框架梁柱设计及步骤.ppt

2020 2 12 1 第六章钢筋混凝土框架构件设计 2020 2 12 2 框架内力组合及最不利内力框架抗震设计的延性要求框架梁截面设计和配筋构造框架柱截面设计和配筋构造框架节点核心区截面设计 2020 2 12 3 6 1延性框架的概念设计 1 延性结构设计原则 1 强柱弱梁 或强墙弱梁 要控制梁 柱的相对强度 使塑性铰首先在梁端出现 尽量避免或减少柱子中的塑性铰 2 强剪弱弯 3 强节点 强锚固 4 局部加强 5 限制轴压比 加强柱箍筋对混凝土的约束2 保证延性的抗震措施 1 先划分抗震等级 分四个等级 2 根据抗震等级 按延性设计原则控制计算 内力调整构造 截面尺寸 主筋 箍筋 锚固等要求 2020 2 12 4 在 小震不坏 中震可修 大震不倒 的抗震设计原则下 地震区的结构都应该设计成延性结构 即在中等地震下 允许结构某些部位出现塑性铰 只要进行合理的延性结构设计 结构可以通过塑性变形消耗地震能量 做到 大震不倒 而不是靠承载力抵抗大震 6 1延性框架的概念设计 2020 2 12 5 框架柱的轴压比限值 影响柱承载力和延性的参数 6 1延性框架的概念设计 2020 2 12 6 6 2框架梁抗震设计6 2 1框梁破坏形态与延性 梁的破坏类型 弯曲 剪切破坏 6 2 2梁截面抗弯设计 梁截面配筋与延性受压区高度小 延性好受压钢筋能改善延性 要求一定量的受压钢筋 梁截面抗弯验算 2020 2 12 7 6 2框架梁抗震设计6 2 3梁的抗剪验算 框梁箍筋与延性满足强剪弱弯要求满足抗震构造措施要求剪力设计值 2020 2 12 8 剪力设计值框架梁强剪弱弯调整 一 二 三级需调整 四级不调整 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值 当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时 绝对值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数 一 二 三级分别取1 3 1 2 1 1 梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下 按简支梁分析的梁端截面剪力设计值 6 2框架梁抗震设计6 2 3梁的抗剪验算 2020 2 12 9 框架梁受剪承载力无地震作用组合时 集中荷载为主的梁 6 2框架梁抗震设计6 2 3梁的抗剪验算 2020 2 12 10 6 2框架梁抗震设计6 2 3梁的抗剪验算 地震作用组合时 集中荷载为主的梁 2020 2 12 11 6 2 4框架梁构造要求 1 框架梁设计应符合下列要求 1 纵向受拉钢筋的最小配筋率 非抗震设计时不应小于0 2和二者的较大值 抗震设计时 不应小于规范规定数值 2020 2 12 12 2 框架梁截面配箍率 As为单肢箍筋截面面积 n为肢数 s为箍筋梁跨方向间距 b为梁宽 3 箍筋构造 箍筋加密要求 直径和间距 箍筋加密区长度 一级 二 四级 第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处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 四级不宜大于300mm箍筋应有1350弯钩 弯钩端头直段长度不应小于10倍箍筋直径和75mm的较大值 6 2 4框架梁构造要求 2020 2 12 13 6 3框架柱抗震设计 6 3 1柱延性影响因素 箍筋 剪跨比剪跨比反映了柱端弯矩和剪力的相对大小剪跨比大于2为长柱 箍筋的3个作用 抗剪 约束混凝土 防止纵近压屈 轴压比 2020 2 12 14 6 3框架柱抗震设计 6 3 1柱延性影响因素 箍筋 体积配箍率 2020 2 12 15 6 3 2框架柱压弯承载力验算 1 轴力 弯矩设计值 9度 一级 节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和 上下柱端的弯矩设计值 可按弹性分析的弯矩比例进行分配 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和 当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时 绝对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数 一 二 三级分别取1 41 21 1 一 二 三级 1 强柱弱梁 3 角柱 上述调整后的弯矩设计值再乘1 1增大系数 部分框支剪力墙结构的框支柱内力调整 2 框架结构柱固端弯矩增大抗震设计时 一 二 三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值 应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1 5 1 25和1 15的乘积 2 柱正截面受弯承载力验算 按压弯构件计算 2020 2 12 17 6 3 3受剪承载力验算 强剪弱弯调整 适用于一 二 三级框架 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为柱上下端顺时针或逆向组合的弯矩设计值 1剪力设计值 2受剪承载力 根据实配钢筋和强度标准值计算 2020 2 12 18 6 3 4框架柱构造 1最小截面尺寸 防止斜压破坏 2纵向钢筋3轴压比限值 2020 2 12 19 6 3 4框架柱构造 4箍筋要求 1 箍筋加密区的箍筋肢距 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 2 柱箍筋加密区范围 底层柱的上端和其他各层柱的两侧 