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1第4章框架结构设计2第一节框架结构概念设计一、框架结构的受力变形特点1.竖向荷载作用下的受力特点:框架梁受弯为主,框架柱受压为主;承载能力极限状态设计:框架梁控制截面的抗弯承载力设计;框架柱控制其受压承载力;正常使用极限状态设计:梁跨中挠度变形的验算;竖向荷载作用下框架结构的水平侧移忽略不计。32、水平荷载作用下的受力特点框架柱承担水平剪力和柱端弯矩,并由此产生水平位移;由于协调变形梁端产生弯矩和剪力;承载能力极限状态设计:框架柱控制截面的偏心抗弯承载力设计;正常使用极限状态设计:框架结构水平侧移的计算4框架结构的水平侧移由两部分组成:整体弯曲变形产生的侧移;(整体弯矩-柱轴力)(图4.1b);整体剪切变性产生的侧移;(楼层剪力-梁柱剪切、弯曲变形)(图4.1c)(图4.2)。56层间侧移的大小与楼层剪力Vi的大小成正比;层间侧移的大小与梁、柱的截面惯性矩J成反比;7二、结构布置1、高宽比限值2、结构平面布置及竖向布置,按第二章第三节要求布置。非抗震设计抗震设计6度7度8度9度0.2g0.3g最大适用高度(m)7060504035—高宽比限值543—8三、梁、柱、节点等构件截面估计及选型1.梁构件的截面估算梁的截面宽度不宜小于200mm;梁截面的高宽比不宜大于4;当梁高较小或采用扁梁时,除验算其承载力和受剪截面要求外,尚应满足刚度和裂缝的要求;对现浇梁板结构,宜考虑梁受压翼缘的有利影响。92、柱构件的截面估算:qk=12-14KN/m2;A-柱子的负荷面积;n-计算柱截面以上结构层数;α弯矩影响系数1.1-1.3;γ—荷载分项系数1.25;矩形截面柱的边长,非抗震设计时不宜小于250mm,抗震设计时不宜小于300mm;圆柱截面直径不宜小于350mm;柱剪跨比宜大于2;柱截面高宽比不宜大于3。103、节点框架梁、柱中心线宜重合。当梁柱中心线不能重合时,在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响,以及梁荷载对柱子的偏心影响。11梁、柱中心线之间的偏心距:(1)9度抗震设计时不应大于柱截面在该方向宽度的1/4;(2)非抗震设计和6~8度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的1/4;(3)如偏心距大于该方向柱宽的1/4时,可采取增设梁的水平加腋等措施;(4)设置水平加腋后,仍须考虑梁柱偏心的不利影响.12
13梁的水平加腋尺寸取值:(1)梁的水平加腋厚度可取梁截面高度,其水平尺寸宜满足下列要求:bx/ιx≤1/2(4.1a)bx/bb≤2/3(4.1b)bb+bx+x≥bc/2(4.1c)式中bx—梁水平加腋宽度;lx—梁水平加腋长度;bb—梁截面宽度;bc—沿偏心方向柱截面宽度;x—非加腋侧梁边到柱边的距离。14梁采用水平加腋时,框架节点有效宽度计算:(2)梁采用水平加腋时,框架节点有效宽度bj宜符合下式要求:1)当x=0时,bj按下式计算:bj≤bb+bx(4.2)2)当x≠0时,bj取(4.3a)和(4.3b)二式计算的较大值,且应满足公式(4.3c)的要求:bj≤bb+bx+x(4.3a)bj≤bb+2x(4.3b)bj≤bb+0.5hc(4.3c)式中hc——柱截面高度15四、材料强度选择及填充墙布置要求1.材料强度,现浇框架梁、柱、节点:最低要求:按一级抗震等级设计时,不应低于C30;按二~四级和非抗震设计时,不应低于C20。最高要求:现浇框架梁不宜大于C40;框架柱,9度时不宜大于C60;8度时不宜大于C70。162、填充墙布置要求框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体;抗震设计时,框架结构如采用砌体填充墙,其布置应符合下列要求:(1)避免形成上、下层刚度变化过大;(2)避免形成短柱;(3)减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。
