清华大学出版社抗震结构与抗震设计第四章

钢筋混凝土结构抗震设计第四章多高层建筑4.1震害分析4.2抗震设计的一般要求

4.3框架内力与位移计算4.4框架结构构件设计4.5抗震墙结构抗震设计

4.6框架一抗震墙结构的基本要求4.1震害分析多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架-筒体结构等。本章仅介绍前三种。钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等构件组成承重体系的房屋。框架-抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。抗震墙框架房屋框架-抗震墙抗震墙一、结构平面或竖向布置不当引起的震害

12345678910111213(mm)层13567911134080120在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力。1976年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成6层和11层的弹塑性变形集中，导致6层以上全部倒塌。右图为该结构输入天津波的弹塑性分析结果。二、框架柱、梁和节点的震害

梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更易发生破坏。1、柱顶柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。破坏不易修复。2、柱底与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。3、短柱当柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4)时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。4、角柱由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。5、梁柱节点节点核心区产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落。节点内箍筋很少或无箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。节点破坏的主要原因是节点的受剪承载力不足，约束箍筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。6、框架梁震害多发生于梁端。在地震作用下梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。破坏的主要原因是梁端屈服后产生的剪力较大，超过了梁的受剪承载力，梁内箍筋配置较稀，以及反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低等。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。三、抗震墙的震害在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。四、非结构构件的震害

砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震作用而遭破坏。一般7度即出现裂缝，8度和8度以上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙。框架-剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震害严重。填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。五、毗邻建筑及防震缝的问题

防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。ⅠⅡⅠⅡ碰撞碰撞防震缝两侧结构单元的碰撞总结以上震害调查结果，除注意场地和地基因素外，从结构上主要应注意：1）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀；2）结构构件要有足够的承载力和延性；3）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固等脆性破坏；4）保证施工质量。六、楼梯间的震害由于楼梯的施工缝在踏步板1/3高处，汶川地震时楼梯普遍在此处折断。原因：单跨框架，结构冗余度不够集集地震中，高层建筑扭转破坏（平面不规则）。集集地震中，底框结构破坏（竖向不规则）。走廊有柱，破坏较轻。走廊有柱，带翼墙，震害较轻。临街建筑，单面纵墙，刚度偏心，倒塌。4.2抗震设计的一般要求4.2.1结构体系选择

《抗震规范》规定：乙、丙和丁类建筑的框架结构和框架-抗震墙结构适用的最大高度应不超过下表的规定。甲类建筑适用的最大高度应专门研究。注：1.房屋高度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）；

2.框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3.部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；4.筒体结构带有一部分主要承受竖向荷载的无梁楼盖时，不作为板柱抗震墙结构；5.不规则或Ⅳ类场地的结构，其最大适用高度一般降低20%左右；6.超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。高层建筑的高宽比限值

选择结构体系时层注意选择合理的基础形式及埋置深度。我国《高层规程》规定：基础理置深度，采用天然地基时，可不小于建筑高度的1/12；采用桩基时，可不小于建筑高度的1/15，桩的长度不计入基础埋置深度内。当基础落在基岩上时，埋置深度可根据工程具体情况确定，可不设地下室，但应采用地锚等措施。4.2.2结构布置（1）合理选择结构体系。（2）为抵抗不同的方向的地震作用，框架结构、抗震墙结构和框架-抗震墙结构中，框架或抗震墙均宜双向设置，梁与柱或柱与抗震墙的中线宜重合，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距大于柱宽的1/4时，应计入偏心对节点核心区和柱产生扭转的不利影响。（3）甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨框架结构，高度不大于24米的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。楼梯间的布置不应导致结构平面显著不规则，并应对楼梯构件进行抗震承载力验算。（4）框架结构中，砌体填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，避免形成薄弱层或短柱。

