混凝土房屋抗震设计

1、第第 5 5 章章 混凝土房屋结构抗震设计混凝土房屋结构抗震设计建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计土木工程专业土木工程专业5.1 5.1 概述概述一一.多高层建筑的结构形式多高层建筑的结构形式框架：梁、柱、节点；平面布置灵活，抗侧刚度小，框架：梁、柱、节点；平面布置灵活，抗侧刚度小， 抗抗 震较差，适于多层建筑。震较差，适于多层建筑。抗震墙：剪力墙；抗侧刚度大，抗震能力较好，平面抗震墙：剪力墙；抗侧刚度大，抗震能力较好，平面 布置不灵活，自重大。布置不灵活，自重大。框架抗震墙：框架、抗震墙优势互补。框架抗震墙：框架、抗震墙优势互补。抗震墙抗震墙框架结构框架结构框架框架- -抗震墙抗震墙抗震墙抗震

2、墙1 1、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层、结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010111112121313(mm)(mm)层层1 13 35 56 67 79 91111131340408080120120 在强烈地震作用下，结构的薄在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，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，不并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力能发挥整体的抗震能力。 1976 1976年唐山大地震中，位于天年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔津塘沽区的天津碱厂十三层

3、蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成均匀，造成6 6层和层和1111层的弹塑性变层的弹塑性变形集中，导致形集中，导致6 6层以上全部倒塌。层以上全部倒塌。 右图为该结构输入天津波的弹右图为该结构输入天津波的弹塑性分析结果。塑性分析结果。二二.震害及其分析震害及其分析2 2、框架梁、柱的震害、框架梁、柱的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生梁柱变形能力不足，构件过早发生破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，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。尤其是角柱和边柱更易发生破坏。a a、柱顶、柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或柱顶周围有

4、水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。 主要原因：节点处弯矩、剪力、主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。足，锚固不好等。 破坏不易修复。破坏不易修复。b b、柱底、柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。c c、短柱、短柱 当柱高小于当柱高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)H/b4)时形成短柱。时形成短柱。短柱刚度大，易产生剪切破坏。短柱刚度大，

5、易产生剪切破坏。d d、角柱、角柱 由于双向受弯、受剪由于双向受弯、受剪, ,加上扭转作用，震害比内柱重。加上扭转作用，震害比内柱重。e e、梁柱节点、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，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。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。筋太少，梁筋锚固长度不够以及施工质量差所引起。 节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联

6、系。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。f f、框架梁、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，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。低等。3 3、填充墙的震害、填充墙的震害 砌体填充墙刚度大而砌体填充墙刚度大而承载力低，首先承受地震承载力低，首先承受地震作用而遭破

7、坏。一般作用而遭破坏。一般7 7度度即出现裂缝，即出现裂缝，8 8度和度和8 8度以度以上地震作用下，裂缝明显上地震作用下，裂缝明显增加，甚至部分倒塌，一增加，甚至部分倒塌，一般是上轻下重，空心砌体般是上轻下重，空心砌体墙重于实心砌体墙，砌快墙重于实心砌体墙，砌快墙重于砖墙重于砖墙。墙。 框架框架- -剪力墙结构上部剪力墙结构上部较严重，框架结构下部震较严重，框架结构下部震害严重。害严重。 填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，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。变

8、形时墙体易发生剪切破坏和散落。4 4、抗震墙的震害、抗震墙的震害 在强震作用下，抗震墙的震在强震作用下，抗震墙的震害主要表现在墙肢之间连梁的害主要表现在墙肢之间连梁的剪切破坏。主要是由于连梁跨剪切破坏。主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成复荷载作用下形成X X型剪切裂缝，型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋房屋1/31/3高度处的连梁破坏更为高度处的连梁破坏更为明显。明显。5 5、防震缝的震害、防震缝的震害 防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。防震缝宽度过小，地震时结构相互碰撞造成震害。 总结以上震害调查结

9、果，除注意场地和地基因素外，从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：结构上主要应注意： a a）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀；）结构的刚度在平面上和沿竖向的分布要规则、均匀； b b）结构构件要有足够的承载力和延性；）结构构件要有足够的承载力和延性； c c）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固）重视构造，加强对混凝土的约束，防止剪切、锚固 等脆性破坏；等脆性破坏； d d）保证施工质量。）保证施工质量。抗震设计的主要内容抗震设计的主要内容抗震概念设计：抗震概念设计：结构体系选择结构体系选择 ，结构布置，结构布置， 一般规定等。一般规定等。抗

10、震计算设计：内力，强度，变形等。抗震计算设计：内力，强度，变形等。抗震的构造措施设计抗震的构造措施设计5.2 5.2 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 抗震设计的一般规定抗震设计的一般规定一、房屋的最大适用高度一、房屋的最大适用高度 多高层钢筋混凝土房屋的结构体系有：多高层钢筋混凝土房屋的结构体系有：框架、抗震框架、抗震墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系墙、框架抗震墙及框架简体等结构体系 。根据房。根据房屋的高度等可选择不同的体系（表屋的高度等可选择不同的体系（表5.15.1）。）。 2010抗震规范抗震规范：一、二、三、四级：一、二、三、四级 抗震等级的确定：烈度、结构类型以