17抗震设计时,砌体填充墙及隔墙应具有自身稳定性,并应符合:(1)砌体的砂浆强度等级不应低于M5,墙顶应与框架梁或楼板密切结合;(2)砌体填充墙应沿框架柱全高每隔500mm左右设置2根直径6mm的拉筋,6度时时宜沿墙全长贯通,7、8、9度时应沿墙全长贯通;18(3)墙长大于5m时,墙顶与梁(板)宜有钢筋拉结;墙长大于8m或层高的2倍时,宜设置间距不大于4m的钢筋混凝土构造柱;(4)墙高超过4m时,墙体半高处(或门洞上皮)宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。
19五、设计计算要点及程序框图(1)框架结构纵横向均应设计成刚性连接框架;(2)框架结构宜采用正方形截面和对称配筋;(3)角柱或纵横框架的共用柱,应采取双向弯曲来进行柱截面设计;(4)设计强柱型框架,尽量形成梁铰侧移机构;(5)尽量符合“强柱弱梁、强剪弱弯、强节弱杆、强压弱拉”的抗震设计准则;(6)框架结构体系应避免采用大底盘建筑形式,采用时,主楼周围应设置防震缝。20框架结构设计框图
根据高宽比限值确定三维几何参数梁柱选型(初估)柱网布置计算单元选取计算简图选取及荷载计算荷载效应组合承载力计算构造处理塑像荷载下的分层计算水平荷载下的内力和变形计算21第二节框架结构内力和位移的简化近似计算一、基本假定(1)每榀框架结构在其自身平面内提供抗侧移刚度,平面外的抗侧移刚度为零;(2)平面楼盖在其自身平面内刚度无限大;(3)处于线弹性阶段。22二、计算单元和计算简图1.计算单元(平面布置较规则)232、计算简图(1)框架计算简图用梁、柱截面的几何轴线表示,柱子在基础顶面按固定端考虑;(2)当框架梁为坡度i<1/8的折梁时,可简化为直杆;(3)当各跨跨度相差不大于10%,可简化为等跨框架,跨度取平均值。2425(4)当框架梁为加腋变截面梁时,若hend/hmin
<1.6,可不考虑加腋的影响,按等截面计算;(5)柱按实际截面计算截面惯性矩;(6)计算梁的惯性矩应考虑楼板的作用,边梁:J=1.5J0,中梁:J=2.0J026荷载的简化:(1)计算次梁传给主梁的荷载时,按各跨简支计算传至主梁的集中荷载;(2)可将作用于框架梁上的三角形、梯形等荷载按支座弯矩等效的原则等效为均布荷载。27三、简化计算方法(1)简化为平面结构进行内力计算(2)分别计算竖向荷载和水平荷载作用下的内力和位移,然后叠加。28四、竖向荷载作用下的近似计算—分层法1、分层法的基本假定:(1)梁上荷载仅在该梁上及与其相连的上下层柱上产生内力;(2)竖向荷载作用下框架结构产生的水平位移为零。292、分层法的计算要点(1)分层过程:根据上述假定,多层框架可分解成若干个单层刚架,即框架结构分层,每层带有上、下层柱,柱的远端为固定端,然后分别进行力矩分配计算,再将同截面的内力对应叠加,得原结构的内力。3031(2)各层力矩分配计算要点柱:除底层外,各层柱的线刚度*0.9;各层柱的传递系数取为1/3;梁的线刚度按计算值采用;
对各层用力矩分配法计算杆端的弯矩:计算杆端分配系数;计算固端弯矩;节点不平衡弯矩的分配与传递,直到满足精度要求;叠加各层弯矩图得框架结构的弯矩图;
分层法适用于强柱弱梁型的对称框架结构。32(3)误差分析叠加后的计算结果,若结点出现的不平衡力矩较小(小于10%),计算结束;否则需进行再一次分配,但不传递,修正原杆端弯矩,得到最终计算成果。33五、水平荷载作用下的粗略计算—反弯点法1.基本假定:梁的线刚度与柱的线刚度之比大于3,可认为梁的线刚度为无限大;梁、柱的轴向变形可忽略不计;2.计算要点①基本概念抗侧移刚度d—无角位移的两端固定杆件,单位侧移时所产生的剪力。(4.4)34反弯点—弯矩为零的点。②计算假定水平荷载作用下,上层柱反弯点在柱中点,底层柱反弯点距柱底端2/3层高处。③计算步骤
计算柱的抗侧移刚度;计算各层总水平剪力,按每柱抗侧移刚度分配计算柱水平剪力;
35
根据各柱分配到的剪力及反弯点位置,计算柱端弯矩:上层柱:底层柱:根据结点平衡计算梁端弯矩:边柱:36中柱:设的梁端弯矩与梁的线刚度成正比,有再根据力的平衡,由梁梁两端的弯矩求出梁的剪力。37六、水平荷载作用下的近似计算—D值法1.基本假定:①水平荷载作用下,框架结构同层各结点转角相等;②梁、柱轴向变形忽略不计。2.计算要点①抗侧移刚度:α为柱侧移刚度修正系数,按表4.1计算。38表4.1梁柱刚度比K及柱刚度修正系数α值。
