第四节钢筋混凝土框架结构

1、 第第 四四 节节 钢钢 筋筋 混混 凝凝 土土 框框 架架 结结 构构 一、概述一、概述 我国我国高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-(JGJ3-2002)2002)将将1010层及层及1010层以上或房屋高度大于层以上或房屋高度大于28m28m的建的建筑物定义为高层建筑，筑物定义为高层建筑，2-92-9层且高度不大于层且高度不大于28m28m为为多层建筑。多层建筑。 目前，多层与高层建筑最常用的结构体系有目前，多层与高层建筑最常用的结构体系有框框架体系架体系、剪力墙体系剪力墙体系、框架框架- -剪力墙体系剪力墙体系和和简体体简体体系系等。等。 ( (一一) )框

2、架结构的组成与特点框架结构的组成与特点 框架框架结构结构主要由楼板、梁、柱及基础等承重构主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件组成。由框架梁、柱与基础形成件组成。由框架梁、柱与基础形成平面框架平面框架，作，作为主要的承重结构。各平面框架再由为主要的承重结构。各平面框架再由连系梁连系梁联系联系起来，形成一个空间结构体系，如图起来，形成一个空间结构体系，如图6 6-4-4-1-1所示。所示。 框架结构具有建筑平面布置灵活，能获得较大空间，承受竖框架结构具有建筑平面布置灵活，能获得较大空间，承受竖向荷载作用合理、自重较轻的特点。但框架侧向刚度小，水平位移向荷载作用合理、自重较轻的特点。但框架侧向刚度小，

3、水平位移较大，使用高度受到限制。在多高层建筑中，框架结构是一种较好较大，使用高度受到限制。在多高层建筑中，框架结构是一种较好的结构体系。的结构体系。 框架体系常用于高度不超过框架体系常用于高度不超过45m(845m(8度区度区) )的房屋建筑中。的房屋建筑中。 ( (二二) )框架结构材料强度等级框架结构材料强度等级 (l)(l) 混凝土强度等级混凝土强度等级 非抗震设计时，现浇框架的混凝士强度等级不应低于非抗震设计时，现浇框架的混凝士强度等级不应低于C20C20。抗。抗震设计时，当按一级抗震设计时，现浇框架的混凝土强度等级不宜震设计时，当按一级抗震设计时，现浇框架的混凝土强度等级不宜低于低于

4、C30C30，当按，当按2 24 4级抗震等级设计时，不应低于级抗震等级设计时，不应低于C20C20。为减小柱子。为减小柱子的轴压比和截面，提高承载能力，宜在荷载较大的柱子中采用较高的轴压比和截面，提高承载能力，宜在荷载较大的柱子中采用较高强度的混凝土。强度的混凝土。 (2)(2)钢筋级别钢筋级别 一般情况下，框架梁、柱内纵筋采用一般情况下，框架梁、柱内纵筋采用HRB 335HRB 335级、级、HRB 400HRB 400级或级或RRB 400RRB 400级，箍筋采用级，箍筋采用HPB 235HPB 235级或级或HRB 335HRB 335级。级。 (3)(3)梁柱节点混凝土梁柱节点混凝

5、土 梁的混凝士强度等级宜与柱相同或不低于柱混凝土强度等级梁的混凝士强度等级宜与柱相同或不低于柱混凝土强度等级5MPa5MPa以上。以上。 二、钢筋混凝土框架结构的构造要求二、钢筋混凝土框架结构的构造要求 节点设计是框架结构设计中极其重要的内容。在非节点设计是框架结构设计中极其重要的内容。在非抗震设防抗震设防区，区，框架节点的承载力是通过构造措施来保证。框架节点的承载力是通过构造措施来保证。节点设计应遵循节点设计应遵循安全可靠、经济合理且便于施工安全可靠、经济合理且便于施工的原则。的原则。 ( (一一) )一般构造一般构造 (1)(1)框架梁框架梁 框架梁除应满足一般梁的有关构造规定外，在跨中框

6、架梁除应满足一般梁的有关构造规定外，在跨中上部至少应配置上部至少应配置212212的钢筋与横梁支座的负弯矩钢筋搭的钢筋与横梁支座的负弯矩钢筋搭接，搭接长度不应小于接，搭接长度不应小于1.2l1.2la a(l(la a为纵向受拉钢筋的最小锚为纵向受拉钢筋的最小锚固长度固长度) )。 (2)(2)框架柱框架柱 框架柱除应满足一般柱的有关构造规定外还应符合框架柱除应满足一般柱的有关构造规定外还应符合以下要求以下要求: : 1 1) )柱中纵向钢筋的搭接长度不得小于柱中纵向钢筋的搭接长度不得小于l l1 1(l(ll l= =l la a，为搭接长度修正系数，与接头面积百分率有关为搭接长度修正系数，