11、及房屋高度抗震等级的确定：烈度、结构类型以及房屋高度二、房屋的抗震等级二、房屋的抗震等级注：表为注：表为2010年年版版抗规抗规数据数据2010年年抗震规范抗震规范 6.1.4 1）框架结构房屋防震缝宽度，当高度不超过）框架结构房屋防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小于时不应小于100mm； 2）框架）框架-抗震墙结构房屋防震缝宽度抗震墙结构房屋防震缝宽度均不宜小于均不宜小于100mm；马那瓜中央银行大厦马那瓜中央银行大厦马那瓜美洲银行大厦马那瓜美洲银行大厦 1）平面不规则）平面不规则4个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。个楼梯间偏置塔楼西端，西端有填充墙。4层以上的楼板仅为层以上的楼板仅为

12、5cm厚，搁置在高厚，搁置在高45cm长长14m小梁上。小梁上。 2）竖向不规则）竖向不规则塔楼上部（塔楼上部（4层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在根，支承在4层楼板水平层楼板水平处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的处的过渡大梁上，大梁又支承在其下面的10根根1m 1.55m的柱子上（间距的柱子上（间距9.4m）。上下两部分严）。上下两部分严重不均匀，不连续。重不均匀，不连续。 主要破坏：第主要破坏：第4层与第层与第5层之间层之间(竖向刚度和承载力突变竖向刚度和承载力突变),周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈；周围柱子严

13、重开裂，柱钢筋压屈； 横向裂缝贯穿横向裂缝贯穿3层以上的所有楼板层以上的所有楼板(有的宽达有的宽达1cm),直至电梯井东侧；直至电梯井东侧； 塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均塔楼西立面、其他立面窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其它非结构构件均 严重破坏或倒塌。严重破坏或倒塌。 马那瓜马那瓜中央银行大厦中央银行大厦 结构是均匀对称的，基本的抗侧力结构是均匀对称的，基本的抗侧力体系包括体系包括4个个L形的桶体，对称地由形的桶体，对称地由连梁连接起来，这些连梁在地震时连梁连接起来，这些连梁在地震时遭到剪切破坏，是整个结构能观察遭到剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏

14、。到的主要破坏。分析表明：分析表明：1.对称的结构布置及相对对称的结构布置及相对刚强的联肢墙，有效地限制了侧向刚强的联肢墙，有效地限制了侧向位移，并防止了明显的扭转效应；位移，并防止了明显的扭转效应；2.避免了长跨度楼板和砌体填充墙的避免了长跨度楼板和砌体填充墙的非结构构件的损坏；非结构构件的损坏；3.当连梁剪切破当连梁剪切破坏后，结构体系的位移虽有明显增坏后，结构体系的位移虽有明显增加，但由于抗震墙提供了较大的侧加，但由于抗震墙提供了较大的侧向刚度，位移量得到控制。向刚度，位移量得到控制。美洲美洲银行银行刚度中心刚度中心质量中心质量中心不规则类型不规则类型 定义定义扭转不规则扭转不规则楼层的

15、最大弹性水平位移（或层间位移），楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的平均值的1.2倍倍凹凸不规则凹凸不规则结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的向总尺寸的30%楼板局部不楼板局部不连续连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或或开洞面积大于该层楼面面积的开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大，或较大的楼层错层的楼层错层1221222 . 1122

16、扭转不规则扭转不规则max3 . 0 BBmaxBmax3 . 0 BBmaxBmaxBmax3 . 0 BBmaxBmax3 . 0 BB凹凸角不规则凹凸角不规则BBb5 . 0BBlAAA3 . 00l局部不连续局部不连续大开洞大开洞错层错层不规则类型不规则类型 定义定义侧向刚度不规侧向刚度不规则则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的的80%；除顶层外，局部收进的水平向尺；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构竖向抗侧力构件不连续件不连续竖向

17、抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递传递楼层承载力突楼层承载力突变变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的一楼层的80%17 . 0iiKKiK1iK2iK3iK)3(8 . 0321iiiiKKKK沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）沿竖向的侧向刚度不规则（有柔软层）竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件不连续有利有利不利不利错误的作法错误的作法正确的作法正确的作法 由于柱子的数量较少或承载能力较由于柱子的数量较少或承载能力较弱，部分柱子退出工作

18、后，整个结构系弱，部分柱子退出工作后，整个结构系统丧失了对竖向荷载的承载能力。统丧失了对竖向荷载的承载能力。 抗震设计的一个重要原则是结构应抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。有必要的赘余度和内力重分配的功能。 有较大的变形能力有较大的变形能力而缺少较高的抗侧向力而缺少较高的抗侧向力的能力如钢或钢筋混凝的能力如钢或钢筋混凝土纯框架，由于在不大土纯框架，由于在不大的地震作用下会产生较的地震作用下会产生较大的变形，导致非结构大的变形，导致非结构构件的破坏或结构本身构件的破坏或结构本身的失稳。的失稳。 有较高的承载有较高的承载能力而缺少较大变能力而缺少较大变形能力如不加约

