大学课件_建筑结构抗震设计3.2 混凝土结构房屋抗震设计.pptx

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1、第三章建筑结构抗震设计3.1 结构抗震概念设计3.2 混凝土结构房屋抗震设计3.3 砌体结构房屋抗震设计3.4 钢结构房屋抗震设计3.2 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：1、框架结构；2、抗震墙结构；3、框架抗震墙结构；4、筒体结构；5、框架筒体结构等。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：1、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3、框架柱、梁和节点的震害框架柱、梁和节点的破坏形态：（1）框架柱柱身剪切破坏短柱破坏柱端弯剪破坏角柱破坏柱牛腿破坏（2）框架梁剪切破坏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

2、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。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。图5-2 梁柱节点震害3、框架柱、梁和节点的震害3、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。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

3、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X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。5、抗震墙的震害二、抗震设计的一般要求（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。（一）抗震等级抗震等级的划分，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

4、表3-5确定抗震等级。2、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50%，其框架部分的抗震等级应按框架结构确定。（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。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。（二）结构选型和布置（1）合理地选择结构体系框架结构优点：建筑平面布置灵活、造型活泼，可以形成较大的使用空

5、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（40m）以下、体型较简单、刚度较均匀的房屋。（1）合理地选择结构体系抗震墙结构优点：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;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。（1）合理地选择结构体系框架-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、抗震性能好的优点，同时还可充分发挥材料的强度作用

6、，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。（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

7、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。（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

8、。（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。（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50；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24m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。（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：抗震墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。宜贯通全高

9、，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46150250mm。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总体机制（图5-4a）、楼层机制（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

10、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、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。2、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。（三）屈服机制在抗震设计中，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

11、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。（四）基础结构单独柱基础适用于层数不多、地基土质较好的框架结构。交叉梁带形基础以及筏式基础使用于层数较多的框架。（四）基础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。（1）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；（3）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。（四）基础结构抗震墙结构以及框架抗震墙结构的抗震墙基础应具有足够的抗转动能力。（1）当按天然

12、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。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40m、质量和刚

13、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Fi和顶部附加水平地震作用标准值。T 1=1.7T uT（一）水平地震作用的计算结构的基本周期可按下列公式计算：(31)i式中，T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0.8；uT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 G作为水平荷载，仅考虑计算单元全部柱的侧移刚度 D，按弹性方法所求得的结构顶点位移。Vi=Fj+Fn（3-2）（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

14、的框架结构房屋，结构顶点假想位移 uT 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 Gn+1，而将其并入主体结构屋顶集中质点 Gn内。当已知第j层的水平地震作用标准值Fj和Fn，第i层的地震剪力 Vi 按下式计算：nj=i（一）水平地震作用的计算，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。按（32）求得第i层地震剪力Vi后（二）水平地震作用下框架内力的计算目前，再工程计算中，常采用反弯

15、点法和D值法（改进反弯点法）。反弯点法适用于层数较少，梁柱线刚度比大于3的情况，计算比较简单。D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。（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0.80.9；装配整体式框架由于节点的附加变形，可取0.70.8。M 4 =M 3+(M1+M 2)(M1+M 2)（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50。如图3-9，跨中

16、弯矩为：图3-9 竖向荷载下梁端弯距调幅1 12 2（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，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，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。（四）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：（1）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S可写成：（3-4）S=1.2SGE+1.

17、3SEhGE式中S 相应于水平地震作用下由重力荷载代表值效应的标准值；SEh 水平地震作用效应的标准值。（四）内力组合（2）竖向荷载效应，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（GB500092001），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：（四）内力组合由活荷载效应控制的组合：由恒荷载效应控制的组合：布活荷载一般取0.7。S=1.2SG+1.4SQS =1.35SG+1.4cSQ式中SG由恒载产生的内力标准值；SQ由活载产生的内力标准值；c活荷载组合值

18、系数，对楼屋盖均（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。（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，框架结构的层间弹性位式中 h 层高；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D值时，采用构件弹性刚度。移，应满足下式的要求：ue eheu多遇地震作用标准值产生的层间弹e 层间弹性位移角限值，取1/550；（五）位移计算注意：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