（5）为使框架-抗震墙结构和抗震墙结构通过楼、屋盖有效地传递地震剪力给抗震墙，规定楼、屋盖的长宽比不宜超过下表规定：楼、屋盖类别烈度6789现浇、叠合梁板4.04.03.02.0装配式楼盖3.03.02.0不宜采用框支层的现浇梁板2.52.52.0板柱-抗震墙结构的现浇梁板3.03.02.0抗震墙结构是由钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载的结构体系.具有整体性能好、抗倒刚度大和抗震性能好等优点，该类结构无突出墙面的梁、柱，可降低建筑层高，充分利用空间，特别适合于20～30层的高层居住建筑.但该类建筑大面积的墙体限制了建筑物内部平面布置的灵活性。抗震墙结构的布置除了应注意平面与竖向的均匀外，尚应注意：较长的抗震培宜开洞口设置弱连系梁，将一道抗震墙分成较匀匀的若干墙段（包括小开洞墙及联肢墙），各墙段的高宽比不应小于2。当建筑平面过长、结构单元的结构体系不同、高度和刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，应考虑设防震缝。其最小宽度应符合下面要求：高层建筑宜选用合理的建筑结构方案，不设防震缝。（1）防震缝（1）钢筋混凝土框架房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm，超过15m时，6、7、8、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，宜加宽20mm。防震缝与抗撞墙（2）框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用框架规定数值的50%，且不宜小于70mm。（3）防震缝两侧结构类型不同时，按不利体系考虑，并按低的房屋高度计算缝宽。th框架框架-抗震墙8、9度设防的钢筋混凝土框架房屋防震缝两侧的结构，当结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋的尽端设垂直于防震缝的抗撞墙。（2）抗撞墙层高不同高度、刚度相差较大每一侧的数量不应少于两道。宜分别对称布置，墙肢的长度可不大于一个柱距。内力应按考虑和不考虑抗撞墙两种情况进行分析，按不利情况取值。抗撞墙的端柱和框架边柱箍筋应沿房屋全高加密。4.2.3结构的抗震等级地震作用下，钢筋混凝土结构的地震反应有下列特点：1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；2、结构的抗震能力主要取决于主要抗侧力构件的性能；3、房屋越高，地震反应越大，抗震要求越高。地震作用与烈度、场地等有关，从经济角度考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可以有明显的差别。主、次抗侧力构件的抗震要求应有差别。抗震等级是确定结构构件抗震计算和抗震措施的标准。根据设防烈度、房屋高度、建筑类别、结构类型及构件在结构中的重要程度确定，共分四个等级，一级最高。下表为丙类建筑抗震等级的划分：注：1.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；2.接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。3.低于60m的核心筒-外框结构，满足框架-抗震墙结构的有关要求时，应允许按框架-抗震墙结构确定抗震等级。4.大跨度框架指跨度不小于18m的框架。结构类型烈度6789框架结构高度（m）≤24>24≤24>24≤24>24≤24框架四三三二二一一大跨度框架三二一一框架-抗震墙结构高度（m）≤60>60<2424-60>60<2424-60>60≤2424-50框架四三四三二三二一二一抗震墙三二二一一钢筋混凝土房屋抗震等级的确定，尚应符合下列要求：（1）框架结构中设置少量抗震墙，在规定的水平力作用下，框架底部所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩50%时，其框架的抗震等级仍应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。（2）裙房与主楼相连，除应按裙房本身确定外，相关部位不应低于按主楼确定的抗震等级；主楼结构在裙房顶层及相邻上下各一层应适当加强构造措施。裙房与主楼分离时，应按裙房本身确定抗震等级。（3）当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。（4）当甲、乙类建筑按规定提高1度确定其抗震等级而房屋的高度超过表5-3规定的范围时，应采取比一级更为有效的抗震构造措施。（1）框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：--框架-抗震墙结构在基本振型地震作用下框架部分承受的地震倾覆力矩；--结构层数；--框架i层柱的根数；--第i层j根框架柱的计算地震剪力；--第i层层高。倾覆力矩（2）裙房与主楼的等级ccccc1cc裙房顶部上下各一层应提高抗震措施（3）多层与高层建筑的地下室一层以下根据具体情况按三级或按更低等级。9度时应专门研究。图中c为抗震等级框架结构设计的过程及内容：结构布置及构件截面尺寸确定——计算简图——荷载计算——重力荷载代表值计算——水平（地震）作用计算——内力计算（竖向、水平向）——内力组合——截面强度计算——变形验算——构造措施等4.3框架内力与位移计算一、结构水平地震作用自振周期的计算内力计算时，需要计算结构的基本自振周期数值。一般多采用顶点位移法计算式中ψT―考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，当采用实砌填充砖墙时取0.6-0.7；当采用轻质墙、外挂墙板时取0.8；uT―假想集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi为水平荷载，按弹性方法所求得的结构顶点假想位移（m）。注意：对于有突出于屋面的屋顶间（电梯间、水箱间）等的框架结构房屋，结构假想位移uT指主体结构顶点的位移。GE1GE2GE3GE4GE5GE5U1U1U2U1U2U3U4U1U3U2U1U3U2U4U5U6uT=U1+U2+U3+U4+U5+自振周期的经验公式1.一般情况下，高层建筑的基本自振周期可按下式近似计算（1）钢筋混凝土框架和框剪结构的基本自振周期按下式计算（2）钢筋混凝土抗震墙结构的基本周期按下式计算H---房屋总高度；B---所考虑方向房屋总宽度。（1）钢筋混凝土框架结构（2）钢结构N---结构总层数。2.钢筋砼框架、框剪和剪力墙结构基本自振周期可按下式计算水平地震作用的计算（一）计算简图横向框架；纵向框架跨度，层高，荷载作用位置和大小一般情况下可用底部剪力法周期计算可采用顶点位移法

