受压筋）和材料强度标准值确定。,c,柱端弯矩增大系数，一级取,1.4,、二级取,1.2,、三级取,1.1,本规范的规定是在一定程度口减缓柱端的屈服。也就是采用增大柱端变矩设计值的方法。在梁端实配钢筋不超过计算配筋,10%,的前提下，将承载力不等式转为内力设计值的关系式，并使不同抗震等级的柱端弯矩设计值有不同程度的差异。,对于轴压比小于,0.15,的柱，包括顶层柱在内，因其具有与梁相近的变形能力，可不满足上述要求；对框支柱，另有规定。,由于地震是反复作用，两个方向的弯矩设计值均要满足要求。当柱子考虑顺时针方向之和，梁考虑反时针方向之和；反之亦然。,（,2,）框架结构底层柱下端：,至于框架结构的底层柱柱底若过早出现塑性屈服，将影响整个结构的变形能力。随着底层框架梁铰出现，底层柱根弯矩亦在增大趋势。为此，框架柱底层柱下端应乘以弯矩增大系数以避免柱脚过早屈服。,抗震规范,规定：,一、二、三级框架结构的底层柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数,1.5,、,1.25,和,1.15,。底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。（此处低层是指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。）,2,、,强剪弱弯,为了防止梁柱在弯曲破坏前出现剪切破坏是抗震概念设计的要求，它意味着构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力，即按实际配筋面积和材料强度标准值计算的承载力之间满足下列不等式：,规范在超配钢筋不超过计算配筋,10%,的前提下，将承载力不等式转为内力设计表达式，仍采用不同的剪力增大系数，使“强剪弱弯”的程度有所差别。,（）柱剪力设计值（图,6-4,）,抗震规范,规定：,一、二、三级的框架柱,和框支柱组合的剪力,设计值应按下式调整：,图,6-4,柱端剪力,式中：,Hn,柱净高。,MtcMbc,分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值（应为经强柱弱梁和底层柱底调整后的）；,MtcuaMbcua,分别为偏心受柱压的上下端顺时针或反时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值。,vc-,柱剪力增大系数，一级,1.4,、二级,1.2,、三级,1.1,。,（,2,）对于一、二、三级框架角柱，经前面调整后的组合弯矩设计值，剪力设计值尚应乘以不小于,1.10,的增大系数。,（,3,）剪压比限值,-,柱的最小截面尺寸限值,剪压比是横截面上平均剪应力与砼轴心抗压强度设计值的比值，以,V/fcbho,表示，用以说明截面上名义剪应力的大小。与梁一样，如果剪压比过大，砼就会过早的发生脆性破坏，而箍筋未能充分发挥作用。因此必须限制剪压比，其实也就是限制柱的最小截面尺寸。,抗震规范,规定：钢筋砼结构的梁、柱，其截面组合剪力设计值应符合下列要求：,主要是考虑了在地震作用下框架柱截面上砼反复开裂和剥落，砼作用有所削弱，这将引起构件受剪承载力的降低。,RE=0.85,，当,3,，取,=3,六、框架梁抗震设计,如前如述，框架结构的合理屈服机制是在梁上出现塑性铰。但在梁端出现塑性铰后，随着反复荷载的循环作用，剪力的影响逐渐增加，剪切变形相应加大。因此，即允许塑性铰在梁上出现又不发生剪切破坏，同时，还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点核心的性能，这就是对梁端抗震设计的要求。,（,1,）梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力；,（,2,）梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力；,（,3,）妥善地解决梁筋锚固问题。,1,、,强剪弱弯,（,1,）梁剪力设计值（图,6-5,）,为了使梁端有足够的受剪承载力，按照“强剪弱弯”的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值，同框架柱类似,抗震规范,规定：一、二、三级框架梁，其染端截面组合的剪力设计值应按下式调整：,式中：,Vb,梁端截面组合的剪力设计值；,Ln,梁的净跨；,VGb,梁在重力荷载代表值（,9,度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；,MLbMrb,分别为梁左、右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，一级框架两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；,MLbuaMrbua,分别为梁左右端截面反时针顺时针方向实配的正截面抗震抗弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋（计入受压筋）和材料强度标准值确定；,vb,梁端剪力增大系数一级取,1.3,、二级取,1.2,、三级取,1.1,。,（,2,）剪压比限值,梁塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性，耗能及保持梁的刚度和承载力有明显影响。当剪压比,0.30,时，即使增加配箍也容易发生剪切破坏。