第6章框架梁柱设计及步骤

1、2022-2-151第六章第六章 钢筋混凝土框架构件设计钢筋混凝土框架构件设计2022-2-152框架内力组合及最不利内力框架内力组合及最不利内力2022-2-153 6.1 延性框架的概念设计延性框架的概念设计1 1、延性结构设计原则、延性结构设计原则（1 1）强柱弱梁（或强墙弱梁）强柱弱梁（或强墙弱梁） 要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少柱子中的塑性铰量避免或减少柱子中的塑性铰（2 2）强剪弱弯）强剪弱弯（3 3）强节点、强锚固）强节点、强锚固（4 4）局部加强）局部加强（5 5）限制轴压比，加强柱箍筋对混凝土的

2、约束）限制轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束2 2、保证延性的抗震措施、保证延性的抗震措施（1 1）先划分抗震等级（分四个等级）先划分抗震等级（分四个等级）（2 2）根据抗震等级，按延性设计原则控制）根据抗震等级，按延性设计原则控制计算：内力调整计算：内力调整构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求2022-2-154在在“小震不坏、中震可修、大震不倒小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则下，地震区的的抗震设计原则下，地震区的结构都应该设计成延性结构。即在中等地震下，允许结构某些部位出结构都应该设计成延性结构。即在中等地震下，允许结构某些部位出现塑性铰。

3、只要进行合理的延性结构设计，结构可以通过塑性变形消现塑性铰。只要进行合理的延性结构设计，结构可以通过塑性变形消耗地震能量，做到耗地震能量，做到“大震不倒大震不倒”（而不是靠承载力抵抗大震）（而不是靠承载力抵抗大震） 6.1 延性框架的概念设计延性框架的概念设计2022-2-155 框架柱的轴压比限值框架柱的轴压比限值 ( (影响柱影响柱承载力和延性的参数承载力和延性的参数) )cccbhfN N N 6.1 延性框架的概念设计延性框架的概念设计2022-2-156 6.2 框架梁抗震设计框架梁抗震设计 6.2.1 框梁破坏形态与延性框梁破坏形态与延性梁的破坏类型（弯曲、剪切破坏）梁的破坏类型（

4、弯曲、剪切破坏）6.2.2 梁截面抗弯设计梁截面抗弯设计梁截面配筋与延性梁截面配筋与延性受压区高度小，延性好受压区高度小，延性好受压钢筋能改善延性（要求一定量的受压钢筋）受压钢筋能改善延性（要求一定量的受压钢筋）梁截面抗弯验算梁截面抗弯验算2022-2-157 6.2 框架梁抗震设计框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算梁的抗剪验算框梁箍筋与延性框梁箍筋与延性满足强剪弱弯要求满足强剪弱弯要求满足抗震构造措施要求满足抗震构造措施要求剪力设计值剪力设计值2022-2-158 剪力设计值剪力设计值 框架梁强剪弱弯调整：框架梁强剪弱弯调整：一、二、三级需调整，四级不调整一、二、三级需调整，四级不调整G

5、bnrblbVbVlMMV/)(9 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合GbnrbulbuVlMMV/)(1.1 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数，一、二、三级分别取梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.3、1.2、1.1 梁的净跨梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，

6、按简支梁 分析的梁端截面剪力设计值分析的梁端截面剪力设计值rblbMM 、VbnlGbV 6.2 框架梁抗震设计框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算梁的抗剪验算2022-2-159框架梁受剪承载力框架梁受剪承载力 无地震作用组合时无地震作用组合时0025.17.0hsAfbhfVVsvyvtcs)175.1(00hsAfbhfVVsvyvtcs集中荷载为主的梁集中荷载为主的梁 6.2 框架梁抗震设计框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算梁的抗剪验算2022-2-1510 6.2 框架梁抗震设计框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算梁的抗剪验算 地震作用组合时地震作用组合时集中荷载为主的梁集中

