《框架设计和构造》ppt课件

1、第6章 框架设计和构造 框架是框架构造体系、框剪构造体系及框筒构造中的根本构造单元。框架是框架构造体系、框剪构造体系及框筒构造中的根本构造单元。 各种体系的内力计算方法行所不同，仅在求出内力以后，都要经过内力组合求出梁、各种体系的内力计算方法行所不同，仅在求出内力以后，都要经过内力组合求出梁、柱控制截面的最不利内力，然后进展截面配筋计算及构造设计。框架梁按照受弯构件设计，柱控制截面的最不利内力，然后进展截面配筋计算及构造设计。框架梁按照受弯构件设计，框架柱按照压弯构件设计。框架柱按照压弯构件设计。 梁、柱截面的普通配筋计算及构造在梁、柱截面的普通配筋计算及构造在 中已有详细讨论，这里不中已有详

2、细讨论，这里不再反复。但是抗震设计时，对钢筋混凝土构件有特殊的要求，要进展专门的抗震设计。再反复。但是抗震设计时，对钢筋混凝土构件有特殊的要求，要进展专门的抗震设计。 本章重点讨论框架梁、柱及其节点的抗震设计方法，适当补充一些非抗震情况下的设本章重点讨论框架梁、柱及其节点的抗震设计方法，适当补充一些非抗震情况下的设计要求。计要求。 经过本章学习，了解框架抗震设计方法、概念和要点。掌握框架梁、框架柱的剪力、弯矩大小的计算方法以及构造要求。掌握框架梁、柱节点的剪力、弯矩大小的计算方法以及构造要求。框架构造布置、截面尺寸估算和资料强度等级框架内力组合及最不利内力框架抗震设计方法延性框架的概念框架梁抗

3、震设计框架柱抗震设计梁柱节点区抗震设计一、框架构造布置一、框架构造布置1、构造布置的普通原那么、构造布置的普通原那么框架构造布置、截面尺寸估算和资料强度等级 满足运用要求，并尽能够与建筑的平、立剖面划分相一致；满足运用要求，并尽能够与建筑的平、立剖面划分相一致； 满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进展；展； 构造尽能够简单、规那么、均匀、对称，构件类型少；构造尽能够简单、规那么、均匀、对称，构件类型少； 妥善地处置温度、地基不均匀沉降以及地震等要素对建筑的影妥善地处置温度、地基不均匀沉降以及地震等要素对建筑的影响；响； 施

4、工简便；施工简便； 经济合理。经济合理。构造布置方法构造布置方法横向布置横向布置 横向承重横向承重构造布置方法构造布置方法纵向布置纵向布置 纵向承重纵向承重构造布置方法构造布置方法双向布置双向布置 双向承重双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 梁的计算跨度；梁的计算跨度；hb 梁的截面高度；梁的截面高度；bb 梁的截面宽度。梁的截面宽度。普通情况下：普通情况下：梁净跨与截面高度之比梁净跨与截面高度之比不宜小于不宜小于4梁的截面宽度不梁的截面宽度不宜小于宜小于200mm框架梁线刚度框架梁线刚度lIEicb Ec 混凝土弹性模

5、量；混凝土弹性模量；I 框架梁截面惯性矩；框架梁截面惯性矩；l 框架梁的跨度。框架梁的跨度。式中：式中：框架梁惯性矩取值框架梁惯性矩取值楼板类型楼板类型边框架梁边框架梁中框架梁中框架梁现浇楼板现浇楼板I=1.5I0I=2.0I0装配整体式楼板装配整体式楼板I=1.2I0I=1.5I0装配式楼板装配式楼板I=I0I=I0注：注： I0为梁按矩形截面计算的惯性矩，为梁按矩形截面计算的惯性矩， 。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 柱中轴向力。Nv 柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力设计值。 可近似将楼面板沿柱轴线之间的中

6、线划分，恒载和活载的 分项系数均取1.25，或近似取1214 kN/m2进展计算。fc 混凝土轴心抗压强度设计值。N=1.011.10Nv 仅有风载作用或抗震等级为四级时ccfNA 有地震作用，抗震等级为一三级时 N=1.011.20Nv 一级时ccfNA8 . 0二级时三级时ccfNA7 . 0ccfNA9 . 0混凝土强度等级现浇框架装配整体式框架梁、柱节点区梁、柱节点区一级抗震二四级抗震及非抗震C30C20与柱一样或与柱相差不超越5MPaC30宜较柱提高5MPa框架内力组合及最不利内力 控制截面及最不利内力类型 荷载布置 梁端弯矩调幅 程度力作用下框架剪力墙构造中框架内力的调整 内力组合

