框架及剪力墙结构设计

1、 框架和剪力墙结构设计中值得注意和思考的问题框架和剪力墙结构设计中值得注意和思考的问题 一、框架结构部分 1. 框架结构的抗侧力构件 2. 框架结构应设计成双向刚接框架 3. 框架节点设计中应注意的问题 4. 框架梁面通长筋的问题 5. 框架结构中角柱的特殊性 6. 抗震设计时柱箍筋加密区的要求 7. 框架结构延性的保证措施 8. 短柱、长柱（跨层柱）常见问题 二、剪力墙结构部分 1. 剪力墙墙肢的分类 2. 剪力墙截面不宜8m规定的理解 3. 短肢剪力墙的判断 4. 短肢剪力墙较多的判断 5. 剪力墙轴压比控制和边缘构件 6. 剪力墙结构延性的控制 7. 剪力墙底部加强取起算位置 8. 连梁

2、超筋常用处理办法 框架结构框架结构设计中应注意和思考的问题设计中应注意和思考的问题 框架结构设计框架结构设计 共28页 第1页 独立柱框架 框架结构是由纵横两个方向梁柱通过节点刚接 组成的结构体系 1、框架结构的抗侧力构件？ a.框架柱 b.框架梁 c. 2、应设计成双向刚接框架，以承受纵横两个 方向 的水平荷载，不宜采用单榀框架。 共28页 第2页 框架结构设计框架结构设计 共28页 第3页 3. 框架节点设计中应注意的问题 1）. 梁柱节点偏心68度时不宜 1/4， 9度时不应1/4 不利影响： a.节点竖向力偏心 b.节点核心区有效受剪面积减小、 剪应力增大。 c.是节点核心区产生扭转。

3、 节点偏心采取哪些方面的措施： a.计算节点核心区受剪 b.水平加腋（加腋后仍需考虑偏心的影 响） 思考：当柱截面很大，梁很小时是否需 要考虑偏心的影响呢？ 框架结构设计框架结构设计 共28页 第4页 框架结构设计框架结构设计 2）、梁筋在柱节点锚固的问题 a. 多根梁斜交于框柱时，复杂节点、部分梁纵筋 锚固长度不够。 b. 两端配筋很大，锚固也满足水平段0.4LaE, 这时 还要思考的问题。 节点设计的最基本原则：完成与节点相连各个杆的内力 在节点的传递和再分配。 共28页 第5页 框架结构设计框架结构设计 局部粘结破坏的可能性： 共28页 第6页 框架结构设计框架结构设计 4、框架梁面通长

4、筋的问题 设置通长钢筋的原因： a. 在地震力、风等水平力作用下梁反弯点的变化 使得弯矩可能反向。通长筋保证梁全长范围内均有 适当的承载力。 规范有哪些要求： a. 一、二级抗震时不小于2d14，和顶面与底面配 筋较大者的1/4。 三、四级抗震时不小于2d12。 注意：通长筋不是指不能截断，而是只沿梁全长均 应满足的配筋最小值。 思考：三、四级抗震是否跨中配2d12就够了？怎 么掌握这个度？ （要使得配筋全局协调、顺畅。 该强则强，该弱则弱） 该强的部位： A、大跨度梁、 B、与大悬挑相邻跨内的梁、 C、活荷载较大或相邻板跨 荷载相差较大时。 D、”边梁 “ E 、与结构整体性密切相关 的梁

5、共28页 第7页 框架结构设计框架结构设计 5、框架结构中角柱的特殊性 a. 整体受力复杂，地震作用下扭转 效应对其影响大。 b. 规范对角柱有哪些特殊照顾： 1) 内力调整，较其他框柱多1.1倍 的放大系数。 2）最小配筋率不同，较其他大 1.21.3倍。 3)配箍时在一、二级时应全高加密 注意：配筋计算时应指定角柱。 共28页 第8页 框架结构设计框架结构设计 6、抗震设计时柱箍筋加密区的要求 箍筋的作用 1）与纵筋一起构成钢筋骨架 2）抵抗剪力、扭矩 3）约束混凝土、提高混凝土延性 4）作为纵筋的侧向支撑，防止其屈 曲。 5）与核心区混凝土一起传递周边构 件的传来的内力。 b. 加密区的

6、范围： 1) 底层柱的上端、其他柱上下两段 Max(h、Hn/6、500） 2）刚性地面上下500 3）底层柱、柱根以上1/3Hn。 共28页 第9页 框架结构设计框架结构设计 思考： 底层柱柱根指的是哪里？ a. 框架柱底部嵌固部位。（官方解释） b. 嵌固部位+室外地坪位置。（个人解释） c. 地下室顶板。 4) 一、二级角柱全高 5）错层柱全高 （局部错开时，如右图） 6）短柱、其他需要提高变形能力的柱 共28页 第10页 框架结构设计框架结构设计 7、框架结构延性的保证措施 三强三弱 （概念设计） 强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构 件 三大比值控制 （截面控制） 轴压比、剪压比、受压区高