非结构墙体影响系数

各楼层地震作用标准值顶层附加地震作用

二、水平地震作用下框架内力的计算1.反弯点法适用于层数较少、梁柱线刚度比大于３的情况，计算比较简单。２.Ｄ值法（改进反弯点）近似考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度的影响，比较精确，应用广泛。用D值法计算框架内力的步骤如下：(1）计算各层柱的侧移刚度D式中Kc―柱的线刚度；h―楼层高度；α―节点转动影响系数，由梁柱线刚度，按表取用。(2）计算各柱所分配的剪力Vij(3）确定反弯点高度y(4）计算柱端弯矩Mc上端下端(5）计算梁端弯矩Mb梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上、下柱端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配。柱剪力Vij与反弯点高度y梁端弯矩（６）计算梁端剪力Ｖb(7）计算柱轴力N边柱轴力为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为柱两侧梁端剪力之差，亦按层叠加。梁两端弯矩计算图柱底层柱轴力为：边柱轴力三、竖向荷载作用下框架内力计算１.分层法（１）将该层梁与上下柱组成计算单元，每单元按双层框架计算其内力，每层只承受该层竖向荷载，不考虑其他各层荷载的影响。注意：除底层外其他各层的线刚度均乘以折减系数0.9；底层柱的弯矩传递系数由1/2改为1/3。（２）用弯矩分配法逐层计算各单元框架的弯矩，叠加起来即为整个框架的弯矩。每一层柱的最终弯矩由上、下层单元框架所得弯矩叠加。对节点处不平衡弯矩较大的可再分配一次，但不在传递。竖向荷载框架内力近似计算可采用分层法和弯矩二次分配法竖向荷载下梁端弯矩调幅注意：只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅当活荷载不很大时，可按全部满载布置。当活荷载较大时，可将跨中弯矩乘以1.1~1.2系数加以修正，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。现浇框架：β=0.8~0.9；装配整体式框架β=0.7~0.8四、弯矩调幅由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载下可以考虑适当降低梁端弯矩，进行调幅，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。将调幅后的梁端弯矩叠加简支梁的弯矩，则可得到梁的跨中弯矩。支座弯矩调幅后，梁跨中弯矩应相应增加，且调幅后的跨中弯矩不应小于简支情况下跨中弯矩的50%。五、内力组合进行结构设计时，应根据可能出现的最不利情况确定构件内力设计值。在框架抗震设计时，一般应考虑两种基本组合：１.地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合式中SGE―相应于水平地震作用下重力荷载代表值效应的标准值；SEh―水平地震作用效应的标准值。２.竖向荷载效应，包括全部恒荷载与活荷载的组合式中SG―由恒荷载产生的内力标准值；SQ―由活荷载产生的内力标准值。取上述两种组合中的最不利情况作为截面设计用的内力设计值。S=1.35SG+1.4x0.7SQ六、框架结构位移验算框架结构构件尺寸往往决定于结构的侧移变形要求。１.多遇地震作用下层间弹性位移的计算对所有框架都应进行此项计算２.罕遇地震作用下层间弹塑性位移验算规定：7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构应进行此项计算。《抗震规范》规定，对于不超过12层，且刚度无突变的钢筋混凝土框架结构，可按简化方法验算框架薄弱层的弹塑性变形。当时，进行弹塑性位移计算。

验算步骤：①楼层屈服强度的确定②薄弱层确定，一般在底层和较小层。③薄弱层的层间弹塑性位移验算（1）楼层屈服强度的确定a、根据梁柱的实际配筋及材料的强度标准值，计算梁柱的实际极限抗弯承载力梁:柱:楼层屈服强度(剪力)的确定示意①计算梁柱极限抗弯能力②计算柱截面有效受弯承载力③计算柱的层间受剪承载力b、计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。

根据破坏机制当时，为强梁弱柱型柱先屈服，梁后屈服

当时，为强柱弱梁型，梁首先屈服。柱端截面有效受弯承载力由节点的弯矩平衡得出，且不大于柱的极限弯矩。当且一柱端先达到屈服，此时，另一端的受弯承载力按刚度求得。上柱下端屈服下柱上端屈服c、计算第i层第j根柱的受剪承载力d、第i层各柱总的屈服强度⑶薄弱层的层间弹塑性位移计算⑷层间弹塑性位移验算4.4框架结构构件设计4.4.1

框架梁截面设计1、设计要求及计算要点：⑴梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力(强剪弱弯）——设计剪力的取值。⑵梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力——延性设计问题。⑶解决好梁筋的锚固问题（强锚固）。2、框架梁受剪承载力验算⑴梁剪力设计值Vb为梁端组合剪力设计值ln为梁的净跨9度和一级框架结构尚应符合：4.4.1框架梁的截面设计一、强剪弱弯为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按‘强剪弱弯’的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值：一、二、三级框架4.4框架结构构件设计VGb为梁在重力荷载代表值（9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值Mbual和Mbuar分别为梁左右端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值ηvb为梁端剪力增大系数，一级为1．3，二级为1．2，三级为1.1弯矩均为调整为强柱弱梁后的弯矩框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋百分率（%）抗震等级位置支座（取较大值）跨中（取较大值）一级0.4和80ft/fy0.3和65ft/fy二级0.3和65ft/fy0.25和55ft/fy三、四级0.25和55ft/fy0.2和45ft/fy二、最小配筋率

钢筋混凝土结构梁，其截面组合的剪力设计值应符合下列要求：（1）跨高比大于2.5的梁和连梁，考虑地震组合的剪力设计值V应满足：（2）跨高比不大于2.5的梁和连梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙底部加强部位，应满足：三、剪压比限值