39当同一层中有再分柱时,再分柱的等效抗推刚度D’按下式计算:式中40②框架柱的反弯点高度框架柱的反弯点高度y计算式为其中y0/h是标准反弯点高度比,由表4.2、表4.3查取;y1/h是上、下层梁刚度不等时的修正值,由表4.4查取;y2/h、y3/h是上、下层层高不等时的修正值,由表4.5查取。41反弯点高度比取决于荷载形式、梁柱刚度比、建筑物总层数和柱所在的楼层号。反弯点高度比×层高=反弯点高度。查表说明:1、表4.2、表4.3的查表参数为m(总层数)、n(所在楼层位置)、K(梁柱线刚度比)。负数表示反弯点下移;422、表4.4的查表参数为α1(ils/ilx)、K(梁柱线刚度比)。当上下层梁刚度取倒数,即α1(ilx/ils),则查出的数据后,再取负数作为反弯点高度比;3、表4.5的查表参数为α2(hs/h)、α3(hx/h)、K(梁柱线刚度比)。y2/h按照α2(hs/h)查取,上层较高时为正值,对于最上层y2/h不考虑;y3/h按照α3(hx/h)查取,下层较低时为正值,对于最下层y3/h不考虑。43反弯点高度讨论:1、当0≤y/h
≤
1.0,反弯点在本层柱;2、当y/h>1.0,本层柱无反弯点;反弯点在本楼层之上;3、当y/h<0,反弯点在本楼层之下。443、D值法的计算步骤下面的计算步骤与反弯点相同,只是柱子抗侧移刚度采用Dij,反弯点高度按照式(4.9)确定。计算各层总Vpj,按每柱的抗侧移刚度分配计算各柱的水平剪力Vij;根据各柱的剪力及反弯点位置,计算柱端弯矩:45根据节点平衡计算梁端弯矩:由梁两端的弯矩求出梁的剪力;由梁的剪力求柱子的轴力。46
47反弯点法与D值法的对比
反弯点法D值法不同点适用条件ib/ic≥3—反弯点位置上层柱1/2底层柱2/3y=y0+y1+y2+y3抗侧移刚度d=12ic/h2D=α*12ic/h2计算步骤相同48七、框架结构水平位移的近似计算1、侧移的组成(4.10)ΔMQ—由于框架梁、柱弯曲和剪力变形产生的水平位移。
ΔN—由于框架柱轴向变形产生的水平位移,当结构高度或高宽比大时,应考虑其对侧移的贡献。492、梁柱弯曲和剪力变形产生的位移ΔMQ第i层的层间位移:(4.11)第i层的水平位移:(4.12)顶点位移:(4.13)503、框架柱轴向变形产生的位移ΔN只考虑边柱轴向变形引起的水平位移:
(4.14)V0为总水平力;EZ1AZ1为底层边柱轴向刚度;FN是由边柱顶层与底层轴向刚度比决定的参数,如表4.6。51第四节框架梁、柱及节点截面设计一、荷载效应组合1、无地震作用效应组合(3.1)式中各系数见P36~37。2、有地震作用效应参与的组合(3.2)式中各系数见P36~37。52二、控制截面内力1.最不利内力类型内力组合是针对控制截面(即危险截面)的内力进行的,所以需先确定控制截面,如下表。构件梁柱控制截面梁端跨中柱端最不利内力-Mmax+Mmax∣V∣max+Mmax
-Mmax+Mmax及相应的N,V-Mmax
及相应的N,VNmax
及相应的M,VNmin
及相应的M,V53
力学计算得到的内力通常是梁柱轴线处的值,还需进一步计算控制截面处的相应内力值,如下图所示。542、梁端的内力调幅在竖向荷载作用下,可以考虑梁端塑性变形内力重分布,对梁端负弯矩进行调幅。调幅系数:现浇框架0.8-0.9;装配式框架0.7-0.8。梁端负弯矩减小后,应按平衡条件计算调幅后的跨中弯矩,且要求跨中正弯矩≥M简支/2。竖向荷载引起的梁端弯矩先调幅,再与风荷载和水平地震作用产生的弯矩进行组合。55
56三、框架柱设计弯矩计算抗震设计时,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁柱的节点外,框架的梁、柱节点处,柱端弯矩设计值应符合下列要求:一级框架结构及9度时尚应符合(4.20)其他情况(4.19)ηc—柱端弯矩增大系数:对框架:二、三级分别取1.5和1.3;57
对其他结构中的框架:一、二、三、四级分别取1.4、1.2、1.1、1.1。∑Mbua—节点左右梁端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和;∑Mbua根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算。58
