钢筋砼框架构件设计方案PPT学习教案

1、会计学1钢筋砼框架构件设计方案钢筋砼框架构件设计方案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2、保证延性的抗震措施（1）先划分抗震等级（分五个等级）（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、锚固等要求第1页/共50页第2页/共50页结构设计除应满足刚度、强度、整体稳定性要求外，地震区的结构尚应满足延性和薄弱层弹塑性变形限制的要求1、弹性（正常使用条件下）侧移变形验算（刚度要求） 在结构体系、结构布置、构件截面尺寸等初步确定，以及荷载计算完

2、毕之后，即可进行风荷载及水平地震作用下的弹性侧移变形验算，验算如不满足要求，就要改变构件截面尺寸，甚至改变结构体系和结构布置弹性侧移验算表达式为HH/hh/ 结构的顶点水平位移及层间相对变形 结构的总高度及层高、hH、第3页/共50页2、稳定和抗倾覆验算 对高宽比H/B满足要求的高层结构，整体稳定和抗倾覆一般可以满足要求，很少进行验算3、截面承载力验算（强度要求） 框架在四种荷载下的内力求出之后进行截面承载力验算 无地震作用组合： 有地震作用组合：4、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算REEERSRS/0第4页/共50页 弯曲破坏超筋破坏一、框架粱的破坏形态与延性剪切破坏适筋破坏少筋破坏斜压破

3、坏剪压破坏斜拉破坏其他都是脆性破坏，要保证强剪弱弯延性破坏1、破坏形态第5页/共50页1）纵筋配筋率（影响相对受压区高度） 受拉纵筋配筋率增大，相对受压区高度增大，延性减小 受拉纵筋配筋率减小，相对受压区高度减小，延性增大 受压纵筋配筋率增大，相对受压区高度减小，延性增大 受压纵筋配筋率减小，相对受压区高度增大，延性减小2、影响框架粱延性的因素2）剪压比 （限制截面最小尺寸） 0bhfVc砼轴心抗压强度名义剪应力剪压比3）跨高比 （随着跨高比的减小，剪力的影响加大 ） hln粱截面高度粱净跨跨高比4/, 2/hlhlnn极差；产生斜裂缝破坏，延性第6页/共50页4）塑性铰区的箍筋用量 在塑性铰

4、区配置足够的封闭式箍筋，对提高塑性铰的转动能力十分有效。 在框架粱塑性铰区范围内，箍筋必须加密2、影响框架粱延性的因素第7页/共50页二、框架粱截面抗弯设计1、无地震作用组合时sycsycsyAfbhfAfbxfAf011ahAfbhfahAfxhbxfMMsycsycu02010015 . 0122、有地震作用组合时sycsycsyAfbhfAfbxfAf011ahAfbhfahAfxhbxfMMsycREsycREu02010015 . 01121第8页/共50页1）一、二、三级非加密区，四级和非抗震框架粱无需调整GbnrblbVbVlMMV/ )(3）9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应

5、符合GbnrbualbuaVlMMV/ )( 1 . 1 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rblbMM 、VbnlGbV三、框架粱抗剪验算1、剪力设计值调整（据强剪弱弯调整）2）一、二、三级抗震粱端箍筋加密区调整第9页/共50页三、框架粱抗剪验算PhhhGbnrbualbuaVlMMV/ )( 1 . 1第10页/共50页三、框架粱抗剪验算2、受剪承载力验算1）无

6、地震作用组合的剪力：0025. 17 . 0hsAfbhfVVsvyvtcs集中荷载为主的梁)175. 1(00hsAfbhfVVsvyvtcs均布荷载为主的梁2）有地震作用组合的剪力，按下式计算一般梁)25. 142. 0 (100hsAfbhfVVsvyvtREcs)105. 1(100hsAfbhfVVsvyvtREcs集中荷载为主的梁均布荷载为主的梁第11页/共50页四、框架粱构造措施1、最小截面尺寸承载力要求：通过承载力验算实现构造要求：主梁截面高度 剪压比限值：bblh)181101(4/0bhlmmb2004/bhb主梁计算跨度bl025. 0bhfVcc1）无地震作用组合时2）

