3.2 混凝土结构房屋抗震设计.pdf

《3.2 混凝土结构房屋抗震设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.2 混凝土结构房屋抗震设计.pdf（234页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、第三章建筑结构抗震设计第三章建筑结构抗震设计3.1 结构抗震概念设计结构抗震概念设计3.4 钢结构房屋抗震设计钢结构房屋抗震设计3.3 砌体结构房屋抗震设计砌体结构房屋抗震设计3.2 混凝土结构房屋抗震设计混凝土结构房屋抗震设计3.2 混凝土结构房屋抗震设计混凝土结构房屋抗震设计多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：1、框架结构；、框架结构；2、抗震墙结构；、抗震墙结构；3、框架、框架抗震墙结构；抗震墙结构；4、筒体结构；、筒体结构；5、框架、框架筒体结构等。筒体结构等。一、震害及其分析一、震害及其分析多高层钢筋混凝土建筑结构的主要震害特征：多高层钢筋混凝土建筑结

2、构的主要震害特征：1、共振效应引起的震害共振效应引起的震害；2、结构平面或竖向布置不当引起的震害结构平面或竖向布置不当引起的震害3、框架柱、梁和节点的震害框架柱、梁和节点的破坏形态：（框架柱、梁和节点的破坏形态：（1）框架柱）框架柱柱端弯剪破坏柱身剪切破坏角柱破坏短柱破坏柱牛腿破坏柱端弯剪破坏柱身剪切破坏角柱破坏短柱破坏柱牛腿破坏（2）框架梁）框架梁剪切破坏剪切破坏3、框架柱、梁和节点的震害与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻3、框架柱、梁和节点的震害当柱高小于4倍柱截面高度（H/b4)时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。当柱高小于4

3、倍柱截面高度（H/b4)时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。3、框架柱、梁和节点的震害角柱由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。角柱由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。3、框架柱、梁和节点的震害图图5-2 梁柱节点震害梁柱节点震害3、梁柱节点、梁柱节点节点破坏主要是由节点的受剪承载力不足、约束箍筋太少、梁筋锚固长度不够以及施工质量差等因素引起的。节点破坏主要是由节点的受剪承载力不足、约束箍筋太少、梁筋锚固长度不够以及施工质量差等因素引起的。4、框架填充墙的震害砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭受破坏，在高烈度地震作用下，填充墙的裂缝明显加重，甚至倒塌，震

4、害规律一般是上轻下重。填充墙破坏的主要原因是墙体受剪承载力低、变形能力小、墙体与框架缺乏有效的拉结，因此在往复变形时墙体容易发生剪切破坏和散落。砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭受破坏，在高烈度地震作用下，填充墙的裂缝明显加重，甚至倒塌，震害规律一般是上轻下重。填充墙破坏的主要原因是墙体受剪承载力低、变形能力小、墙体与框架缺乏有效的拉结，因此在往复变形时墙体容易发生剪切破坏和散落。4、框架填充墙的震害4、框架填充墙的震害5、抗震墙的震害、抗震墙的震害在强震作用下，抗震墙的震害主要表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。这主要是由于连梁跨度较小、高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成在强震作用

5、下，抗震墙的震害主要表现为墙肢之间连梁的剪切破坏。这主要是由于连梁跨度较小、高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X形剪切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋形剪切裂缝，这种破坏为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。高度处的连梁破坏更为明显。5、抗震墙的震害二、抗震设计的一般要求二、抗震设计的一般要求（一）抗震等级（一）抗震等级抗震等级是确定结构构件抗震计算（指内力调整）和抗震构造措施的标准，可根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度来确定。抗震等级是确定结构构件抗震计算（指内力调整）和抗震构造措施的标准，可根据设防烈度、房屋高度、建筑类

6、别、结构类型及构件在结构中的重要程度来确定。（一）抗震等级抗震等级的划分，应符合下列规定：抗震等级的划分，应符合下列规定：1、设防类别为甲、乙、丁类的建筑应按第一章中抗震设防标准中抗震措施所要求的设防烈度，按表、设防类别为甲、乙、丁类的建筑应按第一章中抗震设防标准中抗震措施所要求的设防烈度，按表3-5确定抗震等级。确定抗震等级。2、框架、框架-抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定。，其框架部分的抗震等级应按框架结构确

7、定。（一）抗震等级3、裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼抗震等级；裙房屋面部位的主楼上下各一层的抗震措施需要适当加强。裙房主楼之间设防震缝，在大震作用下可能发生碰撞，也需要采取加强措施。、裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，不应低于主楼抗震等级；裙房屋面部位的主楼上下各一层的抗震措施需要适当加强。裙房主楼之间设防震缝，在大震作用下可能发生碰撞，也需要采取加强措施。4、当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。、当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以

