框架截面设计及构造

框架截面设计及构造第1页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.3.2活荷载的不利布置1.分跨计算组合法第2页，共52页，2023年，2月20日，星期五2.最不利荷载位置法第3页，共52页，2023年，2月20日，星期五满布荷载法：跨中弯矩应乘以1.1~1.2的系数.（q<5KN/mm2)分跨满布法。分层组合法梁柱端弯矩柱轴力第4页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.3.3竖向荷载作用下的内力调整弯矩调幅系数装配整体式框架支座弯矩0.7~0.8；现浇框架支座弯矩0.8~0.9。跨中弯矩1.1~1.2调幅后应满足的条件梁端负弯矩减小后，应满足静力平衡条件。弯矩调幅只对竖向荷载下的内力进行，水平荷载下的内力不调幅。故应先调幅后组合。第5页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.3.4内力组合内力组合公式

1.2.3.4.5.第6页，共52页，2023年，2月20日，星期五梁内力组合表第7页，共52页，2023年，2月20日，星期五柱内力组合表第8页，共52页，2023年，2月20日，星期五截面恒载活载1活载2左风左震右荷载组合AB左-Mmax+MmaxV跨中M右-Mmax+MmaxV第9页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.4抗震结构的延性要求及延性框架5.4.1延性结构及抗震构造措施等级1.结构、截面或构件的延性第10页，共52页，2023年，2月20日，星期五2.抗震构造措施等级设防烈度6789房屋高度（m）≤30＞30≤30＞30≤30＞30＜25抗震等级四三三二二一一表内所有的高度均指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）。建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低。抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按抗震规范第3.1.3条确定设防烈度。

第11页，共52页，2023年，2月20日，星期五3.钢筋混凝土延性框架的基本措施：强柱弱梁：塑性铰应尽可能地出现在梁两端。强剪弱弯：要求框架梁柱在塑性铰出现前（不会剪坏）、后（不过早剪坏），即要求延性框架梁柱的抗剪承载力大于抗弯承载力。强节点强锚固：避免出现节点区破坏及钢筋的锚固破坏第12页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.5框架梁的截面计算及抗震构造要求1.混凝土强度等级要求当按一级抗震等级设计时，现浇框架的混凝土强度等级不宜低于C30，按二~四级抗震等级和非抗震设计时，不应低于C20。梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa，如超过时，梁、柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。装配整体式框架的混凝土强度等级不宜低于C30，其节点区混凝土强度等级还宜比柱的混凝土强度等级提高5MPa。第13页，共52页，2023年，2月20日，星期五

2.主梁的截面尺寸主梁的截面高度可按（1/10~1/15）lb确定（lb为主梁的计算跨度），且不宜大于1/4净跨。主梁截面的宽度bb不宜小于1/4hb

，且不应小于200mm。框架结构叠合主梁的预制部分截面高度hb1不宜小于1/15lb

，后浇部分的截面高度不宜小于100mm（不包括板面整浇层厚度）。第14页，共52页，2023年，2月20日，星期五

不考虑地震作用组合：考虑地震作用组合：矩形、T形和I形截面的框架梁，其截面尚应符合下列要求：第15页，共52页，2023年，2月20日，星期五3.梁的混凝土受压区高度有地震荷载组合的梁端箍筋加密区：一级二、三级其它情况第16页，共52页，2023年，2月20日，星期五4.抗震设计的框架梁中纵向受力钢筋的配置要求纵向受拉钢筋的最小配筋率，梁端不应大于2.5%。抗震等级支座跨中一0.400.30二0.300.25三、四0.250.20框架梁不宜采用弯起钢筋抗剪梁端箍筋加密区纵向受压和受拉钢筋的比值一级二、三级第17页，共52页，2023年，2月20日，星期五框架梁纵向钢筋应伸过边柱节点中心线。当纵向钢筋在节点内水平锚固长度不够时，应沿柱节点外边向下弯折，弯折前的水平锚固长度不应小于0.45，弯折后的垂直长度不应小于15d。5.抗震设计的框架梁中纵筋的锚固长度及纵筋伸入中间节点的锚固要求纵筋的锚固长度一、二级三、四级第18页，共52页，2023年，2月20日，星期五第19页，共52页，2023年，2月20日，星期五6.非抗震设计框架梁中纵向受力钢筋的配置要求纵向受拉钢筋的最小配筋百分率，支座不应小于0.25%，跨中不应小于0.20%在梁的跨中上部，至少应配2φ12的钢筋与梁支座的负筋搭接，搭接长度不宜小于框架梁端节点处的负筋应伸入边柱内，伸入柱内的水平段及垂直段投影长度分别不应小于及15d。梁支座截面下部至少应有两根纵向钢筋伸入柱中，深入支座的总长度不应小于，如需向上弯时，则钢筋自柱边到上弯点的水平长度，不应小于10d。梁支座截面的负钢筋自柱边缘算起的长度不应小于ln/4（ln为该跨主梁的净跨）第20页，共52页，2023年，2月20日，星期五7.框架梁的剪力设计值非抗震设计的框架梁及抗震设计时梁端箍筋加密区以外的梁截面，取考虑水平荷载或地震作用组合的剪力设计值。抗震设计时梁端箍筋加密区的梁截面：9度设防的各类框架和抗震等级一级