7、与接头面积百分率有关) ) ，且不应，且不应小于小于300mm; 300mm; 2) 2)相邻接头间距相邻接头间距: :焊接时不得小于焊接时不得小于500mm500mm且且不小于不小于35d35d (d (d为纵为纵筋较大直径筋较大直径); ); 3) 3)机械连接时为机械连接时为35d35d，搭接时不得小于，搭接时不得小于600mm600mm。接头最低点距。接头最低点距柱端不宜小于柱截面长边尺寸，宜在楼面板以上柱端不宜小于柱截面长边尺寸，宜在楼面板以上750mm750mm处进行。柱处进行。柱中直径大于中直径大于28mm28mm的钢筋宜采用焊接接头。的钢筋宜采用焊接接头。 ( (三三) )现浇

8、框架节点构造现浇框架节点构造 现浇框架节点一般均为刚接节点，框架节点区的混凝土强度现浇框架节点一般均为刚接节点，框架节点区的混凝土强度等级应不低于柱的混凝土强度等级。等级应不低于柱的混凝土强度等级。 (1)(1)中间层中间节点中间层中间节点 框架梁上部纵向钢筋应贯穿中间点，如图框架梁上部纵向钢筋应贯穿中间点，如图64-264-2所示。所示。 框架梁下部纵向钢筋伸入中间节点范围内的锚固长框架梁下部纵向钢筋伸入中间节点范围内的锚固长度应按下列要求取用度应按下列要求取用: : 1 1) )当计算中不利用其强度时，伸入节点的锚固长度当计算中不利用其强度时，伸入节点的锚固长度当为带肋钢筋时不应小于当为带

9、肋钢筋时不应小于12d12d，当为光面钢筋时不应小于，当为光面钢筋时不应小于15d15d。 2)2)当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，应锚固在当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，应锚固在节点内。可采用直线锚固形式，钢筋的锚固长度不应小于节点内。可采用直线锚固形式，钢筋的锚固长度不应小于l la a，如图，如图64-2(a)64-2(a)所示所示; ;框架柱截面较小而直线锚固长度不框架柱截面较小而直线锚固长度不足时，也可以采用带足时，也可以采用带9090弯折的锚固形式，其中竖直段应弯折的锚固形式，其中竖直段应向上弯折，锚固段的水平投影长度不应小于向上弯折，锚固段的水平投影长度不应小于O.4lO.4

10、la a，垂直，垂直投影长度应取为投影长度应取为15d15d，如图，如图6-4-2(b)6-4-2(b)所示所示; ;框架梁下部纵向框架梁下部纵向钢筋也可伸过节点或支座范围，并在主梁中弯矩较小部位钢筋也可伸过节点或支座范围，并在主梁中弯矩较小部位设置搭接接头，如图设置搭接接头，如图6-4-2(c)6-4-2(c)所示搭拉长度应满足受拉钢所示搭拉长度应满足受拉钢筋的搭接长度要求。筋的搭接长度要求。 3) 3)当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，下部纵向钢当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，下部纵向钢筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内，此时，其筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内，此时，其直

11、线锚固长度不应小于直线锚固长度不应小于O.71O.71a a; ;下部纵向钢筋也可伸过节点下部纵向钢筋也可伸过节点或支座范围，并在梁中弯矩较小处设置搭接接头。或支座范围，并在梁中弯矩较小处设置搭接接头。 (2)(2)中间层端节点中间层端节点 梁上部纵向钢筋在端节点的锚固长度应满足以下要求梁上部纵向钢筋在端节点的锚固长度应满足以下要求: : 1) 1)采用直线锚固形式时，不应小于采用直线锚固形式时，不应小于l la a且伸过柱中心线且伸过柱中心线不小于不小于5d5d，如图，如图6 6-4-4-3(a)-3(a)所示。所示。 2)2)当柱截面尺寸较小时，可采用弯折锚固形式，应将当柱截面尺寸较小时，