19、20。ue计算柱侧移刚度 ；j j D D 及（五）位移计算计算层间位移的一般步骤是：计算梁、柱线刚度；确定结构的基本自振周期Ti；nj=1由表2-7查得设计反应谱特征周期Tg，确定1；计算结构底部剪力 FEK ；D（36）（五）位移计算按式（32）计算楼层剪力 Vi ；求层间弹性位移jue =Vinj=1验算是否满足ue eh（五）位移计算（2）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。，对于楼层屈服承载力系数 y小于0.5的框yi =（五）位移计算（1）结构薄弱层的确定：按

20、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）性剪力。楼层屈服承载力系数 y，其定义是VeiVyi式中 yi 第i层的屈服承载力系数；V yi 第i层的楼层受剪承载力；Vei 罕遇地震作用下，第i层的弹（五）位移计算注意：此时要采用罕遇地震的地震按式（37），可计算出各楼层的1，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影响系数max来求 1。屈服承载力系数 y。如 y 1，则表示该层处于或基本处于弹性状态。如 y最小者 y min即为结构薄弱层。（五）位移计算（2）楼层屈服承载力的确定计算梁、柱的极限抗弯承载力。计

21、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）sM bu =As f yk(h0)（3-9）混凝土轴心抗压强度标准值；（五）位移计算柱：当轴压比小于0.8或 NG fcmkbchc 0.5时，)sMcuNbchc fck=As fyk(hc0 )+0.5Nhc(1式中 f yk 钢筋强度标准值；fckGN 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 N（分项系数取1.0）；bc、hc、c0柱截面的宽度、高度、有效高度。hM c,i+1=M cu l ,i+1M c,i =M cu u,i（3-10）（3-1

22、1）c（五）位移计算计算柱端截面有效受弯承载力 M。A.当时M cu M bu，为强梁弱柱型（图3-10a），既 l u图3-10 框架节点破坏机制的几种情况Mci=MbuKi+Ki+1两者中较小值（五）位移计算B.当M bu M cu时，为强柱弱梁型（图3-10b）。l Ki+1 两者中较小值Mcu,iKi+1 uMc,i=Mcu,i+1Ki Ki+1 两者中较小者（五）位移计算C.当M bu M cu 时，而且柱的上端节点为弱柱型，下端节点为弱梁型（图3-10c)。即：lMcu,i u lM c,i =M cu,i1M cu,iKi 两者中较小者（五）位移计算D.当M bu 2，为柱的剪跨

23、比），其截面组合剪力设计值应符合下列要求：c(0.2fcbhc0)1 REVc（324）（3）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。四 框架柱抗震设计对于短柱（2 ），应满足c(0.15fcbhc0)1 REVc 式中四 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：Vc 1 RE(1.05ftbh0 (+1)+fyvAshhc0 s+0.056N)（3-25）ft混凝土轴心抗拉强度设计值；

24、框架柱的计算剪跨比，取 M (Vhco)；此外，宜取柱上、下端组合弯矩设计值的较大者，V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 Hn 2hco，当3时，取 3；四 框架柱抗震设计考虑地震作用组合的柱轴向压同一截面内各肢水平箍筋的全部截面面积；箍筋间距。N力设计值；当时 N 0.3fcbchc，取N=0.3fcbchc；RE承载力抗震调整系数，取0.85；Ashs当式（326）右边括号内的计算值小于 0/yv sb f h s时，取等于 ，且值不应小于 0/yv sb f h s 0 0.36 yv sb f h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

25、受剪承载力应符合下式规定：（326）。式中 N考虑地震作用组合的框架柱轴向拉力设计值。Vc 1 RE(1.05ftbh0 (+1)+fyvAshhc0 s 0.2N)AA A四 框架柱抗震设计3控制柱轴压比坏形态和延性的主要因素之一。轴压比 N 是指有地震作用组合的柱bchc fc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 N 表示。轴压比是影响柱子破四 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

26、比。0.0033+四 框架柱抗震设计由界限破坏可知（图3-13），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）=0.0033f ykEsxbhc0b =图5-9 界限破坏时的受力情况x=0.8b c0Nk1 fck c=0.85 =1.30b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：（328）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hbNfcbchchco hc （329）fcK fc N NK类别抗震等级一二三框架柱0.70.80.9短柱1.50.650.750.85四 框架柱抗震设计综

27、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3-7 柱轴压比限值四 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：1）截面的宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于350mm；2）剪跨比宜大于2，避免采用短柱；3）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