7、荷载为主的梁)25. 142. 0(100hsAfbhfVVsvyvtREcs)105. 1(100hsAfbhfVVsvyvtREcs2022-2-15116.2.4 框架梁构造要求1 1、框架梁设计应符合下列要求、框架梁设计应符合下列要求（1 1）纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于）纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.2和和 二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规定数值定数值ytff /452022-2-1512（2 2）框架梁截面配箍率）框架梁截面配箍率SbAnssv A As s为单肢箍筋截面面积，为单肢箍筋截面面积，

8、n n为肢数，为肢数，s s为箍筋梁跨方向间距，为箍筋梁跨方向间距，b b为梁宽为梁宽（3 3）箍筋构造）箍筋构造（箍筋加密要求、直径和间距）（箍筋加密要求、直径和间距） 箍筋加密区长度箍筋加密区长度:(:(一级一级) ,() ,(二四级二四级) ) 第一个箍筋应设置在距支座边缘第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处处 箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级 200mm200mm和和2020倍箍筋直倍箍筋直径的较大值，二、三级径的较大值，二、三级 250mm和和20倍倍箍筋直径的较大值，箍筋直径的较大值，四级不宜大于四级不宜大于300mm 箍筋应有箍筋应有135135

9、0 0弯钩，弯钩端头直段长度不应小于弯钩，弯钩端头直段长度不应小于1010倍箍筋倍箍筋直径和直径和75mm75mm的较大值的较大值5002 和bh5005 . 1和bh6.2.4 框架梁构造要求2022-2-1513 6.3 框架柱抗震设计框架柱抗震设计6.3.1 6.3.1 柱延性影响因素柱延性影响因素cccbhfN箍筋箍筋剪跨比剪跨比剪跨比反映了柱端弯矩和剪力的相对大小剪跨比反映了柱端弯矩和剪力的相对大小剪跨比大于剪跨比大于2 2为长柱。为长柱。MVh箍筋的箍筋的3个作用：抗剪、约束混凝土、防止纵近压屈。个作用：抗剪、约束混凝土、防止纵近压屈。yvvvcff轴压比轴压比2022-2-151

10、4 6.3 框架柱抗震设计框架柱抗震设计6.3.1 6.3.1 柱延性影响因素柱延性影响因素箍筋箍筋yvvvcffssh箍筋单肢面积 shl箍筋总长21ll 、箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长箍筋间距sslllshshv21v体积配箍率体积配箍率2022-2-15156.3.2 框架柱压弯承载力验算1 1、轴力、弯矩设计值、轴力、弯矩设计值（9度、一级）度、一级） 节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配行分配 节点左右梁端截面

11、顺时针或逆时针方向组合弯矩设计节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩取为零对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.4 1.2 1.1bCCMMbuCMM2 . 1CMbMC（一、二、三级）（一、二、三级）（1）强柱弱梁）强柱弱梁（3）角柱：上述调整后的弯矩设计值再乘）角柱：上述调整后的弯矩设计值再乘1.1增大系数。增大系数。 部分框支剪力墙结构的框支柱内力调整部分框支剪力墙结构的框支柱内力调整（2）框架结构柱

12、固端弯矩增大抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.5、1.25和 1.15的乘积。2 2、柱正截面受弯承载力验算：按压弯构件计算、柱正截面受弯承载力验算：按压弯构件计算2022-2-1517 6.3.3 受剪承载力验算强剪弱弯调整强剪弱弯调整（适用于一、二、三级框架）（适用于一、二、三级框架）9 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合nbCtCvcHMMV/)(1.2() /tbcucunVMMH 分别为柱上下端顺时针或逆向组合的弯矩设计值分别为柱上下端顺时针或逆向组合的弯矩设计值bC

13、tCMM、1 剪力设计值剪力设计值2 受剪承载力受剪承载力)07. 0175. 1(00NhsAfbhfVVsvyvtcs)056.0105.1(100NhsAfbhfVVsvyvtREcs根据实配根据实配钢筋和强钢筋和强度标准值度标准值计算计算2022-2-15186.3.4 框架柱构造 1 1 最小截面尺寸（防止斜压破坏）最小截面尺寸（防止斜压破坏） 2 2 纵向钢筋纵向钢筋 3 3 轴压比限值轴压比限值2022-2-15196.3.4 框架柱构造 4 4 箍筋要求箍筋要求(1)(1)箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm200mm，二三级不，二三级