7、有地震作用组合时跨高比大于2.5)2 . 0(10bhfVccRE)15. 0(10bhfVccRE跨高比不大于2.5混凝土强度影响系数C第12页/共50页四、框架粱构造措施2、相对受压区高度和纵筋配筋率1）相对受压区高度限制一级框架粱端 025. 0bhx 二、三级框架粱端 035. 0bhx 跨中、四级和非抗震框架粱端 0bbhx5 . 0/ssAA3 . 0/ssAA2）纵向配筋率抗震设计时，粱端纵向受拉钢筋配筋率不应大于2.5% 不考虑受压钢筋时，纵向受拉钢筋的最大配筋率ycbff /1max粱顶和粱底的贯通钢筋：一、二级框架：三、四级框架：142122第13页/共50页四、框架粱构造

8、措施2、相对受压区高度和纵筋配筋率2）纵向配筋率粱纵向受拉钢筋的最小配筋率（） 截面截面非抗震非抗震抗震等级抗震等级一级一级二级二级三、四级三、四级支座支座0.2和和45ft /fy 中的中的较大值较大值0.4和和80ft /fy 中的中的较大值较大值0.3和和65ft /fy 中中的较大值的较大值0.25和和55ft /fy 中的较大值中的较大值跨中跨中0.3和和65ft /fy 中的中的较大值较大值0.25和和55ft /fy 中的较大值中的较大值0.2和和45ft /fy 中中的较大值的较大值 为了防止粘结破坏，一、二级抗震等级的框架粱内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形柱，不宜大于柱在

9、该方向截面尺寸的1/20，对圆形柱，不宜大于纵向钢筋所在位置截面弦长的 1/20。第14页/共50页四、框架粱构造措施3、粱端箍筋加密区要求粱端箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径 抗震等级抗震等级加密区长度（加密区长度（mm）（取较大值）（取较大值）箍筋最大间距（箍筋最大间距（mm ）（取最小值）（取最小值） 箍筋最小直径（mm）一级一级2hb，500hb/4,6d,10010二级二级1.5hb，500hb/4,8d,1008三级三级1.5hb，500hb/4,8d,1508四级四级1.5hb，500hb/4,8d,1506注：1）d为纵筋直径，hb为粱截面高度 2）当粱端纵向受拉钢筋配筋

10、率大于2时，表中箍筋最小直径加2mm 3）非加密区箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍 第15页/共50页四、框架粱构造措施4、箍筋构造1）框架粱不宜采用弯起钢筋抗剪)75,10max(mmd一级yvtsvff /3 . 0二级yvtsvff /28. 0三、四级yvtsvff /26. 05）沿框架粱全长箍筋的面积配箍率要求：3）箍筋必须为封闭箍，应有135o弯钩，直段长度2）加密区箍筋肢距：一级框架不宜大于200mm和20倍箍筋直径中较大值； 二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径中较大值； 四级框架不宜大于300mm4）第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处SbAnssv第16页

11、/共50页四、框架粱构造措施5、混凝土材料强度1）一级抗震，不应低于C302）按二四级及非抗震，不应低于C20，同时不宜高于C40第17页/共50页 大偏压破坏：压弯或弯曲破坏一、框架柱的破坏形态与延性剪切破坏剪切受压破坏剪切受拉破坏剪切斜拉破坏脆性破坏，应避免延性破坏1、破坏形态小偏压破坏脆性破坏2、破坏特点 角柱重于中柱短柱重于一般柱柱底重于柱顶第18页/共50页1）剪跨比：反映柱截面所承受的弯矩与剪力相对大小的参数 3、影响框架柱延性的因素长细比：cVhM/剪跨比1.5时极短柱一般出现剪切斜拉破坏，几乎没有延性剪跨比2时长柱弯曲破坏，仍需要配置足够的抗剪箍筋剪跨比2时短柱剪切破坏，配置足