因此，各抗震等级的框架端部截面组全的剪力设计值应符合下列要求：,应当指出，框架梁不宜采用弯起钢筋抗剪，斜截面全部剪力由箍筋和砼承担。因为在不同方向地震作用下，梁端部塑性铰区反复受弯，会产生交叉裂缝。,七、框架节点的抗震设计,国内外大地震的震害表明，钢筋砼框架节点都有不同程度的破坏。严重的会引起整个框架倒塌，节点破坏的修复比较困难。,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。根据“强节点”的设计要求，框架节点的设计准则如下：,（,1,）节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱的承载力）；,（,2,）受到多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；,（,3,）受到罕遇地震时，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于困难。,1,、框架节点核芯区的抗震验算：,（,1,）要求：一、二级框架的节点核芯区，应进行抗震验算；三、四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造要求。,（,2,）一、二级框架柱节点核芯区的剪力设计值,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,49,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,一、,框架梁,内蒙古建筑职业技术学院,50,框架梁是框架和框架结构在地震作用下的主要耗能构件，因此，梁特别是梁的塑性铰区应保证有足够的延性。影响梁延性的因素有：梁的剪跨比、截面剪压比、截面配筋率、受压区高度比、配箍率等。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,51,1,、框架梁截面,（,1,）普通框架梁,梁净跨宜大于梁截面高度的,4,倍,(4),，截面高宽比不宜大于,4,，截面宽度不宜小于,200mm,，同时,。,（,2,）扁梁,(,图,6-6),采用梁宽大于柱宽的扁梁时，为了避免或减小扭转的不利影响，楼板应现浇，梁中线宜于柱中线重合；为了使宽扁梁端部在柱外的纵向钢筋有足够的锚固，扁梁应双向布置；且不宜用于一级框架结构；扁梁的截面尺寸应符合下图所示的要求，并应满足现行规范对挠度和裂缝宽度的规定。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,52,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,图,6-6,扁梁截面,2,、梁的纵筋配置构造,（,1,）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于,2.5%,，且计入受压钢筋的梁端砼受压区高度和有效高度之比，一级不应大于,0.25,，,二、三级不应大于,0.35,。,试验表明，当梁端纵向受拉钢筋配筋率很高时，梁受压区的高度相应加大，截面上受到的压力也大。梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量，且随截面砼相对受压区高度为（,X/h,O,）的减小而增大。当,X/h,O,=0.20,0.35,时,梁的位移延性系数可到达,3-4,控制受压区高度,也就是控制了梁端的纵向受拉钢筋配筋率,限制梁端最大受拉纵向钢筋配筋率是为了避免剪跨比较大的梁在未达到延性要求之前,梁端下部受压区砼过早达到极限压应变而破坏。,内蒙古建筑职业技术学院,53,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,(2),梁端截面的底高和顶高纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于,0.5,二、三级不应小于,0.3,。,梁端底面和顶面纵向钢筋的比值，同样对梁的变形能力有较大的影响，一定的受压钢筋可以减小砼受压区高度：在地震作用下，梁端可能会出现正弯矩，如果梁底部配筋过少，梁下部破坏严重，也会影响梁的承载能力和变形能力。,内蒙古建筑职业技术学院,54,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,3,、梁端箍筋构造,根据试验和震害分析，随着剪跨比的不同，梁端的破坏主要集中于,1.5,2.0,倍梁高的长度范围内,当箍筋间距小于,6d,至,8d(d,为纵筋直径,),时，砼压溃前受压钢筋一般不致压屈，延性较好。因此规定了箍筋加密范围，限制了箍筋最大肢距；当纵向受拉钢筋的配筋率起过,2%,时，箍筋的要求相应提高。,梁端箍筋加密区的长度，箍筋最大间距和最小直径按,抗规,表,6,、,3,、,3,采用。,内蒙古建筑职业技术学院,55,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,56,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,抗震等级,加密区长度（大者）（,mm,）,箍筋最大间距（小值）（,mm,）,箍筋最小直径（,mm,）,一,2h,b,.500,h,b,/4.6d.100,10,二,1.5h,b,.500,h,b,/4.8d.100,8,三,1.5h,b,.500,h,b,/4.8d.150,8,四,1.5h,b,.500,h,b,/4.8d.150,6,梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径,加密区箍筋肢距，一级不宜大于,200mm,和,20,倍箍筋直径的较大值；二、三级不宜大于,250mm,和,20,倍箍筋直径的较大者；四级不应大于,300,。