《建筑抗震设计》 课件 张延年 第6-9章 砌体结构房屋抗震设计-隔震与消能减震设计

建筑抗震设计主要内容

第一章地震与抗震概论第二章建筑场地与地基基础第三章地震作用与结构抗震验算

第五章混凝土结构房屋抗震设计

第六章砌体结构房屋抗震设计

第七章钢结构房屋抗震设计

第八章单层厂房抗震设计

第九章隔震与消能减震设计第六章砌体结构房屋抗震设计6.1震害及其分析

6.2一般要求

6.3砌体结构房屋的抗震设计6.4砌体结构房屋抗震构造措施6.5砌体结构房屋抗震构造实例6.6本章小结作业：返回砌体结构的优点：具有容易就地取材、造价低、保温、隔热性能好，并且施工简单等优点，在一定范围内具有优于其他结构的经济效益和使用性能。砌体结构的缺点：抗拉、抗剪和抗弯能力很低并缺乏抗震所要求的延性。因此，砌体房屋的抗震能力较差，特别是未经抗震设计的多层砌体房屋在地震中破坏更为严重。大量震害表明传统的砌体结构抗震性能较差：1923年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋7000栋，几乎全部遭到不同程度的破坏。1948年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到70%-80%。1976年唐山地震，对烈度为10度、11度区的123栋2-8层砖混结构房屋调查，倒塌率为63.2%，严重破坏为23.6%，尚能修复使用的4.2%，实际破坏率达95.8%。抗震性能差的原因：1、刚度大、自重大，地震作用也大；2、砌体材料质脆,抗剪、抗拉、抗弯强度低,地震作用下极易出现裂缝;3、受施工质量的影响较大;如砂浆不饱满,易出现裂缝,减弱抗震性能。多层砖房震害程度统计表(%)下表为我国20世纪60年代至90年代中期多层砖房的震害程度统计表。地震烈度震害程度6度7度8度9度10度基本完好45.940.837.25.80.8轻微破坏42.337.719.59.12.5中等破坏11.212.224.824.75.6严重破坏0.68.818.253.913.0倒塌0.50.36.578.1总计1001001001001006.1

震害及其分析一、倒塌1、全部倒塌全部倒塌可分为三种情况：结构底部墙体不足以抵抗强烈地震所产生的剪力时，底部先倒而导致上部随之塌落；上部墙体过于薄弱先倒，而将底部砸塌；上下墙体同时散碎。唐山市某机关家属大院。共有10栋三层的单元式住宅楼，刚交付使用不久，地震后全部倒塌，基本成为平地。（右图）唐山地震五层楼倒塌中，大楼塌毁后各层楼板叠压在一起（左图）映秀镇大量砌体结构房屋倒塌（右图）青川县城大量砌体结构房屋倒塌（左图）聚源中学的校舍全部倒塌，现场发现一根被剪断的柱子竟然是砖柱。2、上部倒塌

易造成上部倒塌的原因：上部砌体强度不足；屋顶与墙体间连接不好；上部结构自重大、刚度差；上部结构整体性差等。唐山陡河电站办公楼。五层砖混结构，圈梁兼作窗过梁，未设在楼板平面处，造成梁破坏而甩落在地，致使顶层部分倒塌(正立面)。3、局部倒塌

易造成房屋局部倒塌的原因有：房屋地基不均匀；个别部位连接不好、整体性差、平立面处理不当等。外纵墙全部脱开横墙而坍塌是较常见的震害。什邡市蓥华镇一砌体结构房屋，部分垮塌都江堰，新建小学，教学楼,砖预制板板端与圈梁连接尚可，估计另一端是简支梁无拉筋。底框砖混：底框已被完全座垮损毁了二、楼板和屋盖塌落现浇楼、屋盖常因墙体倒塌而破坏；装配式楼、屋盖则可由于支撑长度不足或无可靠拉结而导致楼板坠落；楼、屋盖梁也可因梁端伸进墙内长度不足而自墙内拔出，造成梁的塌落。破坏原因：楼板和屋盖是地震时传递水平地震作用的主要构件。右前这幢建筑屋面板、楼板全部坠落，估计板端无拉结或拉结很弱，这列房间无生存空间，楼梯间走道有生存空间。龙居中心学校，教学楼，大梁上的预制板板端未看见拉结钢筋。唐山市开滦煤矿研究所三层宿舍楼。地震后坡项轻型瓦屋面塌落，顶层多数为12厘米隔墙捣口无圈梁。震后，顶层倒塌，屋盖塌落。三、墙的破坏墙体破坏的部位和形式往往与布置、砌体强度和房屋构造等因素有密切关系。结构变形与典型破坏墙体的破坏形式主要有：斜裂缝、交叉裂缝、水平裂缝和竖向裂缝。典型的剪切斜裂缝平面外震动造成的竖向裂缝典型的砖墙X形剪切裂缝地震时引起墙体竖向裂缝的原因有：

纵横墙体交接处的连接不好、地基不均匀沉降和竖向地震作用下梁支座处局部压力过大等。四、墙角的破坏破坏主要原因是：墙角位于房屋的尽端，纵横两个方向的约束差，该处较薄弱；在墙角，地震作用的扭转效应较为明显，该处应力状态较为复杂，易于产生应力集中。唐山市冶金机械厂家属楼三层转角墙体崩塌在横纵墙交接处或变化较大的两部体系的交接处，地震时常产生裂缝。为纵横外墙转角处的裂缝细部照片，砖被拉断五、楼梯间的破坏主要是楼梯间墙体的破坏，楼梯本身很少破坏。破坏原因是：墙体在高度方向缺乏有力的支撑，此部位空间刚度差，特别是顶层墙体的计算高度又比其它层位的大，稳定性差，当楼梯间位于房屋尽端或转角处，其墙体的破坏尤为严重。楼梯间与弱连接处破坏六、纵横墙连接的破坏破坏原因：由于施工时纵横墙没有很好的咬槎砌筑或缺乏足够的拉结，加之此部位受力较复杂，易产生应力集中。因此，地震时易产生竖向裂缝，严重者外纵墙和山墙外闪，甚至倒塌。外纵墙全部脱开而坍塌突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间等）、烟囱、女儿墙，由于“鞭端效应”引起破坏。房屋附属物的破坏比下部主体结构破坏严重。6度区有所破坏，7度区普遍破坏，8-9度区几乎全部破坏或倒塌。女儿墙等坠物严重，建筑物间距较密，造成逃生困难七、附属构件的破坏汉旺镇PICC大楼，屋顶塔楼2个掉落1个。在地震中，附属构件破坏返回6.2

一般要求1、房屋的层数和总高度的限制房屋类别最小墙厚(mm)烈度67890.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g高度层数高度层数高度层数高度层数高度层数高度层数多层砌体房屋普通砖多孔砖多孔砖小砌块240240190190212121217777212118217767211815187656181815186656151512155545129-943-3底部框架-抗震墙砌体房屋普通砖多孔砖240227227196165----多孔砖190227196165134----小砌块190227227196165----采用蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体的房屋，当砌体的抗剪强度仅达到普通粘土砖砌体的70%时，房屋的层数应比普通砖房减少一层，高度应减少3m；当砌体的抗剪强度达到普通砖砌体的取值时，房屋的层数和高度同普通砖房屋。多层砌体承重房屋的层高，不应超过3.6m；底部框架-抗震墙砌体房屋的底部，层高不应超过4.5m。当使用功能确有需要时，采用约束砌体等加强措施的普通砖房屋，层高不应超过3.9m。丙类设防的横墙较少的多层砌体房屋，当总高度和层数接近或达到上表规定限值，应采取下列加强措施：