钢筋混凝土框架梁截面尺寸应符合下列要求：（1）截面宽度不宜小于200mm；（2）截面高度和宽度的比值不宜大于4；（3）净跨与截面高度的比值不宜小于4。①当时，①当时，四、矩形截面正截面受弯承载力1、单筋梁②当2、双筋梁②当③当时，考虑地震作用组合时，梁受剪承载力计算公式为：

其中，当小于1.5时，取=1.5；当大于3时，取=3。五、斜截面受剪承载力六、梁配筋应符合下列各项要求：1.梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35;2.梁端截面的底面与顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于0.5,二、三级不应大于0.3;3.梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按下表采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm抗震框架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长度（采用较大值）（mm）箍筋最大间距（采用最小值）（mm）箍筋最小直径(mm)沿梁全长箍筋的面积配筋率（%）一2hb,500hb/4,6d,100100.3ft/fyv二1.5hb,500hb/4,8d,10080.28ft/fyv三1.5hb,500hb/4,8d,15080.26ft/fyv四1.5hb,500hb/4,8d,15060.26ft/fyv影响梁截面延性的主要因素有：梁的截面尺寸，纵向钢筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋和混凝土强度等级等。4.4.2框架柱的抗震设计1.按强柱弱梁设计，尽量实现梁铰破坏机制（1）调整柱的弯矩，实现强柱弱梁（2）框架柱底层固定端弯矩增大，推迟其屈服（3）加大角柱设计内力，提高角柱承载力2.按强剪弱弯设计，避免发生剪切破坏3.控制剪跨比和轴压比，实现大偏心受压破坏4.控制截面尺寸，保证框架柱延性5.设置箍筋加密区，改善框架柱的延性6.控制纵向钢筋面积，提高框架柱的延性两种破坏形式弱柱型弱梁型抗震规范规定：一、二、三、四级框架，除顶层柱和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求9度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的弯矩设计值之和;---节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；---节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值之和；---柱端弯矩增大系数，框架结构一级为1.7,二级为1.5,三级为1.3，四级1.2。其他类型中框架，一级取1.4，二级取1.2，三、四级取1.1.一、按强柱弱梁设计（1）调整柱的弯矩，实现强柱弱梁注意：框架底层柱根部对整体框架延性起控制作用，柱脚过早出现塑性铰将影响整个结构的变形和耗能能力。为了不使框架结构底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三、四级框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3、1.2。（2）框架柱底层固定端弯矩增大，推迟其屈服（3）加大角柱设计内力，提高角柱承载力实际地震作用来自双向，还伴随有扭转，因此框架结构的角柱处于双向受力的不利状态，因此规范要求加大角柱内力设计值，对于一、二、三、四级框架的角柱，柱端组合弯矩值、剪力设计值经调整后，尚应乘以不小于1.1的增大系数，以提高其承载力。一级及二级框架角柱其箍筋沿全高加密，也是增加延性的重要措施。二、按强剪弱弯设计《抗震规范》规定：对于抗震等级为一、二、三级、四级框架柱两端采用剪力增大系数确定剪力设计值：9度和一级框架结构尚应符合：柱上端/下端截面顺时针方向或逆时针方向组合弯矩设计值（取调整后的设计值，包括角柱的内力放大）;端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值之和；柱剪力增大系数，对框架结构一级为1.5,二级为1.3,三级为1.2，四级1.1。其他类型框架，一级取1.4，二级取1.2，三、四级取1.1.试验表明变形能力随轴压比增大而急剧降低。N——有地震作用组合的柱组合轴压力设计值；b、h——为柱截面宽度和高度；fc为混凝土抗压强度设计值。轴压比：三、控制剪跨比和轴压比，实现大偏心受压破坏类别抗震等级一二三四框架结构0.650.750.850.90板柱-抗震墙框架-抗震墙及筒体0.750.850.900.95部分框支抗震墙0.60.7对Ⅳ类场地上较高的高层建筑，柱轴压比限值也应适当减少剪跨比大于2.0时：剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比，即剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响。因此应控制。剪跨比不大于2.0时：四、控制截面尺寸，保证框架柱延性混凝土强度影响系数强度大于C50时取1.0强度等于C80取0.8五、设置箍筋加密区，改善框架柱延性加密区箍筋作用：1.承担剪力2.约束混凝土，提高混凝土抗压强度，提高变形3.为纵向钢筋提供约束，防止纵筋屈曲

包括三个方面内容：（1）箍筋加密区范围（2）箍筋加密区体积配箍率（3）箍筋加密区的箍筋直径、间距和肢距（1）箍筋加密区范围①柱端取矩形截面柱之长边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之1/6和500mm三者之中最大值；②底层柱柱根不小于柱净高的1/3，当有刚性地面时，除柱端箍筋加密区外，尚应在刚性地面上、下各500mm的高度范围；③框支柱取全高；④剪跨比不大于2的柱和因填充墙等形成柱净高与截面高度之比不大于四（Hn/h≤4.0）的柱全高；⑤一级及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。在柱箍筋加密区范围内，箍筋的体积配箍率应符合下式要求：v为最小配箍特征值，按表采用。（2）箍筋加密区的体积配箍率