19、束形能力如不加约束的砌体结构，很容的砌体结构，很容易引起脆性破坏而易引起脆性破坏而倒塌。倒塌。=+第一道防线第一道防线第二道防线第二道防线竖向荷载：主要由框架承担竖向荷载：主要由框架承担水平地震荷载：主要由抗震墙承担，保护框架承担竖向荷载水平地震荷载：主要由抗震墙承担，保护框架承担竖向荷载第一道防线第一道防线第二道防线，连梁屈服第二道防线，连梁屈服双肢剪力墙整体的刚度双肢剪力墙整体的刚度大，联梁起约束作用，大，联梁起约束作用，在地震作用下变形小。在地震作用下变形小。联梁屈服后，结构为两联梁屈服后，结构为两个并联的单肢墙，刚度个并联的单肢墙，刚度减小，继续抵抗地震。减小，继续抵抗地震。柱铰机制

20、不利 梁铰机制（延性框架）剪力墙连梁结构第一道防线：大筒第一道防线：大筒第二道防线：小筒第二道防线：小筒第三道防线：框架第三道防线：框架第一道防线：梁第一道防线：梁第二道防线：柱第二道防线：柱梁首先屈服，保护结构不倒塌。梁首先屈服，保护结构不倒塌。框架破坏机制框架破坏机制 梁铰机制梁铰机制 柱铰机制柱铰机制柱铰机制 不利 梁铰机制（延性框架）剪力墙连梁结构第一道防线：支撑第一道防线：支撑第二道防线：框架第二道防线：框架 框架结构设计的过程及内容：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结构布置及构件截面尺寸确定 计算简图计算简图 荷载计算荷载计算 重力荷载代表值计算重力荷载代表值

21、计算 水平（地水平（地震）作用计算震）作用计算 内力计算（竖向、水平向）内力计算（竖向、水平向） 内力组合内力组合 截面强度计算截面强度计算 变形验算变形验算 构造措构造措施等施等5.3 5.3 框架结构的抗震计算与构造框架结构的抗震计算与构造一、水平地震作用的计算一、水平地震作用的计算（1）计算简图）计算简图横向框架；纵向框架横向框架；纵向框架跨度，层高，荷载作用位置和大小跨度，层高，荷载作用位置和大小（2）、水平地震作用的计算）、水平地震作用的计算一般情况下可用底部剪力法一般情况下可用底部剪力法周期计算可采用顶点位移法周期计算可采用顶点位移法 非结构墙体影响系数非结构墙体影响系数 eqEk

22、GFTtuT7.110.6 0.8T各楼层地震作用标准值各楼层地震作用标准值EknjjiiiFHGHGF)1(顶层附加地震作用顶层附加地震作用 EknnFF二、水平地震作用下框架内力计算二、水平地震作用下框架内力计算 （1)反弯点法反弯点法 反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于反弯点法适用条件：层数较少，梁柱线刚度比大于3时。时。反弯点位置：上部反弯点位置：上部 0.5H ， 底层底层 0.7H内力计算步骤：内力计算步骤：层间剪力分配到柱层间剪力分配到柱计算柱弯矩计算柱弯矩根据节点平衡计算梁弯矩。根据节点平衡计算梁弯矩。 (2)、D值法（改进反弯点法）值法（改进反弯点法）考虑上下梁刚度

23、的影响，对反弯点位置加以修正。考虑上下梁刚度的影响，对反弯点位置加以修正。计算步骤如下：计算步骤如下：、计算各层柱的侧移刚度、计算各层柱的侧移刚度D a 修正系数，修正系数，由梁柱线刚度比定。由梁柱线刚度比定。1312hEID 31 2cE IDhhEIkcc212cDkh柱线刚度柱线刚度ckkkk221ckkkkkk24321kk2ckkk3ckkkk65kk25 . 0cK2K1KcK4K1K2K3K3KcK5KcK6K取值取值边柱边柱中柱中柱一般层一般层底层底层、计算各柱分配剪力、计算各柱分配剪力、确定反弯点高度、确定反弯点高度yy0 标准反弯点高度比，查表获得标准反弯点高度比，查表获得

24、y1 上、下梁线刚度不同，对上、下梁线刚度不同，对y0 的修正值，可查表的修正值，可查表 弯点上移，弯点上移， y1 为正值为正值 弯点下移，弯点下移， y1 为负值为负值ijjijVDDVhyyyyy)(32101K2K4K3K143211kkkk121431kkkky2 上层层高与本层层高不同时，反上层层高与本层层高不同时，反 弯点高度修正值。弯点高度修正值。由由 和和 查表。查表。 、计算柱端弯矩、计算柱端弯矩l上端上端l下端下端hhu2k()cijMVhy上y y3 3 下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。上cM下cMijVycijM

25、Vy下、 梁端剪梁端剪力力、 计算柱轴力计算柱轴力N ， 为各层柱上梁端剪力之和为各层柱上梁端剪力之和lMMVrblbbbVlbMrbMbV、计算梁端弯矩、计算梁端弯矩1k2k112(bcckMMMkk左上下）212(bcckMMMkk右上下）三、框架结构设计例题三、框架结构设计例题 某综合服务楼，主体为某综合服务楼，主体为8层钢筋混凝土框架结构，空心层钢筋混凝土框架结构，空心砖填充墙，局部砖填充墙，局部9层，梁板柱均为现浇。柱网布置、建筑层，梁板柱均为现浇。柱网布置、建筑层高及横剖面简图见图层高及横剖面简图见图 ，底层柱截面尺寸；中柱，底层柱截面尺寸；中柱650mm650mm，边柱，边柱55