8、下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。（二）结构选型和布置（1）合理地选择结构体系（1）合理地选择结构体系框架结构框架结构优点：建筑平面布置灵活、造型活泼，可以形成较大的使用空间，属于柔性结构，具有较好的延性。缺点：结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大，其建筑高度受到限制。适用范围：适用于非地震区，在地震区可用于优点：建筑平面布置灵活、造型活泼，可以形成较大的使用空间，属于柔性结构，具有较好的延性。缺点：结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大，其建筑高度受到限制。适用范围：适用于非地震区，在地震区可用于12层（层（40m）以下、体型较简单、刚度较均匀的房屋。）以下、体型较简单

9、、刚度较均匀的房屋。（1）合理地选择结构体系抗震墙结构抗震墙结构优点：结构整体性能好、抗侧刚度大和抗震性能好，可降低建筑层高，施工相对简便与快速。缺点：墙体较密，使建筑平面布置和空间受到限制优点：结构整体性能好、抗侧刚度大和抗震性能好，可降低建筑层高，施工相对简便与快速。缺点：墙体较密，使建筑平面布置和空间受到限制;结构自重较大，地震作用较大。适用范围：适合结构自重较大，地震作用较大。适用范围：适合2030层的多、高层居住建筑。层的多、高层居住建筑。（1）合理地选择结构体系框架框架-抗震墙结构抗震墙结构优点：它即保留了框架结构建筑布置灵活、使用方便的优点，又具有剪力墙结构抗侧刚度大、抗震性能好

10、的优点，同时还可充分发挥材料的强度作用，具有较好的技术经济指标。适用范围：使用范围很广，优点：它即保留了框架结构建筑布置灵活、使用方便的优点，又具有剪力墙结构抗侧刚度大、抗震性能好的优点，同时还可充分发挥材料的强度作用，具有较好的技术经济指标。适用范围：使用范围很广，1020层的高层建筑均可采用。层的高层建筑均可采用。（1）合理地选择结构体系选择结构体系时，应尽量使其基本周期错开地震动卓越周期，一般房屋的基本自振周期应比地震动卓越周期大选择结构体系时，应尽量使其基本周期错开地震动卓越周期，一般房屋的基本自振周期应比地震动卓越周期大1.54.0倍，以避免共振效应。选择结构体系时，应选择适宜的结构

11、刚度。合理地处理结构的刚柔关系倍，以避免共振效应。选择结构体系时，应选择适宜的结构刚度。合理地处理结构的刚柔关系（二）结构选型和布置（2）为抵抗不同方向的地震作用，框架结构、抗震墙结构和框架抗震墙结构中，框架或抗震墙均宜双向设置，梁与柱或柱与抗震墙的中线宜重合，框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的（2）为抵抗不同方向的地震作用，框架结构、抗震墙结构和框架抗震墙结构中，框架或抗震墙均宜双向设置，梁与柱或柱与抗震墙的中线宜重合，框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。（二）结构选型和布置（3）框架结构中，砌体填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。砌体填充墙宜与梁

12、柱轴线位于同一平面内，考虑抗震设防时，应与柱有可靠的拉结。（3）框架结构中，砌体填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。砌体填充墙宜与梁柱轴线位于同一平面内，考虑抗震设防时，应与柱有可靠的拉结。（二）结构选型和布置（4）为使框架抗震墙结构和抗震墙结构通过楼、屋盖有效地传递地震剪力给抗震墙，抗震规范要求抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比不宜超过表（4）为使框架抗震墙结构和抗震墙结构通过楼、屋盖有效地传递地震剪力给抗震墙，抗震规范要求抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比不宜超过表32的规定，符合该规定的楼盖可近似按刚性楼盖考虑；超过上述规定时，应考虑楼盖平面内变形的影响。的规定

13、，符合该规定的楼盖可近似按刚性楼盖考虑；超过上述规定时，应考虑楼盖平面内变形的影响。（二）结构选型和布置(5)抗震墙墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求：抗震墙墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求：抗震墙的长度不宜过长，较长的抗震墙宜结合洞口设置弱连梁，将一道抗震墙分成较均匀的若干墙段，以避免抗震墙发生剪切破坏，并保证墙肢由受弯承载力控制，且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能从分发挥其强度，提高结构的变形能力。抗震墙的长度不宜过长，较长的抗震墙宜结合洞口设置弱连梁，将一道抗震墙分成较均匀的若干墙段，以避免抗震墙发生剪切破坏，并保证墙肢由受弯承载力控制，且靠近中和轴的竖向分布钢筋在破坏时能从分发