12、可采用弯折锚固形式，应将梁上部纵向钢筋伸至节点对边并向下弯折，其弯折前的水梁上部纵向钢筋伸至节点对边并向下弯折，其弯折前的水平投影长度不应小于平投影长度不应小于0.40.4l la a，弯折后的垂直技影长度为，弯折后的垂直技影长度为15d15d，如图如图6 6-4-4-3(b)-3(b)所示。所示。 梁下部纵向钢筋伸入端点范围内的锚固要求与中间层梁下部纵向钢筋伸入端点范围内的锚固要求与中间层节点相同。节点相同。 框架柱的纵向钢筋应贯穿中间层中间节点和框架柱的纵向钢筋应贯穿中间层中间节点和中间层端节点，柱纵向钢筋接头应设在节点区外。中间层端节点，柱纵向钢筋接头应设在节点区外。 (3)(3)顶层中

13、间节点顶层中间节点 柱内纵向钢筋应伸入顶层中间节点并在梁中柱内纵向钢筋应伸入顶层中间节点并在梁中锚固。柱纵向钢筋可采用直线方式锚固，其锚固锚固。柱纵向钢筋可采用直线方式锚固，其锚固长度不应小于长度不应小于l la a且必须伸至柱顶，如图且必须伸至柱顶，如图6 6-4-4-4-4(a)(a)所所示。当顶层节点处梁截面高度不足时，柱纵向钢示。当顶层节点处梁截面高度不足时，柱纵向钢筋应伸至柱顶然后向节点内水平弯折，弯折前的筋应伸至柱顶然后向节点内水平弯折，弯折前的垂直投影长度不应小于垂直投影长度不应小于0.510.51a a，弯折后的水平投影弯折后的水平投影长度不应小于长度不应小于12d12d，如图

14、，如图6 6-4-4-4-4(b)(b)所示所示; ;当框架顶当框架顶层有现浇板且板厚不小于层有现浇板且板厚不小于80mm80mm，混凝土强度等级，混凝土强度等级不低于不低于C20C20时，柱纵向钢筋也可向外弯入框梁和现时，柱纵向钢筋也可向外弯入框梁和现浇板内，弯折后的水平投影长度不小于浇板内，弯折后的水平投影长度不小于12d12d，如图，如图6 6-4-4-4-4(c)(c)所示。所示。 (4) (4)顶层端节点顶层端节点 柱内侧纵向钢筋的锚固要求同顶层中间节点的纵向柱内侧纵向钢筋的锚固要求同顶层中间节点的纵向钢筋。柱外侧纵向钢筋的相应部分弯入梁内作梁上部纵向钢筋。柱外侧纵向钢筋的相应部分弯

15、入梁内作梁上部纵向钢筋使用，也可将梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在顶钢筋使用，也可将梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在顶层端节点及其附近部位搭接，如图层端节点及其附近部位搭接，如图6-4-56-4-5所示。搭接可采所示。搭接可采用下列方式用下列方式: : 1) 1)搭接接头可沿顶层端节点外侧及梁端顶部布置，搭接接头可沿顶层端节点外侧及梁端顶部布置，如图如图6-4-5(a)6-4-5(a)所示。搭接长度不应小于所示。搭接长度不应小于1.5l1.5la a，其中伸入，其中伸入梁内的外侧柱纵向钢筋截面面积不宜小于外侧柱纵向钢筋梁内的外侧柱纵向钢筋截面面积不宜小于外侧柱纵向钢筋全部截面面积的全部截面面积

16、的65%;65%;梁宽范围以外的外侧柱纵向钢筋宜沿梁宽范围以外的外侧柱纵向钢筋宜沿节点顶部伸至柱内边，当柱纵向钢筋位于柱顶第一层时柱节点顶部伸至柱内边，当柱纵向钢筋位于柱顶第一层时柱内边后宜向下弯折不小于内边后宜向下弯折不小于8d8d后截断后截断; ;当柱纵向钢筋位于柱当柱纵向钢筋位于柱顶第二层时，可不向下弯折。当有现浇板且板厚不小于顶第二层时，可不向下弯折。当有现浇板且板厚不小于80mm80mm、混凝士强度等级不低于、混凝士强度等级不低于C20C20时，梁宽范围以外的外时，梁宽范围以外的外侧柱纵向钢筋可伸入现浇板内，其长度与伸入梁内的柱纵侧柱纵向钢筋可伸入现浇板内，其长度与伸入梁内的柱纵向钢

17、筋相同。当外侧柱纵向钢筋配筋率大于向钢筋相同。当外侧柱纵向钢筋配筋率大于1.2%1.2%时，伸入时，伸入梁内的柱纵向钢筋应满足以上规定，且宜分两批梁内的柱纵向钢筋应满足以上规定，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于截断，其截断点之间的距离不宜小于20d20d。梁上部。梁上部纵向钢筋应伸至节点外侧并向下弯至梁下边缘高纵向钢筋应伸至节点外侧并向下弯至梁下边缘高度后截断。度后截断。d d为柱纵向钢筋的直径。为柱纵向钢筋的直径。 2)2)搭接接头也可沿柱顶外侧布置，如图搭接接头也可沿柱顶外侧布置，如图6-4-6-4-5(b)5(b)所示，此时搭接长度竖直段不应小于所示，此时搭接长度竖直段不应小于