抗震设计时,一、二、三级框架结构的底层柱,该柱柱底的弯矩设计值,应分别再乘以增大系数1.7、1.5和1.3。底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。
59四、框架柱设计剪力计算框架柱和框支柱端部截面的剪力设计值,一、二、三、四级应按下列公式计算:一级框架结构和9度时的框架:(4.22)其他情况:(4.21)ηvc—柱剪力增大系数:
对框架:二、三级分别取1.3、1.2;对其他类型的框架:一、二级分别取1.4和1.2,三、四级均取1.1。Mcuat、Mcuab—分别为偏心受压柱的上下端顺时针或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;Mcuat、Mcuab根据实配钢筋面积、材料强度标准值和轴压力并考虑承载力抗震调整系数计算:6061
角柱按双向偏心受压构件设计。一、二、三、四级框架角柱经按调整后的弯矩、剪力设计值应再乘以不小于1.1的增大系数。62五、框架梁设计剪力计算一、二、三级的框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁,其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整:一级框架结构及9度时的框架(4.24)其他情况(4.23)ηvb—梁端剪力增大系数,一、二、三级分别取1.3、1.2和1.1。63Mbual、Mbuar—分别为梁左右端反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值,根据实配钢筋面积(计入受压筋)和材料强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算:64六、框架柱受剪承载力设计1、矩形截面偏心受压框架柱,其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:
无地震作用组合时:(4.25)
有地震作用组合时:
(4.26)65λ:框架柱的剪跨比。当λ<1时,取λ=1;当λ>3时,取λ=3;N:考虑风荷载或地震作用组合的框架柱轴向压力设计值,当N大于0.3fcAc时,取N等于0.3fcAc。当矩形截面框架柱出现拉力时、其斜截面受剪承载力应按下列公式计算:66无地震作用组合时:(4.27)
有地震作用组合时:(4.28)N:剪力设计值V对应的轴向拉力设计值,取正值,67七、框架梁、柱其他承载力设计计算1、框架梁斜截面受剪承载力可按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)有关规定计算;2、无地震作用组合时,单向风荷载作用下双向受剪框架柱,按混凝土规范规定进行截面剪压比计算和斜截面受剪承载力计算;3、无地震作用组合时,梁、柱扭曲截面承载力,按混凝土规定进行计算;684、框架梁、框架柱和框支柱的正截面承载力按混凝土规定进行计算;考虑地震作用组合,其承载力应除以承载力抗震调整系数。69八、框架梁柱结点核心区截面抗震验算框架结点核心区:框架梁、柱相交的部位。一、二、三级框架梁柱结点核芯区应进行抗震验算;四级框架结点以及各级抗震等级的顶层端节点的核芯区,可不进行抗震验算;各级抗震等级的框架梁柱结点核芯区均应符合构造措施的要求。70框架结点核心区的砼处于压、剪复合应力状态,在地震反复作用下,结点震害多为交叉裂缝,框架结点核心区受力图如下:711、一般框架梁柱节点(1)一、二、三级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值:9度时和一级框架结构尚应符合:(4.29)其他情况(4.30)ηjb-强节点系数,框架:一、二、三级宜取1.5、1.35和1.2;其他结构中的框架:一、二、三级宜取1.35、1.2和1.1。Hc—柱的计算高度,可采用节点上、下柱反弯点之间的距离72(2)核芯区截面有效计算宽度当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时:(4.31)(4.32)当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时:(取(4.33a.b)、(4.33c)的最小值)(4.33)