28、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：(3-30)v v fc/fyv。四 框架柱抗震设计式中 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；fc混凝土轴心抗压强度设计值；强度等级低于C35N/mm2时，应按C35计算；fyv箍筋或拉筋抗拉强度设计值，

29、超过360N/mm2时，应取360N/mm2计算；v最小配箍特征值，宜按表38采用四 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。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。四 框架柱抗震设计为了避免地震作用下柱过早进入屈服，并获得较大的屈服变形，必须满足柱纵向钢筋的最小总配筋率。总配筋率按柱截面中全部纵向钢筋的面积余截面

30、面积之比计算。同时，每一侧配筋率不应小于0.2。框架柱纵向钢筋的最大总配筋率也应受到控制。过大的配筋率容易产生粘结破坏并降低柱的延性。四 框架柱抗震设计当采用搭接接头时，纵向受拉钢筋的抗震搭接长度应按下式确定：（331）laE =laE式中 la E纵向受拉钢筋的抗震锚固长度，按式（3-37）确定；纵向受拉钢筋搭接长度修正系数，位于同一连接区段内受拉钢筋搭接接头面积百分率为50%时取1.4，为100%时取1.6。分别为 。梁端 730 770 b c M kN m M kN m=和四 框架柱抗震设计【例题31】框架柱抗震设计。已知某框架中柱，抗震等级二级。轴向压力组合设计值N=2710kN，柱

31、端组合弯矩设计值柱截面500mm600mm，采用对称配筋，经配筋计算后每侧525。梁截面300mm750mm，层高4.2m。混凝土强度等级C30，主筋HPB335级钢筋，箍筋HPB235级钢筋。t组合弯矩设计值之和M b=900kN m。选用四 框架柱抗震设计【解】（1）强柱弱梁验算二级抗震，要求节点处梁柱端组合弯矩设计值应符合cM1.2Mbt cbc分别在节点上、下柱端截面组合弯矩设计值和节点左、右梁端截面组合弯矩设计值之和，则M c Mc M b 77073015001.2M b1.29001080（可）四 框架柱抗震设计2、斜截面受剪承载力（1）剪力设计值tVc=1.2Hn770+730

32、 15004.20.75 3.45（2）由于 2，剪压比应满足(0.2fcbchc0)1 REVc(0.2 fcbchc0)1 RE10.85=(0.214.3500560)=942.12kN 521.74kN（可）四 框架柱抗震设计（3）混凝土受剪承载力VccVc=fcbhc0+0.056N1.05+1c由于柱反弯点在层高范围内，取Hn 3.452hc0 20.565N=2710000N 0.3fcbh c0=0.314.3500560=1201200N故取N=1201.20kN，所以1.053+1=172372.2N0 c t yv V f bh f+0 0.56 h N+521740=1

33、72372.2 210 560 s+2.31mm mm=取较小者,s=100mm 四 框架柱抗震设计（4）所需箍筋对柱端加密区尚应满足：1 1.05 Ash RE +1 s 1 Ash 0.85 Ash 2s100mm s 231mm2对非加密区，仍选用上述箍筋，而s=200mm（可）（图3-14a）四 框架柱抗震设计图3-14 柱配筋图（a）立面图；（b）11剖面图；（c）箍筋形式sv =1.27%v=0.13 =1.3%c四 框架柱抗震设计（3）轴压比验算N 2710000fcbhc 14.3500600（4）体积配箍率，采用井字复合配箍（图3-14b），14.31.43fcfyv其配箍率

34、n1As1l1+n2As2l2Acor s478.5450+478.5550(450550)100Hn 6=3450 6=575mm（6）其他纵向钢筋的总配筋率、间距和箍筋肢距也都满足抗震规范的要求，验算从略。四 框架柱抗震设计（5）柱端加密区0ll0=hc=600mm 500mml取大者，0=600mm五 框架梁的抗震设计框架结构的合理屈服机制是在梁上出现塑性较。但在梁端出现塑性较后，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，既允许塑性较在梁上出现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。具体来说，即：（1）梁形成塑性铰后仍有足够