26、0550mm。柱混凝土。柱混凝土13层层 C40，49层层 C30。楼板采用双向连续板。纵横向框架。楼板采用双向连续板。纵横向框架梁截面梁截面 400mm 650mm，梁混凝土，梁混凝土 C30。设防烈度。设防烈度8度，度，设计基本地震加速度为设计基本地震加速度为0.20g，I类场地土，设计地震分类场地土，设计地震分组为二组，抗震等级为二级。要求进行横向框架设计。组为二组，抗震等级为二级。要求进行横向框架设计。计算步骤：计算步骤：重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算刚度计算：梁，柱，层刚度计算：梁，柱，层自振周期计算自振周期计算地震作用计算地震作用计算地震作用的分配地震作用的分配地震作用下的内

27、力计算地震作用下的内力计算竖向荷载下的内力计算竖向荷载下的内力计算内力组合内力组合强度、变形计算强度、变形计算计算简图计算简图【解【解 （1）重力荷载计算）重力荷载计算 恒荷载取全部，活荷载恒荷载取全部，活荷载取取50，各层重力荷载集，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处，其代中于楼屋盖标高处，其代表值为；表值为；9层层1800kN，8层层11570kN，27层层 9597kN，底层底层 9623kN。 （2）梁柱刚度计算（为计算框架的自振周期）梁柱刚度计算（为计算框架的自振周期） 梁的线刚度如表梁的线刚度如表5.14。对于现浇砼框架梁：对于现浇砼框架梁：Ib=1.5I0 Ib=2.0I0考虑板的影

28、响考虑板的影响边框架边框架中框架中框架注意区分不同位置的框架柱刚度注意区分不同位置的框架柱刚度影响因素：层位置；砼等级；截面尺寸；层高。影响因素：层位置；砼等级；截面尺寸；层高。还有：边框架；中框架；边柱；中柱等。还有：边框架；中框架；边柱；中柱等。边框架边框架边框架边框架中框架中框架区分边框架与区分边框架与中框架，是考中框架，是考虑梁的刚度不虑梁的刚度不同。区分边柱同。区分边柱与中柱，是考与中柱，是考虑梁的约束不虑梁的约束不同。同。 柱的侧移刚度柱的侧移刚度D值如表值如表5.15及表及表5.16。cK2K1K3KcK将各层不同将各层不同柱的刚度都柱的刚度都计算出来。计算出来。将各层柱的总刚度

29、汇总将各层柱的总刚度汇总 （3）.自振周期计算自振周期计算 按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数基本周期调整系数a0=0.6。计算公式为。计算公式为 将各层的重力荷载代表值看将各层的重力荷载代表值看作水平荷载，计算其产生的框架作水平荷载，计算其产生的框架顶点位移。顶点位移。V层间刚度层间刚度层间位移层间位移累积位移累积位移（4）横向地震作用计算）横向地震作用计算 地震作用按地震作用按 8度设计基本地震加速度度设计基本地震加速度 0.2g，类场地，类场地，设计地震分组按二组，则设计地震分组按二组，则 Tg=0.3s，am

30、ax=0.16， 采用底部剪力法计算。由于采用底部剪力法计算。由于T=0.7151. .4Tg=0.425，故，故应考虑顶点附加地震作用，取应考虑顶点附加地震作用，取 顶点附加地震作用顶点附加地震作用各层地震作用分配：各层地震作用分配：注意：第注意：第9层考虑鞭梢作用。第层考虑鞭梢作用。第8层考虑顶点附加地震作用。层考虑顶点附加地震作用。（5）弹性层间变形验算）弹性层间变形验算（6）地震作用下框架的内力分析）地震作用下框架的内力分析作为例题，此处取横向框架作为例题，此处取横向框架KJ4为例，为例，KJ4柱端弯矩计柱端弯矩计算结果详见表算结果详见表5.20。imimiiDVVDy为反弯点高度；为

31、反弯点高度；imMV yh下1imiMVy h上上cM下cMijVy柱剪力分配柱剪力分配地震作用下框架梁端弯矩：地震作用下框架梁端弯矩：将柱端弯矩在梁端分配，将柱端弯矩在梁端分配，使梁端弯矩与柱端弯矩相等。使梁端弯矩与柱端弯矩相等。1k2k112(bcckMMMkk左上下）212(bcckMMMkk右上下）地震作用下的梁端地震作用下的梁端剪力及柱轴力剪力及柱轴力 ：lMMVrblbbbVlbMrbMbV梁端剪力之合为柱轴力梁端剪力之合为柱轴力四、竖向荷载作用下框架内力计算四、竖向荷载作用下框架内力计算 分层法和弯矩二次分配法分层法和弯矩二次分配法1) 分层法（弯矩分配法）分层法（弯矩分配法）3