7、控制截面0 .9 7 构件梁柱控制截面梁端跨中柱端最不利内力-Mmax+Mmax|V |max-MmaxMmax+Mmax及相应N,V的； -Mmax及相应N,V的；Nmax及相应M,V的；Nmin及相应M,V的；控制截面 荷载布置 恒载 活载 程度荷载恒载布置梁的活载不利布置程度荷载作用方向梁端弯矩调幅竖向荷载下框架梁弯矩塑性调幅竖向荷载下框架梁弯矩塑性调幅 调幅理由调幅理由: 梁端出现塑性铰延性框架、强柱弱梁、有利抗震，梁端出现塑性铰延性框架、强柱弱梁、有利抗震， 减少节点区负筋便于施工，减少节点区负筋便于施工， 节点并非绝对弹性实践弯矩小于弹性计算弯矩。节点并非绝对弹性实践弯矩小于弹性计

8、算弯矩。 调幅方法调幅方法:梁端弯矩乘以梁端弯矩乘以0.80.9的折减系数，按平衡条件计算调幅后的折减系数，按平衡条件计算调幅后的跨中弯矩。的跨中弯矩。程度力作用下框架剪力墙构造中框架内力的调整 在得到计算内力之后，要在框架与剪力墙之间进展内力调整。这是由于在地震作用下，通常都是剪力墙先开裂，剪力墙刚度降低，承载力也将下降，剪力将在框架和剪力墙之间重新分配，使一部分地震作用产生的剪力向框架转移，此时需求适当调整框架的内力值。 另外，在构造计算中，假定楼板在其本身平面内的刚度无限大，不发生变形。然而，在实践的框架剪力墙构造中，楼板或多或少要产生变形，变形的结果将会使框架部分的程度位移大于剪力墙的

9、程度位移，相应地，框架实践接受的程度力大于采用刚性楼板假定的计算结果。 在地震作用下应对框架剪力墙构造中的框架的剪力做适当调整： 1规那么建筑凡是VF0.2V0的楼层设计时可按计算值采用，不做调整。 2规那么建筑凡是VF0.2V0的楼层设计时应选取以下两者中的较小值： VF0.2V0 VF1.5VF max式中 VF框架剪力墙协同任务时分析所得的框架各层总剪力； V0地震作用产生的构造底部总剪力； VFmax各层框架所承当的总剪力最大值。 留意：调整柱剪力的同时，也要按剪力调整比例调整柱弯矩及梁的内力，但柱轴力不调整。调整以后的地震作用内力与其他荷载作用下的内力再进展组合。 内力组合1横载、活

10、载、风载及地震等效荷载都分别按各自规律布置，进展内力分析；2取出各个构件的控制截面内力，进过内力调整后填入表内；3根据本建筑的详细情况选出本构造能够出现的假设干组组合。将各内力分别乘以相应的荷载分项系数及组合系数；4按照不利内力的要求分组叠加内力；5在假设干组不利内力中选取最不利内力作为构件截面的设计内力。有时要经过试算才干找到哪组内力得到的配筋最大。框架抗震设计方法框架抗震设计方法延性框架的概念延性框架的概念 在框架体系、框架剪力墙体系以及框筒体系中，虽然内力计算方法不同，但是在求出内力以后，都要经过内力组合求出梁、柱控制截面的最不利内力，然后进展截面配筋计算以及构造设计。 虽然梁、柱截面的

11、普通配筋计算以及构造在普通的钢筋混凝土教材中已有讨论，但在抗震设计时，对钢筋混凝土构件有特殊要求。 重点讨论框架梁、柱以及节点的抗震设计方法，并适当补充一些非抗震情况下的设计要求。一、延性框架的概念一、延性框架的概念二、延性构造的设计原那么二、延性构造的设计原那么“三强三弱三强三弱三、适宜的构造资料三、适宜的构造资料 在罕遇地震作用下要求构造处于弹性形状是不用要，也是不经济的。通常是在中等烈度的地震作用下允许构造某些构件屈服，出现塑性铰，使构造刚度降低，塑性变形加大。当塑性铰到达一定数量后，构造会出现屈服景象，即接受的地震作用力不添加或添加很少，而构造变形迅速添加。延性构造的荷载位移曲线一、延

12、性框架的概念一、延性框架的概念左图为延性构造的荷载位移曲线，延性构造即是能维持承载才干而又具有较大塑性变形才干的构造。构造延性才干通常用顶点程度位移延性比来衡量。延性比定义： u/y其中：y构造屈服时的顶点位移； u能维持承载才干的最大顶点位移。 延性构造在结果中等烈度的地震作用后，加以修复仍可以重新运用，在罕遇地震下也不至于倒塌。符合抗震设计的“三水准要求，因此在地震区都应该设计延性构造。结果合理设计，钢筋混凝土框架可以到达较大的延性，称为延性框架构造。 框架顶点程度位移是由各个杆件的变形构成的。当各杆件都处于弹性阶段时，构造变形是弹性的。当杆件屈服后，构培育出现塑性变形。框架中，塑性铰能够