：体积配箍率，对一、二、三、四级抗震等级的框架柱，其箍筋加密区箍筋最小体积配箍率分别不应小于0.8%、0.6%、0.4%、0.4%。fc:混凝土强度，当混凝土强度低于C35时，应按C35计算；fyv:箍筋或拉筋强度，当fyv超过360N/mm2时，应取360N/mm2计算。抗震等级箍筋形式轴压比0.30.40.50.60.70.80.91.01.05一级普通箍筋、复合箍筋0.100.110.130.150.170.200.23——螺旋箍筋、复合或连续复合螺旋箍0.080.090.110.130.150.180.21——二级普通箍筋、复合箍筋0.080.090.110.130.150.170.190.220.24螺旋箍筋、复合或连续复合螺旋箍0.060.070.090.110.130.150.170.200.22三级普通箍筋、复合箍筋0.060.070.090.110.130.150.170.200.22螺旋箍筋、复合或连续复合螺旋箍0.050.060.070.090.110.130.150.180.20注：1.普通箍筋系指单个矩形箍筋和单个圆形箍筋；复合箍筋系指由矩形、多边形、圆形箍筋或拉筋组成的箍筋；复合螺旋箍指由螺旋箍与矩形、多边形、圆形箍筋或拉筋组成的箍筋；连续复合螺旋箍指全部螺旋箍为同一根钢筋加工成的箍筋；2.计算复合螺旋箍筋的配筋特征值时，非螺旋箍筋的计算配筋特征值应乘0.8，折算成螺旋箍筋后按表内螺旋箍一栏采用。柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值v抗震等级箍筋最大间距（采用较小值）（mm）箍筋最小直径（mm）箍筋加密区长度（采用较大者）一6d,10010h（或D）,Hn/6,500mm二8d,1008三8d,150(柱根100)8四8d,150(柱根100)6(柱根8)注：h为矩形截面长边尺寸，D为圆形截面直径，Hn为柱净高，d为纵向钢筋最小直径。柱加密区的箍筋最大间距和最小直径柱的箍筋加密范围,除表中的规定柱端较密区长度外，底层柱根部取不小于柱净高的1/3，当有刚性地面时，除柱端外取刚性地面，上下各500mm，短柱、一级框架柱的角柱和需要提高变形能力的柱采用全高加密。（3）箍筋加密区内箍筋直径、间距和肢距考虑柱在其层高范围内剪力值不变，及可能存在的扭转影响，为避免非加密区抗剪承载力降低过多而造成剪切破坏，在柱的非加密区，箍筋的体积配筋率不宜小于加密区配筋率的50%，箍筋间距对一、二级抗震不应大于10d，对三、四级抗震不宜大于15d，d为纵筋直径。为有效约束混凝土，柱加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm，四级不宜大于300mm。且每隔一根纵筋宜在两个方向有箍筋或拉筋的约束。箍筋加密区内箍筋肢距（1）宜对称配置。（2）柱纵向钢筋的最小总配筋率应按表采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%。对IV类场地上较高的高层建筑，表中的数值宜增加0.1。（3）柱总配筋率不应大于5%。（4）一级且剪跨比不大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。（5）边柱、角柱及抗震墙边柱考虑地震作用组合产生拉力时，柱内纵筋总截面面积计算值应增加25%。六、控制纵向钢筋面积，提高框架柱的延性柱类型抗震等级一级二级三级四级框架中柱、边柱1.00.80.70.6框架角柱1.21.00.90.8框架柱全部纵向钢筋最小配筋百分率（%）柱正截面受弯承载力柱斜截面受剪承载力其中，当小于1时，取=1；当大于3时，取=3。上式中N为考虑地震作用组合的框架柱的轴向压力设计值，当N大于0.3fcA时，取N=0.3fcA。并且当式中方括号内的计算值小于时，取等于且的值不应小于0.36ftbh0。上式中N为考虑地震作用组合的框架柱的轴向拉力设计值。当框架柱出现拉力时，其斜截面受剪承载力计算公式则应为：柱上端纵筋柱下端纵筋箍筋在竖向荷载和地震作用下，框架梁柱节点主要承受柱传来的轴向力、弯矩、剪力和梁传来的弯矩、剪力。

节点区的受力节点区的破坏形式为由主拉应力引起的剪切破坏。如果节点未设箍筋或箍筋不足，则由于其抗剪能力不足，节点区出现多条交叉斜裂缝，斜裂缝间混凝土被压碎，柱内纵向钢筋压屈。4.4.3框架节点抗震设计框架节点破坏的主要形式是节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏。根据“强节点弱构件”的设计概念，框架节点的设计准则是；①节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱）的承载力；②多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；③罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；④梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固；⑤节点配筋不应使施工过分困难。砼粘结强度退化率为0.75，抗震所需的锚固长度应在原锚固长度上有所增加。一、二级三级四级⑶弯折筋的弯折段不能太小。框架节点构造框架节点内必须设置足够数量的水平箍筋，箍筋的最大间距、最小直径与柱加密区的要求相同，或比其要求更高。柱中纵筋不宜在节点区截断，框架梁上部纵筋应贯穿中间节点。框架梁、柱中钢筋在节点的配筋构造参见非抗震设防要求现浇框架，但钢筋的锚固长度应满足相应的纵向受拉钢筋抗震锚固长度laE。节点剪力设计值取某中间节点为隔离体，设梁端已出现塑性铰，则梁受拉纵筋的应力为fyk。

