建筑结构多层钢筋混凝土框架的抗震设计二PPT学习教案

1、会计学1建筑结构多层钢筋混凝土框架的抗震设建筑结构多层钢筋混凝土框架的抗震设计二计二二、框架结构的震害1整体破坏形式框架的整体破坏形式可分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机制可分为梁铰机制和柱铰机制。2钢筋混凝土柱破坏形式柱端弯剪破坏：柱上、下端出现水平、斜裂缝，混凝土剥落， 箍筋外鼓崩断，柱筋屈曲，柱端形成塑性饺。柱身剪切破坏：柱出现交叉或S形裂缝，箍筋屈服。角柱破坏：由于受弯、剪、扭共同作用，柱身错动，钢筋由柱 内拨出，震害重。短柱破坏：短柱刚度大，易产生剪切破坏。柱破坏的原因：抗弯和抗剪承载力不足；箍筋太稀，对混凝土 约束很差；在压、弯、剪作用下，柱的截面 承载力达到极限。第1页/共40页3

2、梁破坏形式地震作用下，梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉斜裂缝。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：梁端屈服后产生的剪力较大；而其箍筋较稀；反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低。4梁柱节点破坏形式节点核心区剪切破坏：产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落；箍筋很少或没箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。梁筋锚固破坏：梁纵向钢筋锚固长度不足，从节点内拔出，将混凝土拉裂。节点连接破坏：装配式框架构件连接处容易发生坡口焊接钢筋拉断。预制构件接缝处后浇混凝土开裂或散落。第2页/共40页节点破坏的主要原因：节点的受剪承载力不足；箍筋太少；梁筋

3、锚固长度不够；施工质量差。5框架填充墙破坏形式嵌砌砖填充墙容易产生斜裂缝，特殊部位的墙体破坏会更加严重。烈度较高时墙体容易倒塌。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。填充墙破坏的主要原因：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。6钢筋的搭接不合理，造成搭接处破坏。第3页/共40页第4页/共40页第5页/共40页第6页/共40页二、抗震缝设置1. 钢筋混凝土框架结构应避免采用不规则的建筑结构方案，不设防震缝。2. 当需要设置防震缝时，框架结构房屋的防震缝宽度与高度有关。当高度不超过15m时，可采用70mm；超过15m时，6、7、8、9度相应每增加

4、高度5、4、3和2m时加宽20mm。3. 对于8、9度的框架结构房屋，当防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙（每一侧抗撞墙的数量不少于两道，并宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距）。第7页/共40页第8页/共40页第9页/共40页第10页/共40页第11页/共40页三、框架在水平地震作用下的内力和侧移 采用D值法计算框架内力和侧移第12页/共40页第13页/共40页（一）框架梁 1、框架梁的正截面受弯承载力计算（1）抗震设计中的正截面承载力计算直接采用静载作用下的承 载力计算公式： ME MuE/ RE=Mu/ RE （或 RE ME

5、 Mu）（2）除按计算确定外，框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力 钢筋截面面积的比值需满足下列要求： 一级抗震等级 As/As0.5； 二、三级抗震等级 As/As0.3。 框架梁两端（支座截面）必须是双筋截面。（3）承载力计算公式如下： 得到名义压区高度为： cyybfffhx10ysyscfAfAfbx1 由平衡条件X=0：第14页/共40页由另一极限状态平衡条件M|As=0： 不考虑地震作用时： )()5 . 0)(00maxahfAxhfAfAMbysbysysb)()5 . 0)(100maxahfAxhfAfAMbysbysysREb考虑地震作用时： 1等效矩形应力图形系数，当混凝

6、土强度等级不超过 C50时，取为1.0；当混凝土强度等级为C80时，取为 0.94，其间按线性内插；RE承载力抗震调整系数，由表215选用；Mbmax由荷载效应组合得到的最大弯矩设计值。第15页/共40页第16页/共40页aheeahAfxhbxfeNAfAfbxfNciREsycsysyc5 . 0/)()2( / 001RE1第17页/共40页(1)按“强柱弱梁”要求调整0cMcbMccMMM即即：“强柱弱梁”要求：柱端弯矩放大Mc倍 静力平衡条件：Muc0+Mdc0=Mbl+Mbr bcMM09度和一级框架尚应满足：Mc 1.2Mbu Mc同一节点上下柱端截面设计弯矩之和；Mb同一节点左