(1)房屋的最大开间尺寸不宜大于6.6m。(2)同一结构单元内横墙错位数量不宜超过横墙总数的1/3，且连续错位不宜多于两道；错位的墙体交接处均应增设构造柱，且楼、屋面板应采用现浇钢筋混凝土板。

(3)横墙和内纵墙上洞口的宽度不宜大于1.5m；外纵墙上洞口的宽度不宜大于2.1m或开间尺寸的一半；且内外墙上洞口位置不应影响内外纵墙与横墙的整体连接。(4)所有纵横墙均应在楼、屋盖标高处设置加强的现浇钢筋混凝土圈梁：圈梁的截面高度不宜小于150mm，上下纵筋各不应少于3Ф10，箍筋不小于Ф6，间距不大于300mm。

(5)所有纵横墙交接处及横墙的中部，均应增设满足下列要求的构造柱：在纵、横墙内的柱距不宜大于3.0m，最小截面尺寸不宜小于240mm×240mm(墙厚190mm时为240mm×190mm)，配筋宜符合下表的要求。

(6)同一结构单元的楼、屋面板应设置在同一标高处。

(7)房屋底层和顶层的窗台标高处，宜设置沿纵横墙通长的水平现浇钢筋混凝土带；其截面高度不小于60mm，宽度不小于墙厚，纵向钢筋不少于2Ф10，横向分布筋不小于Ф6，间距不大于200mm。增设构造柱的纵筋和箍筋设置要求位置纵向配筋箍筋最大配筋率(%)最小配筋率(%)最小直径(mm)加密区范围(mm)加密区间距(mm)最小直径(mm)角柱1.80.814全高1006边柱14上端700下端500中柱1.40.6122、房屋最大高宽比的限制保证房屋的稳定性。房屋最大高宽比烈度6789最大高宽比2.52.52.01.5注：1单面走廊房屋的总宽度不包括走廊宽度；2建筑平面接近正方形时，其高宽比宜适当减小。3、房屋抗震横墙最大间距的限制多层砌体房屋的横向地震作用主要由横墙承受。多层砌体房屋的抗震横墙间距不应超过下表的要求，且在混凝土小型空心砌块房屋中，不宜采用木楼屋盖。

房屋抗震横墙最大间距(m)楼屋盖类别烈度6789多层砌体房屋现浇或装配整体式钢筋混凝土楼、屋盖装配式钢筋混凝土楼、屋盖木屋盖1511915119119474-底部框架-抗震墙砌体房屋上部各层同多层砌体房屋-底层或底部两层181511-4、房屋的局部尺寸的限制地震时，房屋首先破坏的部位主要是窗间墙、尽端墙段及女儿墙等。在强烈地震作用下，可能因上述部位的失效而造成整栋房屋结构的破坏甚至倒塌。部位6度7度8度9度

承重窗间墙最小宽度1.01.01.21.5

承重外墙尽端至门窗洞边的最小宽度1.01.01.21.5

非承重外墙尽端至门窗洞边的最小宽度1.01.01.01.0

内墙阳角至门窗洞边的最小距离1.01.01.52.0

无锚固女儿墙(非出入口处)的最大宽度0.50.50.50.0房屋的局部尺寸限制(m)5、房屋的结构体系及平面布置

多层砌体房屋的建筑布置和结构体系，应符合下列要求：

(1)应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。不应采用砌体墙和混凝土墙混合承重的结构体系。

(2)纵横向砌体抗震墙的布置应符合下列要求：

①宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；且纵横向墙体的数量不宜相差过大；

②当平面轮廓凹凸尺寸超过典型尺寸25%时，转角处应采取加强措施；③楼板局部大洞口的尺寸不宜超过楼板宽度的30%，且不应在墙体两侧同时开洞；④房屋错层的楼板高差超过500mm时，应按两层计算；错层部位的墙体应采取加强措施；⑤同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀；墙面洞口的面积，6、7度时不宜大于墙面总面积的55%，8、9度时不宜大于50%；⑥横向中部应设置内纵墙，其累计长度不宜少于房屋总长度的60%(高宽比大于4的墙段不计入)。(3)

房屋有下列情况之一时宜设置防震缝，缝两侧均应设置墙体，缝宽应根据烈度和房屋高度确定，可采用70mm~100mm：

①房屋立面高差在6m以上； ②房屋有错层，且楼板高差大于层高的1/4；

③

各部分结构刚度、质量截然不同。(4)楼梯间不宜设置在房屋的尽端或转角处。(5)

不应在房屋转角处设置转角窗。(6)横墙较少、跨度较大的房屋，宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。返回6.3砌体结构房屋的抗震设计一、水平地震作用计算H1G1GkHkGi二、楼层地震剪力在各墙体间的分配1.横墙的地震剪力第i层的横向地震剪力由第i层所有横墙承受。（1）刚性楼盖房屋现浇及装配整体式钢筋混凝土楼（屋）盖等。高宽比对墙体变形的影响《建筑抗震设计规范》规定：当h/b<1时，可只考虑剪切变形，弯曲变形的影响可予以忽略。等效侧移刚度为：当1≤h/b≤4时，应同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响。当h/b>4时，由于墙体的侧向刚度很小，故不考虑此墙体的侧向刚度，即取K=0（a）无洞墙体（b）有洞墙体规则洞口情况对于水平实心墙带对于窗间墙时时不规则洞口情况(c)小开口墙体层间等效侧向刚度的计算对于小开口墙体，为了使计算简单，可按不开洞的墙体毛面积计算其等效侧向刚度，然后根据开洞率乘以下表中的洞口影响系数。墙体刚度的洞口影响系数开洞率0.100.200.30影响系数0.980.940.88注：1开洞率为洞口水平截面积与墙段水平毛截面积之比，相邻洞口之间净宽小于500mm的墙段视为洞口；2洞口中线偏离墙段中线大于墙段长度的1/4，表中影响系数值折减0.9；门洞的洞顶高度大于层高80%时，表中数据不适用；窗洞高度大于50%层高时，按门洞对待。（2）柔性楼盖房屋柔性楼盖：木结构等楼（屋）盖。第m道横墙所分配的地震剪力，按第m道横墙从属面积上重力荷载代表值的比例分配。第j层第m道横墙从属面积上重力荷载代表值；第j层结构总重力荷载代表值。第j层第m道横墙所应分配地震作用的建筑面；第j层的建筑面积。当楼层单位面积上的重力荷载代表值相等时，可进一步简化为按各墙片所承担的地震作用的面积比进行分配：（3）中等刚度楼盖房屋中等刚度楼盖：介于刚度楼盖和柔性楼盖之间的楼（屋）盖，如装配式钢筋混凝土楼盖。它的各横墙所分配的地震剪力，按刚性楼盖和柔性楼盖结果的平均值确定。3、纵向楼层地震剪力的分配由于房屋纵向尺寸明显大于横向尺寸，纵墙间距比较小，所以，不论采用哪种类型的楼盖，其纵向刚度都比较大，均可按刚性楼盖考虑。多层砌体房屋各纵墙所分配的地震剪力为：4、同一道墙各墙段地震剪力的分配第m道墙第r墙段所分配的地震剪力为：当各墙段的高宽比均小于1或各墙段的宽度相差不大时，上式可简化为：Aiml为第i层第m道墙第l墙段的水平截面面积；Aim为第i层第m道墙在洞口高度处的水平截面面积。式中：1、各类砌体的抗震抗剪强度设计值三、墙体截面抗震承载力验算fVE为砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值；fV为非抗震设计的砌体抗剪强度设计值，按下表采用；

为砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数。

非抗震设计的砌体抗剪强度设计值(MPa)砌体类别砂浆强度≥M10M7.5M5M2.5普通粘土砖小砌块0.170.090.140.080.110.060.08为使各类砌体房屋墙体的截面抗震承载力验算公式的表达公式相同，《规范》中采用砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数ζN，即根据砌体的不同类别，而取用相应的ζN。砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数σ0为对应与重力荷载代表值的砌体截面平均压应力。砌体类别σ0/fV0.01.03.05.07.010.012.0≥16.0普通砖、多孔砖0.800.991.251.471.651.902.05-小砌块-1.231.692.152.573.023.323.922、墙体截面抗震受剪承载力验算(1)一般情况下，应按按下式验算：墙体地震剪力设计值；承载力抗震调整系数，对于两端均有构造柱、芯柱的承重墙为0.9，其它承重墙为1，自承重墙取0.75;墙体横截面面积，多孔砖取毛截面面积；砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪设计值。墙体高宽比0.40.60.81.01.20.100.120.140.150.12(2)采用水平配筋的墙体，应按下式验算：---水平钢筋抗拉强度设计值；---层间墙体竖向截面的总水平钢筋面积，其配筋率应不小于0.07%且不大于0.17%；---钢筋参与工作系数，可按下表采用。式中：fyhAsh

ζs钢筋参与工作系数计入设置与墙段中部、截面不小于240mm×240mm且间距不大于4m的构造柱对承载力的提高作用，按下列简化方法验算：---中部构造柱的横截面总面积(对横墙和内纵墙，当Ac>0.15A时，取Ac=0.15A；对外纵墙，当Ac>0.25A时，取Ac=0.25A)；---中部构造柱的混凝土轴心抗拉强度设计值；---中部构造柱的纵向钢筋截面总面积(配筋率不小于0.6%，大于1.4%时取1.4%)；---构造柱钢筋抗拉强度设计值；---中部构造柱参与工作系数；居中设一根时取0.5，多于一根时取0.4；---墙体约束修正系数(当构造柱间距大于3.0m时，取ηc＝1.0；当构造柱间距不大于3.0m时，取ηc=1.1)；---层间墙体竖向截面的总水平钢筋面积，无水平钢筋时取0.0。AcftAscfycζcηcAsh式中：3、混凝土小砌块墙体混凝土小砌块墙体的截面抗震受剪承载力应按下式验算：ft为芯柱的混凝土轴心抗拉强度设计值；Ac为芯柱的截面总面积；As为芯柱的钢筋截面总面积；ζc为芯柱参与工作系数，按下表采用。芯柱参与工作系数填孔率Ρ<0.150.15≤ρ<0.250.25≤ρ<0.5ρ≥0.5ζc0.01.01.101.154、不利墙段的选择在进行墙体的截面抗震受剪承载力验算时，只需选择纵横向的不利墙段进行验算。不利墙段为：承受地震作用较大的墙段；竖向压应力较小的墙段；局部截面较小的墙段。返回6.4

砌体结构房屋抗震构造措施一、多层砖房的抗震构造措施1、构造柱的设置(1)构造柱的作用提高墙体的变形能力，避免墙体倒塌设置构造柱尚能提高砌体的抗剪强度10%~30%。构造柱位置示意图窗间墙体破坏,如果没有构造柱及圈梁，估计垮塌了圈梁发挥了作用，可是没有构造柱一样倒塌(2) 构造柱的设置要求房屋层数设置部位6度7度8度9度楼、电梯间四角，楼梯段上下端对应的墙体处；外墙四角和对应转角；错层部位横墙与外纵墙交接处；大房间内外墙交接处；较大洞口两侧隔12m或单元横墙与外纵墙交接处；楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处四、五三、四二、三隔开间横墙(轴线)与外墙交接处；山墙与内纵墙交接处六五四二七≥六≥五≥三内墙(轴线)与外墙交接处；内墙的局部较小墙垛处；内纵墙与横墙(轴线)交接处(3)构造柱的截面尺寸、配筋和连接(a)墙角构造柱(b)内墙与外墙交接构造柱构造柱示意图：(c)内墙交接构造柱(d)洞边构造柱(e)墙中构造柱

房屋抗震横墙最大间距(m)房屋类别最小墙厚(mm)烈度67890.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g高度层数高度层数高度层数高度层数高度层数高度层数多层砌体房屋普通砖多孔砖多孔砖小砌块240240190190212121217777212118217767211815187656181815186656151512155545129-943-3底部框架-抗震墙砌体房屋普通砖多孔砖240227227196196134--多孔砖190227196165165103--小砌块190227227196196134--砌块墙的构造柱为了保证砌块墙的整体刚度和稳定性，应在外墙转角处和必要的内外墙交接处设置构造柱，为增强抗震能力，构造柱应与圈梁有完好的连接。2、现浇钢筋混凝土圈梁的设置(1)圈梁的作用对于砌体房屋，现浇钢筋混凝土圈梁可加强墙体的连接，提高楼、屋盖的刚度，增强房屋的整体性；还可以和构造柱共同限制墙体裂缝的开展以及抵抗或减小由于地震或其他原因引起的地基不均匀沉降而对房屋造成的不利影响。水塔破坏了，引起注意的是，原本以为那个砂浆带是圈梁，再仔细一看开裂的地方，根本就是一层水泥砂浆装饰带(2)现浇钢筋混凝土圈梁的设置要求墙类烈度6、789外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处内横墙同上；屋盖处间距不应大于4.5m；楼盖处间距不应大于7.2m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙，且间距不应大于4.5m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙(3)现浇钢筋混凝土圈梁的构造要求

①圈梁应闭合，遇有洞口圈梁应上下搭接。圈梁宜与预制板设在同一标高处或紧靠板底（见图)圈梁示意图砌块墙的圈梁圈梁与过梁接近时，可合二为一。圈梁有现浇、预制两种。现浇圈梁整体性强，但施工麻烦。实际工程中多采用U形预制砌块来代替模板。

②圈梁在下表要求的间距内无横墙时，应利用梁或板缝中配筋替代圈梁。墙类烈度6、789外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处内横墙同上；屋盖处间距不应大于4.5m；楼盖处间距不应大于7.2m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙，且间距不应大于4.5m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙多层砖砌体房屋现浇钢筋混凝土圈梁设置要求