13、出如今梁上，也能够出如今柱上，因此，梁、柱构件都应由良好的延性。构件的延性以构件的变形或塑性铰转动才干来衡量，称为构件位移延性比 f fu /fy 或截面曲率延性比 u /y 。延性构造的要求和分析延性构造的要求和分析1要保证框架构造有一定的延性，梁、柱构件需求要保证框架构造有一定的延性，梁、柱构件需求具有足够的延性，钢筋混凝土构件的剪切破坏是脆具有足够的延性，钢筋混凝土构件的剪切破坏是脆性的，或者延性很小。因此，构件不能过早剪坏；性的，或者延性很小。因此，构件不能过早剪坏；2框架构造中，塑性铰出如今梁上比较有利，如下框架构造中，塑性铰出如今梁上比较有利，如下图：图：3塑性铰出如今柱中的时候，

14、很容易构成破坏机构，塑性铰出如今柱中的时候，很容易构成破坏机构，如下图：如下图：4延性框架，不仅要保证梁、延性框架，不仅要保证梁、 柱构件必需具有延性柱构件必需具有延性外，还必需保证各构件的衔接部分外，还必需保证各构件的衔接部分节点区不出现节点区不出现脆性剪切破坏，同时还要保证支座衔接和锚固不发脆性剪切破坏，同时还要保证支座衔接和锚固不发生破坏。生破坏。延性构造的设计原那延性构造的设计原那么么1强柱弱梁强柱弱梁要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量防止和减少柱子中的塑要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量防止和减少柱子中的塑性铰；性铰；2强剪弱弯强剪弱弯对于梁、柱构

15、件，要保证构件出现塑性铰而不过早剪坏，因此，要使构件抗剪承载对于梁、柱构件，要保证构件出现塑性铰而不过早剪坏，因此，要使构件抗剪承载力大于塑性铰抗弯承载力，为此要提高构件的抗剪承载力；力大于塑性铰抗弯承载力，为此要提高构件的抗剪承载力；3强节点、强锚固、弱构件强节点、强锚固、弱构件要保证节点区和钢筋锚固不过早破坏，不在梁、柱塑性铰充分发扬作用前破坏。要保证节点区和钢筋锚固不过早破坏，不在梁、柱塑性铰充分发扬作用前破坏。留意：上述抗震措施要点，不仅适用于延性框架，也适用于其它钢筋混凝土延性构留意：上述抗震措施要点，不仅适用于延性框架，也适用于其它钢筋混凝土延性构造。造。下面几节将主要引见在延性框

16、架中实现这些要点的措施。下面几节将主要引见在延性框架中实现这些要点的措施。框架梁抗震设计框架梁抗震设计强柱弱梁构造中，主要由梁构件的延性来提供框架构造的延性。因此，要求设计具有良好延性的框架梁。一、梁的破坏形状与延性一、梁的破坏形状与延性钢筋混凝土梁有两种破坏能够：弯曲破坏与剪切破坏。钢筋混凝土梁有两种破坏能够：弯曲破坏与剪切破坏。弯曲破坏时，由于纵筋配筋率的影响，能够出现三种破坏形状：弯曲破坏时，由于纵筋配筋率的影响，能够出现三种破坏形状：1少筋破坏：2超筋破坏：3适筋破坏：PP受拉钢筋配置过少，钢筋屈服后立刻被拉断而发生断裂破坏，脆性破坏；受拉钢筋配置过多，钢筋没屈服前混凝土就被压碎而丧失

17、承载才干，脆性破坏；受拉钢筋配置合理，钢筋屈服后，由于钢筋流幅构成塑性铰，中和轴上升，直到压区混凝土被压碎而破坏，延性破坏。剪切破坏是脆性的，或者延性很小。要防止梁在屈服以前出现剪切破坏，即要求强剪弱弯。二、梁最小截面尺寸 框架梁的截面尺寸应满足三方面的要求：承载力要求、构造要求、剪压比限值。 1、构造要求 框架主梁的截面高度可按1/81/12l确定，l为主梁计算跨度，满足此要求时，在普通荷载作用下，可不验算挠度。 在地震作用下，梁端塑性铰区混凝土维护层容易剥落。假设梁截面宽度过小那么截面损失比例较大，故普通框架梁宽度不宜小于200mm。为了对节点中心区提供约束以提高节点受剪承载力，梁宽不宜小