12、够的抗剪箍筋，可能出现稍有延性的剪压破坏ccchHVhVHVhM22/00柱截面高度柱净高hl0长细比长细比4时长柱长细比4时短柱长细比3时极短柱规范框架柱H0/h宜大于4避免短柱第19页/共50页2）轴压比 3、影响框架柱延性的因素cccfhbNN柱考虑地震作用组合轴力设计值，对不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值fc混凝土轴心抗压强度设计值bc、hc柱截面宽度和高度 轴压比较小时，柱截面受压区高度较小轴压比较大时，柱截面受压区高度较大大偏心破坏小偏心破坏 Nbchc根据轴压比初估柱的截面尺寸：nFgNEccfNA/柱轴力增大系数，边柱1.3,不等跨中柱1.25,等跨1.2

13、 F柱的负载面积； n验算截面以上楼层层数；gE折算在单位面积上的重力荷载代表值，1215kN/m2 N轴压比限制，可近似取，0.7,0.8,0.9(一,二,三级） 第20页/共50页3）箍筋 3、影响框架柱延性的因素作用：抵抗剪力 对混凝土提供约束 防止纵筋压屈 配箍特征值：箍筋抗拉强度和数量，砼强度 配箍形式：普通箍，复合箍，螺旋箍，连续复合矩形螺旋箍配箍间距：间距越小，约束越均匀cyvvvff配箍特征值柱箍筋加密区的体积配箍率 slllshshv21sh箍筋单肢面积 shl箍筋总长21ll 、箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长箍筋间距s第21页/共50页普通箍：单个矩形箍和单个圆形箍复合

14、箍：由矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋复合螺旋箍：由螺旋箍和矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋连续复合矩形螺旋箍：全部螺旋箍为同一根钢筋加工而成的箍筋第22页/共50页二、框架柱压弯承载力验算1、轴力、弯矩设计值1）按强柱弱粱调整柱端弯矩设计值一、二、三级框架柱：轴力取最不利内力组合；弯矩要调整增大无地震作用组合及四级框架柱：取最不利内力组合一、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

15、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、1.1bCCMMbuaCMM2 . 1CMbMC第23页/共50页二、框架柱压弯承载力验算1、轴力、弯矩设计值2）框架柱固端弯矩增大一、二、三级框架底层柱增大系数：1.5,1.25,1.153）框支柱当框支柱多于10根，柱承受的弯矩之和不小于该楼层地震剪力的20当框支柱少于10根，每根柱承受的弯矩不小于该楼层地震剪力的2轴力不调整4）角柱按上述方法调整后的组合弯矩设计值再乘以不小于1.10的增大系数第24页/共50页二、框架柱压弯承载力验算2、框架柱的计算长度l0在偏心受压柱的配筋计算中，需要确定柱的计算

16、长度1）粱柱刚接的框架结构框架结构各层柱的计算长度 楼盖类型楼盖类型柱的类别柱的类别l0现浇楼盖现浇楼盖底层柱底层柱1.0H其余各层柱其余各层柱1.25H装配式楼盖装配式楼盖底层柱底层柱1.25H其余各层柱其余各层柱1.5H注：1）对底层柱，H为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度； 2）对其余各层柱，H为上、下两层楼盖顶面之间的高度第25页/共50页二、框架柱压弯承载力验算2、框架柱的计算长度l02）当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75以上时，框架柱的计算长度按下两式计算，并取较小值。式中 u， l 柱的上、下端节点交汇的各柱线刚度之和与交 汇的各粱线刚度之和的比值； min 比值u，