,4,、纵向受拉钢筋锚固及搭接,1.15L,a,（一级、二级）,L,a,=,抗震锚固长度,L,aE,1.05L,a,（三级）,L,a,（四级）,抗震搭接长度,L,LE,.L,aE,搭接长度修正系数，分别取,1.2,，,1.4,，,1.6,。,内蒙古建筑职业技术学院,57,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,二、,框架柱,框架柱是框架结构的主要抗侧力构件。因此，柱 应具有较高的承载能力和变形能力，影响柱变形耗能能力的因素为：柱的剪跨比、轴压比、截面高宽比、截面配筋率、配箍率等。,内蒙古建筑职业技术学院,58,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,1,、框架柱截面：,（,1,）截面的宽度和高度均不宜小于,300mm,；圆柱直径不宜小于,350mm,，剪跨比宜大于,2,，截面长边与短边的边长比不宜大于,3,（,h,C,/b,C,3,）。,（,2,）框架柱中线与框架梁中线之间的偏心距不宜大于柱截面宽度的,1/4,（,e,）。偏心距过大，在地震作用下将导致梁柱节点核芯区受剪面积不足，并对柱带来不利的扭转效应。,内蒙古建筑职业技术学院,59,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,2,、控制轴压比,轴压比是指柱的组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心抗压强度设计值乘积之比值，以,N/f,c,bh,o,表示。轴压比是影响柱的破坏形态和变形能力的重要因素。试验表明，柱的位移延性随轴压比增大面急剧下降。尤其在高轴压比条件下，箍筋对柱的变形能力的影响越来越不明显。随着轴压比的小大不同，柱将呈现两种破坏形态：受拉钢筋首先屈服具有较好延性的大偏心受压破坏。砼受压区压碎而受拉钢筋尚未屈服的小偏心受压破坏。框架柱的抗震设计，一般应在大偏心受压破坏范围，以保证柱有一定的延性。同此，必须控制轴压比。,内蒙古建筑职业技术学院,60,抗震,5-5,多层砌体房屋的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,61,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,结,构,类,型,抗震等级,一,二,三,框架结构,0.7,0.8,0.9,框一抗震墙、板柱,-,抗震墙及简体,0.75,0.85,0.95,部分框支抗震墙,0.6,0.7,柱轴压比限制表,6.3.7,适用条件：,（,1,）、对于剪跨比大于,2,，砼强度等级不高于,C60,的框架柱可以应用；,（,2,）、对于建造于,IV,类场地上的较高的高层建筑，柱轴压比限值宜适当降低。,内蒙古建筑职业技术学院,62,3,、柱纵向钢筋配置,框架柱截面纵向钢筋宜对称布置；截面大于,400,的柱，纵向钢筋间距不宜大于,200mm,；柱的总配筋率大应大于,5%,；一级剪跨比不大于,2,的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于,1.2%,。,试验表明，柱的屈服位移角主要受纵向受拉钢筋配筋率支配，并大致随受拉纵筋配筋率的增大呈线性增大。,2001,年规范的柱最小配筋率比,89,规范继续有所提高，目的是提高柱的极限承载力，而不至于过早进入屈服并获的较大的屈服变形。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,63,类,别,抗,震,等,级,一,二,三,四,中柱和边柱,1.0(0.8),0.8(0.7),0.7(0.6),0.6(0.5),南柱,.,框支柱,1.2(1.0),1.0(0.9),0.9(0.8),0.8(0.7),柱截面纵向钢筋的最小总配筋率（百分率）表,6.3.8-1,注,:,采用,HRB400,热轧钢筋时，柱纵筋最小总配筋率可减少,0.1%,。,同时每一侧配筋率不应少于,0.2%.,砼强度高于,C60,时应增加,0.1%.,建设于,IV,类场地上较高的高层建筑,(,接近适用最大高度,),最小总的配筋主应增加,0.1%.,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,4,、柱箍筋配置,根据震害调查，框架柱的破坏主要集中在柱端,1.0,1.5,倍柱截面高度范围内，因此应采取加密箍筋的措施来约束柱端。,加密箍筋有三方面作用：,承担柱子剪力；,约束砼，提高砼抗压强度，更主要的是提高变形能力；,为纵向钢筋提供侧向支承，防止纵筋压屈。,试验表明：当箍筋间距小于,6,8,倍纵筋直径时，在受压砼压溃之前，一般不会出现钢筋压屈现象。,内蒙古建筑职业技术学院,64,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,65,（,1,）柱箍筋加密区的范围，应按下列规定采用：,a,、柱端取截面高度（圆柱直径），柱净高的,1/6,和,500,三者的最大值；,b,、底层柱嵌固部位的箍筋加密范围不小于柱净高的,1/3,；当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上、下各,500mm,。