7、右梁端截面设计弯矩之和； Mbu同一节点左右梁端截面抗弯承载力之和。 mc强柱系数；对一、二、三级抗震等级， M分别为1.4、 1.2、 1.1。顶层柱及轴压比小于0.15的柱，弯矩可以不调整。 第18页/共40页 (2)按“强底层柱”要求调整 抗震设计时，一、二、三级框架结构底层柱下端截 面弯矩设计值，应按考虑地震作用组合的弯矩设计 值分别乘以增大系数1.5、1.25和1.15。 计算偏心距e0=M/N时，采用按“强柱弱梁”、“强底层 柱”要求调整后的柱端弯矩Mc。3、柱正截面构造规定 抗震结构中柱截面最小含钢率（%） 柱类型 抗震等级非抗震一级二级三级四级框架中柱、边柱 1.0 0.8 0

8、.7 0.6 0.6框架角柱、框支柱1.21.00.90.8 0.6第19页/共40页4、柱的斜截面承载力(1)计算公式： （VE VuE/ RE， VuE=0.6Vc+Vs) 即：Vb=VuE/RE =（0.6Vc+Vs)/RE 056.0105.1100NhsAfbhfVsvyvtREC2.0105.1100NhsAfbhfVsvyvtREC轴力为压力：轴力为拉力：Vc设计剪力（取按以下要求调整后的值）； 框架柱的剪跨比，M(Vhc0)； 设计时可近似取=Hc0(2hc)，(Hc0为柱净高)， 当3时，取=3， 当1时取=1。N 为与设计剪力相应的轴向压力； 对极短柱(Hc0hc0.3fc

9、bchc0时，取N=0.3fcbchc0。 当N为拉力时，公式右端不小于(fyvAsvhc0s)/Re，且此值不 小于0.36 fcbchc0。01csvyvREchsAfV第20页/共40页（1）按柱“强剪弱弯”要求调整nbctcbctcocHMMVVV00nbctcvccHMMV 平衡条件： 强剪弱弯要求 剪力Vc0放大vc倍，对一、二、三级抗震等级，cv分别为1.4、 1.2、1.1。 9度和一级框架尚应符合：02 .1cbcutcubHMMV Mtc、Mbc由内力组合得到的柱上、下端的最不利设计弯矩； Mtcu、Mbcu柱上、下端截面的抗弯承载力，可按实际配筋面积和材料强度标准值确定；

10、 （2)“角柱”剪力调整 一、二、三级抗震等级的框架角柱，经前述调整后的剪 力设计值尚应乘以不小于1.1的增大系数。第21页/共40页a. 截面尺寸和混凝土强度： 地震作用时： 剪跨比大于2的柱 Vc 0.25cfcbchc0 剪跨比不大于2的柱 Vc 0.20cfcbchc0 地震作用时： 剪跨比大于2的柱 Vc (0.20cfcbchc0) RE 剪跨比不大于2的柱 Vc (0.15cfcbchc0) RE b.柱的轴压比限制： 结构类型 抗 震 等 级 一 二 三 框 架 0.7 0.8 0.9 框架一剪力墙 框架一核芯筒 0.75 0.85 0.95 框支结构 0.6 0.7 第22页

11、/共40页第23页/共40页 在抗震设计时，纵向受力钢筋的锚固和搭接长度要 求比非抗震设计时加大。（1）纵筋锚固要求 一、二级抗震等级 laE = 1.15la 三级抗震等级 laE = 1.05la 四级抗震等级 laE = 1.00la 式中：la为非抗震设计时受拉钢筋的锚固长度。（2）纵筋搭接要求 搭接方法有搭接接头、机械接头和焊接接头； 宜优先选用焊接或机械接头； 当采用搭接接头时，其搭接长度应不小于： llE = laE 钢筋接头面积百分率系数（=1.21.6）。第24页/共40页（3）节点区钢筋锚固 非抗震设计时框架梁纵向钢筋的连接构造 第25页/共40页第26页/共40页第27页/共40页第28页/共40页非抗震设计时框架柱的纵向钢筋锚固及梁柱钢筋搭接构造第29页/共40页 抗震设计时框架梁柱节点的钢筋搭接构造 第30页/共40页第31页/共40页第32页/共40页第33页/共40页第34页/共40页第35页/共40页第36页/共40页2.箍筋a. 箍筋加密区框架柱上下两端箍筋应加密。加密区长度应取柱截面长边尺寸（