Mcb=Mcu，Mct=Mcl

Mcl+Mcu=Mbl+Mbr

因为梁端弯矩可为逆时针或顺时针方向，二者的是不同的，设计计算时应取其中较大的值。并且应按实际配筋的面积计算。导出了节点区的剪力设计值Vj。节点区抗剪承载力极限状态的设计要求：Vj

Vju

（1）一、二、三级抗震等级，节点核心区组合的剪力设计值9度和一级框架尚应符合---梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；---节点剪力增大系数，一级取1.35,二级取1.2。---柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；---梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；---梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；---节点左右梁端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和；---节点左右梁端纵向受拉钢筋实际配筋面积（考虑受压筋）和材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩值之和。（2）框架节点核心区截面受剪承载力的验算一、二、三级框架：9度时的一级节点---混凝土抗拉强度设计值；---对应与组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值；---箍筋间距；---箍筋抗拉强度设计值；---核心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;四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施的要求。（3）剪压比限值节点核芯周围一般都有梁的约束，抗剪面积实际比较大，故剪压比限值可适当放宽。c、当梁柱轴线不重合时，（偏心距不应大于）此时取下列较小值b、当梁柱轴线重合，但梁宽小于该侧柱宽1/2时，取下列较小者a、当梁柱轴线重合，且梁宽不小于该侧柱宽的1/2时4.5抗震墙结构抗震设计一、剪力墙结构的布置剪力墙结构的布置要求满足以下几方面要求：⑴剪力墙在平面上应沿结构的主轴方向双向或多向布置，宜使两个方向的刚度接近，避免结构某一方向刚度很大而另一方向刚度较小。⑵剪力墙结构的平面形状力求简单、规则、对称，墙体布置力求均匀，使质量中心与刚度中心尽量接近。⑶剪力墙墙体沿建筑物高度宜贯通对齐，上下不错层、不中断，墙厚度沿竖向宜逐渐减薄，尽量避免竖向刚度突变，在同一结构单元内宜避免错层及局部夹层。⑷剪力墙墙肢截面宜简单、规则，内外墙应对直拉通。⑸剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，以形成明显的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙。洞口设置应避免墙肢刚度相差悬殊。墙肢截面长度与厚度之比不宜小于3。⑹当建筑使用功能要求有底层大空间时，可采用底层大空间剪力墙结构（即框支剪力墙），但必须保证一定数量的落地剪力墙。在矩形平面的建筑中，落地横向剪力墙的数量不能太少，非抗震设计时不宜少于全部横向剪力墙的30%，抗震设计时不宜少于全部横向剪力墙的50%。底层落地剪力墙和筒体应加厚，并可提高混凝土强度等级以补偿底层的刚度。落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部。⑺落地剪力墙的间距lw应符合以下条件：非抗震设计时：lw≤3B，lw≤36m（B为楼面宽度）抗震设计时：lw≤2B，lw≤24m（8度抗震设防）lw≤2.5B，lw≤30m（6、7度抗震设防）⑻框支剪力墙结构中框支梁上方的一层墙体不宜在边端设门洞，且不得在中柱上方设门洞。落地剪力墙尽量少开门窗洞，若必须开洞时宜布置在墙体的中部。二、剪力墙结构的受力特点1、剪力墙结构的受力特点

剪力墙结构中的墙体既承受竖向荷载，又承受水平荷载，其中承受平行于墙面的水平荷载是墙体的主要作用。剪力墙平面内的刚度很大，而平面外的刚度很小，为了保证剪力墙的侧向稳定，各层楼盖对它的支撑作用很重要。在水平荷载作用下，墙体如同一根底部嵌固于基础顶面的直立悬臂深梁，墙体属于压、弯、剪复合受力状态。剪力墙结构的内力和位移与墙体开洞大小有关，根据墙体的开洞大小和截面应力的分布特点，可将剪力墙分为整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙和壁式框架四类.2、剪力墙结构构件的受力特点⑴墙肢在整截面剪力墙中，墙肢处于受压、受弯和受剪状态，而开洞剪力墙的墙肢可能处于受压、受弯和受剪状态，也可能处于受拉、受弯和受剪状态，后者出现的机会很少。在墙肢中，其弯矩和剪力均在基底部位达最大值，因此基底截面是剪力墙设计的控制截面。墙肢的配筋计算与偏心受力柱类似，但也有不同之处。由于剪力墙截面高度大，在墙肢内除在端部正应力较大部位集中配置竖向钢筋外，还应在剪力墙腹板中设置分布钢筋。墙肢端部的竖向钢筋与墙内的竖向分布钢筋共同承受正截面受弯承载力，水平分布钢筋承担剪力作用。竖向分布钢筋与水平分布钢筋形成网状，还可以抵抗墙面混凝土的收缩及温度应力。三、墙肢的抗震概念设计1.按强剪弱弯设计，尽量避免剪切破坏2.加强墙底塑性铰区，提高墙肢延性3.限制墙肢轴压比，保证墙肢的延性4.设置边缘构件，改善墙肢延性5.控制墙肢截面尺寸，避免过早剪切破坏6.配置分布钢筋，提高墙肢的受力性能7.加强墙肢平面外抗弯能力，避免平面外错断1.按强剪弱弯设计，尽量避免剪切破坏一、二、三级抗震墙底部加强部位，其截面组合的剪力设计值应按下式调整：V＝vwVw