e—梁与柱中线偏心距73(3)节点核芯区剪压比要求节点核芯区组合的剪力设计值,应符合下列要求:(4.34)ηj—正交梁的约束影响系数:楼板为现浇,梁柱中线重合,四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2,且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时,可采用1.5,9度时宜采用1.25;其它情况均采用1.0;
hj—节点核芯区的截面高度,可采用验算方向的柱截面高度hc。74(4)节点核芯区截面受剪承载力验算9度时:(4.35)其他情况:(4.36)N—对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值,其取值不应大于0.5fcbchc,当N为拉力时取N=0;Asvj—核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积。752、梁宽大于柱宽的扁梁框架的梁柱结点(1)楼盖应采用现浇,梁柱中心线宜重合;(2)扁梁框架的梁柱结点核心区应根据梁上部纵筋在柱宽范围内、外的截面面积比例,对柱宽以内和柱宽以外的范围分别计算受剪承载力。计算柱外结点核心区的剪力设计值时,可不考虑结点以上柱下端的剪力作用;76(3)结点核心区除一般要求外,还需满足下列要求:①计算核心区受剪截面时,核心区有效宽度取梁宽和柱宽的平均值;②四边有梁的结点约束影响系数,计算柱宽范围内核心区的受剪承载力时取1.5,计算柱宽范围外核心区的受剪承载力时宜取1.0;77③计算核心区受剪承载力时,在柱宽范围内核心区,轴力的取值可同一般梁柱结点;柱宽以外核心区可不考虑轴向压力对受剪承载力的有利作用;④锚入柱内的梁上部纵向钢筋宜大于其全部钢筋面积的60%。3、圆柱的梁柱结点(1)梁中线与柱中线重合时,圆柱框架梁柱结点核心区受剪截面应符合:78(2)梁中线与柱中线重合时,圆柱截面梁柱结点核心区截面受剪承载力计算公式如下①抗震设防烈度为9度:②其他情况:79第五节框架结构构造一、框架柱构造要求柱截面尺寸要求;轴压比要求;剪压比要求;柱纵向钢筋要求:最小、最大配筋率,配置方式;柱箍筋要求:加密区的最小直径、最大间距、加密范围、体积配箍率,配置方式;框架节点核心区的水平箍筋配置要求;801、柱截面尺寸要求(1)矩形截面柱的边长:非抗震设计时不宜小于250mm,抗震设计时:四级不宜小于300mm,一、二、三级不宜小于400mm;圆柱截面直径:非抗震和四级不宜小于350mm,一、二、三级不宜小于450mm;(2)柱剪跨比宜大于2;(3)柱截面高宽比不宜大于3。
812、柱轴压比限值抗震设计时,钢筋混凝土柱轴压比不宜超过表4.2的规定:表4.2柱轴压比限值(适用于C60以下、剪跨比大于2)结构类型抗震等级一二三四框架结构0.650.750.85—板柱-剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒、筒中筒
0.750.850.900.95部分框支剪力墙0.60.7—82
柱轴压比限值,不利的情况,应调低:当混凝土强度等级为C65~C70时,降低0.05;当混凝土强度等级为C75~C80时,降低0.10;剪跨比在1.5-2.0之间,减小0.05;剪跨比小于1.5,其轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。83柱轴压比限值,有利情况,提高:选用井字复合箍、复合螺旋箍或连续复合矩形螺旋箍并达到表1的要求时,轴压比限值均可提高0.10。84在柱的截面中部附加芯柱,当芯柱中另加的纵向钢筋的总面积≥0.8%Ac时,轴压比限值可增加0.05;柱轴压比不应大于1.05
;853、框架柱受剪截面应符合下列要求(1)无地震作用组合时
(4.40)(2)有地震作用组合时跨高比大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱(4.41a)跨高比不大于2.5的梁及剪跨比不大于2的柱(4.41b)86剪跨比应按下式计算:式中
Mc—柱端或墙端截面组合的弯矩计算值;取上下端计算结果的较大值;Vc
—
对应的截面组合剪力计算值;