14、不宜大于宜大于250mm250mm和和2020倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm300mm。(2)(2)柱箍筋加密区范围：柱箍筋加密区范围： 底层柱的上端和其他各层柱的两侧，应取矩形截面柱之长底层柱的上端和其他各层柱的两侧，应取矩形截面柱之长边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之1/61/6和和500mm500mm三三者之最大值范围；者之最大值范围； 底层柱刚性地面上下各底层柱刚性地面上下各500mm500mm范围；范围； 底层柱柱根以上底层柱柱根以上1/31/3柱净高的范围；柱净高的范围； 剪跨比不大于剪跨比不大于

15、2 2的柱全高范围；的柱全高范围； 一级及二级框架角柱的全高范围；一级及二级框架角柱的全高范围；(3) 箍筋最大间距与箍筋最大间距与最小直径最小直径2022-2-1520体积配箍率体积配箍率箍筋箍筋ssh箍筋单肢面积 shl箍筋总长21ll 、箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长箍筋间距sslllshshv21v体积配箍率体积配箍率/vvcyvff2022-2-1521框架梁、柱设计步骤1 1、框架梁的截面尺寸、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度主梁截面高度 11()812bbhl：主梁计算跨度：主梁计算跨度bl4/0bhlmmb2004/bhb步骤一：步骤一：结构布置结构布置步骤二步骤二：截面初选

16、：截面初选2 2、框架柱的截面尺寸、框架柱的截面尺寸 矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于250mm250mm，抗震设，抗震设计不宜小于计不宜小于300mm300mm，圆柱截面直径不宜小于，圆柱截面直径不宜小于350mm350mm2022-2-1522框架梁、柱设计步骤步骤三步骤三：汇集荷载及荷载计算汇集荷载及荷载计算 竖向恒荷载竖向恒荷载 竖向活荷载竖向活荷载 水平风荷载水平风荷载 地震作用地震作用步骤四：内力计算步骤四：内力计算 竖向恒荷载作用下内力计算竖向恒荷载作用下内力计算 竖向活荷载作用下内力计算竖向活荷载作用下内力计算 水平风荷载作用下内力计算水

17、平风荷载作用下内力计算 地震作用下内力计算地震作用下内力计算NVM2022-2-1523框架梁、柱设计步骤五八步骤六步骤六：控制截面及控制截面内力调整控制截面及控制截面内力调整 梁柱轴线端内力调整至构件边缘端梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布步骤五：侧移验算步骤五：侧移验算 侧移不满足要求回到步骤一侧移不满足要求回到步骤一2022-2-1524步骤六步骤六 组合前的内力调整组合前的内力调整（1 1）将梁柱轴线端内力调）将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端（控制整至构件边缘端（控制截面）的内力，当梁柱截面）的内力，当梁柱截

18、面高度较小时，此项截面高度较小时，此项调整可略去（偏安全）调整可略去（偏安全）2022-2-1525（2 2）竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生）竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布。通常是降低支座负弯矩，以减少支座的塑性内力重分布。通常是降低支座负弯矩，以减少支座处上部配筋，方便施工处上部配筋，方便施工 支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取0.80.9，支座弯矩，支座弯矩确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求2/2/ )(0210MMMMMM 按简支梁计算时跨中弯矩按简支梁

19、计算时跨中弯矩 经内力调整并组合后的支座弯矩经内力调整并组合后的支座弯矩21MM、M步骤六步骤六 组合前的内力调整组合前的内力调整2022-2-1526框架梁、柱设计步骤步骤七步骤七：内力组合、确定最不利内力内力组合、确定最不利内力（恒荷载起控制，无风恒荷载起控制，无风）（活活荷载起控制，有风荷载起控制，有风） （风风荷载起控制，有风荷载起控制，有风） （地震作用地震作用起控制起控制）QKGKSSS4 . 17 . 035. 1WKQKGKSSSS4 . 16 . 04 . 10 . 12 . 11.20.7 1.41.0 1.4GKWKQKSSSSEHKGESSS3 . 12 . 12022