③圈梁的截面高度不应小于120mm，配筋应符合下表的要求；当为按软弱地基设置的基础圈梁时，其截面高度不应小于180mm，纵向配筋不应小于4φ12。砖房圈梁配筋要求配筋烈度6、789最小纵筋4φ104φ124φ14最大箍筋间距(mm)250200150(1)现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度，均不宜小于120mm。3、楼、屋盖的抗震构造要求1.现浇钢筋混凝土楼板或屋面板伸进纵、横墙内的长度，均不宜小于120mm。预制板与圈梁的拉结预制板与圈梁连接预制板与圈梁连接4、墙体间的连接

(1)对7度时长度大于7.2m的大房间及8度和9度时，在外墙转角及内外墙交接处，如未设构造柱，应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋，并每边伸入墙内不宜小于1m。墙体间的连接

(2)对后砌的非承重隔墙，应沿墙高每隔500mm配置2φ6拉结钢筋与承重墙或柱拉结，每边伸入墙内不应小于500mm；8度和9度时，长度大于5m的后砌隔墙的墙顶尚应与楼板或梁拉结。后砌墙与梁的拉结5、楼梯间的抗震构造

(1)顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋和4分布短钢筋平面内点焊组成的拉结网片或4点焊网片；7~9度时其他各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚、纵向钢筋不应少于2φ10的钢筋混凝土带或配筋砖带，配筋砖带不少于3皮，每皮的配筋不少于2φ6，砂浆强度等级不应低于M7.5且不低于同层墙体的砂浆强度等级。

(2)楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm，并应与圈梁连接。

(3)装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接，8、9度时不应采用装配式楼梯段；不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯，不应采用无筋砖砌栏板。

(4)突出屋顶的楼、电梯间，构造柱应伸到顶部，并与顶部圈梁连接，所有墙体应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋和φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或φ4点焊网片。(1)坡屋顶房屋的屋架应与顶层圈梁可靠连接，檩条或屋面板应与墙、屋架可靠连接，房屋出入口处的檐口瓦应与屋面构件锚固。采用硬山搁檩时，顶层内纵墙顶宜增砌支承山墙的踏步式墙垛，并设置构造柱。(2)门窗洞处不应采用砖过梁；过梁支承长度，6~8度时不应小于240mm，9度时不应小于360mm。6、其他构造要求

(3)预制阳台，6、7度时应与圈梁和楼板的现浇板带可靠连接，8、9度时不应采用。

(4)同一结构单元的基础(或桩承台)，宜采用同一类型的基础，底面宜埋置在同一标高上，否则应增设基础圈梁并应按1:2的台阶逐步放坡。二、多层砌块房屋的抗震构造措施1、设置钢筋混凝土芯柱房屋层数设置部位设置数量6度7度8度9度四、五三、四二、三外墙转角，楼、电梯间四角；楼梯段上下端对应的墙体处；大房间内外墙交接处；错层部位横墙与外纵墙交接处；隔12m或单元横墙与外纵墙交接处外墙转角，灌实3个孔；内外墙交接处，灌实4个孔；楼梯段上下端对应的墙体处，灌实2个孔六五四同上；隔开间横墙(轴线)与外纵墙交接处七六五二同上；各内墙(轴线)与外纵墙交接处；内纵墙与横墙(轴线)交接处和洞口两侧外墙转角，灌实5个孔；内外墙交接处，灌实4个孔；内墙交接处，灌实4~5个孔；洞口两侧各灌实1个孔七≥六≥三同上；横墙内芯柱间距不大于2m外墙转角，灌实7个孔；内外墙交接处，灌实5个孔；内墙交接处，灌实4~5个孔：洞口两侧各灌实1个孔(2)芯柱的构造要求

①小砌块房屋芯柱截面不宜小于120mm×120mm。

②芯柱混凝土强度等级，不应低于Cb20。

③芯柱的竖向插筋应贯通墙身且与圈梁连接；插筋不应小于1φ12，6、7度时超过五层、8度时超过四层和9度时，插筋不应小于1φ14。

④芯柱应伸入室外地面下500mm或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

⑤为提高墙体抗震受剪承载力而设置的芯柱，宜在墙体内均匀布置，最大净距不宜大于2.0m。

⑥多层小砌块房屋墙体交接处或芯柱与墙体连接处应设置拉结钢筋网片，网片可采用直径4mm的钢筋点焊而成，沿墙高间距不大于600mm，并应沿墙体水平通长设置。6、7度时底部1/3楼层，8度时底部1/2楼层，9度时全部楼层，上述拉结钢筋网片沿墙高间距不大于400mm。对于小砌块房屋中替代芯柱的现浇钢筋混凝土构造柱，应符合下列构造要求：

①构造柱截面不宜小于190mm×190mm，纵向钢筋宜采用4φ12，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱上下端宜适当加密；6、7度时超过五层、8度时超过四层和9度时，构造柱纵向钢筋宜采用4φ14，箍筋间距不应大于200mm；外墙转角的构造柱可适当加大截面及配筋。

②

构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm，或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

③

构造柱与砌块墙连接处应砌成马牙槎，与构造柱相邻的砌块孔洞，6度时宜填实，7度时应填实，8、9度时应填实并插筋。构造柱与砌块墙之间沿墙高每隔600mm设置4点焊拉结钢筋网片，并应沿墙体水平通长设置。6、7度时底部1/3楼层，8度时底部1/2楼层，9度全部楼层，上述拉结钢筋网片沿墙高间距不大于400mm。

④构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通。

多层小砌块房屋的现浇钢筋混凝土圈梁的设置位置应下表的多层砖砌体房屋圈梁的要求执行，圈梁宽度不应小于190mm，配筋不应少于4φ12，箍筋间距不应大于200mm。2、设置现浇钢筋混凝土圈梁墙类烈度6、789外墙和内纵墙屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处屋盖处及每层楼盖处内横墙同上；屋盖处间距不应大于4.5m；楼盖处间距不应大于7.2m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙，且间距不应大于4.5m；构造柱对应部位同上；各层所有横墙多层砖砌体房屋现浇钢筋混凝土圈梁设置要求3、设置水平现浇钢筋混凝土带多层小砌块房屋的层数，6度时超过五层、7度时超过四层、8度时超过三层和9度时，在底层和顶层的窗台标高处，沿纵横墙应设置通长的水平现浇钢筋混凝土带；其截面高度不小于60mm，纵筋不少于2φ10，并应有分布拉结钢筋；其混凝土强度等级不应低于C20；水平现浇混凝土带亦可采用槽形砌块替代，纵筋和拉结钢筋不变。返回6.5

砌体结构房屋抗震计算实例【例6.1】某四层砖混结构办公楼(见下图）楼、屋面均采用预制钢筋混凝土空心板，板沿房屋纵向布置，外墙厚度为370mm，内墙厚为240mm，烧结普通砖的强度等级为MU10，砂浆强度等级为M5，内门洞高2.5m，外门洞高3.0m，各层层高均为3.6m，室内外高差0.6m，雪载标准值0.3kN·m-2，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，根据地基情况，在-0.80m处设有圈梁。试计算各楼层地震剪力并验算底层墙体的截面抗震承载力。(a)平面图(b)立面图某四层砖混结构办公楼1、重力荷载代表值的计算