14、挥其强度，提高结构的变形能力。（二）结构选型和布置抗震墙有较大洞口时，洞口位置宜上下对齐，形成明确的墙肢与连梁，以保证受力合理、有良好的抗震性能。抗震墙有较大洞口时，洞口位置宜上下对齐，形成明确的墙肢与连梁，以保证受力合理、有良好的抗震性能。（二）结构选型和布置如果部分抗震墙不落地而由框架支承，这种底部框支层是结构的薄弱层，应限制框支层刚度和承载力过大的削弱，以提高房屋整体的抗震能力。所以，抗震规范规定，房屋底部有框支层时，框支层的刚度不应小于相邻上层刚度的如果部分抗震墙不落地而由框架支承，这种底部框支层是结构的薄弱层，应限制框支层刚度和承载力过大的削弱，以提高房屋整体的抗震能力。所以，抗震规

15、范规定，房屋底部有框支层时，框支层的刚度不应小于相邻上层刚度的50；落地抗震墙数量不宜小于上部抗震墙数量的；落地抗震墙数量不宜小于上部抗震墙数量的50，其间距不宜大于四开间和，其间距不宜大于四开间和24m的较小值，且落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过上表的较小值，且落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过上表52规定的数值。规定的数值。（二）结构选型和布置（6）框架抗震墙结构中的抗震墙设置要求：）框架抗震墙结构中的抗震墙设置要求：抗震墙的一般布置原则是 抗震墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边均匀、分散、对称、周边”。宜贯通全高，且横向与纵向抗震墙宜相连；不应设置在墙面需开大洞口的位置；房屋较长时

16、，纵向抗震墙不宜设置在端开间。宜贯通全高，且横向与纵向抗震墙宜相连；不应设置在墙面需开大洞口的位置；房屋较长时，纵向抗震墙不宜设置在端开间。（二）结构选型和布置（7）加强楼盖的整体性（7）加强楼盖的整体性在高烈度（在高烈度（9度）区，应采用现浇楼面结构。房屋高度超过50m时，宜采用现浇楼面结构；框架抗震墙结构应优先采用现浇楼面结构。房屋高度不超过50m时，也可采用装配整体式楼面。后浇面层厚度一般不小于50mm，内配双向钢筋网度）区，应采用现浇楼面结构。房屋高度超过50m时，宜采用现浇楼面结构；框架抗震墙结构应优先采用现浇楼面结构。房屋高度不超过50m时，也可采用装配整体式楼面。后浇面层厚度一般

17、不小于50mm，内配双向钢筋网446150250mm。房屋的顶层、结构的转换层、平面复杂或开洞过大的楼层均应采用现浇楼面结构。6150250mm。房屋的顶层、结构的转换层、平面复杂或开洞过大的楼层均应采用现浇楼面结构。（三）屈服机制多高层钢筋混凝土房屋的屈服机制可分为多高层钢筋混凝土房屋的屈服机制可分为总体机制总体机制（图5-4a）、（图5-4a）、楼层机制楼层机制（图5-4b）及由这两种机制组合而成的混合机制。（图5-4b）及由这两种机制组合而成的混合机制。（三）屈服机制合理的结构破坏机制应该是：合理的结构破坏机制应该是：1、较合理的框架破坏机制，应该是节点基本不破坏，梁比柱的屈服可能早发生

18、、多发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。总之，设计时应体现、较合理的框架破坏机制，应该是节点基本不破坏，梁比柱的屈服可能早发生、多发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。总之，设计时应体现“强柱弱梁强柱弱梁”，“强剪弱弯强剪弱弯”的原则。通过控制柱的轴压比和剪压比，增加结构的延性。的原则。通过控制柱的轴压比和剪压比，增加结构的延性。2、框架、框架抗震墙结构和抗震墙结构中抗震墙塑性屈服宜产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服。抗震墙结构和抗震墙结构中抗震墙塑性屈服宜产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服。（三）屈服机制在抗震设计中，增强

19、承载力要和刚度、延性要求相适应。不适当地将某一部分结构增强，可能造成结构另一部分相对薄弱。因此，不合理地任意加强配筋以及在施工中以高强钢筋代替原设计中主要钢筋的做法，都要慎重考虑。在抗震设计中，增强承载力要和刚度、延性要求相适应。不适当地将某一部分结构增强，可能造成结构另一部分相对薄弱。因此，不合理地任意加强配筋以及在施工中以高强钢筋代替原设计中主要钢筋的做法，都要慎重考虑。（四）基础结构基础结构的抗震设计要求是：在保证上部结构抗震耗能机制的条件下，基础结构能将上部结构屈服机制形成后的最大作用（包括弯矩、剪力及轴力）传到基础，此时基础结构仍处于弹性。基础结构的抗震设计要求是：在保证上部结构抗震