h0—截面有效高度;反弯点位于柱高中部的框架柱,剪跨比可按柱净高与2倍柱截面高度之比计算,即874、柱纵向钢筋的构造要求(1)柱全部纵向钢筋的配筋率,不应小于表4.3的规定值,且柱截面每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%;抗震设计时,对Ⅳ类场地上较高的高层建筑,表中数值应增加0.1;表中括号内数值适用于框架结构。表4.3柱全部纵向钢筋的最小配筋率ρmin柱类型抗震等级非抗震一级二级三级四级中柱、边柱0.9(1.0)0.7(0.8)0.6(0.7)0.5(0.6)0.5角柱1.10.90.80.70.5框支柱1.10.9——0.788(2)抗震设计时,柱箍筋在规定的范围内应加密,加密区的箍筋直径和间距应符合下列要求:①通常箍筋的直径和间距应按表4.11采用。表4.11柱端箍筋加密区的构造要求抗震等级箍筋最大间距/mm箍筋最小直径/mm一级6d和100的较小值10二级8d和100的较小值8三级8d和150(柱根100)的较小值8四级8d和150(柱根100)的较小值6(柱根8)89②一级框架柱的箍筋直径大于12mm,且箍筋肢距≤150mm及二级框架柱箍筋直径≥10mm,肢距≤200mm时,除柱根外箍筋最大间距允许采用150mm;三级框架柱的截面尺寸≤400mm时,箍筋最小直径可用6mm,四级框架柱的剪跨比≤2或柱中全部纵向钢筋的配筋率>3%时,箍筋直径≥8mm;③剪跨比≤2的柱,箍筋间距≤100mm。905、柱的纵向钢筋配置,尚应满足下列要求(1)抗震设计时,宜采用对称配筋;(2)纵向钢筋净距≥50mm,其间距要求为抗震,截面尺寸大于400的柱:一、二、三级时,≤200mm;四级时,≤300mm;非抗震设计的柱:≤350mm;(3)全部纵向钢筋的配筋率ρmax
非抗震设计时:不宜大于5%、不应大于6%;抗震设计时:不应大于5%;91(4)一级且剪跨比≤2的柱,其单侧纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于1.2%;(5)边柱、角柱及剪力墙端柱考虑地震作用组合产生小偏心受拉时,柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%;6、柱的纵筋钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接。927、抗震设计时,柱箍筋加密区范围符合要求(1)底层柱的上端和其他各层柱的两端,应取三者之最大值:hc(柱之长边)或D(圆形截面直径)、Hn/6、500mm;(2)底层柱刚性地面上、下各500mm的范围;(3)底层柱柱根以上1/3柱净高的范围;(4)剪跨比≤2的柱和因填充墙等形成的柱净高与截面高度之比≤4的柱全高范围;(5)一级、二级框架角柱的全高范围;(6)需要提高变形能力的柱的全高范围。938、柱加密区范围内箍筋的体积配箍率(1)体积配箍率且:一级二级三、四级剪跨比≤2的柱6-8度9度λv为柱最小配箍特征值,按附表8.24采用。94
附表8.24柱箍筋加密区最小配箍特征值λv抗震等级箍筋形式柱轴压比≤0.30.40.50.60.70.80.91.01.05一普通箍、复合箍0.10.110.130.150.170.200.23——螺旋箍、复合或连续复合矩形螺旋箍0.080.090.110.130.150.180.21——二普通箍、复合箍0.080.090.110.130.150.170.190.220.24螺旋箍、复合或连续复合矩形螺旋箍0.060.070.090.110.130.150.170.200.22三普通箍、复合箍0.060.070.090.110.130.150.170.200.22螺旋箍、复合或连续复合矩形螺旋箍0.050.060.070.090.110.130.150.180.2095(2)一、二、三、四级框架柱,其箍筋加密区范围内的体积配箍率分别≥0.8%、0.6%、0.4%和0.4%;(3)剪跨比≤2的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍,其体积配箍率≥1.2%,9度时其体积配箍率≥1.5%;96(4)体积配箍率ρv计算规定a、计算复合箍筋的体积配箍率ρv时,应扣除重叠部分的箍筋体积;b、计算复合螺旋箍筋的体积配箍率时,其非螺旋箍筋的体积应乘以换算系数0.8。