梁支座截面的负钢筋自柱边缘算起的长度不应小于ln/4（ln为该跨主梁的净跨）第21页，共52页，2023年，2月20日，星期五

三级二级一级第22页，共52页，2023年，2月20日，星期五第23页，共52页，2023年，2月20日，星期五符号的含义、框架梁左端或右端按实配钢筋面积计算的正截面抗震承载力所对应的弯矩值；应分别按顺时针与逆时针两方向计算，并取其较大值。、有地震作用组合时框架梁左端或右端弯矩设计值，应取顺时针与逆时针两个方向组合的弯矩设计值之和的较大值；考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值，可按简支梁计算确定第24页，共52页，2023年，2月20日，星期五8.抗震设计时梁中箍筋的构造要求箍筋加密区范围：一级框架梁端2倍梁高范围内和二~四级框架梁端1.5倍梁高范围内，箍筋应加密，且加密区长度不应小于500mm。加密区箍筋的数量：除按受剪承载力计算外，尚应表5-9的要求。第一个箍筋与节点边缘的距离应小于或等于50mm。箍筋应有135°弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10d，d为箍筋直径在箍筋加密范围内的箍筋肢距：一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm，四级不宜大于300mm。第25页，共52页，2023年，2月20日，星期五承受地震荷载为主的框架梁一级二级三、四级其它情况沿梁全长箍筋的面积配箍率第26页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.6框架柱的截面设计和构造要求5.6.1.框架柱的破坏现象地震时，钢筋混凝土短柱和角柱破坏严重弯曲破坏：柱顶或柱底产生水平裂缝，受拉钢筋屈服，受压区混凝土压碎，受压主筋压屈。剪切受压破坏：水平弯曲裂缝斜向发展形成斜裂缝，如箍筋较强，弯剪压力作用下压曲混凝土剪切错动，混凝土挤碎而丧失承载力剪切受拉破坏：剪跨比较小且配箍率较低的构件，出现一条宽度较大的主斜裂缝，箍筋屈服，柱子很快被剪坏剪切斜拉破坏：在短柱中，沿对角线出现斜裂缝，箍筋屈服甚至被拉断，但主筋未屈服粘结开裂破坏：第27页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.6.2.影响框架柱延性的几个重要因素剪跨比是影响钢筋混凝土柱破坏形态最重要的因素。长柱发生弯曲破坏、短柱发生剪切破坏、极短柱发生剪切斜拉破坏。轴压比影响钢筋混凝土柱承载力和延性的一个重要参数，轴压比越大，延性越差剪压比较大可能较早的发生剪切破坏。箍筋下一页第28页，共52页，2023年，2月20日，星期五剪跨比返回第29页，共52页，2023年，2月20日，星期五体积配箍率和含箍特征值螺旋箍方箍返回第30页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.6.3框架柱的截面计算轴压比要求柱端弯矩框架柱的剪力设计值斜截面受剪承载力计算公式第31页，共52页，2023年，2月20日，星期五1.框架柱的截面尺寸1）框架柱的截面高度hc不宜小于400mm，柱截面的宽度bc不宜小于350mm，(bchc≥350*400).柱净高与长边尺寸之比宜大于4。2）矩形截面的框架柱，其截面尺寸应符合下列要求：无地震作用组合框架柱的剪力设计值有地震作用组合第32页，共52页，2023年，2月20日，星期五剪跨比一级二级三级0.70.80.90.650.750.85λ=1.50.60.70.83）轴压比要求抗震设计时，框架柱在竖向荷载与地震作用组合下的轴压比宜满足表5-10的规定。第33页，共52页，2023年，2月20日，星期五2.柱端弯矩和轴力设计值一级二级三级四级，柱端弯矩设计值取地震作用组合下的弯矩设计值。9度设防的各类框架和抗震等级一级第34页，共52页，2023年，2月20日，星期五同一节点左、右梁端按实配钢筋面积计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值；应分别按顺时针与逆时针两方向计算，并取其较大值。同一节点左右梁端有地震作用组合的设计值，应取顺时针与逆时针两个方向组合的弯矩设计值之和的较大值；考虑抗震等级的节点上下柱端弯矩设计值之和，在一般情况下，可将公式计算所得按上、下柱端弹性分析所得弯矩之比分配到上、下柱端。第35页，共52页，2023年，2月20日，星期五