7、度比 强柱底 改善混凝土受力性能 以上延性保证措施在设计中的体现： 内力系数调整法。 配筋率的控制。 强调适筋破坏 （最大配筋率、最小配筋率） 配箍率的控制。 采用组合结构。（钢骨柱、钢管柱等） 思考： 承载力越强“附加”延性要求 越低，反之越高。 延性要求不是针对小震的， 而是针对中震和大震的； 要求通过“结构体系和构件以及 节点”的延性在中震和大震中转 化和吸收地震能量，减少结构刚 度退化和脆性破坏，从而实现中 震可修大震不倒。 共28页 第11页 框架结构设计框架结构设计 8、短柱、长柱（跨层柱）常见问题 短柱 M / Vho 2 ; Hn / ho4 ; M / Vho1.5 (超短柱

8、) 短柱的不利之处： （刚度大、延性不好） 1） 短柱刚度大，分担的地震力多。 2） 短柱的破坏形式为剪切破坏 极短柱一般为剪切斜拉破坏 （脆性破坏） 3） 短柱延性不好，在地震作用下 刚度退化严重。 共28页 第12页 框架结构设计框架结构设计 短柱补救措施： （减小刚度、增加延性） 1） 在允许条件下提高砼强度，减小柱截面。 2） 箍筋加密，提高对砼的约束，改善延性。 3） 加芯柱，延缓刚度退化。 4） 降低轴压比限值，用较小轴压比换取延性。 5） 配置螺旋箍 （施工比较麻烦） 6）采用组合结构（钢骨柱、钢管柱） 7）分体柱，（减小截面） 8）减小梁对柱的约束。（细细体会） 共28页 第1

9、3页 框架结构设计框架结构设计 短柱不利之处： 刚度、延性？ 1） 事实上跨层柱从其本身而言没有任何不利之处。 延性很好，弯曲破坏。 2） 但在整体结构中看来该处没有楼板和梁与之相连 是结构整体薄弱位置。 跨层柱 中间楼层无框架梁和楼板与其相连。 柱高跨越一层或数层。 我们往往看到的不利之处是该柱 计算配筋超筋厉害！ 共28页 第14页 框架结构设计框架结构设计 对跨层柱超筋分析： 大偏心受压柱配筋计算公式 N1fcbx+fyAs-fyAs Ne 1fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-a) e=ei+h/2-as =1+(l0/h)2/(1400ei/h0) 实例比较: bxh=800

10、x800 轴压比0.7 偏心距ei=0.1 (仅考虑单向偏心） 层高 4500 单层时 （计算长度8000） 计算配筋 As=2324mm2 实配：5d25 跨一层时 （计算长度16000） 计算配筋 As=7961mm2 实配：10d32 (单排已经放不下了) 本质： 长细比（）较大，在考虑二级 效（）应后配筋迅速增大。 长柱稳定性问题显露。 当长细比 =L0/i8m的规定的理解： 较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成较为均匀的若干墙段，墙段之间已 采用若连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。 墙肢截面高度不宜大于8。 原因： 1）当墙肢高度与其截面高度之比不应小于2时，墙肢

11、破坏形式呈现于剪 切破坏，类似于短柱的脆性破坏。称为矮墙效应，这类墙肢延性差。 2）避免单片墙肢剪力墙承担水平力过大，其他墙肢剪力过小。在大震 时这类墙肢容易首先遭到破坏，导致结构整体刚度突然下降。其后其他 墙肢遭遇破坏。 思考： a. 从原因1）可以看出该规定是为了剪力墙避免剪切破坏 （这一条很容 易满足）。 b. 原因2）主要针对的是8m的墙体担心其分配的剪力过大。 c. 为什么单片墙肢承受的水平剪力不宜40% ，只在框架剪力墙结构中 有规定. 共28页 第17页 剪力墙结构设计剪力墙结构设计 结论： 剪力墙布置分散均匀，避免单片墙肢剪力分配过大。 就算墙肢长度8m，只要多片其他墙肢与其刚

12、度相当。一起较均匀承担 剪力，8m没问题。（如：框架核心筒中的剪力墙） 剪力墙就类似于竖向的悬臂梁。 共28页 第18页 剪力墙结构设计剪力墙结构设计 3. 短肢剪力墙的判断 a. hw / b 8 一般墙。 b. 5 hw / b 8 短肢剪力墙。 3 Hw / b 50%。 连梁合适的刚度（跨高比）。 控制墙肢轴压比，剪压比，“长细比” ，“高厚比” 。 约束边缘构件，（暗柱、暗梁） 合理配筋率。 共28页 第27页 剪力墙结构设计剪力墙结构设计 7. 剪力墙底部加强取起算位置： 地下室顶板作为上部结构嵌固层时 从地下室顶板面算起向上 H/8 或 向上两层， 再加地下一层。底下二层以下可 不算为加强区。 b. 地下室顶板不作为上部结构嵌固 层时 从地下一层顶板面算起向上H/8 或向上两层， 再加地下一层。底下二层及以下 可不算为加强区。 当地下室顶板和室外地面标高相差 1/3层高时 可从地下一层楼面算起向上H/8 或向上两层， a. 再加地下二层。底下三层及以下 可不算为加强区。 共28页 第28页 剪力墙结构设计剪力墙