20、-2-1527框架柱：框架柱：上下端上下端maxminmax(1)(2)(3)()4MNNMNMMN和相应的和相应的和相应的可能小偏压（ ）比较大， 比较小或比较大框架梁、柱设计步骤框架梁、柱设计步骤步骤七步骤七：内力组合、确定最不利内力框架梁：框架梁：两端支座两端支座 跨中跨中上下部主筋maxM箍筋maxV下部主筋maxM在恒、活、风及地震作在恒、活、风及地震作用分别计算内力后，要用分别计算内力后，要按照按照“可能与最不利可能与最不利”的原则进行内力组合的原则进行内力组合目的：求出控制截面的目的：求出控制截面的最不利内力最不利内力2022-2-1528框架梁、柱设计步骤步骤八步骤八：截面尺寸

21、验算截面尺寸验算1 1、框架梁受剪截面应符合下列要求、框架梁受剪截面应符合下列要求无地震作用组合时无地震作用组合时025. 0bhfVcc有地震作用组合时有地震作用组合时 跨高比大于跨高比大于2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)2.0(10bhfVccRE 砼强度影响系数，强度等级不大于砼强度影响系数，强度等级不大于C50时取时取1.0；当；当为为C80时取时取0.8；在；在C50和和C80之间时可按线性内插取用之间时可按线性内插取用 跨高比不大于跨高比不大于2.52.5的梁及剪跨比大于的梁及剪跨比大于2 2的柱的柱)15.0(10bhfVccREC2022-2-152

22、92 2、框架柱截面应符合下列要求、框架柱截面应符合下列要求 柱剪跨比不宜小于柱剪跨比不宜小于2 2 柱截面高宽比不宜大于柱截面高宽比不宜大于3 3剪跨比剪跨比影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数ccchHVhVHVhM22/00 长柱，发生弯曲破坏长柱，发生弯曲破坏 短柱，发生剪切破坏短柱，发生剪切破坏 极短柱，发生剪切斜拉破坏极短柱，发生剪切斜拉破坏225 . 1注意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数注意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数框架梁、柱设计步骤框架梁、柱设计步骤步骤八步骤八：截面尺寸验算截面尺寸验算2022-2-1530框架梁、柱设计步骤

23、1 1、框架梁强剪弱弯调整、框架梁强剪弱弯调整一、二、三级抗震需调整，四级无需调整一、二、三级抗震需调整，四级无需调整GbnrblbVbVlMMV/)(9 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合GbnrbulbuVlMMV/)(1.1 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数，一、二、三级分别取梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.31.

24、3、1.21.2、1.11.1 梁的净跨梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁 分析的梁端截面剪力设计值分析的梁端截面剪力设计值rblbMM 、VbnlGbV步骤九步骤九：延性设计调整：延性设计调整2022-2-1531框架梁、柱设计步骤2 2、强柱弱梁调整、强柱弱梁调整（适用于一、二、三级框架）（适用于一、二、三级框架）9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性

25、分析的弯矩比例计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配进行分配 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩取为零绝对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.4、1.2、1.1bCCMMbuCMM2 . 1CMbMC步骤九步骤九：延性设计调整：延性设计调整2022-2-1532 框架梁、柱设计步骤3 3、框架柱强剪弱弯调整、框架柱强剪弱弯调整（适用于一

26、、二、三级框架）（适用于一、二、三级框架）9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合nbCtCvcHMMV/ )(nbcutcuHMM/ )(2 . 1 分别为柱上下端顺时针或逆时针方向分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值截面组合的弯矩设计值bCtCMM 、4 4、构造要求、构造要求抗震设计时，一、二、三级框架结构的抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面底层柱底截面的弯矩的弯矩设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.51.5、1.251.25和和 1.151.15的乘积。的乘积。步骤九步骤九：延性设计调整：延性设计调整2022-2-1533框架梁、柱截面设计步骤步骤十步骤十：抗弯承载力计算抗弯