20、耗能机制的条件下，基础结构能将上部结构屈服机制形成后的最大作用（包括弯矩、剪力及轴力）传到基础，此时基础结构仍处于弹性。（四）基础结构单独柱基础单独柱基础适用于层数不多、地基土质较好的框架结构。适用于层数不多、地基土质较好的框架结构。交叉梁带形基础交叉梁带形基础以及以及筏式基础筏式基础使用于层数较多的框架。使用于层数较多的框架。（四）基础结构框架结构框架结构有下列情况之一时，宜沿两主轴方向设置基础系梁。（有下列情况之一时，宜沿两主轴方向设置基础系梁。（1）一级框架和类场地的二级框架；（）一级框架和类场地的二级框架；（2）各柱基承受的重力荷载代表值差别较大；（）各柱基承受的重力荷载代表值差别较大

21、；（3）基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大；（）基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大；（4）地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层和严重不均匀土层。）地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层和严重不均匀土层。（四）基础结构抗震墙结构抗震墙结构以及以及框架抗震墙结构框架抗震墙结构的抗震墙基础应具有足够的抗转动能力。（的抗震墙基础应具有足够的抗转动能力。（1）当按天然地基设计时，最好采用整体性较好的基础结构并有相应的埋置深度。（）当按天然地基设计时，最好采用整体性较好的基础结构并有相应的埋置深度。（2）当上部结构的重量和刚度分布不均匀时，宜结合地下室采用箱形基础以加强结构的整体

22、性。（）当上部结构的重量和刚度分布不均匀时，宜结合地下室采用箱形基础以加强结构的整体性。（3）当表层土质较差时，为了充分利用较深的坚实土层，减少基础嵌固程度，可以结合以上基础类型采用桩基。）当表层土质较差时，为了充分利用较深的坚实土层，减少基础嵌固程度，可以结合以上基础类型采用桩基。三、框架内力和位移计算三、框架内力和位移计算（一）水平地震作用的计算一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力框架结构来承担。（一）水平地震作用的计算一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力框架结构

23、来承担。（一）水平地震作用的计算计算多层框架结构的水平地震作用时，一般应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在计算单元各楼层重力荷载代表值的集中质点计算多层框架结构的水平地震作用时，一般应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在计算单元各楼层重力荷载代表值的集中质点G设在楼屋盖标高处。对于高度不超过设在楼屋盖标高处。对于高度不超过40m、质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可采用底部剪力法分别求出计算单元的总水平地震作用标准值、质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可采用底部剪力法分别求出计算单元的总水平地震作用标准值F、各层的水平地震作用标准值、各层的水平地震作用标准值Fi和顶部附加

24、水平地震作用标准值。和顶部附加水平地震作用标准值。（一）水平地震作用的计算TTuT7.11=TTu结构的基本周期可按下列公式计算：结构的基本周期可按下列公式计算：(31)式中，式中，考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，当采用实砌填充砖墙时取考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，当采用实砌填充砖墙时取0.60.7；当采用轻质墙、外挂墙板时取；当采用轻质墙、外挂墙板时取0.8；结构顶点假想位移（结构顶点假想位移（m），即假想把集中在各层楼层处的重力荷载代表值作为水平荷载，仅考虑计算单元全部柱的侧移刚度，按弹性方法所求得的结构顶点位移。），即假想把集中在各层楼层处的重力荷载代表值作为水平荷载，仅考

25、虑计算单元全部柱的侧移刚度，按弹性方法所求得的结构顶点位移。iG D（一）水平地震作用的计算对于有突出于屋面的屋顶间（电梯间、水箱间）等的框架结构房屋，结构顶点假想位移指主体结构顶点的位移。因此，突出屋面的屋顶间的顶面不需设质点，而将其并入主体结构屋顶集中质点内。当已知第对于有突出于屋面的屋顶间（电梯间、水箱间）等的框架结构房屋，结构顶点假想位移指主体结构顶点的位移。因此，突出屋面的屋顶间的顶面不需设质点，而将其并入主体结构屋顶集中质点内。当已知第j层的水平地震作用标准值层的水平地震作用标准值Fj和，第和，第i层的地震剪力按下式计算：（层的地震剪力按下式计算：（3-2）Tu1+nGnGnFiV