18、于柱宽的1/2。狭而高的梁不利于混凝土约束，也会在梁刚度降低后引起侧向失稳，故梁的高宽比不宜大于4。另外，梁的塑性铰区开展范围与梁的跨高比有关，当跨高比小于4时，属于短梁，在反复弯剪的作用下，斜裂痕将沿梁全长开展，从而使梁的延性和承载力急剧降低。所以，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。 2剪压比限值剪压比限值 梁端塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性、耗能及坚梁端塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性、耗能及坚持梁的刚度和承载力有明显影响。根据反复荷载下配箍率较高持梁的刚度和承载力有明显影响。根据反复荷载下配箍率较高的梁剪切实验资料，其极限剪压比平均值约为的梁剪切实验资料，其极限剪压比平均值约为0.2

19、4。当剪压比。当剪压比大于大于0.30时，即使添加配箍，也容易发生斜压破坏，主要是由时，即使添加配箍，也容易发生斜压破坏，主要是由于梁截面过小，剪应力过大呵斥的。于梁截面过小，剪应力过大呵斥的。 剪压比限值，主要是防止发生剪切斜压破坏，其次是限剪压比限值，主要是防止发生剪切斜压破坏，其次是限制运用荷载下斜裂痕的宽度，同时也是梁的最大配箍条件。因制运用荷载下斜裂痕的宽度，同时也是梁的最大配箍条件。因此框架梁的截面应符合以下要求：此框架梁的截面应符合以下要求： 025. 0bbccbhbfV1无地震作用组合时： 2有地震作用组合时： 跨高比大于2.5的梁： 跨高比不大于2.5的梁： )2 . 0(

20、10bbccREbhbfV)15.0(10bbccREbhbfVVb框架梁剪力设计值，按强剪弱弯原那么调整梁的截面剪力。三、框架梁的混凝土受压区的限制三、框架梁的混凝土受压区的限制 控制框架梁混凝土受压区的目的是控制塑性铰区纵向受拉钢筋的最大配筋率。实验阐明，当纵向受拉钢筋配筋率很高时，梁受压区的高度相应加大，截面上遭到的压力也大，梁的变形才干随截面混凝土受压区的相对高度增大而减小。 为防止框架梁因过高的配筋率而不能满足延性的要求，对梁的混凝土受压区高度应根据不同抗震等级加以限制，受压区高度小那么有利于提高梁的延性。 另外，梁端截面上纵向受压钢筋与纵向受拉钢筋坚持一定的比例，对梁的延性也有较大

21、的影响。缘由是：一定的受压钢筋可以减小混凝土受压区高度；在地震作用下，梁端能够会出现正弯矩，假设梁底面钢筋过少，梁下部破坏严重，也会影响梁的承载力和变形才干。因此，梁端部截面必需配置一定的受压钢筋用以提高梁的截面延性。详细要求如下： 1非抗震设计： 2抗震设计： 0bbhxsyEf0033. 011xbh0 b 一级抗震等级：二、三级抗震等级：25.00bhx5.0ssAA35. 00bhx3.0ssAA1无地震作用组合时：2有地震作用组合时： 实验研讨阐明，在低周反复荷载作用下，构件的正截面承载力与一次加载时的正截面承载力没有太多差别。因此，对框架梁正截面承载力仍可用非抗震设计的相应公式计算

22、，但应思索相应的承载力抗震调整系数。四、框架梁正截面抗弯承载力计算四、框架梁正截面抗弯承载力计算 1 1梁受弯承载力的设计表达式梁受弯承载力的设计表达式 1 1非抗震设计：非抗震设计： 2抗震设计： 2 2由抗弯承载力确定截面配筋由抗弯承载力确定截面配筋 3纵向钢筋的配置纵向钢筋的配置 在地震作用效应与竖向荷载效应组合下，框架梁的弯矩分在地震作用效应与竖向荷载效应组合下，框架梁的弯矩分布和反弯点位置能够发生较大变化，故需配置一定数量贯穿布和反弯点位置能够发生较大变化，故需配置一定数量贯穿全长的纵向钢筋。全长的纵向钢筋。 为坚持梁有一定的承载才干，沿梁全长顶面和底面应至少为坚持梁有一定的承载才干

23、，沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向钢筋，一、二级抗震设计时钢筋直径不应小各配置两根纵向钢筋，一、二级抗震设计时钢筋直径不应小于于14mm，且分别不应小于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大，且分别不应小于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的截面面积的1/4；三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径；三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径不应小于不应小于12mm。五、框架梁斜截面抗剪承载力的验算五、框架梁斜截面抗剪承载力的验算 梁的受剪承载力由混凝土和抗剪钢筋两部分组成。实验研讨阐明，在低周反复荷载作用下，构件上出现两个不同方向的交叉斜裂痕，直接接受剪力的混凝土受压区因有斜裂痕经过，受剪承载力