集中在各楼层标高处的质点重力荷载代表值包括：楼面或屋面自重标准值，50%的楼面活荷载标准值，50%的屋面雪荷载标准值和上下各半层的墙重标准值，即 顶层屋盖处：G4=4321kN 3层楼盖处：G3=4932kN 2层楼盖处：G2=4932kN 底层楼盖处：G1=6078kN 结构总重力荷载代表值：结构等效总重力荷载：2、计算各楼层水平地震作用及地震剪力标准值各楼层水平地震作用和地震剪力标准值的计算见下表分项层位Gi(kN)Hi(m)GiHi

(kN)(kN)4321432149324932607815.511.98.34.7669765869140936285671951700.3430.3000.2100.1471.000472.65413.40289.38202.571378472.65886.051175.431378(a)计算简图(b)地震作用分布图(c)地震剪力分布图Fi和Vi的分布图如图：3、底层墙体截面抗震承载力验算(1)横墙验算取③轴

C~D墙和⑤轴C~C墙验算。

1)计算底层各横墙的等效侧向刚度和横墙总的侧向刚度：横墙按是否开洞和墙体长度、厚度分为以下三种：①无洞内横墙(共9片)如右图所示②开洞内横墙(共1片)如右图所示开洞率：洞口影响系数为：0.98则③无洞山墙(共2片)如右图所示④横墙总的侧向刚度

2)计算底层建筑面积和所验算墙段分担地震作用的建筑面积和：3)计算所验算墙段分配的地震剪力4)计算砌体截面平均压应力取1m墙段计算，各种荷载标准值取值如下： 楼面恒载3kN·m-2，活载2kN·m-2，屋面恒载5.2kN·m-2，雪荷载0.3kN·m-2，240mm厚墙体自重5.33kN·m-2(双面抹灰)。5)验算墙体截面抗震承载力墙体截面抗震承载力验算见下表可以看出，横墙抗震承载力满足要求。墙体截面抗震承载力验算分项墙段A(mm2)σ0(N·mm-2)σ0/fvζNfVE(N·mm-2)V(N)γEhV(N)fVEA/γEh(N)③轴⑤轴113040014568000.520.544.734.911.471.490.1620.16480530126410104689164333183125238915(2)纵墙验算1)取A轴验算，计算底层各纵墙的等效侧向刚度和底层纵墙总的侧向刚度。由于D轴纵墙和A轴纵墙开洞情况相差不大，故以A轴纵墙的等效侧向刚度代替D轴纵墙的等效侧向刚度。这样，纵墙也可分为三种。①外纵墙(共2片)，如下图所示开洞率洞口影响系数为0.925则②内纵墙①~④轴(共2片)如图右所示：开洞率：洞口影响系数为0.98则③内纵墙⑤~⑨轴(共2片)如图右所示：开洞率：洞口影响系数为0.97则④底层纵墙总的侧向刚度2)计算外纵墙分配的地震剪力3)计算外纵墙②轴窗间墙分配的地震剪力近似地认为外纵墙的地震剪力按其各墙段的横截面面积分配，则有4)验算窗间墙截面抗震承载力

窗间墙在底层半高处的截面平均压应力：抗震承载力满足要求。这里虽然验算的是自承重窗间墙，但由于有大梁搁置在纵墙上，整个纵墙仍可看作是承重墙，故取。因：返回重点1、多层砌体房屋高度、层数、高宽比、局部尺寸的限值；2、多层砌体房屋水平地震作用计算；3、多层砌体房屋圈梁、构造柱的抗震构造措施；4、多层砌体房屋抗震设计实例。难点

1、理解多层砌体房屋高度、层数、高宽比、局部尺寸的限值；2、多层砌体房屋地震剪力在墙体间的分配；3、如何把握抗震设计规范，合理的进行圈梁、构造柱的布置，达到安全可靠、经济合理的目的；4、底部框架-抗震墙房屋、多排柱内框架房屋设计思路。关键

1、抗震设计规范；2、底部剪力法；3、多层砌体房屋地震剪力在墙体间的分配；4、抗震设计规范；5、设计思路。6.6本章小结一、砌体结构、圈梁、构造柱二、了解砌体结构震害现象及原因三、熟练掌握砌体结构抗震设计的步骤和内容四、深刻理解提高砌体结构抗震性能的总体要求和规定。砌体结构主要抗震构造措施。返回第七章钢结构房屋抗震设计7.1震害及其分析7.2一般要求7.3钢结构房屋抗震设计7.4钢结构抗震构造措施7.5

本章小结作业：返回钢结构具有优越的强度、韧性或延性、强度重量比，总体上看抗震性能好、抗震能力强。在地震作用下，钢结构房屋由于钢材的材质均匀，强度易于保证，因而结构的可靠性大；轻质高强的特点，使钢结构房屋的自重轻，从而结构所受的地震作用减小；良好的延性性能，使钢结构具有很大的变形能力，即使在很大的变形下仍不致倒塌，从而保证结构的抗震安全性。钢结构的优点：右图是日本阪神地震中在极震区(日本烈度Ⅶ度，相当于我国Ⅹ度)中，按日本新规范设计的高层或超高层建筑安然无恙，玻璃一块都没破坏。2008年汶川地震某车间(Ⅶ度)；门式刚架完好。汶川地震中体育馆空间结构保持完好返回7.1震害及其分析1995年日本阪神地震中，钢结构大量出现局部破坏，日本建筑学会对神户988幢钢结构房屋进行了调查。破坏程度倒塌严重破坏中等破坏小破坏幢数90332266300所占比例(%)9.133.626.930.4988幢钢结构房屋破坏情况一、节点破坏(a)焊缝-柱交界处完全断开；(b)焊缝-柱交界处部分断开；(c)沿柱翼缘向上扩展，完全断开；(d)沿柱翼缘向上扩展，部分断开；(e)焊趾处梁翼缘裂通；(f)柱翼缘层状撕裂；(g)柱翼缘裂通；(h)裂缝穿过柱翼缘和部分腹板。美国北岭地震节点破坏形式有(见下图)：

美国北岭地震节点破坏形式美国北岭地震节点的破坏特点是下翼缘焊缝根部裂缝多向柱段范围扩展。(a)从工艺孔下方的翼缘断裂；(b)焊接热影响区母材断裂；(c)焊缝金属断裂；(d)由焊接引弧板至热影响区隔板一侧的开裂；(e)由引弧板到隔板内部的裂缝。日本阪神地震节点破坏形式有(见下图)：

阪神地震节点破坏形式日本阪神地震节点破坏特点是裂缝从扇形角部向梁段内发展。(1)焊缝金属冲击韧性低。(2)焊缝存在缺陷，特别是下翼缘梁端现场焊缝中部，因腹板妨碍焊接和检查，出现不连续。(3)梁翼缘端部全熔透坡口焊的衬板边缘形成人工缝，在弯矩作用下扩大。(4)梁端焊缝通过孔边缘出现应力集中，引发裂缝，向平材扩展。(5)裂缝主要出现在下翼缘，是因为梁上翼缘有楼板加强，且上翼缘焊缝无腹板妨碍施焊。节点破坏原因有：节点破坏的典型破坏形式主要表现为：焊缝断裂、螺栓破坏、铆接断裂、加劲板断裂、屈曲和腹板断裂等。