26、nnijjiFFV+=（一）水平地震作用的计算按（按（32）求得第）求得第i层地震剪力 后，再按个层各柱的侧移刚度求其分担的水平地震剪力标准值。抗震规范规定，为考虑扭转效应的影响，对于规则结构，横、纵向边框架柱的上述分配水平地震剪力标准值应分别乘以增大系数层地震剪力 后，再按个层各柱的侧移刚度求其分担的水平地震剪力标准值。抗震规范规定，为考虑扭转效应的影响，对于规则结构，横、纵向边框架柱的上述分配水平地震剪力标准值应分别乘以增大系数1.15、1.05。一般将砖填充墙仅作为非结构构件，不考虑其抗侧力作用。一般将砖填充墙仅作为非结构构件，不考虑其抗侧力作用。iV（二）水平地震作用下框架内力的计算目

27、前，再工程计算中，常采用目前，再工程计算中，常采用反弯点法反弯点法和和D值法值法（改进反弯点法）。（改进反弯点法）。反弯点法反弯点法适用于层数较少，梁柱线刚度比大于适用于层数较少，梁柱线刚度比大于3的情况，计算比较简单。的情况，计算比较简单。D值法值法近似地考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度地影响，比较精确，得到广泛应用。近似地考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度地影响，比较精确，得到广泛应用。（三）竖向荷载作用下框架内力的计算竖向荷载下框架内力近似计算可采用分层法和弯矩二次分配法。在竖向荷载下可以考虑适当降低梁端弯矩，进行调幅。对于现浇框架，调幅系数可取竖向荷载下框架内力近似计算可

28、采用分层法和弯矩二次分配法。在竖向荷载下可以考虑适当降低梁端弯矩，进行调幅。对于现浇框架，调幅系数可取0.80.9；装配整体式框架由于节点的附加变形，可取；装配整体式框架由于节点的附加变形，可取 0.70.8。（三）竖荷作用下框架内力的计算支座弯矩调幅降低后，梁跨中弯矩应相应增加，且调幅后的跨中弯矩不应小于简支情况下跨中弯矩的支座弯矩调幅降低后，梁跨中弯矩应相应增加，且调幅后的跨中弯矩不应小于简支情况下跨中弯矩的50。如图。如图3-9，跨中弯矩为：，跨中弯矩为：图3-9 竖向荷载下梁端弯距调幅)(21)(21212134MMMMMM+=（三）竖荷作用下框架内力计算只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可

29、以调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能考虑调幅。因此，必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后，再与水平荷载产生的弯矩进行组合。只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能考虑调幅。因此，必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后，再与水平荷载产生的弯矩进行组合。当活载不很大时当活载不很大时，可按全部满载布置。这样，可不考虑框架的侧移，以简化计算。，可按全部满载布置。这样，可不考虑框架的侧移，以简化计算。当活载较大时当活载较大时，可将跨中弯矩乘以，可将跨中弯矩乘以1.11.2系数加以修正，以考虑活载不利布置对跨中弯矩的影响。系数加以修正，以考虑活载不利布置对跨中弯矩的影响。（四）

30、内力组合在框架抗震设计时，一般应考虑以下两种基本组合：在框架抗震设计时，一般应考虑以下两种基本组合：（1）地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合）地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合当只考虑水平地震作用与重力荷载代表值时，其内力组合设计值当只考虑水平地震作用与重力荷载代表值时，其内力组合设计值S可写成：（可写成：（3-4）式中）式中 相应于水平地震作用下由重力荷载代表值效应的标准值；相应于水平地震作用下由重力荷载代表值效应的标准值；水平地震作用效应的标准值。水平地震作用效应的标准值。EhGESSS3.12.1+=GESEhS（四）内力组合（2）竖向荷载效应，包括全部恒载与活载的组合（2）竖向

31、荷载效应，包括全部恒载与活载的组合无地震作用时，结构受到全部恒载和活载的作用。正常竖向荷载作用下的内力组合有可能对某些截面设计起控制作用。对于这种组合，根据建筑结构荷载规范（无地震作用时，结构受到全部恒载和活载的作用。正常竖向荷载作用下的内力组合有可能对某些截面设计起控制作用。对于这种组合，根据建筑结构荷载规范（GB500092001），其荷载效应组合的设计值），其荷载效应组合的设计值S应从下列两种组合值中取最不利值：应从下列两种组合值中取最不利值：（四）内力组合由活荷载效应控制的组合由活荷载效应控制的组合：S由恒荷载效应控制的组合由恒荷载效应控制的组合：S式中式中由恒载产生的内力标准值；由恒

32、载产生的内力标准值；由活载产生的内力标准值；由活载产生的内力标准值；活荷载组合值系数，对楼屋盖均布活荷载一般取活荷载组合值系数，对楼屋盖均布活荷载一般取0.7。QGSS4.12.1+=1.351.4GcQSS=+GSQSc（四）内力组合在上述两种荷载组合中，取最不利情况作为截面设计用的内力设计值。当需要考虑竖向地震作用或风荷载作用时，其内力组合设计值可参照荷载规范有关规定。在上述两种荷载组合中，取最不利情况作为截面设计用的内力设计值。当需要考虑竖向地震作用或风荷载作用时，其内力组合设计值可参照荷载规范有关规定。（五）位移计算（1）多遇地震作用下层间弹性位移的计算）多遇地震作用下层间弹性位移的计