24、比一次加载时的受剪承载力要低，梁的受压区混凝土不再完好，斜裂痕的反复张开与闭合，使骨料咬协作用下降，严重时混凝土将剥落。根据实验资料，反复荷载下梁的受剪承载力比静载下约低20%40。因此，抗震设计时，框架梁、柱、剪力墙和连梁等构件的斜截面混凝土受剪承载力取非抗震设计时混凝土相应受剪承载力的0.6，同时应思索相应的承载力抗震调整系数，并且要满足强剪弱弯的要求。因此，在抗震设计和非抗震设计时抗剪承载力有所不同。抗剪承载力验算公式为：1无地震作用组合时：0025. 17 . 0bsvyvbbthsAfhbf集中荷载对梁端产生的剪力占总剪力值的75%以上的矩形截面梁：对矩形、T形和工字形截面普通梁 V

25、bVb0175. 1bsvyvbbthsAfhbf1.532有地震作用组合时对矩形、T形和工字形截面普通梁 Vb025. 142. 01bsvyvbbtREhsAfhbf集中荷载对梁端产生的剪力占总剪力值的75%以上的矩形截面梁：Vb0105. 11bsvyvbbtREhsAfhbf1.53式中 Vb为保证延性框架梁塑性铰区的强剪弱弯的设计剪力，一、二、三级抗震时要根据梁的抗弯承载才干计算其设计值； bb、hb0梁截面宽度和有效高度； fyv箍筋抗拉强度设计值； Asv配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积； s箍筋间距； 计算截面的剪跨比。在塑性铰区以外的各个梁截面，仍按照弹性计算所得的组合

26、剪力，计算所需箍筋数量和间距。框架梁抗剪承载力计算表达强剪弱弯GbrblbvbbVlMMV0/)(GbrbulbubVlMMV0/)( 1 . 1)(0ahfAMbyksbu梁设计剪力一三级抗震时：9度和一级抗震时：六、框架梁构造要求六、框架梁构造要求 工程中，框架梁梁端不宜用弯起筋抗剪。 当梁扣除翼板厚度后的截面高度大于或等于450 mm时，在梁的两侧面沿高度各配置梁扣除翼板后截面面积的0.1%的纵向构造钢筋，其间距不应大于200 mm，纵向构造钢筋的直径宜偏小取用，其长度贯穿梁全长，伸入柱内长度按受拉锚固长度，如接头应按受拉搭接长度思索。梁两侧纵向构造钢筋宜用拉筋衔接，拉筋直径普通与箍筋一

27、样，当箍筋直径大于10mm时，拉筋直径可采用10 mm，拉筋间距为非加密区箍筋间距的2倍。箍筋构造要求第一道箍筋设置在距支座边缘50mm处。必需做成封锁箍，加度弯钩，弯钩端头直段长度10d，且不小于75mm。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倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。在纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距，钢筋受拉时不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；钢筋受压时不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。框架梁非加密区箍筋最大间距不宜大于 加密区箍筋间距的2倍。当梁截面宽度大于400mm且一层内的

28、纵向 受压钢筋多于3根时，或当梁截面宽度不 大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于 4根时，应设置复合箍筋。箍筋弯钩箍筋加密区构造 箍筋加密区即塑性铰开展区，范围不得小于500mm和 一级抗震 二四级抗震 除满足承载力计算要求外，加密区箍筋最小直径和最大间距应满足下表的要求，当纵向钢筋配筋率大于2时，箍筋最小直径比表中的要求还要添加2mm，表中d为纵筋直径。bh2bh5.1 塑性铰区裂痕加密区箍筋构造要求箍筋非加密区构造 塑性铰区外塑性铰区外 箍筋的配置：根据计算且不少于加密区的箍筋的配置：根据计算且不少于加密区的50 沿梁全长箍筋的配筋率应符合以下规定：沿梁全长箍筋的配筋率应符合以下规定：

29、 一级抗震等级：一级抗震等级： 二、三级抗震等级：二、三级抗震等级： 非抗震设计非抗震设计ytsvff /32. 0ytsvff /28. 0非加密区箍筋最大间距非抗震设计梁箍筋最大间距框架柱抗震设计框架柱抗震设计由于地震具有不确定性，不能够绝对防止在柱中出现塑性铰。为了平安贮藏要设计延性柱。国内、外历次大地震中，由钢筋混凝土柱失效呵斥的震害是很多的，房屋能否可以破坏而不倒，很大程度上与柱的延性好坏有关。近年来，国内外对钢筋混凝土柱的抗震性能作了大量实验研讨，提出了延性柱的设计方法及一些抗震措施。柱接受压、弯、剪的共同作用，为保证延性，首先要防止脆性的剪切破坏，还要防止几乎没有延性的小偏压破坏