柱焊缝断裂梁焊缝断裂螺栓破坏美国在调查的1000多幢中破坏100多幢。破坏的特点是：梁下翼缘裂缝(见下图a和下图b)占80%~95%，上翼缘裂缝15%~20%；裂缝起源于焊缝的占90%~99%，起源于母材的只占1%~10%；不少裂缝向柱子扩展，严重的将柱裂穿(见下图c)，有的向梁扩展(见下图d)，有的沿连接螺栓线扩展。图a下翼缘的裂缝扩展到柱翼缘中图b下翼缘焊缝与柱翼缘完全脱离图c裂纹扩展至柱腹板内图d裂纹扩展至梁腹板内二、构件破坏1、柱震害柱的破坏多发生在梁柱连接处附。柱身破坏主要有翼缘屈曲、拼接处裂缝、翼缘层状撕裂和脆性断裂等。

架柱主要破坏形式日本阪神地震某住宅小区，53根立柱全部脆断(锈蚀发生在断裂后)。2、梁破坏框架梁主要破坏形式有翼缘屈曲、腹板屈曲、腹板裂缝和截面扭转屈曲。梁主要破坏形式汶川地震某轻钢门式刚架梁腹板屈曲3、支撑破坏斜撑主要破坏形式有受拉断裂、受压屈曲、节点板拉断和节点板压屈等。日本阪神地震出现的斜撑在节点处受拉断裂和斜撑受压屈曲汶川地震某厂房柱间支撑屈曲柱间支撑受压屈曲细部图

柱间支撑节点板破坏屋架支撑严重破坏3、基础锚固破坏钢构件与基础的锚固破坏主要表现为柱脚处的地脚螺栓脱开、混凝土破碎导致锚固失效、连接板断裂等，

例如有一幢11层钢筋混凝土结构柱脚的4根地脚螺栓全部断开，柱脚水平移动25cm，但建筑未倒塌。柱脚破坏的主要原因，可能是设计中未预料到地震时柱将产生相当大的拉力，以及地震开始时会出现竖向振动。返回7.2

一般要求一、结构尺度与抗震等级结构类型的选择关系到结构的安全性、实用性和经济性。可根据结构总体高度和抗震设防烈度确定结构类型和最大使用高度。结构类型6、7度(0.10g)7度(0.15g)8度9度(0.40g)(0.20g)(0.30g)框架11090907050框架-中心支撑220200180150120框架-偏心支撑(延性墙板)240220200180160筒体(框筒，筒中筒，桁架筒，束筒)和巨型框架300280260240180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；3表内的筒体不包括混凝土筒。钢结构房屋适用的最大高度(m)

多层钢结构民用房屋使用的最大高度为：结构高宽比，即房屋总高度与结构平面最小宽度的比值。结构的高宽比是影响结构整体稳定性和抗震性能的重要参数，它对结构刚度、侧移和振动形式有直接影响。结构高宽比烈度6、7度8度9度最大高宽比6.56.05.5注：塔形建筑的底部有大底盘时，高宽比可按大底盘以上计算。钢结构民用房屋适用的最大高宽比钢结构房屋应根据设防分类、烈度和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的抗震等级应按下表确定。房屋高度烈度6789≤50m-四三二＞50m四三二一注：1高度接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度和场地、地基条件确定抗震等级；2一般情况，构件的抗震等级应与结构相同；当某个部位各构件的承载力均满足2倍地震作用组合下的内力要求时，7~9度的构件抗震等级应允许按降低一度确定；3本章“一、二、三、四级”即“抗震等级为一、二、三、四级”的简称。钢结构房屋的抗震等级二、结构布置与支撑设计要求采用框架结构时，高层的框架结构以及甲、乙类建筑的多层框架结构，不应采用单跨框架结构，其余多层框架结构不宜采用单跨框架结构。多层钢结构的结构平面布置、竖向布置应遵守抗震概念设计中结构布置规则性的原则。设计中如出现平面不规则或者竖向不规则的情况，应按规范要求进行水平地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施，不应采用严重不规则的设计方案。由于钢结构可承受的结构变形比混凝土结构大，一般不宜设防震缝。需要设置防震缝时，缝的宽度应不小于相应钢筋混凝土结构房屋的1.5倍。在选择结构类型时，除考虑结构总高度和高宽比之外，还要根据各结构类型抗震性能的差异及设计需求加以选择。一般情况下，不超过50m的钢结构房屋可采用框架结构、框架-支撑结构或其它结构类型；超过50m的钢结构房屋，一、二级抗震结构宜采用偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板或屈曲约束支撑等消能支撑及筒体结构。多层钢结构一般采用框架结构、框架-支撑结构。采用框架-支撑结构时，应符合下列规定：

(1)

支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3。

(2)

不超过50m的钢结构宜采用中心支撑，必要时也可采用偏心支撑、屈曲约束支撑等消能支撑。(3)

中心支撑框架宜采用交叉支撑，也可采用人字支撑或单斜杆支撑，不宜采用K形支撑；支撑的轴线宜交汇于梁柱构件轴线的交点，若偏离交点，其偏心距不应超过支撑杆件宽度，并应计入由此产生的附加弯矩。当中心支撑采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设置不同倾斜方向的两组斜杆，且每组中不同方向单斜杆的截面面积与在水平方向的投影面积之差不得大于10%。(4)偏心支撑框架的每根支撑应至少有一端与框架梁连接，并在支撑与梁交点和柱之间或同一跨内另一支撑与梁交点之间形成消能梁段。

偏心支撑具有弹性阶段刚度接近中心支撑框架，弹塑性阶段的延性和消能能力接近于延性框架的特点，是一种良好的抗震结构。常用的偏心支撑形式如下图所示。(a-柱；b-支撑；c-消能梁段；d-其他梁段)偏心支撑示意图偏心支撑框架的设计原则：

强柱、强支撑和弱消能梁段，即在大震时消能梁段屈服形成塑性铰，且具有稳定的滞回性能，即使消能梁段进入应变硬化阶段，支撑斜杆、柱和其余梁段仍保持弹性。

钢结构的楼盖宜采用压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板或钢筋混凝土楼板。对不超过50m的钢结构尚可采用装配整体式钢筋混凝土楼板，亦可采用装配式楼板或其它轻型楼盖；对超过50m的钢结构，必要时可设置水平支撑。钢结构的楼盖设计：采用压型钢板钢筋混凝土组合楼板和现浇钢筋混凝土楼板时，应与钢梁有可靠连接。采用装配式、装配整体式或轻型楼板时，应将楼板预埋件与钢梁焊接，或采取其它保证楼盖整体性的措施。钢结构房屋的地下室设计：设置地下室时，框架-支撑结构中竖向布置的支撑应延伸至基础；框架柱应至少延伸至地下一层。支撑在地下室是否改为混凝土抗震墙形式，与是否设计钢筋混凝土结构层有关。设置钢筋混凝土结构层时采用混凝土墙段协调。该抗震墙是否由钢支撑外包混凝土构成还是采用混凝土墙，由设计确定。设置地下室的钢结构房屋的基础埋置深度，当采用天然地基时不宜小于房屋总高度的1/15；当采用桩基时，桩承台埋深不宜小于房屋总高度的1/20。返回7.3

钢结构房屋抗震设计一、一般计算原则确定多高层钢结构房屋的抗震计算模型时，一般可假定楼板在自身平面内为绝对刚性；当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、且不计扭转时，可采用平面结构计算模型；当结构平面或立面不规则、体型复杂，无法划分平面抗侧力单元的结构，以及为筒体结构时，应采用空间结构计算模型。钢结构在多遇地震计算时，阻尼比宜按下列规定采用：