,c,、剪跨比不大于,2,的柱和因非结构墙的约束形成的净高与柱截面高度之比不大于,4,的柱，取全高。,d,、框支柱，取全高。,e,、一级及二级框架的角柱，取全高。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,66,（,2,）加密区的箍筋间距和最小直径,抗震等级,箍筋最大间距,(,采用较小值,),箍筋最小直径,mm,一,6d.100,10,二,8d.100,8,三,8d.150(,柱根,100),8,四,8d.150(,柱根,100),6(,柱根,8),柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径表,6.3.8-2,注：,d,为柱纵筋最小直径；柱根是指框架底层柱的嵌固部位。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,（,3,）对于柱箍筋加密区箍筋肢距，一级不宜大于,200mm,；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,。至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方面有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。这样箍筋能有效的约束砼以阻止其横向变形和防止纵筋压曲，对提高柱的延性更为有利。,内蒙古建筑职业技术学院,67,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,68,（,4,）柱加密区的箍筋最小配箍率,柱箍筋的约束作用，与柱轴压比，配箍量，箍筋形式，箍筋肢距，以及砼强度与箍筋强度的比值等因素有关。,体积配箍率是反映箍筋对砼的约束作用的大小，一般说来，轴压比较高的柱子应配置较多的箍筋；同样延性要求下，螺旋箍等特殊箍筋的配箍率可以低于普通箍筋。为了避免配箍率过小，,抗震规范,还规定了最小体积配箍率。,对于柱箍筋加密区的体积配箍率，应符合下列要求：,P,v,v,f,c,/f,yv,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,69,式中：,P,v,柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于,0.8,，二级不应小于,0.6,，三、四级不应小于,0.4%,；计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积。,f,c,砼轴心抗压强度设计值；强度等级低于,C35,，应按,C35,计算。,f,yv,箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过,360N/mm,2,按,360N/mm,2,计算。,v,最小配箍特征值，按表,6.3.12,采用,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,70,抗震等级,箍筋形式,柱轴压比,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.05,一,普通箍、复合箍,0.10,0.11,0.13,0.15,0.17,0.20,0.23,螺旋箍、复合或连续复合矩形螺旋箍,0.08,0.09,0.11,0.13,0.15,0.18,0.21,二,普通箍、复合箍,0.08,0.09,0.11,0.13,0.15,0.17,0.19,0.22,0.24,螺旋箍、复合或连续复合矩形螺旋箍,0.06,0.07,0.09,0.11,0.13,0.15,0.17,0.20,0.22,三,普通箍、复合箍,0.06,0.07,0.09,0.11,0.13,0.15,0.17,0.20,0.22,螺旋箍、复合或连续复合矩形螺旋箍,0.05,0.06,0.07,0.09,0.11,0.13,0.15,0.18,0.20,柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值表,6.3.12,注：,1,、框支柱最小配箍特征值应比表内数值增加,0.02,其体积配箍率不应小于,1.5%,等等要求,.,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,71,定义：普通箍指单个矩形箍和单个园形箍。,复合箍指由矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,72,螺旋箍是指全部箍筋为同一根钢筋加工而成的钢筋。,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,内蒙古建筑职业技术学院,73,抗震,6-7,钢筋砼框架结构的抗震构造措施,体积的配箍率的计算（对于常用的几种形式）,a,、对于普通箍筋和复合箍筋。,P,V,式中：,n,i,.A,si,.L,i,分别为,i,方向（,i,1,，,2,，,3,）的箍筋肢数，肢面积和肢长（扣除复合箍中重叠肢长）,A,cor,箍筋包裹范围内砼的核心面积，从最外边箍筋边缘算起。,D,cor,箍筋包裹范围内圆柱核心直径；,S,箍筋沿柱高的间距。,A,ss1,螺旋箍筋的单肢面积。,内蒙古建筑职业技术学院,74,抗震,6-7,钢筋砼框架