32、层2层1层特点：特点： 底层底层 其它层其它层柱线刚度柱线刚度 不变不变 0.9 传递系数传递系数 1/2 1/3 将各层计算结果叠加。对于不平衡弯矩较大节点再分配将各层计算结果叠加。对于不平衡弯矩较大节点再分配一次（不再传递）。一次（不再传递）。2) 弯矩二次分配法弯矩二次分配法 过程：计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩过程：计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩）分配分配（第一次）和（第一次）和 传递同时进行传递同时进行再分配（第二次）。再分配（第二次）。3) 弯矩调幅弯矩调幅 考虑塑性内力重分布，可将梁端弯矩调幅，减小梁考虑塑性内力重分布，可将梁端弯矩调幅，减小梁端弯矩端弯矩 调整系数调整系数 现浇

33、框架现浇框架 0.80.9 装配整体式装配整体式 0.70.8调幅后的跨中弯矩计算调幅后的跨中弯矩计算 注意只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水注意只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能调幅。平荷载作用下的梁端弯矩不能调幅。例题续（例题续（7）竖向荷载作用下框架内力分析）竖向荷载作用下框架内力分析 内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下梁端可内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下梁端可以考虑塑性内力重分布，取弯矩调幅系数以考虑塑性内力重分布，取弯矩调幅系数0.8，楼面竖向荷，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。载分别按恒荷载及全部活荷载计算。 分配两次

34、，分配两次，传递一次。传递一次。竖向荷载下梁端剪力和柱轴力计算计算竖向荷载下梁端剪力和柱轴力计算计算五、内力组合五、内力组合 通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构件内力标准值。根据可能出现的最不利情况进行构件的件内力标准值。根据可能出现的最不利情况进行构件的内力组合所得设计内力值，进行截面设计内力组合所得设计内力值，进行截面设计. 一般有两种组合：一般有两种组合：（1）、）、 地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合EhGESSS3.12.1（2）、）、 竖向荷载效应组合竖向荷载效应组合(非抗震组合非抗震组

35、合) 包括全部恒载与活载的组合。包括全部恒载与活载的组合。QGSSS4.12.1 具体对于框架来说，对框架梁、框架柱的控制截面具体对于框架来说，对框架梁、框架柱的控制截面进行内力组合。进行内力组合。i)、框架梁、框架梁 （取不利组合）（取不利组合）QGEhGEMMMMMM4.12.13.12.1梁端正弯矩梁端正弯矩梁端负弯矩梁端负弯矩GEEhMMM2 . 13 . 1GEMEhM跨中正弯矩跨中正弯矩取不利组合中中QGEhGEMMMMMM4 . 12 . 13 . 12 . 1取不利组合QGbEhGEbVVVVVV4 .12 .13 .12 .1梁端剪力梁端剪力GEAMEhAMGEBMEhBMA

36、RBRxl用平衡求出用平衡求出 或或求出剪力为零的位置求出剪力为零的位置xARBRqRxAGEAEhAAMMqxxRM22中关于梁跨中弯矩的求法：关于梁跨中弯矩的求法：ii)、 框架柱内力不利组合框架柱内力不利组合柱上下端为控制截面取不利组合柱上下端为控制截面取不利组合QGQGEhGEEhGEQGQGEhGEEhGEMMMNNNMMMNNNNNNMMMNNNNMMM4.12.14.12.13.12.13.12.14.12.14.12.1(3.13.12.1maxmaxmaxmax尽量小）取六、位移计算六、位移计算1) 多遇地震烈度下。多遇地震烈度下。 求出多遇烈度下得各层间剪力求出多遇烈度下得

37、各层间剪力 层间位移层间位移2) 罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算罕遇地震作用下层间弹塑性位移计算 对于对于 大于大于0.5的框架，只要弹性位移满足要求，的框架，只要弹性位移满足要求，可不进行弹塑性位移计算。可不进行弹塑性位移计算。iVjieDVHeey(略）略）当当 时，进行弹塑性位移计算。时，进行弹塑性位移计算。 验算步骤：验算步骤： 楼层屈服强度楼层屈服强度 的确定的确定 薄弱层确定，一般在底层和薄弱层确定，一般在底层和 较小层。较小层。 薄弱层的层间弹塑性位移验算薄弱层的层间弹塑性位移验算楼层屈服强度的确定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，计算梁柱的根据梁柱

38、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实际极限抗弯承载力梁梁:柱柱:5.0yy)(0syksbuahfAM)1(5.0)(0ckcccsykscufhbNNhahfAMy楼层屈服强度楼层屈服强度(剪力剪力)的确定示意的确定示意.计算梁柱极限抗弯能力计算梁柱极限抗弯能力.计算柱截面有效受弯承载力计算柱截面有效受弯承载力.计算柱的层间受剪承载力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）。计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。 根据破坏机制根据破坏机制 当当 时，为强梁弱柱型时，为强梁弱柱型 柱先屈服，梁后屈服柱先屈服，梁后屈服 当当 时，为