9度时以及一级抗震等级时尚应符合

V＝1.1Vw

V为抗震墙底部加强部位截面组合的剪力设计值Vw为抗震墙底部加强部位截面的剪力计算值

Mwua为抗震墙底部截面按实配纵向钢筋面积、材料强度标准值和轴力设计值计算的抗震承载力所对应的弯矩值：有翼墙时应考虑墙两侧各一倍翼墙厚度范围内的配筋

Mw为抗震墙底部截面组合的弯矩设计值

vw为抗震墙剪力增大系数，一级为1．6，二级为1．4，三级为1．2，对应其他部位，则均应采用计算截面组合的剪力设计值。2.加强墙底塑性铰区，提高墙肢延性规范规定：抗震墙底部加强部位的范围应符合下列规定：①底部加强部位的高度，从地下室顶板算起。当结构嵌固于基础顶时，底部加强部位尚宜向下延伸到地下部分的嵌固端。②一般抗震墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10和底部两层二者之中的较大值③房屋高度大于24米时，可取底部一层。3.限制墙肢轴压比，保证墙肢的延性一级、二级、三级抗震等级的抗震墙，其重力荷载代表值设计值作用下的轴压比不宜超过表5-9限制。轴压比一级（9度）一级（8度）二、三级N/fcA0.40.50.6考虑系数1.2影响4.设置边缘构件，改善墙肢延性边缘构件分为构造边缘构件和约束边缘构件规范规定，一、二、三级抗震墙底部加强部位及相邻的上一层应按规定设置约束边缘构件，以提供足够的约束，但墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴压比小于表5-10的规定值时可按规定设置构造边缘构件，以提供适度约束。抗震等级（设防烈度）一级（9度）一级（7，8度）二、三级轴压比（N/fcAw）0.10.20.3约束边缘构件构造边缘构件约束边缘构件抗震等级（设防烈度）一级（9度）一级（8度）二、三级λ≤0.2λ>0.2λ≤0.3λ>0.3λ≤0.4λ>0.4λv0.120.200.120.200.120.20lc暗柱0.20hw0.25hw0.15hw0.20hw0.15hw0.20hw端柱、翼墙或转角墙0.15hw0.20hw0.10hw0.15hw0.10hw0.15hw纵向钢筋面积（取较大值）0.12Ac，8Φ160.12Ac，8Φ160.10Ac，6Φ16(三级6Φ14)箍筋或拉筋沿竖向间距100mm100mm150mm构造边缘构件5.控制墙肢截面尺寸，避免过早剪切破坏（1）按一、二级抗震等级设计的抗震墙的截面厚度，底部加强部位不宜小于层高或无支长度的1/16，且不应小于200mm；其他部位不宜小于层高或无支长度的1/20，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设计的抗震墙的截面厚度，底部加强部位不宜小于层高或无支长度的1/20，且不应小于160mm，其他部位不宜小于层高或无支长度的1/25，且不应小于140mm抗震等级剪力墙部位有端柱和翼柱无端柱和翼柱一、二级底部加强区H/16200h/12200其他部位H/20160h/15180三、四级底部加强区H/20160H/20160其他部位H/25160H/25180非抗震区所有部位H/25160H/25180（2）每个墙段高宽比大于2.0（3）剪压比限制λ>2.5λ≤2.56.配置分布钢筋，提高墙肢的受力性能一二三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%四级抗震墙不应小于0.20%.钢筋最大间距不应大于300mm最小直径不应小于8mm.7.加强墙肢平面外抗弯能力，避免平面外错断①沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该墙肢平面外弯矩②当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙，宜在墙与梁相交处设置扶壁柱③当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设置暗柱，并宜按计算确定配筋④必要时剪力墙内可设置型钢斜截面受剪承载力,偏心受压墙肢斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力,偏心受拉四、连梁的抗震概念设计原则：基本同普通钢筋混凝土梁设计；一般按双筋截面设计；弯距和剪力可以调幅：完全弹性：6、7度：×0.8，8、9度：×0.5，罕遇地震下可不考虑连梁的作用正截面抗弯：9度框架结构尚应符合：1.为了避免连梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按‘强剪弱弯’的原则调整连梁端部截面组合的剪力设计值：一、二、三级框架式中Vb为梁端组合剪力设计值ln为梁的净跨VGb为梁在重力荷载代表值（9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值Mbl和Mbr分别为梁左右端反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值Mbual和Mbuar分别为梁左右端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值

