《框架结构设计》PPT课件.ppt

1,四、柱子设计 框架柱抗震设计的基本要求： 强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰； 在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱由足够的抗剪能力； 加强约束，配置必要的约束箍筋。,5.4.3 框架柱设计,2,为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。,1、强柱弱梁,5.4.3 框架柱设计,3,（1）轴力、弯矩设计值,无地震作用组合：取最不利内力组合作为轴力、弯矩设计值,按强柱弱梁的要求调整柱端弯矩设计值,柱端组合的弯矩设计值应按下式计算确定：,柱端弯矩增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1,有地震作用组合：轴力设计值取最不利内力组合、弯矩设计 值要根据强柱弱梁及局部加强等要求调整增大,4,框架结构柱固定端弯矩增大,为了推迟框架结构底层柱固定端截面屈服，一、二、三级框架结构的底层柱固定端截面组合的弯矩计算值，应分别乘以增大系数1.5，1.25，1.15。 框架结构底层固定端截面： 无地下室时是指基础顶面的固定端； 有地下室时为地下室以上的首层柱的下端截面。,5,框支柱,一、二级框支柱由地震作用引起的附加轴力应分别乘以增大系数1.5、1.2； 一、二级框支柱的顶层柱上端和底层柱下端，其组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.2。,角柱,按照上述方法调整后的组合弯矩设计值再乘以不小于1.1的增大系数,6,按照钢筋混凝土偏心受压柱构件进行计算,抗震设计框架的角柱按双向偏心受压构件验算,（2）柱正截面受弯承载力验算,7,2、强剪弱弯 （1）柱剪力设计值 柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（强剪弱弯）。,9度和一级框架结构尚应符合：,一、二、三级框架柱,-分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向正截面 组合的弯矩设计值;,-柱的剪力增大系数，一级为1.4,二级为1.2,三级1.1。,-柱的净高；,-分别为柱上、下端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值；,8,5.4.3 框架柱设计,2、强剪弱弯,一、二、三级框架的长柱和框支层的长柱箍筋加密区以外的部位，四级框架柱和无地震作用组合的框架柱框支柱，取不利内力组合剪力计算值作为剪力设计值。,9,（2）柱斜截面受剪承载力,无地震作用组合：,10,规范规定： 柱轴压比不应超过下表，但类场地上的较高层建筑柱轴压比限值应适当减小。,3、控制柱的轴压比,5.4.3 框架柱设计,11,（1）最小截面尺寸,柱截面的有效高度,4、框架柱构造要求,框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：,（非抗震设计）,（抗震设计）,（圆柱截面设计）,无地震作用组合：,有地震作用组合：,12,（a)宜对称布置；,（b)截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm;,（c)纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用;,（d)柱的总配筋率不应大于5%;,（e)一级且剪跨比大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。,（2） 柱内纵向钢筋的配置,13,4、加强柱端约束 加密箍筋可以：承担柱子剪力；约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提高构件的延性；防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。,5.4.3 框架柱设计,14,（1）柱箍筋加密区的范围 柱子两端取截面高度（圆柱直径）、柱净高的1/6和500mm三者的最大值。,4、加强柱端约束,15, 底层柱，当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm。,4、加强柱端约束,16,（1）柱箍筋加密区的范围 柱子两端取截面高度（圆柱直径）、柱净高的1/6和500mm三者的最大值。 底层柱，当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm。,4、加强柱端约束, 剪跨比不大于2的柱和因非结构墙的约束形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱，取全高。 框支柱，取全高。 一级、二级框架柱的角柱，取全高。,17,18,（2）柱箍筋加密区的箍筋间距、直径和肢数应满足相关规定。,5、加强柱端约束,19,（3）柱箍筋加密区的箍筋最小配箍率和最小配箍特征值,5、加强柱端约束,为了避免配箍率过小还规定了最小配箍率：一级为0.8%，二级为0.6%，三、四级为0.4%。,约束箍筋的用量随轴压比的增大而增加，这样才能起到对混凝土的约束作用。因此，规范规定了柱箍筋加密区的箍筋体积配箍率应符合下式要求：,20,（4）柱的各类箍筋参考图,5、加强柱端约束,21,22,4.9 框架节点核芯区抗震设计,破坏形态 在轴压力、弯矩和剪力的共同作用下，节点区发生由于剪切和主拉应力造成的脆性破坏。,原因有： 钢筋数量多，振捣不均匀， 影响质量； 梁柱内纵筋深入节点锚固 长度不足，纵筋拔出； 箍筋过少，抗剪能力不足。,23,梁柱节点处的剪切破坏,24,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。 节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。约当剪力达到核心区极限抗剪能力6070%时，混凝土突然发生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多赠宽，箍筋陆续达到屈服。,25,根据强节点的设计要求，框架节点的设计准则： （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）节点配筋不应使施工过分困难。,直交梁对节点核心区有明显约束作用。满足一定条件的四边有梁的节点，核心区混凝土抗剪强度可提高50100%。节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。,26,1.节点核芯区抗剪承载力的验算,（1）节点核芯区组合的剪力设计值,三、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。,27,9度和一级框架尚应符合,28,（2）节点核芯区截面受剪承载力的验算,一、二级框架：,9度时,29,梁的约束影响系数，梁板为现浇，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；其他情况均采用1.0。,30,（3）节点截面有效宽度,31,（4）框架节点构造措施 框架梁柱节点核心区箍筋的最大间距和最小直径同框架柱端箍筋加密区的要求。 一、二、三级框架节点核心区配箍特征值分别不宜小于0.12、 0.10和0.08，且体积配箍率分别不宜小于0.6%、 0.5%和 0.4%。 柱剪跨比不大于2的框架节点核心区配筋特征值不宜小于核心区上下柱端的较大配筋特征值。,32,钢筋接头可采用机械接头、搭接接头和焊接接头。受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度应根据位于同一连接区段内搭接钢筋面积百分率按下式计算，且不应小于300mm。,2、梁柱纵筋在节点区的锚固,式中 受拉钢筋的搭接长度； 受拉钢筋的锚固长度，应按现行混凝土结构设计规范规定采用；,33,抗震设计时受拉钢筋的锚固长度；,受拉钢筋搭接长度修正系数，同一连接区段内搭接钢筋面积百分率不大于25%、50%和100%时，分别取1.2、1.4和1.6。,34,注: （1）受拉钢筋直径大于28mm、受压钢筋直径大于32mm时，不宜采用搭接接头； （2）现浇钢筋混凝土框架梁纵向钢筋的连接方法应遵守下列规定：一级宜采用机械接头，二、三、四级可采用搭接或焊接接头。 （3）当采用焊接接头时，应检查钢筋的可焊性； （4） 位于同一连接区段内的受拉钢筋接头面积率不宜超过50%； （5） 当接头位置无法避开梁端、柱端箍筋加密区时，应采用机械连接接头，且钢筋接头面积率不应超过50%； （6） 钢筋机械接头、搭接接头及焊接接头，尚应遵守有关规定。,2、梁柱纵筋在节点区的锚固,35,36,37,非抗震设计时框架梁的配筋构造,38,39,抗震设计时框架梁的配筋构造,40,41,42,43,事件：钢筋锚固长度不够产生裂缝 美国一停车库为七层现浇长跨板