39、强柱弱梁型，梁首先屈服。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。大于柱的极限弯矩。bucuMM11icuicMM下下icuicMM上上1icuM下icuM上cubuMM 当当 且一柱端先达到屈服，此时，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另一端的受弯承载力按刚度求得。上柱下端屈服上柱下端屈服取小下下1111icubuiiiicMMKKKM取小上上icubuiiiicMMKKKM11ikikcubuMM取小上下上icuicuiiicMMKKM1111icuicMM下下1icu

40、M下1iKiK下柱上端屈服取小者下上下111,icuicuiiicMMKKM1iKiKicuM上icuM上icM上c、 计算第计算第i层第层第j根柱的受剪承载力根柱的受剪承载力yijVnicijcijyijHMMV下上上cijM下cijMnHd d、 第第i i层各柱总的屈服强度层各柱总的屈服强度niyijyiVV1VeVyiy 薄弱层的层间弹塑性位移计算薄弱层的层间弹塑性位移计算 层间弹塑性位移验算层间弹塑性位移验算eppuuHupp框架计算步骤框架计算步骤l确定计算简图、几何参数计算、静力荷载统计。确定计算简图、几何参数计算、静力荷载统计。l地震作用计算：用底部剪力法计算水平地震作用及层间

41、剪地震作用计算：用底部剪力法计算水平地震作用及层间剪力力 T a FEk Vil内力计算：用内力计算：用D值法计算水平作用下的内力（并同时进行弹值法计算水平作用下的内力（并同时进行弹性层间位移验算）；用分层法或弯矩二次分配法计算重力荷性层间位移验算）；用分层法或弯矩二次分配法计算重力荷载代表值作用下的内力。载代表值作用下的内力。计算各项非地震荷载作用下的内力。计算各项非地震荷载作用下的内力。l内力组合：包括地震作用组合及非地震作用组合。内力组合：包括地震作用组合及非地震作用组合。l截面及节点设计（配筋计算）：注意内力值的调整。截面及节点设计（配筋计算）：注意内力值的调整。l弹塑性位移验算：梁柱

42、截面极限抗弯承载力弹塑性位移验算：梁柱截面极限抗弯承载力 柱端有效受柱端有效受弯承载力弯承载力 Vpji Vpi；a1i Vei xyi 薄弱层薄弱层 hp Dup 框架结构内力调整框架结构内力调整原则：原则：“强柱弱梁强柱弱梁”、“强剪弱弯强剪弱弯”、“强节点弱构件强节点弱构件”“强柱弱梁强柱弱梁”：aacybyMMccbMMcb1.2MM一级框架及一级框架及9度时：度时：一般情况：一般情况：5.4 5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计“强剪弱弯强剪弱弯”：lrbubububnGb() /VMMlV一级框架及一级框架及9度时：度时：一般情况：一般情况：梁梁柱柱lrcu

43、cucucn() /VMMHlrvbbbnGb() /VMMlVlrbuabuanGb1.1() /VMMlVbtcvccn() /VMMHbtcuacuan1.2() /VMMH梁梁一级框架及一级框架及9度时：度时：一般情况：一般情况：柱柱“强节点弱构件强节点弱构件”：jbbb0sjcbb0s(1)MhaVHhha一级框架及一级框架及9度时：度时：一般情况：一般情况：jbbuab0sjcbb0s1.15(1)MhaVHhha一、框架梁抗震设计一、框架梁抗震设计1、设计要求及计算要点：、设计要求及计算要点： 梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力(强剪弱弯）强剪弱

44、弯） 设计剪力的取值。设计剪力的取值。 梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力延性设计问题。延性设计问题。 解决好梁筋的锚固问题（强锚固）。解决好梁筋的锚固问题（强锚固）。2、框架梁受剪承载力验算、框架梁受剪承载力验算 梁剪力设计值梁剪力设计值 要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能产生的最大剪力。产生的最大剪力。 梁左右端顺时针或逆时针组合设计弯矩。对一梁左右端顺时针或逆时针组合设计弯矩。对一级框架两端均为负值时，取绝对值较小的一侧级框架两端均为负值时，取绝对值较小的一侧Gbnrbualb

45、uabGbnrblbvbbVlMMVVlMMV1 . 1rblbMM ,0bM一、二、三级框架：一、二、三级框架：q-重力荷载代表值重力荷载代表值vb 梁端剪力增大系数，对于一、二、三级框架梁端剪力增大系数，对于一、二、三级框架分别取分别取1.3、1.2、1.1。 )15.0(1 5.285.0 )2.0(100bhfVhlbhfVccREbbnREccREb时当5 .13;105.1185.0 )25.142.0(10000hsAfbhfVhSAfbhfVsvyvtREbREsvyvtREb集中力作用时 梁斜截面受剪承载力梁斜截面受剪承载力 剪压比限值（梁最小截面尺寸要求）剪压比限值（梁最小

46、截面尺寸要求）3、 提高梁延性的措施提高梁延性的措施 主要影响因素：截面尺寸、纵筋配筋率、剪压比、主要影响因素：截面尺寸、纵筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋及砼的强度。配箍率、钢筋及砼的强度。 截面：截面： 纵筋配筋率：（通过受压区高度控制）纵筋配筋率：（通过受压区高度控制） 一级框架一级框架 ， 二、三级框架二、三级框架 梁端受拉筋配筋率梁端受拉筋配筋率4,4 ,200bhlhmmbn25. 035.0%5.2 梁端加密箍筋：梁端加密箍筋： 抗震等级抗震等级 加密区长度加密区长度 最大间距（取小）最大间距（取小） 最小最小直径直径 一一 2hb,500 mm 6d, hb/4,100mm 10