(1)高度不大于50m时，可取0.04；高度大于50m且小于200m时，可取0.03；高度不小于200m时，宜取0.02。

(2)当偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其阻尼比可比(1)款相应增加0.005。

(3)在罕遇地震下的弹塑性分析，阻尼比可取0.05。钢结构在地震作用下的内力和变形分析，应符合下列规定：

(1)

钢结构应计入重力二阶效应。进行二阶效应的弹性分析时，应按现行国家标准《钢结构设计规范》的有关规定，在每层柱顶附加假想水平力。

(2)对框架梁，可不按柱轴线处的内力而按梁端内力设计。对工字形截面柱，宜计入梁柱节点域剪切变形对结构侧移的影响；对箱形柱框架、中心支撑框架和不超过50m的钢结构，其层间位移计算可不计入梁柱节点域剪切变形的影响，近似按框架轴线进行分析。

(3)

钢框架-支撑结构的斜杆可按端部铰接杆计算；框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以增大系数，其值不小于1.15且不小于结构总地震剪力的25%和框架部分计算最大层剪力1.8倍的较小值。

(4)中心支撑框架的斜杆轴线偏离梁柱轴线交点不超过支撑杆件的宽度时，仍可按中心支撑框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。(5)偏心支撑框架中，与消能梁段相连构件的内力设计值，应按下列要求调整：

①

支撑斜杆的轴力设计值，应取与支撑斜杆相连接的消能梁段达到受剪承载力时支撑斜杆轴力与增大系数的乘积；其增大系数，一级不应小于1.4，二级不应小于1.3；

②

位于消能梁段同一跨的框架梁内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时框架梁内力与增大系数的乘积；其增大系数，一级不应小于1.3，二级不应小于1.2；

③

框架柱的内力设计值，应取消能梁段达到受剪承载力时柱内力与增大系数的乘积；其增大系数，一级不应小于1.3，二级不应小于1.2。(6)内藏钢支撑钢筋混凝土墙板和带竖缝钢筋混凝土墙板应按有关规定计算，带竖缝钢筋混凝土墙板可仅承受水平荷载产生的剪力，不承受竖向荷载产生的压力。

(7)

钢结构转换构件下的钢框架柱，地震内力应乘以增大系数，其值可采用1.5。二、钢框架构件及节点的抗震承载力验算钢框架构件及节点的抗震承载力验算，应符合下列规定：

(1)除下列情况之一外，节点左右梁端和上下柱端的全塑性承载力应符合下式要求：

①柱所在楼层的受剪承载力比相邻上一层的受剪承载力高出25%；

②柱轴压比不超过0.4；

③柱轴力符合时(为地震作用加倍时的柱地震组合轴力设计值)；

④与支撑斜杆相连的节点。等截面梁与柱连接时：梁端扩大、加盖板或采用RBS(骨形)的梁与柱连接时：---计算平面内交汇于节点的柱和梁的塑性截面模量；---框架梁塑性铰所在截面的梁全塑性截面模量；---按设计地震作用组合得出的柱轴力；---柱截面面积；---为柱和梁钢材的屈服强度；---强柱系数，抗震等级为一级取1.15，二级取1.10，三级取1.05；---梁塑性铰剪力对柱面产生的附加弯矩，Mv=Vp·x；---塑性铰剪力；---塑性铰至柱面的矩离，RBS连接取(0.5~0.75)bf+(0.65~0.85)hf/2，其中，bf，hf为梁翼缘宽度和梁截面高度，梁端扩大型和加盖板时，取净跨的1/10和梁高二者的较大值。Wpc,Wpb

W'pb

NAcfyc,fybηMv

VPx

(2)为了保证在大地震作用下，使柱和梁连接的节点域腹板不致局部失稳，以利于吸收和耗散地震能量，在柱与梁连接处，柱应设置与梁上下翼缘位置对应的加劲肋，使之与柱翼缘相包围处形成梁柱节点域。节点域既不能太厚，也不能太薄，太厚了使节点域不能发挥耗能作用，太薄了将使框架的侧向位移太大。节点域的屈服承载力应满足下式的要求：工字形截面柱箱形截面柱圆管截面柱---分别为节点域两侧梁的全塑性受弯承载力；---节点域的体积；---钢材的屈服抗剪强度，取为钢材的屈服强度；---折减系数，抗震等级为三、四级取0.6，一、二级取0.7；---梁翼缘厚度中点间的距离和柱翼缘(或钢管直径线上管壁)厚度中点间的距离；---柱在节点域的腹板厚度。Mpb1,Mpb2Vpfyvψhb1，hc1tw上式中：(3)

为保证工字形截面柱和箱形截面柱的节点域的稳定，节点域腹板的厚度应满足下式的要求：节点域的受剪承载力应满足下式的要求：Mb1，Mb2分别为节点域两侧梁的弯矩设计值；γRE为节点域承载力抗震调整系数，取0.75。式中：三、框架钢梁1、抗弯强度验算框架梁的抗弯强度验算按下式进行：---梁对x轴的弯矩设计值；---梁对x轴的净截面抵抗矩；---钢材抗拉强度设计值；---框架梁承载力抗震调整系数，取0.75。MxWnxfγRE式中：梁端部截面的抗剪强度还需满足下式要求：2、抗剪强度验算框架梁的抗剪强度验算按下式进行：---计算截面沿腹板平面作用的剪力；---计算点处的截面面积矩；---截面的毛截面面积；---梁腹板厚度；---钢材抗剪强度设计值。VSItwfv式中：3、整体稳定验算Mx为梁对x轴的毛截面抵抗矩；φb为均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数，按国家标准《钢结构设计规范》取值。式中：

为了避免板件的局部失稳，应限制板件的宽厚比。《建筑抗震设计规范》对框架梁可能出现塑性铰的区段，规定板件宽厚比的限值如下表所示。板件名称抗震等级一级二级三级四级柱工字形截面翼缘外伸部分10111213工字形截面腹板43454852箱形截面壁板33363840梁工字形截面和箱形截面翼缘伸部分991011箱形截面翼缘在两腹板之间部分30303236工字形截面和箱形截面腹板72-12072-10080-11085-120注：1表列数值适用于Q235钢，采用其他牌号钢材时，应乘以；2工字形梁和箱形梁的腹板宽厚比，对一、二、三、四级分别不宜大于。梁、柱板件宽厚比限值