30、。二、正截面抗弯承载力计算及最小配筋率二、正截面抗弯承载力计算及最小配筋率一、影响框架柱延性的主要要素一、影响框架柱延性的主要要素三、斜截面抗剪承载力计算及配箍三、斜截面抗剪承载力计算及配箍四、轴压比限制及配箍四、轴压比限制及配箍五、钢筋配置构造要求五、钢筋配置构造要求一、影响框架柱延性的主要要素一、影响框架柱延性的主要要素1剪跨比剪跨比 2 2轴压比轴压比n n3箍筋配筋率箍筋配筋率v 影响钢筋混凝土柱破坏形状的主要要素是剪跨比。cchHVhM20ccnfANcyvvvff框架柱的箍筋有三个作用：抵抗剪力，对混凝土提供约束，防止纵筋压屈。 二、正截面抗弯承载力计算及最小配筋率二、正截面抗弯承

31、载力计算及最小配筋率有地震作用组合时：柱常采用矩形截面、对称配筋无地震作用组合时：ahAfxhxbfNebfNxcsyccccc00112ahAfxhxbfNebfNxcsycccREccRE001121aheec20NMe 0 M、N分别为柱端弯矩及轴力设计值。在无地震作用组合时，取最不利内力组合值；在有地震作用组合时，N取内力组合值，M那么要在内力组合值及强柱弱梁要求的弯矩值中选用较大值作为设计弯矩。按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值 1抗震设计时，四级框架柱的柱端弯矩设计值可直接取思索地震作用组合的弯矩值。 2一、二、三级框架的梁、柱节点处，除顶层和柱轴压比

32、小于0.15者外对于轴压比小于0.15的柱，包括顶层柱，因其具有与梁相近的变形才干，故可不用满足上述要求，柱端思索地震作用组合的弯矩设计值应按以下公式予以调整： 梁、柱节点弯矩9度抗震设计的构造和一级框架构造尚应符合bccMMbuacMM2 . 1例题：某框架中间层，中间节点思索地震作用组合时内力如下图，其中例题：某框架中间层，中间节点思索地震作用组合时内力如下图，其中a为左震作用下节点弯矩图，为左震作用下节点弯矩图，b为右震作用下节点弯矩图。求，为右震作用下节点弯矩图。求，当抗震等级为二级时，节点上，下柱端截面的弯矩设计值。当抗震等级为二级时，节点上，下柱端截面的弯矩设计值。 a左震 b右震

33、解：为实现“强柱弱梁，先求出梁端的弯矩总和：左震时梁端弯矩总和： mkNMb.618390228相应柱端弯矩总和： mkNMc.600317283右震时梁端弯矩总和 mkNMb.576150426相应柱端弯矩总和： mkNMc.518296222a左震 b右震取左震和右震中梁端弯矩值较大者，即：mkNMb.618390228“强柱弱梁调整1.21.2 618741.6.ccbbMMMkN m柱端弯矩分配 按弹性方法，对调整后的柱端弯矩进展分配上柱端截面 下柱端截面 mkNMbc.8 .349600/2836 .741mkNMtc.8 .391600/3176 .741为加强底层框架柱柱脚处的抗

34、弯才干，推迟柱脚处构成塑性铰的时间，弯矩应设计值乘以1.15、1.25、1.5 的增大系数。框架角柱受力不利，地震时破坏大，设计时应按双向偏心计算配筋；弯矩设计值宜乘以增大系数1.1。强柱弱梁的设计要求应贯彻在整个设计过程中，从各方面保证增大柱子的平安度，使梁成为较弱的构件。四级抗震时，可以不思索强柱弱梁要求。框架柱截面抗弯钢筋需求量，除按压弯构件承载力计算外，还要满足最小配筋率要求；特别是角柱的纵向钢筋含钢率要求更高。框架柱纵向钢筋最小配筋率 单位：三、斜截面抗剪承载力计算及配箍1偏心受压柱的受剪承载力偏心受压柱的受剪承载力无地震作用组合时：无地震作用组合时：有地震作用组合时：有地震作用组合

35、时：极短柱时：极短柱时：NhsAfhbfVcsvyvcctc07.0175.100NhsAfhbfVcsvyvcctREc056. 0105. 110001csvyvREchsAfV2偏心受拉柱的受剪承载力偏心受拉柱的受剪承载力 偏心受拉柱是在拉弯共同作用下产生的，其斜裂痕端处剪压区高度较小，甚至没有剪压区，这时，柱的抗剪才干要比无轴力时降低，其斜截面抗剪才干按下式校核： 无地震作用组合时：有地震作用组合时：NhsAfhbfVcsvyvcctc2 . 0175. 100NhsAfhbfVcsvyvcctREc2 . 0105. 11003、抗剪截面设计为了抗剪平安，柱的截面也不能太小，用下式保