33、算多遇地震作用下，框架结构的层间弹性位移，应满足下式的要求：式中多遇地震作用下，框架结构的层间弹性位移，应满足下式的要求：式中 h 层高；层高；多遇地震作用标准值产生的层间弹性位移。求此值时，水平地震作用应采用多遇地震时的地震影响系数。各作用分项系数均应采用多遇地震作用标准值产生的层间弹性位移。求此值时，水平地震作用应采用多遇地震时的地震影响系数。各作用分项系数均应采用1.0。在计算构件刚度。在计算构件刚度D值时，采用构件弹性刚度。值时，采用构件弹性刚度。层间弹性位移角限值，取层间弹性位移角限值，取1/550；hueeeue（五）位移计算注意注意：对于装配整体式框架，考虑节点刚度降低对侧移的影

34、响，应将计算所得的增加：对于装配整体式框架，考虑节点刚度降低对侧移的影响，应将计算所得的增加 20。eu（五）位移计算计算层间位移的一般步骤是：计算梁、柱线刚度；计算柱侧移刚度；确定结构的基本自振周期计算层间位移的一般步骤是：计算梁、柱线刚度；计算柱侧移刚度；确定结构的基本自振周期Ti；由表；由表2-7查得设计反应谱特征周期查得设计反应谱特征周期Tg，确定；计算结构底部剪力；，确定；计算结构底部剪力；=njjjDD1及1EKF（五）位移计算按式（按式（32）计算楼层剪力；求层间弹性位移（）计算楼层剪力；求层间弹性位移（36）验算是否满足）验算是否满足iV=njjieDVu1huee（五）位移计

35、算（2）罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算）罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算研究表明，结构进入弹塑性阶段后变形主要集中在薄弱层。因此，抗震规范规定，对于研究表明，结构进入弹塑性阶段后变形主要集中在薄弱层。因此，抗震规范规定，对于楼层屈服承载力系数楼层屈服承载力系数小于小于0.5的框架结构，尚需进行罕遇地震作用下结构薄弱层的弹塑性变形计算。的框架结构，尚需进行罕遇地震作用下结构薄弱层的弹塑性变形计算。y（五）位移计算（1）结构薄弱层的确定楼层屈服承载力系数（1）结构薄弱层的确定楼层屈服承载力系数，其定义是：按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力与该层弹性地震剪力（按罕遇地震作用）之比。

36、既（，其定义是：按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力与该层弹性地震剪力（按罕遇地震作用）之比。既（3-7）式中）式中 第第i层的屈服承载力系数；层的屈服承载力系数；第第i层的楼层受剪承载力；层的楼层受剪承载力；罕遇地震作用下，第罕遇地震作用下，第i层的弹性剪力。层的弹性剪力。yeiyiyiVV=yiyiVeiV（五）位移计算注意注意：此时要采用罕遇地震的地震影响系数来求。按式（：此时要采用罕遇地震的地震影响系数来求。按式（37），可计算出各楼层的屈服承载力系数。如），可计算出各楼层的屈服承载力系数。如1，则表示该层处于或基本处于弹性状态。如，则表示该层处于或基本处于弹性状态。如1

37、，意味该楼层进入屈服愈深，破坏的可能性也愈大。而楼层屈服承载力系数最小者即为结构薄弱层。，意味该楼层进入屈服愈深，破坏的可能性也愈大。而楼层屈服承载力系数最小者即为结构薄弱层。max1yyyminy（五）位移计算（2）楼层屈服承载力的确定）楼层屈服承载力的确定计算梁、柱的极限抗弯承载力计算梁、柱的极限抗弯承载力。计算时，应采用构件实际配筋和材料的强度标准值，不应用材料强度设计值，并可近似地按下列公式计算：梁：（。计算时，应采用构件实际配筋和材料的强度标准值，不应用材料强度设计值，并可近似地按下列公式计算：梁：（3-8）)(0syksbuhfAM=（五）位移计算柱：当轴压比小于柱：当轴压比小于0