应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三者之最大值范围 底层柱刚性地面上下各500mm范围 底层柱柱根以上1 3柱净高的范围 剪跨比不大于2的柱全高范围 一级及二级框架角柱的全高范围 3 箍筋最大间距与最小直径 2020 2 12 20 体积配箍率 箍筋 体积配箍率 2020 2 12 21 框架梁 柱设计步骤 1 框架梁的截面尺寸主梁截面高度 主梁计算跨度 步骤一 结构布置步骤二 截面初选 2 框架柱的截面尺寸矩形截面柱的边长 非抗震设计不宜小于250mm 抗震设计不宜小于300mm 圆柱截面直径不宜小于350mm 2020 2 12 22 框架梁 柱设计步骤 步骤三 汇集荷载及荷载计算竖向恒荷载竖向活荷载水平风荷载地震作用 2020 2 12 23 框架梁 柱设计步骤五 八 步骤六 控制截面及控制截面内力调整梁柱轴线端内力调整至构件边缘端竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布 步骤五 侧移验算侧移不满足要求回到步骤一 2020 2 12 24 步骤六组合前的内力调整 1 将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 控制截面 的内力 当梁柱截面高度较小时 此项调整可略去 偏安全 2020 2 12 25 2 竖向荷载 只限于竖向荷载 可考虑梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布 通常是降低支座负弯矩 以减少支座处上部配筋 方便施工支座负弯矩调整系数 对于现浇梁可取0 8 0 9 支座弯矩确定后 为了安全 跨中弯矩必须满足两个要求 按简支梁计算时跨中弯矩 经内力调整并组合后的支座弯矩 步骤六组合前的内力调整 2020 2 12 26 框架梁 柱设计步骤 步骤七 内力组合 确定最不利内力 恒荷载起控制 无风 活荷载起控制 有风 风荷载起控制 有风 地震作用起控制 2020 2 12 27 框架柱 上下端 框架梁 柱设计步骤 步骤七 内力组合 确定最不利内力 框架梁 两端支座跨中 在恒 活 风及地震作用分别计算内力后 要按照 可能与最不利 的原则进行内力组合目的 求出控制截面的最不利内力 2020 2 12 28 框架梁 柱设计步骤 步骤八 截面尺寸验算 1 框架梁受剪截面应符合下列要求无地震作用组合时 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 砼强度影响系数 强度等级不大于C50时取1 0 当为C80时取0 8 在C50和C80之间时可按线性内插取用 跨高比不大于2 5的梁及剪跨比大于2的柱 2020 2 12 29 2 框架柱截面应符合下列要求柱剪跨比不宜小于2柱截面高宽比不宜大于3 剪跨比 影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数 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 注意 轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数 框架梁 柱设计步骤 步骤八 截面尺寸验算 2020 2 12 30 框架梁 柱设计步骤 1 框架梁强剪弱弯调整一 二 三级抗震需调整 四级无需调整 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值 当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时 绝对值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数 一 二 三级分别取1 3 1 2 1 1 梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下 按简支梁分析的梁端截面剪力设计值 步骤九 延性设计调整 2020 2 12 31 框架梁 柱设计步骤 2 强柱弱梁调整 适用于一 二 三级框架 9度抗震设计的结构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弯矩设计值之和 上下柱端的弯矩设计值 可按弹性分析的弯矩比例进行分配 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和 当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时 绝对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数 一 二 三级分别取1 4 1 2 1 1 步骤九 延性设计调整 2020 2 12 32 框架梁 柱设计步骤 3 框架柱强剪弱弯调整 适用于一 二 三级框架 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值 4 构造要求抗震设计时 一 二 三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值 应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1 5 1 25和1 15的乘积 步骤九 延性设计调整 2020 2 12 33 框架梁 柱截面设计步骤 步骤十 抗弯承载力计算 1 框架梁抗弯承载力计算无地震作用组合时由矩形截面受弯极限状态平衡条件可以得到 2020 2 12 34 框架梁 柱截面设计步骤 步骤十 抗弯承载力计算 地震作用组合时 抗震设计时梁两端受压区高度限制具体要求如下 一级抗震X 0 25h0b0 A s A