97各种箍筋的定义普通箍—单个矩形箍或单个圆形箍;螺旋箍—单个连续螺旋箍筋;复合箍—由矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋;复合螺旋箍—由螺旋箍与矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋;连续复合螺旋箍—全部螺旋箍由同一根钢筋加工而成的箍筋。989、抗震设计时,柱箍筋设置的要求(1)箍筋应为封闭式,其末端应做成135°弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于10倍的箍筋直径,且不应小于75mm;(2)箍筋加密区的箍筋肢距:一级≤200mm;二、三级≤250mm和20倍箍筋直径的较大值;四级≤300mm。(3)每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋约束;99(4)采用拉筋组合箍时,拉筋宜紧靠纵向钢筋并勾住封闭箍;(5)柱非加密区的箍筋,其体积配箍率不宜小于加密区的一半;其箍筋间距,不应大于加密区箍筋间距的2倍,且一、二级不应大于10d,三、四级不应大于15d。10010、非抗震设计时,柱箍筋设置的要求(1)周边箍筋应为封闭式;
(2)箍筋间距不应大于400mm,且不应大于构件截面的短边尺寸和15d(d最小纵向受力筋直径);(3)箍筋直径≥1/4d(d最大纵向受力筋直径),且不应小于6mm;101(4)当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时,箍筋直径≥8mm,箍筋间距≤10d,且≤200mm;箍筋末端应做成135°弯钩且弯钩末端平直段长度≥10倍箍筋直径;(5)当柱每边纵筋多于3根时,应设置复合箍筋(可采用拉筋);102(6)柱内纵向钢筋采用搭接做法时搭接长度范围内箍筋直径:≥0.25dmax搭接长度范围内的箍筋间距:纵向受拉钢筋搭接:≤5dmin
且≤100mm;纵向受压钢筋搭接:≤10dmin且≤200mm;当受压钢筋直径大于25m时,尚应在搭接接头端面外100mm的范围内各设置两道箍筋。10311、框架节点核心区应设置水平箍筋,且应符合下列规定(1)非抗震设计时箍筋配置除符合非抗震柱中箍筋的有关规定外,箍筋间距≤250mm。对四边有梁与之相连的节点,可仅沿节点周边设置矩形箍筋;104(2)抗震设计时箍筋的最大间距和最小直径宜符合抗震柱中箍筋的规定,且
柱剪跨比≤2的框架节点核心区的配箍特征值不宜小于核心区上,下柱端配箍特征值中的较大值105二、框架梁构造要求梁截面尺寸要求剪压比要求(同柱)梁纵向钢筋要求:最小、最大配筋率;配置方式;梁箍筋要求:加密区的最小直径、最大间距、加密范围、体积配箍率;配置方式;1061、梁的截面尺寸要求梁的截面尺寸,宜符合下列各项要求:(1)截面宽度不宜小于200mm;(2)截面高宽比不宜大于4;(3)梁净跨与截面高度之比不宜小于4。当梁高较小或采用扁梁时,除验算其承载力和受剪截面要求外,尚应满足刚度和裂缝的有关要求。在计算梁的挠度时,可扣除梁的合理起拱值;对现浇梁板结构,宜考虑梁受压翼缘的有利影响。1072、框架梁设计应符合下列要求(1)抗震设计时(2)纵向受拉钢筋的最小配筋百分率ρmin(%)非抗震设计,ρmin=0.2和45ft/fy的较大值;抗震设计,≥表4.5规定的数值;表4.5梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率ρmin(%)抗震等级位置支座(取较大值)跨中(取较大值)一级0.40和80ft/fy0.30和65ft/fy二级0.30和65ft/fy0.25和55ft/fy三、四级0.25和55ft/fy0.20和45ft/fy108(3)抗震设计时,梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%,不宜大于2.75%;当大于2.5%时,则受压钢筋配筋率不应小于受拉钢筋的一半;(4)抗震设计时,梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值,除计算确定外,应满足:一级二、三级109(5)抗震设计时,梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应符合表4.6的要求;当梁端纵向钢筋配筋率大于2%时,表中箍筋最小直径应增大2mm。