38、.8或时，（3-9）式中或时，（3-9）式中 钢筋强度标准值；钢筋强度标准值；混凝土轴心抗压强度标准值；混凝土轴心抗压强度标准值；N 考虑地震组合时相应于设计弯矩的轴力，一般可取重力荷载代表值作用下的轴力（分项系数取考虑地震组合时相应于设计弯矩的轴力，一般可取重力荷载代表值作用下的轴力（分项系数取1.0）；、柱截面的宽度、高度、有效高度。）；、柱截面的宽度、高度、有效高度。5.0cccmkGhbfN0()0.5(1)cusykcshcccckNMA fhNb h f=+ykfckfGNcbch0ch（五）位移计算计算柱端截面有效受弯承载力计算柱端截面有效受弯承载力。A.当时，为当时，为强梁弱柱

39、强梁弱柱型（图型（图3-10a），既（），既（3-10）（）（3-11）McbucuMMliculicMM1,1,+=uicuuicMM,=图3-10 框架节点破坏机制的几种情况（五）位移计算B.当当 时，为时，为强柱弱梁强柱弱梁型（图型（图3-10b）。两者中较小值两者中较小值）。两者中较小值两者中较小值buMcuM+=+licuiiibulicMKKKMM1,111,+=+uicuiiibuuciMKKKMM,11（五）位移计算C.当当 时，而且柱的上端节点为时，而且柱的上端节点为弱柱弱柱型，下端节点为型，下端节点为弱梁弱梁型（图型（图3-10c)。即：两者中较小者。即：两者中较小者buM

40、cuMliculicMM1,1,+=+uicuiilicuuicMKKMM,11,（五）位移计算D.当当01(0.2)ccccREVf b h四 框架柱抗震设计对于短柱（），应满足（对于短柱（），应满足（324）（3）柱斜截面受剪承载力）柱斜截面受剪承载力试验证明，在反复荷载下，框架柱的斜截面破坏，有斜拉、斜压和剪压等几种破坏形态。当配箍率能满足一定要求时，可防止斜拉破坏；当截面尺寸满足一定要求时，可防止斜压破坏。而对于剪压破坏，应通过配筋计算来防止。试验证明，在反复荷载下，框架柱的斜截面破坏，有斜拉、斜压和剪压等几种破坏形态。当配箍率能满足一定要求时，可防止斜拉破坏；当截面尺寸满足一定要求时

41、，可防止斜压破坏。而对于剪压破坏，应通过配筋计算来防止。201(0.15)ccccREVf b h四 框架柱抗震设计混凝土结构设计规范规定，框架柱斜截面受剪承载力按下式计算：（混凝土结构设计规范规定，框架柱斜截面受剪承载力按下式计算：（3-25）式中）式中混凝土轴心抗拉强度设计值；混凝土轴心抗拉强度设计值；框架柱的计算剪跨比，取；此外，宜取柱上、下端组合弯矩设计值的较大者，框架柱的计算剪跨比，取；此外，宜取柱上、下端组合弯矩设计值的较大者，V取与取与M对应的剪力设计值；当柱反弯点在层高范围内时，可取，当对应的剪力设计值；当柱反弯点在层高范围内时，可取，当 3时，取时，取3；()0011.05(

42、1)0.056cREtyvshcVf bhf A hsN+tf()coMVh2ncoHh四 框架柱抗震设计考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值；当时，取；考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值；当时，取；承载力抗震调整系数，取承载力抗震调整系数，取0.85；同一截面内各肢水平箍筋的全部截面面积；同一截面内各肢水平箍筋的全部截面面积；箍筋间距。箍筋间距。NccchbfN3.0ccchbfN3.0=REshAs四 框架柱抗震设计当考虑地震作用组合的框架柱出现拉力时，其余截面抗震受剪承载力应符合下式规定：（当考虑地震作用组合的框架柱出现拉力时，其余截面抗震受剪承载力应符合下式规定：（326）当式（）当式（

43、326）右边括号内的计算值小于时，取等于，且值不应小于。式中）右边括号内的计算值小于时，取等于，且值不应小于。式中 N考虑地震作用组合的框架柱轴向拉力设计值。考虑地震作用组合的框架柱轴向拉力设计值。()0011.05(1)0.2cREtyvshcVf bhf A hsN+0/yvsbf A hs0/yvsbf A hs00.36yvsbf A h四 框架柱抗震设计3控制柱轴压比控制柱轴压比轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值，以表示。轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面

44、面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值，以表示。轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。NcccfhbN四 框架柱抗震设计轴压比的不同，柱将呈现两种破坏形态，即混凝土压碎而受拉钢筋并未屈服的小偏心受压破坏，和受拉钢筋首先屈服具有较好延性的大偏心受压破坏。框架柱的抗震设计一般应控制在大偏心受压破坏范围。因此，必须控制轴压比。轴压比的不同，柱将呈现两种破坏形态，即混凝土压碎而受拉钢筋并未屈服的小偏心受压破坏，和受拉钢筋首先屈服具有较好延性的大偏心受压破坏。框架柱的抗震设计一般应控制在大偏心受压破坏范围。因此，必须控制轴压比。四 框架柱抗震设计由界限破坏可知（图由界限破坏可知（图3-13），