36、证柱截面面积：025. 0ccccchbfV无地震作用时：02 . 01ccccREchbfV015. 01ccccREchbfV剪跨比大于2的柱： 有地震作用时：剪跨比不大于2的柱： 4柱端组合剪力设计值的调整柱端组合剪力设计值的调整为提高柱的延性，框架柱的设计除了应满足强柱弱梁的要求外，还应满足强剪弱弯的要求，即柱的斜截面受剪承载力应大于柱正截面受弯承载力，柱的剪力设计值应为： 1无地震作用组合时： 非抗震设计时，柱端截面剪力组合设计值的表达式与梁一样，此时式中的V应为各种荷载作用下的柱端剪力。 2有地震作用组合时： 抗震设计时，一、二、三级的框架柱和框支柱端部组合的剪力设计值应按下式调整

37、： 0/ )(cbctcvccHMMV0/ )(2 . 1cbcutcucHMMV一级框架构造和9度时髦应符合 5框架角柱地震作用效应的调整框架角柱地震作用效应的调整 由地震引起的建筑构造改动会使角柱地震作用效应明显增大，故应对角柱的地震作用效应予以调整。一、二、三级框架的角柱，经过上述调整后的组合剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数。 在长柱中，按照强剪弱弯要求计算得到的箍筋数量只需配置在柱端塑性铰区即箍筋加密区，柱其他部分的钢筋按内力组合剪力计算得到。 在短柱中，由于出现剪切破坏的能够性大，对抗震非常不利，因此，按照强剪弱弯要求计算得到的箍筋数量应在柱全高配置。 在其他情况下，设计剪

38、力按内力组合所得的最大剪力Vmax。 假设轴压比过高，混凝土承当的轴压力过大，那么容易引起混凝土的压溃，而发生脆性破坏，因此，抗震设计时框架柱的轴压比应小于一定的限值。四、轴压比限值及配箍四、轴压比限值及配箍类别抗震等级一二三框架柱0.70.80.9框架-抗震墙、板柱-抗震墙及筒体0.750.850.95部分框支抗震墙0.60.7 减小柱轴压比的措施：加大柱截面及提高混凝土强度等级。在高层建筑中，底下几层柱子轴力很大，要把轴压比限制在很小的范围内是很困难的。研讨阐明，配置箍筋也是提高柱延性的很有效的措施，缘由是箍筋约束了混凝土的横向变形，从而提高了混凝土的极限变形才干，也就提高了延性。 普通来

39、说，箍筋用量越多，间距越密，对混凝土的约束作用越大，箍筋的多少可以用体积配箍率来标识。体积配箍率：含箍特征值：slllAsvsvv21cyvvvffyvcvvff（1）一级抗震等级时，v不应小于0.8；二级时，v不应小于0.6；三、四级时，v不应小于0.4。 （2）当柱混凝土强度等级小于C35时，cf按C35取值；当箍筋抗拉强度设计值 yvf超过360MPa时，按360MPa取值。 柱端箍筋加密区最小含箍特征值箍筋方式及各种箍筋受力分析 箍筋的方式 a普通矩形箍；b螺旋箍；c复式箍箍筋约束作用表示图 a普通矩形箍；b螺旋箍；c复式箍 非抗震设计时非抗震设计时 柱箍筋应做成封锁式，其直径不小于柱

40、箍筋应做成封锁式，其直径不小于0.25d及及6mm；箍筋间距不大于柱截面短边尺寸且不应大于箍筋间距不大于柱截面短边尺寸且不应大于400 mm；同时，在绑扎骨架中，不应大于同时，在绑扎骨架中，不应大于15d；在焊接骨架中，；在焊接骨架中，不应大于不应大于20d，d为纵向钢筋的最小直径。为纵向钢筋的最小直径。 当纵筋配筋率超越当纵筋配筋率超越3时，要加强箍筋，其直径不小时，要加强箍筋，其直径不小于于8，间距不大于，间距不大于200mm及及10d，并且最好做成焊接，并且最好做成焊接封锁箍。封锁箍。 柱纵向钢筋间距不大于柱纵向钢筋间距不大于350mm，为了浇注混凝土方，为了浇注混凝土方便，其净距也不要