47、 二二 1.5hb,500 mm 8d, hb/4,100mm 8 三三 1.5hb,500 mm 8d, hb/4,150mm 8 四四 1.5hb,500 mm 8d, hb/4,150mm 65.0ssAA3.0ssAA 梁端受压纵筋与受拉纵筋的比率梁端受压纵筋与受拉纵筋的比率一级框架一级框架二、三二、三级框架级框架 通长纵筋通长纵筋 ： 一、二级框架不小于一、二级框架不小于 ， 且不小于受力纵筋面积且不小于受力纵筋面积的的1/4. 三四级框架不少于三四级框架不少于 。4、梁筋锚固：防止锚固破坏、梁筋锚固：防止锚固破坏142122 梁筋锚固方式：直线型和弯折型梁筋锚固方式：直线型和弯折型

48、 反复反复 荷载下：荷载下： 砼粘结强度退化率为砼粘结强度退化率为0.75，抗震所需的锚固长度应在，抗震所需的锚固长度应在原锚固长度原锚固长度 上有所增加。上有所增加。一、二级一、二级 三级三级四级四级 弯折筋的弯折段不能太小。弯折筋的弯折段不能太小。alaaEaaEaaEllllll05.115.1dllaEH154.0和dlllvaEH1545. 0和5、 控制塑性铰位置：控制塑性铰位置： 通过合理配筋方式使梁的预期塑性铰离开柱边不小于梁通过合理配筋方式使梁的预期塑性铰离开柱边不小于梁高也不小于高也不小于500mm处。处。 方法：附加短纵筋，附加短腰筋，弯筋。方法：附加短纵筋，附加短腰筋，

49、弯筋。 要求柱边截面要求柱边截面比塑性铰处受弯承载力提高比塑性铰处受弯承载力提高25%以上。以上。 二、框架柱抗震设计二、框架柱抗震设计 设计原则及要点：设计原则及要点： 强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰铰柱设计弯矩的柱设计弯矩的取值及计算。取值及计算。 在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力能力柱设计剪力的取值及计算。柱设计剪力的取值及计算。 控制柱的轴压比不要太大控制柱的轴压比不要太大轴压比的限值。轴压比的限值。 加强约束，配置必要的约束箍筋加强约束，配置必要的约束箍筋构造要求。构造要求。 1、轴压比的概念

50、、轴压比的概念 名义轴向压应力与砼抗压强度之比名义轴向压应力与砼抗压强度之比 轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。 轴压比越大，柱子的延性越差。柱子的破坏形态也轴压比越大，柱子的延性越差。柱子的破坏形态也随轴压比的增大，由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗随轴压比的增大，由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗震结构要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制震结构要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制轴压比的限值。轴压比的限值。cccNb h f组合轴压力设计值组合轴压力设计值 轴压比轴压比 抗震等级抗震等级 一一 二二 三三 框架框架柱柱 0.

51、7 0.8 0.9 框支柱框支柱 0.6 0.7 框框-墙、板柱墙及筒体墙、板柱墙及筒体 0.75 0.85 0.952、 强柱弱梁强柱弱梁-柱设计弯矩的取值柱设计弯矩的取值 要求：塑性铰出现在梁上要求：塑性铰出现在梁上 (如何设计？）如何设计？）cccNb h f作法：（作法：（*以下所述内容主要针对一、二、三级框架。）以下所述内容主要针对一、二、三级框架。） 节点上、下柱端的弯矩设计值节点上、下柱端的弯矩设计值c对于一、二、三级框架分别为对于一、二、三级框架分别为1.4、1.2、1.1。 bccMMrbMlbMrbMlbMtcMucMtcMucM 底层柱、角柱内力：底层柱、角柱内力： 一、

52、二、三级框架底层柱底截面的组合弯矩设计一、二、三级框架底层柱底截面的组合弯矩设计值应分别乘以值应分别乘以1.5、1.25和和1.15的增大系数，角柱内力的增大系数，角柱内力按上述调整后进一步放大按上述调整后进一步放大10%。 柱的轴力按组合值取。柱的轴力按组合值取。 柱的配筋计算，注意承载力抗震调整系数。柱的配筋计算，注意承载力抗震调整系数。RERS8 .075.0或RE作法：作法： 柱剪力设计值柱剪力设计值 柱剪力增大系数，柱剪力增大系数， 一、二、三级框架分别取一、二、三级框架分别取1.4、1.2、1.1。nbctcVCHMMV3、强剪弱弯、强剪弱弯设计剪力取值设计剪力取值 要求：在弯曲破