18、1.7l1.7la a，当梁上部纵向钢筋的配筋率大于当梁上部纵向钢筋的配筋率大于1.2%1.2%时，弯入柱时，弯入柱外侧的梁上部纵向钢筋应满足以上规定的搭接长外侧的梁上部纵向钢筋应满足以上规定的搭接长度，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜度，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于小于20d(d20d(d为梁上部纵向钢筋的直径为梁上部纵向钢筋的直径) )。柱外侧纵。柱外侧纵向钢筋伸至柱顶后宜向节点内水平弯折，弯折段向钢筋伸至柱顶后宜向节点内水平弯折，弯折段的水平投影长度不宜小于的水平投影长度不宜小于12d (d12d (d为柱外侧纵向钢为柱外侧纵向钢筋的直径筋的直径) )。 (5) (5

19、)节点箍筋节点箍筋 在框架节点内应设水平箍筋，箍筋应符合柱中箍筋的在框架节点内应设水平箍筋，箍筋应符合柱中箍筋的构造规定，但间距不宜大于构造规定，但间距不宜大于250mm250mm。对四边均有梁与之相。对四边均有梁与之相连的中间节点，节点内可只设置沿周边的矩形箍筋。当顶连的中间节点，节点内可只设置沿周边的矩形箍筋。当顶层端节点内设有梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接层端节点内设有梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋的搭接接头时，节点内水平箍筋应符合规范对纵向受力钢筋搭接接头时，节点内水平箍筋应符合规范对纵向受力钢筋搭接长度范围内箍筋的构造要求。长度范围内箍筋的构造要求。 ( (三三) )框架填充墙

20、的构造要求框架填充墙的构造要求 在隔墙位置较为固定的建筑中，常采用砌体填充墙。在隔墙位置较为固定的建筑中，常采用砌体填充墙。砌体填充墙必须与框架牢固地连接。砌体填充墙的上部与砌体填充墙必须与框架牢固地连接。砌体填充墙的上部与框架梁底之间必须用块材塞紧，砌体填充墙与框架柱连接框架梁底之间必须用块材塞紧，砌体填充墙与框架柱连接时，柱与墙之间应紧密接触，在柱与填充墙的交接处，沿时，柱与墙之间应紧密接触，在柱与填充墙的交接处，沿高度每隔若干皮砖，用高度每隔若干皮砖，用2626钢筋与柱拉结。钢筋与柱拉结。 三、钢筋混凝土框架结构的抗震构造措施三、钢筋混凝土框架结构的抗震构造措施 ( (一一) )框架抗震

21、的一般概念框架抗震的一般概念 (1)(1)震害及其特点震害及其特点 钢筋混凝土框架的震害主要发生在钢筋混凝土框架的震害主要发生在梁端、柱端和梁梁端、柱端和梁柱节点处柱节点处。一般来说，柱的震害重于梁，柱顶的震害重。一般来说，柱的震害重于梁，柱顶的震害重于柱底，角柱的震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱于柱底，角柱的震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱。 框架梁由于梁端处的弯矩、剪力均为较大，并且是框架梁由于梁端处的弯矩、剪力均为较大，并且是反复受力，故破坏常发生在梁端。梁端可能会由于纵筋反复受力，故破坏常发生在梁端。梁端可能会由于纵筋配筋不足、钢筋端部锚固不好、箍筋配置不足等原因而配筋不足、钢筋端

22、部锚固不好、箍筋配置不足等原因而引起破坏。引起破坏。 框架柱由于柱两端弯矩大，破坏一般发生在柱的两框架柱由于柱两端弯矩大，破坏一般发生在柱的两端，多发生于柱顶，且角柱震害比中柱和边柱严重。端，多发生于柱顶，且角柱震害比中柱和边柱严重。 梁柱节点多由于节点内未设箍筋或箍筋不足以及核梁柱节点多由于节点内未设箍筋或箍筋不足以及核心区的钢筋过密而影响混凝土浇筑质量引起破坏。心区的钢筋过密而影响混凝土浇筑质量引起破坏。 此外，嵌固于框架中的砌体填充墙由于受剪承此外，嵌固于框架中的砌体填充墙由于受剪承载力低，与框架缺乏有效的连接，易发生墙面斜载力低，与框架缺乏有效的连接，易发生墙面斜裂缝，并沿柱周边开裂。