35、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。Mb+Mb五 框架梁的抗震设计1框架梁受剪承载力验算（1）梁剪力设计值为了使梁端有足够的受剪承载力，应充分估计框架梁端实际配筋达到屈服并产生超强时有可能产生的最大剪力。为此，对一、二、三级框架梁端部截面组（3-32）合的剪力设计值应按下式调整：lVb=vb +VGbln+MMbua bua五 框架梁的抗震设计图3-15 框架梁剪力设计值一级框架结构及9度时尚应符合（3-33）l rlnVb=1.1 +VGb五 框架梁的抗震设计简支梁分析的梁端截面组合剪力设计值；取1.2，三级取1.1；反时针方向截

36、面组合的弯矩设计值（不考虑式中 VGb 梁在重力荷载代表值作用下，按vb 梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级Vb 梁端截面组合剪力设计值；l rM b、M b 分别为梁地左、右端顺时针或弯矩调幅）；对一级框架，两端 M b 为负值时，绝对值较小者取 M b =0；、分别为梁左、右端顺时针或 bua M bua M五 框架梁的抗震设计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；可根据实际配筋面积和材料强度标准值并应考虑抗震调整系数影响来确定。ln 梁的净跨；l r五 框架梁的抗震设计（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。根据反复荷载

37、下配箍率较高的梁剪切试验资料，其极限剪压比平均值约0.24。当剪压比大于0.30时，即使增加配箍，也容易发生斜压破坏。因此，各抗震等级的框架梁端部截面组合的剪力设计值均应符合下列条件：（3-34）(0.2 fcbh0)1 REVb()0 15.0 bh fcVb RE 五 框架梁的抗震设计（3-34a)当梁的净跨ln 2.5h时，应符合下式要求：1式中 RE承载力抗震调整系数，取0.85。Vb t f bh0+1.25fyv h0 RE 五 框架梁的抗震设计(3)斜截面受剪承载力与非抗震设计类似，梁的受剪承载力可归结为由混凝土和抗剪钢筋两部分组成。但是反复荷载作用下，混凝土的抗剪作用将有明显的

38、削弱。其原因是梁的受压区混凝土不再完整，斜裂缝的反复张开和闭合，使骨料咬合作用下降，严重时混凝土将剥落。混凝土结构设计规范规定，对于矩形、T形和I字形截面的一般框架梁，斜截面受剪承(3-35)载力应按下式验算1 Asv 0.42s五 框架梁的抗震设计式中 f yv 箍筋抗拉强度设计值；Asv 同一截面箍筋各肢的全部截面面积；RE 承载力抗震调整系数，一般取0.85；对于一、二级框架短梁，建议可取1.0。Vb +1 fcbh0+fyv s h0 式中验算截面的剪跨比，h；=五 框架梁的抗震设计集中荷载较大（由集中荷载对支座截面产生的剪力值占总剪力的75以上）的a集中荷载作用点到支座的距离。(3-

39、35a）3时，取3；五 框架梁的抗震设计2、提高梁延性的措施承受地震作用的框架梁，除了保证必要的受弯和受剪承载力外，更重要的是要具有较好的延性，是梁端塑性铰得到充分开展，以增加变形能力，耗散地震能量。试验和理论分析表明，影响梁截面延性的主要因素由梁的截面尺寸、纵向钢筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋和混凝土的强度等级等。五 框架梁的抗震设计在地震作用下，梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落。如果梁截面宽度过小则截面损失比例较大，故一般框架梁宽度不宜小于200mm。为了对节点核心区提供约束以提高节点受剪承载力，梁宽不宜小于柱宽的1/2。狭而高的梁不利混凝土约束，也会在梁刚度降低后引起侧向失稳，故梁的高宽

40、比不宜大于4。另外，梁的塑性铰区发展范围与梁的跨高比有关，抗震规范规定，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。五 框架梁的抗震设计混凝土规范规定，纵向受拉钢筋的最试验表明，梁的变形能力随截面混凝土受压区的相对高度的减小而增大。因此，控制梁受压区高度，也就控制了梁的纵向钢筋配筋率。抗震规范规定，一级框架梁不应大于0.25，二级框架梁不应大于0.35，且梁端纵向受拉钢筋的配筋率均不应大于2.5%。限制受拉配筋是为了避免剪跨比较大的梁在未达到延性要求之前，梁端下部受压区混凝土过早达到极限压应变而破坏。小配筋率，其与 ft/fy有关。五 框架梁的抗震设计另外，梁端截面上纵向受压钢筋与纵向受拉钢筋保持一定的比