2）当反弯点不在柱的层高范围之内时，一、二、三级抗震等级的框架柱端弯矩设计值应按考虑地震作用组合的弯矩设计值分别直接乘以系数1.4、1.2、1.1确定。3）框架顶层柱、轴压比小于0.15的柱，柱端弯矩设计值可取地震作用组合下的弯矩设计值。4）考虑地震作用组合的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值，对一、二、三抗震等级应按考虑地震作用组合的弯矩设计值分别直接乘以系数1.5、1.25、1.15确定。底层柱纵向钢筋宜按上、下端的不利情况配置。底层是指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。5）对于一、二、三抗震等级的框架角柱，其弯矩设计值应取经调整后的弯矩设计值乘以不小于1.1的增大系数。第36页，共52页，2023年，2月20日，星期五3.框架柱的剪力设计值1）非抗震设计的框架柱、四级及抗震设计时柱箍筋的非加密区，应取考虑水平荷载或地震作用组合的剪力设计值。2）抗震设计时柱箍筋加密区：一级二级三级9度设防的各类框架和抗震等级一级第37页，共52页，2023年，2月20日，星期五、柱上端或下端按实配钢筋面积计算的正截面抗震承载力所对应的弯矩值，对称配筋的框架柱可按下式计算。应分别按顺时针与逆时针两方向计算，并取其较大值。、考虑地震作用组合，且经调整后的弯矩设计值3）对于一、二、三级抗震等级的框架角柱，其剪力设计值应按上述调整后的值乘以不小于1.1的增大系数

第38页，共52页，2023年，2月20日，星期五4.斜截面受剪承载力计算公式1）当柱受压时无地震作用组合有地震作用组合2）当柱受拉时无地震作用组合有地震作用组合第39页，共52页，2023年，2月20日，星期五思考题抗震设计时，框架为何要设计成强柱弱梁、强剪弱弯？如何设计成强柱弱梁、强剪弱弯？第40页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.6.4柱中纵筋的构造要求1.配筋率宜采用对称配筋；全部纵筋的配筋率，不应大于5%；按一级抗震等级设计的短柱，其纵向受拉钢筋每侧配筋率不宜大于1.2%；非抗震设计时，纵向受压钢筋单边配筋率不应小于0.2%；抗震设计时，全部纵向受力钢筋配筋率不应小于表5-11的规定，同时还应满足每一侧配筋率不应小于0.2%的规定。计算单边或每侧配筋率时，包括角部钢筋。第41页，共52页，2023年，2月20日，星期五2.柱中箍筋加密区范围柱两端在高度等于矩形截面长边尺寸或圆柱截面直径、柱净高的1/6、500mm三者中的最大值范围内底层刚性地坪上、下各500mm范围内柱净高与截面长边尺寸之比小于或等于4的柱（短柱）全高范围内一级、二级抗震等级框架角柱的全高范围内第42页，共52页，2023年，2月20日，星期五3.加密区箍筋的构造要求抗震框架柱加密区箍筋不应小于受剪承载力计算值，也不应小于最小体积配箍率及表5-12的要求柱箍筋加密区内配置的普通箍、复合箍、螺旋箍其体积配箍率不宜小于表5-13的规定加密区箍筋肢距应符合以下要求一级：不宜大于200mm；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。第43页，共52页，2023年，2月20日，星期五4.非加密区箍筋的构造要求

抗震设计时，非加密区的箍筋不宜少于加密区箍筋的50%。箍筋的间距：一、二级不应大于10倍纵筋的直径；三、四级不应大于15倍纵筋的直径。第44页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.7框架节点的抗震设计5.7.1.概述节点区设计的重要性：节点区破坏或变形过大，梁、柱构件就不能形成抗侧力的框架结构。节点区的破坏形态：剪切破坏和梁内纵筋在节点区内的滑移。第45页，共52页，2023年，2月20日，星期五防止节点区发生剪切破坏的措施：通过抗剪计算，在节点区配置足够数量的箍筋，并保证混凝土的强度和密实性，以实现强