23、填充墙震害呈现裂缝，并沿柱周边开裂。填充墙震害呈现 下重上下重上轻轻 的现象。的现象。 (2)(2)抗震等级抗震等级 为了体现在不同烈度下不同结构的钢筋混凝土为了体现在不同烈度下不同结构的钢筋混凝土房屋有不同的抗震要求，房屋有不同的抗震要求，建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)(GB 50011-2001)根据房屋烈度、结构类型和房屋根据房屋烈度、结构类型和房屋高度，将框架结构划分为四个抗震等级，其中一高度，将框架结构划分为四个抗震等级，其中一级抗震要求最高。钢筋混凝土框架结构抗震等级级抗震要求最高。钢筋混凝土框架结构抗震等级划分如表划分如表6-46-4l l所示。所

24、示。 ( (二二) )框架结构抗震构造措施框架结构抗震构造措施 (1)(1)一般构造措施一般构造措施 1)1)混凝土的强度等级混凝土的强度等级: :抗震等级为一级的框架梁、柱抗震等级为一级的框架梁、柱和节点核心区，不应低于和节点核心区，不应低于C30C30，其他各类构件不应低于，其他各类构件不应低于C20;C20;并且在并且在9 9度时不宜超过度时不宜超过C60C60，8 8度时不宜超过度时不宜超过C70C70。 2)2)钢筋选择钢筋选择: :框架梁、柱中的受力钢筋宜选用框架梁、柱中的受力钢筋宜选用HRB400HRB400级和级和HRB335HRB335级钢筋，箍筋宜选用级钢筋，箍筋宜选用HR

25、B335HRB335、HRB400HRB400和和HPB235HPB235级钢筋。级钢筋。 3)3)钢筋锚固钢筋锚固: :纵向受力钢筋最小抗震锚固长度纵向受力钢筋最小抗震锚固长度l laEaE的取的取用用: : 一、二级抗震等级一、二级抗震等级 l laEaE= =1.15l1.15la a 三级抗震等级三级抗震等级 l laEaE= =1.05l1.05la a 四级抗震等级四级抗震等级 l laEaE= =1.O1.Ol la a式中式中l la a纵向受拉钢筋的最小锚固长度，按规定要求纵向受拉钢筋的最小锚固长度，按规定要求取用。取用。 4) 4)钢筋的接头钢筋的接头: :柱纵向受力钢筋的

26、接头宜优先采用焊柱纵向受力钢筋的接头宜优先采用焊接或机械连接。钢筋接头不宜设置在梁端和柱端加密区范接或机械连接。钢筋接头不宜设置在梁端和柱端加密区范围内。当柱每边主筋多于围内。当柱每边主筋多于4 4根时，应在两个或两个以上的根时，应在两个或两个以上的水平面上搭接。水平面上搭接。 5)5)箍筋箍筋: :箍筋须做成封闭式，端部设箍筋须做成封闭式，端部设135135弯钩。弯钩弯钩。弯钩端头平直段长度不应小于端头平直段长度不应小于10d(d10d(d为箍筋直径为箍筋直径) )。箍筋应与纵。箍筋应与纵向钢筋紧贴。当设置附加拉结钢筋时，拉结钢筋必须同时向钢筋紧贴。当设置附加拉结钢筋时，拉结钢筋必须同时钩住

27、箍筋和纵筋钩住箍筋和纵筋( (图图6-4-6)6-4-6)。 (3) (3)框架柱抗震构造措施框架柱抗震构造措施 1 1) )柱的截面尺寸柱的截面尺寸: :柱的截面宽度和高度不宜小于柱的截面宽度和高度不宜小于300mm300mm; ;圆柱直径不宜小于圆柱直径不宜小于350mm;350mm;剪跨比宜大于剪跨比宜大于2;2;截面长截面长边与短边比不宜大于边与短边比不宜大于3 3。 2)2)柱的纵向钢筋柱的纵向钢筋: :柱中纵向钢筋配置，应符合下列要柱中纵向钢筋配置，应符合下列要求求: :宜对称配置。宜对称配置。当截面尺寸大于当截面尺寸大于400mm400mm时，纵向钢时，纵向钢筋间距不宜大于筋间距不宜大于200mm200mm。柱的总配筋率不应大于柱的总配筋率不应大于5%5%。一级且剪跨比不大于一级且剪跨比不大于2 2的柱，每侧纵向钢筋