ηvb为梁端剪力增大系数，一级为1.3，二级为1.2，三级为1.1

钢筋混凝土结构连梁，其截面组合的剪力设计值应符合下列要求：（1）跨高比大于2.5时：（2）跨高比不大于2.5时：2.剪压比限值3.抗剪承载力其中，当小于1时，取=1；当大于3时，取=3。（1）跨高比大于2.5时：（2）跨高比不大于2.5时：抗震墙水平施工缝的受剪承载力计算（4）施工缝抗剪水平施工缝处全部竖向钢筋截面面积，包括原有的竖向钢筋及附加竖向钢筋抗震墙的施工，是分层浇筑混凝土的，因此层间留有水平施工缝，水平施工缝容易在地震中开裂，为避免墙体受剪后沿着水平施工缝滑移，应验算水平施工缝处受剪承载力。4.5框架—抗震墙结构的基本要求

高层钢筋混凝土框架一抗震墙结构中的抗震墙为第一道防线的主要抗侧力构件提高其变形和耗能能力，对框架一抗震墙结构中的抗震墙的墙体厚度、墙体最小配端柱设计等作出了较严格的规定。（1）抗震墙的厚度不应小于160mm且不应小于层高或无支长度的1/20，底部位的抗震墙厚度，不应小于200mm且不应小于层高或无支长度的1/16。（2）抗震墙端部设置端柱时，墙体在楼盖处宜设置暗梁，暗梁的截面高度不宜小于墙厚和400mm的较大值。（3）端柱的截面宜与同层框架柱相同，并应符合有关框架构造配筋规定；抗震墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。（4）抗震墙的横向和竖向分布钢筋，配筋率均不应小于0.25%，钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于300mm，并应双排布置，拉筋间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。（5）楼面梁与抗震墙平面外连接时，不宜支承在洞口连梁上；沿梁轴线方向宜设置与梁连接的抗震墙，梁的纵筋应锚固在墙内；也可在支承梁的位置设置扶壁柱或暗柱，并应按计算确定其截面尺寸和配筋。（6）框架一抗震墙结构的其他抗震构造措施应符合本章第4节和第5节对框架及抗震墙的有关要求。5.5.2地震作用的计算

指整个结构沿其高度的地震作用的计算。这可用底部剪力法计算。当用振型反应谱法等进行计算时，若采用葫芦串模型，则得出整个结构沿高度的地震作用；若采用精细的模型时，则直接得出与该模型层次相应的地震内力。有时为简化，也可将总地震作用值沿结构高度方向按倒三角形分布考虑。5.5.3内力计算框架和剪力墙协同工作的分析方法可用力法、位移法、矩阵位移法和微分方程法。

力法和位移法(包括矩阵位移法)是基于结构力学假定的精确法。抗震墙被简化为受弯杆件，与抗震墙相联的杆件被模型化为带刚域端的杆件。微分方程法则是一种较近似的便于手算的方法。

微分方程法(1)微分方程及其解用微分方程法进行近似计算(手算)时的基本假定如下：(a)不考虑结构的扭转。(b)楼板在自身平面内的刚度为无限大，各抗侧力单元在水平方向无相对变形。(c)对抗震墙，只考虑弯曲变形而不计剪切变形;对框架，只考虑整体剪切变形而不计整体弯曲变形(即不计杆件的轴向变形)。(d)结构的刚度和质量沿高度的分布比较均匀。(e)各量沿房屋高度为连续变化。

这样，所有的抗震墙可合并为一个总抗震墙，其抗弯刚度为各抗震墙的抗弯刚度之和；所有的框架可合并为一个总框架，其抗剪刚度为各框架抗剪刚度之和。这样，整个结构就成为一个弯剪型悬臂梁。

总抗震墙和总框架之间用无轴向变形的连系梁连接。连系梁模拟楼盖的作用。关于连系梁，根据实际情况，可有两种假定：（1）若假定楼盖的平面外刚度为零，则连系梁可进一步简化为连杆，如图5-28所示，称为铰接体系。（2）若考虑连系梁对墙肢的约束作用，则连系梁与抗震墙之间的连接可视为刚接，如图5-29所示，称为刚接体系。图5-28结构简化为由铰接连杆联系的总抗震墙和总框架

图5-29结构简化为由刚接连杆联系的总抗震墙和总框架1)铰接体系的计算图5-30框架--抗震墙的分析取坐标系如图5-30所示。

框架沿高度方向以剪切变形为主，故对框架使用剪切刚度CF。抗震墙沿高度方向以弯曲变形为主，故对抗震墙使用弯曲刚度EcIeq。根据材料力学中荷载、内力和位移之间的关系，框架部分的剪力QF可表示为：按图5-30所示的符号规则，框架的水平荷载为：类似地，抗震墙部分的弯矩Mw（以左侧受拉为正）可表示为：设墙的剪力以绕隔离体顺时针为正，则墙的剪力Qw为（5-62）（5-63）（5-64）（5-65）设作用在墙上的荷载pw以图示向右方向作用为正，则墙的荷载pw(x)可表示为由图5-30可知，剪力墙的荷载为把上式代入式5-66，得把pp的表达式5-63代入上式，得上式即为框架和抗震墙协同工作的基本微分方程。

（5-66）（5-69）（5-67）（5-68）求解框架和抗震墙协同工作的基本微分方程

框架--抗震墙结