表4.6梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径抗震等级加密区的长度(取较大值)箍筋最大间距(取最小值)最小直径一2.0hb,500hb/4,6d,10010二1.5hb,500hb/4,8d,1008三1.5hb,500hb/4,8d,1508四1.5hb,500hb/4,8d,15061103、梁的纵向钢筋配置,尚应符合下列规定(1)沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向配筋:一、二级2φ14且≮0.25(As或As′)三、四级、非抗震2φ12
(2)一、二级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径,对矩形截面柱,≤柱在该方向截面尺寸的1/20;对圆形截面柱,≤纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。1114、抗震设计时,框架梁的箍筋构造要求(1)框架梁沿梁全长箍筋的面积配筋率应符合下列要求:一级二级(4.44)三、四级ρsv—框架梁沿梁全长箍筋的面积配筋率。112(2)第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处;(3)在箍筋加密区范围内的箍筋肢距:一级≤200mm和20倍箍筋直径的较大值二、三级≤250mm和20倍箍筋直径的较大值四级≤300mm;(4)箍筋应有135°弯钩,弯钩端头直段长度不应小于10倍的箍筋直径和75mm的较大值;
113(5)搭接长度范围内的箍筋间距:(同柱)纵向受拉钢筋搭接:≤5dmin
且≤100mm;纵向受压钢筋搭接:≤10dmin且≤200mm;(6)框架梁非加密区箍筋最大间距≤加密区箍筋间距的2倍。1145、非抗震设计时,框架梁箍筋配筋构造(1)应沿梁全长设置箍筋;(2)截面高度大于800mm的梁,其箍筋直径≥8mm;其余截面高度的梁不应小于6mm。在受力钢筋搭接长度范围内,箍筋直径≥搭接钢筋最大直径的0.25倍;115(3)箍筋间距不应大于表4.7的规定;搭接长度范围内的箍筋间距:纵向受拉钢筋搭接:≤5dmin
且≤100mm;纵向受压钢筋搭接:≤10dmin且≤200mm;表4.7非抗震设计梁箍筋最大间距(mm)hbVV>0.7ftbh0V≤0.7ftbh0hb≤
300150200300<hb≤500200300500<hb≤800250350800<hb300400116(4)当梁的剪力设计值V>0.7ftbh0时,其箍筋面积配筋率应符合下式要求:
ρsv≥0.24ft/fyv(4.45)(5)当梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时,其箍筋配置尚应符合下列要求:1)箍筋直径不应小于纵向受压钢筋最大直径的0.25倍;2)箍筋应做成封闭式;1173)箍筋间距:≤15d且≤400mm;当一层内的受压钢筋多于5根且直径大于18mm时,箍筋间距≤10d(d为纵向受压钢筋的最小直径);4)设置复合箍筋:当梁截面宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于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;118三、钢筋连接与节点构造要求
1、受力钢筋的连接接头宜设置在构件受力较小部位;抗震设计时,宜避开梁端、柱端箍筋加密区范围;钢筋连接可采用机械连接、绑扎搭接或焊接。2、非抗震设计时,受拉钢筋的最小锚固长度应取la;受拉钢筋绑扎搭接的搭接长度L1:L1≥ζla且≥300mm119la的计算式:α钢筋的外形系数
受拉钢筋绑扎搭接的搭接长度L1:L1≥ζla且≥300mm表4.8受拉钢筋搭接长度修正系数ζ同一
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