41、例，对梁的延性也有较大的影响。所以抗震规范规定，在梁端箍筋加密区，受压钢筋面积和受拉钢筋面积的比值，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。在计算该截面受压区高度x时，由于受压筋在梁铰形成时程现不同程度的压曲失效，一般可按受压筋面积的60且不大于同截面受拉筋的30考虑。五 框架梁的抗震设计与框架柱类似，在梁端预期塑性铰区段加密箍筋以约束混凝土，也可提高梁的变形能力，增加延性。抗震规范对梁端加密区的范围的构造要求 做了相应的要求。考虑到地震弯矩的不确定性，梁顶面和底面应有通长钢筋。对于一、二级抗震等级，梁上、下的通长钢筋不应小于214且分别不少于梁顶面和底面纵向钢筋中较大截面面积的1/4，三

42、、四级则不应少于212。在梁端和柱端的箍筋加密区内，不宜设置钢筋接头。l=la1五 框架梁的抗震设计3、梁筋锚固直线筋的粘结强度主要与锚固长度、混凝土抗拉强度和箍筋数量等因素有关，也与反复荷载的循环次数有关。在反复荷载作用下，钢筋与混凝土的粘结强度将发生退化，其退化率约为0.75左右。因此，可在单调加载的受拉筋最小锚固长度的基础上增加一个附加锚固长度，以满足抗震要求。附加锚固长度可用下式计算：（336）10.75五 框架梁的抗震设计弯折锚固可分水平锚固段和弯折锚固段两部分（图3-17）。试验表明，弯折筋的主要持力段是水平段。弯折段较短时，其弯折角度有增大趋势，造成节点变形大幅增加。因此，弯折段

43、长度不能太短纵向钢筋直径）。但如果，一般要有15d左右（d为 图3-17 梁筋弯折锚固没有适当的水平段长度，只增加弯折段的长度对提高粘结强度并无显著作用。五 框架梁的抗震设计另外，如无适当的水平段长度，只增加弯折段的长度对提高粘结强度并无显著作用。抗震规范规定：框架梁纵向钢筋在边柱节点的锚固长度应按下式确定：（337）laE=ala式中 la 纵向受拉钢筋非抗震设计的最小锚固长度，按混凝土规范规定；a 纵向受拉钢筋锚固长度修正系数，一、二级取1.15；三级取1.05，四级取1.0。五 框架梁的抗震设计图3-18 梁筋锚固（a）边柱节点；（b）中柱节点五 框架梁的抗震设计除满足式（337）外，梁

44、筋尚应伸过节点中心线不少与5d。当梁筋在节点内水平锚固长度时，应沿柱外边弯折，并满足以下要求（图3-18）：（338）（339）lh 0.4laElv 15d五 框架梁的抗震设计在中柱，框架梁的上部钢筋应贯穿中柱节点。为防止纵筋的过大滑移，梁内贯通柱的每根纵筋直径，一、二级均不宜大于该方向柱截面高度的1/20。当不能满足上述要求时宜在柱轴线附近增加特殊锚固措施（如帮条、锚板等）。梁的下部钢筋伸入中柱节点的锚固长度也不应小于5d。当钢筋直径较大时，可在梁筋端部沿45弯起6d以改善锚固。五 框架梁的抗震设计对框架顶层的边柱，除梁筋锚固外，还有柱纵向钢筋的锚固问题。对柱正弯矩钢筋，若所需锚固长度小于

45、梁高，仍应伸到柱顶切断；若所需锚固长度大于梁高，则应在伸到柱顶后水平弯折并满足锚固和搭接长度要求。五 框架梁的抗震设计混凝土规范关于框架顶层梁与柱的纵向受力钢筋在节点区锚固和搭接的规定如下：（1）框架顶层端节点纵向钢筋的搭接A 梁内搭接：柱外侧纵向钢筋可沿节点外边和梁上边与梁上部纵向钢筋搭接连接（图3的柱外侧纵向钢筋截面面积不宜少于柱外侧全部纵向钢筋截面面积的65，其中不能伸入梁内的外侧柱纵向钢筋，宜沿柱顶伸至柱内边；19a），搭接长度不应小于1.5 laE，且伸入梁内五 框架梁的抗震设计当该柱筋位于顶部第一层时，伸至柱内边后，宜向下弯折不小于8d后截断（图319a）；当该柱筋位于顶部第二层时