41、小于便，其净距也不要小于50mm；当柱截面每边钢筋数；当柱截面每边钢筋数目多于目多于4根时，箍筋各肢间要加拉筋或做成复式箍，根时，箍筋各肢间要加拉筋或做成复式箍，使每隔一根纵筋都有箍筋的拐角作为支点。使每隔一根纵筋都有箍筋的拐角作为支点。 在纵筋塔接处，箍筋间距要加密；钢筋受拉时，间在纵筋塔接处，箍筋间距要加密；钢筋受拉时，间距不大于距不大于100mm及及5d，受压时，间距不大于，受压时，间距不大于200mm及及10d。五、钢筋配置构造要求抗震设计时抗震设计时在抗震构造中，还要思索塑性铰区的特殊配箍要求。在抗震构造中，还要思索塑性铰区的特殊配箍要求。长柱塑性铰都出在柱的两端，为了改善柱延性而配

42、置长柱塑性铰都出在柱的两端，为了改善柱延性而配置钢箍，按强剪弱弯要求或按约束混凝土要求计算的钢钢箍，按强剪弱弯要求或按约束混凝土要求计算的钢箍，应配置在塑性铰区，称为箍筋加密区；其他一切箍，应配置在塑性铰区，称为箍筋加密区；其他一切能够出现剪切破坏的部位，钢箍也都要加密，这些区能够出现剪切破坏的部位，钢箍也都要加密，这些区域亦称为箍筋加密区。域亦称为箍筋加密区。框架柱箍筋加密区的范围框架柱箍筋加密区的范围(三者取大值：三者取大值：1/6柱净高，柱净高，柱截面长边，柱截面长边，500mm。规范中柱加密区箍筋的构造要求 柱箍筋加密区范围柱加密箍筋间距、直径 在非加密区，箍筋不应少于加密区箍筋数量的

43、50%，箍筋间距不大于10d(一、二级抗震)及15d三、四级抗震。假设非加密区箍筋配置过少，破坏部位能够转移到非加密区。梁柱节点区抗震设计梁柱节点区抗震设计 强节点、强锚固 节点区设计剪力 节点区抗剪验算 梁、柱钢筋锚固及搭接 纵筋锚固要求 纵筋搭接要求 节点区钢筋锚固梁柱节点区是指梁柱衔接部位处梁高范围内的柱强节点、强锚固 由震害调查可见，节点区的破坏大都是由于节点区无箍筋或少箍筋，在剪压作用下混凝土出现斜裂痕，然后挤压破碎，纵向钢筋压屈成灯笼状所致。 保证节点区不发生剪切破坏的主要措施是：经过抗剪验算，在节点区配置足够的箍筋，并保证混凝土的强度及密实性，实现强节点。 在节点实验中留意到的另

44、一个重要景象是，梁内纵向钢筋在节点区内的滑移，经过强锚固来保证。节点区受力简图、裂痕和破坏 节点区设计剪力bcbbbjhHahahMV001ctsyKbsyKjVAfAfVbcrbulbubctcbcchHMMhHMMV 一级、二级：bcbbbcjhHahahMV001 9 度和一级框架尚应符合：bcbbbujhHahahMV00115. 1 节点设计剪力)(0ahfAMbyksbu节点区抗剪验算节点区的抗剪承载力公式由实验得到，设计时要求：9度时要求：在一、二级抗震的框架节点区，当梁、柱截面尺寸及混凝土等级知时，可根据上面的公式求出节点区所需的箍筋面积及间距；此外，节点区的箍筋至少要和柱端加

45、密区配置的箍筋相等。在三、四级抗震的框架中，节点区不需进展抗剪验算，按构造要求配置箍筋；节点区配置箍筋的构造要求是，至少要与柱中箍筋加密区的箍筋数量相等。此外，为了使柱节点区的平均剪应力不过高，不过早出现斜裂痕，也不过多配置钢箍，应按下式限制节点区平均剪应力节点尺寸验算：)(05. 01 . 110ahsAfbbNhbfVbsvjyvcjjjjtjREj)(9 . 010ahsAfhbfVbsvjyvjjtjREj)30.0(1jjccjREjhbfV纵筋锚固要求 一、二级抗震等级： 三级抗震等级： 四级抗震等级： 其中：aaEll15. 1aaEll05.1aaEll0.1dffltyaa纵筋搭接要求 搭接方法有搭接接头、焊接接头和机械接头。 当采用搭接接头时，其搭接长度应不小于以下规定： 各种钢筋混凝土构造构件纵向受力钢筋的衔接方法，应遵守以下规定： 框架柱：一、二级抗震等级及三级抗震等级的底层，宜采用机械接头；三级抗震等级的其他部位和四级抗震等级，也可采用搭接或焊接接头； 框支柱：宜采用机械接头； 框架梁：一级，宜采用机械接头，也可采用搭接或焊接接头；非抗震和二、三、四级可采用搭接或焊接接头。 aElEll接头面积百分率系数节点区钢筋锚固非抗震设计时框架梁柱节点中梁中纵向钢筋的衔接