53、坏之前不发生剪切破坏要求：在弯曲破坏之前不发生剪切破坏 剪压比限值，柱截面尺寸不能太小剪压比限值，柱截面尺寸不能太小)2 .0(10bhfVccREc短柱短柱 柱斜截面受剪承载力柱斜截面受剪承载力)15. 0(10hbfVcREc85. 03 . 03 . 033 112)056. 0105. 1(1000REccnsvyvtREcbhfNbhfNhHNhsAfbhfV时取时取时取 4、 加强柱端约束：加强柱端约束： 在柱端一定范围内加密箍筋。在柱端一定范围内加密箍筋。 加密箍筋的作用：承担剪力；约束砼；加密箍筋的作用：承担剪力；约束砼；提高抗压强度；提高变形能力；防止纵向提高抗压强度；提高变

54、形能力；防止纵向压曲压曲 加密箍筋注意事项加密箍筋注意事项 范围：范围： 中取最大值，底中取最大值，底层，刚性地面上下各层，刚性地面上下各500mm。短柱、角柱全高加密。短柱、角柱全高加密。mmHhnc500 , 6 , 箍筋的最大间距箍筋的最大间距抗震等级抗震等级 最大间距（取较小值）最大间距（取较小值） 最小直径最小直径一级：一级： 6d ， 100mm 10二级：二级： 8d， 100mm 8三级：三级： 8d， 150mm 8 四级：四级： 8d ， 150mm 8 箍筋最小体积配筋率箍筋最小体积配筋率 （见（见p117表表5-13） 箍筋型式：普通箍、复合箍、螺旋箍箍筋型式：普通箍、

55、复合箍、螺旋箍 肢距：加密区，一级肢距：加密区，一级200，二、三级，二、三级250 或或20倍倍d，四级，四级300 每隔一个纵筋它在两个方向有箍筋约束。非加密区：箍每隔一个纵筋它在两个方向有箍筋约束。非加密区：箍筋量不少于加密区的筋量不少于加密区的50%（6）、柱纵向钢筋的配置：最小配筋率和最大配筋率要求。）、柱纵向钢筋的配置：最小配筋率和最大配筋率要求。最小配筋率（见最小配筋率（见p116表表5-11)：如三级框架，中边柱如三级框架，中边柱0.7%。最大配筋率为。最大配筋率为5%，注意防止粘结不足破坏。注意防止粘结不足破坏。 当柱边尺寸大于当柱边尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距不宜大于

56、时，纵向钢筋间距不宜大于200mm。（三）、框架节点抗震设计（三）、框架节点抗震设计（*以下所述内容主要针对一、二级框架。）以下所述内容主要针对一、二级框架。） 节点设计准则：节点设计准则： 节点承载力不应低于连接构件节点承载力不应低于连接构件 在多遇烈度下，节点处于弹性工作范围在多遇烈度下，节点处于弹性工作范围 罕遇烈度下，节点承载力的降低不能危及荷载的传递罕遇烈度下，节点承载力的降低不能危及荷载的传递 不应使施工过分困难不应使施工过分困难1、节点核心区受剪承载力验算、节点核心区受剪承载力验算 剪力设计值剪力设计值 节点的受力情况：节点的受力情况： 作用于节点的剪力来源于边梁的开裂，由节点承

57、担拉筋的作用于节点的剪力来源于边梁的开裂，由节点承担拉筋的锚固。锚固。 一、二级一、二级框架框架 边节点：边节点： 梁受拉筋的拉力梁受拉筋的拉力 柱受剪力柱受剪力 coljVTVsbjbahMT0bcccjbcolhHMMV下上60一 、 二 级 框 架 柱 内 梁 内 同 时搭 接 方 案M c下上上M c下上TcH柱的计算高度柱的计算高度中节点：中节点：)1 (00221bcsbsbbjbcolcsjhHahahMVCCTV60一 、 二 级 框 架 柱 内 梁 内 同 时搭 接 方 案Mc下上上Mc下上1T2sC2cC顶层节点：顶层节点：三、四级框架不需计算。三、四级框架不需计算。jb节

58、点剪力增大节点剪力增大系数一级为系数一级为1.35，二级，二级为为1.2。sbjbjahMTV060一、二级框架柱内梁内同时搭接方案Mc下上上Mc下上9度及一级时，尚应满足度及一级时，尚应满足顶层：顶层：中间层：中间层：)1 ()(15. 100bcsbsbrbualbuajhHahahMMVsbrbualbuajahMMV015. 1 剪压比限值剪压比限值 节点约束影响系数，节点四边有梁，梁宽不节点约束影响系数，节点四边有梁，梁宽不小于该侧柱宽的小于该侧柱宽的1/2，且正交梁高度不小于框架梁高度的，且正交梁高度不小于框架梁高度的3/4时，取时，取 其他情况均取其他情况均取j5.1j0.1j85.0RE)3.0(1jjccjREjhbfV 节点受剪承载力：由砼和箍筋共同承担。节点受剪承载力：由砼和箍筋共同承担。 当当 时，取时，取 节点核心区截面高度节点核心区截面高度 节点有效面积内的受剪箍筋全部截面节点有效面积内的受剪箍筋全部截面面积。面积。 节点截面有效宽度节点截面有效宽度度时不同）（ 9)(05.01.110sbsvjyvcjjjjtjREjahsAfbbNhbfVccchbfN5 .0