为了避免构件的侧向扭转失稳，除了按一般要求设置侧向支撑外，尚应在塑性铰处设侧向支撑。《建筑抗震设计规范》提出，梁柱构件在出现塑性铰的截面处，其上下翼缘均应设置侧向支撑。由于地震方向的改变，塑性弯矩的方向也在改变。相邻支撑点间的构件长细比应符合《钢结构设计规范》关于塑性设计的有关规定。四、钢柱1、截面强度验算截面强度验算按下式进行：---构件的轴向力和对z轴、y轴的弯矩设计值；---构件净截面面积；---对x轴、y轴的净截面抵抗矩；---构件截面塑性发展系数，按国家标准《钢结构设计规范》取值；---钢材抗拉强度设计值；---框架柱承载力抗震调整系数，取0.75。N，Mx，MxAnWnx，Wnyγx，γy

fγRE式中：2、平面内整体稳定验算框架柱平面内整体稳定性验算按下式进行：---构件毛截面面积；---弯矩作用平面内轴心受压构件稳定系数；---平面内等效弯矩系数，按国家标准《钢结构设计规范》取值；---弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面抵抗矩，按国家标准《钢结构设计规范》计算；---构件的欧拉临界力。AφxβmxWlxNEx式中：3、平面外整体稳定验算框架柱平面外整体稳定验算按下式进行：---平面外等效弯矩系数，按国家标准《钢结构设计规范》取值；---弯矩作用平面外轴心受压构件稳定系数；---均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数，按国家标准《钢结构设计规范》取值。式中：βlxφyφb当柱所在楼层的受剪承载力比上一层受剪承载力高出25%，或轴压比小于0.4，或地震作用加大一倍时的柱地震组合轴向力(f为钢材抗拉强度设计值)时，可不按上式验算。为了实现强柱弱梁的设计原则，使塑性铰出现在梁端而不是出现在柱端，柱的塑性截面模量宜满足下列关系：---交汇于节点的柱和梁的塑性截面模量；---柱和梁钢材的屈服强度；---轴力引起的柱平均轴向应力，，其中按多遇地震作用的荷截效应组合计算；---柱截面面积；---强柱系数，一级取1.15，二级取1.10，三级取1.05。Wpc,Wpbfyc,fybσa

Acη式中：钢柱在轴压比较大时，在反复荷载下强度的折减十分显著，与钢梁的设计相似，在柱可能出现塑性铰的区域内，板件的宽厚比及侧向支承的间距应加以限制。为了保证塑性铰的转动能力，在塑性铰区域内，应按下表来确定板件宽厚比的限值。框架柱的长细比：一级不应大于二级不应大于三级不应大于四级不应大于五、中心支撑交叉支撑中拉杆内力Nt可按下式计算：---支撑架节间的地震剪力；---支撑斜杆的轴心受压稳定系数；---压杆卸载系数；---支撑斜杆与水平所成的角度。Vφψcα式中：支撑斜杆的受压承载力应按下式验算：---受循环荷载时的强度折减系数；---轴心受压构件稳定系数；---钢材屈服强度；---载力抗震调整系数，取0.85；---钢材强度设计值和屈服强度；---支撑斜杆钢材的弹性模量；---支撑斜杆的轴向力设计值；---支撑斜杆的截面面积；---支撑斜杆的长细比和正则长细比。ψφfayγREf，fayENAbvλ,λn式中：人字支撑和V形支撑的横梁在支撑连接处应保持连续，该横梁应承受支撑斜杆传来的内力，并按不计入支撑支点作用的梁验算重力荷载和支撑屈曲时不平衡力下的承载力。不平衡力应按受拉支撑的最小屈服承载力和受压支撑最大屈曲承载力的0.3倍计算。必要时，可将人字和V形支撑沿竖向交替设置或采用拉链柱，以减小支撑横梁的截面。

支撑杆件的长细比，按压杆设计时，不宜大于；中心支撑杆一、二、三级时不得采用拉杆，四级时可采用拉杆，其长细比不宜大于。

钢结构中心支撑板件宽厚比的限值见下表构件名称抗震等级一级二级三级四级翼缘外伸部分891013工字形截面腹板25262733箱形截面腹板18202530圆管外径与壁厚比38404042注：表列数值适用于Q235钢，采用其他牌号钢材时，应乘以。六、偏心支撑1、消能段梁设计偏心支撑框架设计概念是使耗能梁段进入塑性状态，而其他构件仍处于弹性状态。当消能梁段的轴力设计值N与截面受拉承载力时，可不考虑轴力的影响，此时，消能梁段的剪力设计值V应按下式验算：---系数，可取0.9；---抗震调整系数，取1.0，0.75；---消能梁段受剪承载力，取腹板屈服时的剪力值及梁段两端形成塑性铰时剪力两者的较小值；---消能段腹板截面积；Aw=(h-2tf)tw，其中h、tf、tw分别为消能梁段的界面高度，翼缘厚度和腹板厚度；---消能梁段钢材的屈服强度；---消能梁段的全塑性受弯承载力，Mlp=Wpf，其中Wp为消能梁段全塑性截面模量，f为钢材的抗拉强度设计值；---消能梁段的长度。φγREV1

Aw

fayMlp

a式中：当消能梁段的时，应考虑轴力的影响，此时消能梁段的剪力设计值V应按下式验算：式中，VK---消能梁段考虑轴力影响的承载力，取两式的较小值；A---消能梁段截面面积。消能梁段的长度a

当时，当时，轴应力与剪应力之比偏心支撑框架中，梁的板件宽厚比的要求比一般框架梁的严一些，翼缘外伸部分为：腹板为当时，当时，消能梁段的腹板上应设置加劲肋，以防止腹板过早屈曲，使腹板充分发挥抗剪作用，同时减少由于腹板反复屈曲变形而引起的刚度退化。加劲肋应在支撑斜杆连接处的腹板两侧配置，中间加劲肋的间距对于剪切屈服型梁段不得超过30tw-h0/5(为腹板厚度，为腹板计算高度)。2、支撑斜杆及框架梁、柱设计在确定支撑轴力设计值时，考虑到耗能梁段上的加劲肋将会提高梁段的极限抗剪强度，为了保证梁段进入非弹性变形阶段而支撑不屈曲，支撑的设计抗轴压能力应大于耗能梁段达屈服强度时支撑轴力，《建筑抗震设计规范》规定，这一增大系数在8度及以下时应不小于1.4，9度时应不小于1.5。同理，为了使偏心支撑框架仅在消能梁段屈服而非消能梁段及柱保持弹性，梁柱内力的增大系数在8度及以下时应不小于1.5，9度时应不小于1.6。七、梁与柱的连接梁与柱连接时应使梁能充分发挥其强度与延性。当确定梁的抗弯抗剪能力时：1、梁柱连接强度验算应考虑钢材强度的变异，即考虑其实际强度可能超过设计强度；应考虑应变硬化的影响分别增强20%及30%。梁柱节点连接的承载能力应满足下式要求：且---节点连接的极限抗弯承载力；---节点连接的极限抗剪承载力；---梁的全塑性弯矩；---梁的净跨；---腹板的高度和厚度。MuVuMplnhw,tw式中：2、节点域强度验算①柱腹板在梁受压翼缘的推压下发生局部失稳，或柱翼缘在梁受拉翼缘的拉力下发生过大的弯曲变形，导致柱腹板处连接焊缝的破坏；②当节点域存在很大的剪力时，该区域将受剪屈服或失稳而破坏；梁柱节点域的破坏形式有：（1）节点区的拉、压强度验算梁弯矩对柱的作用可以近似地以作用于梁翼缘的力偶表示，而不计腹板内力。此作用力T=fayAy(其中fay及Ay各为翼缘屈服强度及截面积)。设T以1：2.5的斜率向腹板深处分散，则在工字钢翼缘填角尽端腹板应力为式中，tw---柱腹板厚度；tb---梁翼缘厚度；Kc---柱翼缘外边至翼缘填角端的距离。