46、，可伸至柱内边后截断，此外，d为外侧柱纵筋直径；当有现浇板且现浇板混凝土强度等级不低于C20、板厚不小于80mm时，梁宽范围外的中纵筋可伸入板内，其伸入长度与伸入梁内的柱纵筋相同。梁上部纵筋应伸至柱外边并向下弯折到梁底标高。五 框架梁的抗震设计图3-19 框架顶层梁和柱的纵向受力钢筋在节点区的锚固和搭接（a）端节点（一）；(b)端节点（二）；(c)中间节点采用这种搭接作法，节点处的负弯矩塑性铰将出现在柱端。这种搭接作法梁纵筋不伸入柱内，有利于施工。五 框架梁的抗震设计B 柱顶搭接：当梁、柱配筋率较高时，顶层端节点处的梁上部纵筋和柱外侧纵筋的搭接连接也可沿柱外边设置（图319b）筋应伸至柱顶，并

47、向内弯折，弯折段的水平投影长度不宜小于12d。这一钢筋搭接方案的优点是：柱顶水平纵向钢筋数量较少（只有梁筋），便于自上而下浇筑混凝土。，搭接长度不应小于1.7laE，其中柱外侧纵五 框架梁的抗震设计C 构造要求：梁上部纵筋及柱外侧纵筋在顶层端节点上角处的弯弧内半径，当钢筋直径d25mm时，不宜小于6d；当钢筋直径d25mm时，不宜小于8d。当梁上部纵筋配筋率大于1.2时，弯入柱外侧的梁上部纵筋除应满足以上搭接长度外，宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于20d，d为梁上部钢筋直径。五 框架梁的抗震设计纵向钢筋的锚固梁下部钢筋在顶层端节点中的锚固措施与中间曾端节点处梁下部纵筋的锚固措施相同，柱

48、内侧纵筋在顶层端节点中的锚固措施与顶层中间节点处柱纵筋的锚固措施相同。当柱为对称配筋时，柱内侧纵筋在顶层端节点的锚固要求可适当放宽，但柱内侧纵筋应伸至柱顶。五 框架梁的抗震设计（2）框架顶层中间节点柱纵向钢筋应伸至柱顶。当采用直线锚固方式时，其自梁底边算起的锚固长度应不小于，当直线段锚固长度不足时，该纵筋伸到柱顶后可向内弯折，弯折嵌的锚固段竖向投影长度不应小于0.5，弯折后的水平投影长度取12d；当屋盖为现浇混凝土且板的混凝土强度不低于C20、板厚不小于80mm，也可向外弯折，弯折后的水平投影长度取12d（图319c）。五 框架梁的抗震设计对一、二级抗震等级，贯穿顶层中间节点的梁上部纵筋的直径

49、，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/25。梁下部纵筋在顶层中间节点中的锚固措施与梁下部纵筋在中间层中间节点处的锚固措施相同。钢筋4 22（3436mm2）。混凝土强度 s A五 框架梁的抗震设计【例题32】框架梁抗震设计。已知梁端组合弯矩设计值如图5-16所示。抗震等级为一级。梁截面尺寸300mm750mm。A端实配等级C30，主筋HRB335级钢筋，箍筋用HPB235级钢筋。s负弯矩钢筋7 25（A 3436mm2），正弯s s矩钢筋4 22（Ab3436mm2）。B端实配负弯矩钢筋10 25（A4909mm2），正弯矩bMb+Mb1.2图3-20五 框架梁的抗震设计【解】1.梁端受剪承载力（

50、1）剪力设计值，由式（332）一级抗震lln 2Vb=vb +qlnvb=1.3Vb=1.30 +1.2 66.61.30 +23.760228.61KN五 框架梁的抗震设计由梁端弯矩按逆时针方向计算时，600+300 1 9006.6 2 6.6201.03KN当梁端弯矩按顺时针方向计算时，800+240 16.6 210406.6由式（333）l lVb=1.1 +qlnln 2kN m 335 3436 (750 60)1059=kN m 335 1520 (750 40)482 bua M =1059 1513 1+五 框架梁的抗震设计当梁端弯矩按逆时针方向计算时，由式（320）0.7