45、此时受拉钢筋屈服，同时混凝土也达到极限压应变，则受压区相对高度系数为：（），此时受拉钢筋屈服，同时混凝土也达到极限压应变，则受压区相对高度系数为：（327）sykcbbEfhx+=0033.00033.00图5-9 界限破坏时的受力情况四 框架柱抗震设计对称配筋，且承受轴压力标准值的作用，利用平衡条件可得受压区高度：（对称配筋，且承受轴压力标准值的作用，利用平衡条件可得受压区高度：（328）由式（）由式（328），改写为按轴压力设计值和混凝土轴心受压强度设计值计算，则（），改写为按轴压力设计值和混凝土轴心受压强度设计值计算，则（329）010.8kbcckcNxhf b=bccoccKKccc

46、hhffNNhbfN30.185.0=四 框架柱抗震设计综合考虑不同抗震等级的延性要求，对于考虑地震作用组合的各种柱轴压比限值见表综合考虑不同抗震等级的延性要求，对于考虑地震作用组合的各种柱轴压比限值见表37。表。表3-7 柱轴压比限值柱轴压比限值0.850.750.65短柱0.90.80.7框架柱三二一抗震等级类别5.1四 框架柱抗震设计确定柱截面尺寸除了符合柱轴压比限值之外，抗震规范还提出下列规定：确定柱截面尺寸除了符合柱轴压比限值之外，抗震规范还提出下列规定：1）截面的宽度和高度均不宜小于）截面的宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于，圆柱直径不宜小于350mm；2）剪跨比宜大

47、于）剪跨比宜大于2，避免采用短柱；，避免采用短柱；3）截面长边与短边的边长不宜大于）截面长边与短边的边长不宜大于3。四 框架柱抗震设计4、加强柱端约束根据震害调查，框架柱的破坏主要集中在柱端4、加强柱端约束根据震害调查，框架柱的破坏主要集中在柱端1.01.5倍柱截面高度范围内。因此，应采用加密箍筋的措施来约束柱端。加密箍筋可以有三方面作用：第一，承担柱子剪力；第二，约束混凝土，可提高混凝土抗压强度，更主要的是提高变形能力；第三，为纵向钢筋提供侧向支承，防止纵筋压曲。倍柱截面高度范围内。因此，应采用加密箍筋的措施来约束柱端。加密箍筋可以有三方面作用：第一，承担柱子剪力；第二，约束混凝土，可提高混

48、凝土抗压强度，更主要的是提高变形能力；第三，为纵向钢筋提供侧向支承，防止纵筋压曲。四 框架柱抗震设计试验资料表明，在满足一定位移的条件下，约束箍筋的用量随轴压比的增大而增大，大致呈线性关系。为经济合理地反映箍筋含量对混凝土的约束作用，直接引用配箍特征值。为了避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。抗震规范规定，柱箍筋加密区的体积配箍率应符合下列要求：试验资料表明，在满足一定位移的条件下，约束箍筋的用量随轴压比的增大而增大，大致呈线性关系。为经济合理地反映箍筋含量对混凝土的约束作用，直接引用配箍特征值。为了避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。抗震规范规定，柱箍筋加密区的体积配箍率应符合下列要求：

49、(3-30)/vvcyvff四 框架柱抗震设计式中式中柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于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，二级不应小于0.6，三、四级不应小于，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；计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；混凝土轴心抗压强度设计值；强度等级低于混凝土轴心抗压强度设计值；强度等级低于C35N/mm2时，应按时，应按C35计算；计算；箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过360N/mm2时，应取时，应取360N/mm2计算；计算；最小配箍特征值，宜按表最小配箍特征值

50、，宜按表38采用。采用。vcfyvfv四 框架柱抗震设计柱端箍筋加密区的加密区长度、箍筋最大间距、箍筋最小直径等项构造要求，列于表柱端箍筋加密区的加密区长度、箍筋最大间距、箍筋最小直径等项构造要求，列于表3-9。为了有效地约束混凝土以阻止其横向变形和防止纵筋压曲，柱加密区的箍筋肢距也做了相应的规定。为了有效地约束混凝土以阻止其横向变形和防止纵筋压曲，柱加密区的箍筋肢距也做了相应的规定。四 框架柱抗震设计考虑到柱在其层高范围内剪力值不变及可能的扭转影响，为避免非加密区抗剪能力突然降低很多而造成柱中段剪切破坏，抗震规范还柱非加密区的箍筋量以及箍筋间距做了相应的规定。考虑到柱在其层高范围内剪力值不变