17、l中的较小值 H柱的高度HlHllu)2 . 02()(15. 01 min00第26页/共50页二、框架柱压弯承载力验算3、柱正截面受弯承载力验算2）有地震作用组合时)() 2/(1)() 2/(00110011ahAfxhxbfNebfNxahAfxhxbfNebfNxcSycccrEccrEcSyccccc有地震作用组合)() 2/(1)() 2/(00110011ahAfxhxbfNebfNxahAfxhxbfNebfNxcSycccREccREcSyccccc有地震作用组合1）无地震作用组合时：假定大偏心第27页/共50页1）一、二、三级非加密区，四级和非抗震框架柱和框支柱无需调整3

18、）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 分别为柱上下端顺时针或逆时针方向实配的弯矩设计值 柱端剪力增大系数，一、二、三级分别取1.4、1.2、1.1 柱的净高bctcMM 、VcnH三、框架柱抗剪验算1、剪力设计值调整（据强剪弱弯调整）2）一、二、三级抗震粱端箍筋加密区调整nbctcvcHMMV/ )(nbcuatcuaHMMV/ )(2 . 1bcuatcuaMM、第28页/共50页三、框架柱抗剪验算2、受剪承载力验算1）无地震作用组合的剪力：轴力为压力2）有地震作用组合的剪力，按下式计算一般梁)07.0175.1(00NhsAfbh

19、fVVsvyvtcs轴力为压力)056. 0105. 1(100NhsAfbhfVVsvyvtREcs31 ,3.03.0ccccAfNAfN，第29页/共50页三、框架柱抗剪验算2、受剪承载力验算1）无地震作用组合的剪力：轴力为拉力2）有地震作用组合的剪力，按下式计算一般梁)2 . 0175. 1(00NhsAfbhfVVsvyvtcs轴力为拉力)2 . 0105. 1(100NhsAfbhfVVsvyvtREcs00000036.0,)2.0105.1(bhfhsAfhsAfhsAfNhsAfbhftsvyvsvyvsvyvsvyvt取第30页/共50页四、框架柱构造措施1、最小截面尺寸构

20、造要求(宜)：框架柱截面尺寸 hc250（300）， bc250（300）（非抗震/抗震）；圆柱D 350（抗震）剪压比限值：3/2ccbh，剪跨比025. 0bhfVcc1）无地震作用组合时2）有地震作用组合时剪跨比大于2的柱)2 . 0(10bhfVccRE)15. 0(10bhfVccRE剪跨比不大于2的柱、框支柱混凝土强度影响系数C第31页/共50页四、框架柱构造措施2、纵筋要求注：1）截面每侧配筋率不应小于0.2% 2）建造于类场地上较高的高层建筑，表中数值应加0.1 3）采用HRB400级钢筋，表中数值应减0.1 4）混凝土强度等级为C60及以上时，表中数值应加0.1柱全部纵向受拉

21、钢筋的最小配筋率（） 柱类型柱类型非抗震非抗震抗震等级抗震等级一级一级二级二级三级三级四级四级框架中柱、边柱框架中柱、边柱0.61.00.80.70.6框架角柱框架角柱0.61.21.00.90.8框支柱框支柱0.81.21.00.90.8第32页/共50页四、框架柱构造措施2、纵筋要求其他要求： 1）柱的纵向钢筋宜对称配置 2）截面尺寸大于400mm的柱，纵筋间距不宜大于200mm 3）框架柱和框支柱中总配筋率不宜大于5 4）一级抗震且2时，柱每侧纵向配筋率不宜大于1.2 5）边柱、角柱及剪力墙端柱在地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25 6）柱纵向钢筋的绑扎接头

22、应避开柱端的箍筋加密区第33页/共50页四、框架柱构造措施3、轴压比限值结构类型抗震等级一二三框架0.70.80.9框架剪力墙、板柱剪力墙、框架核心筒，筒中筒0.750.850.95部分框支剪力墙0.60.7轴压比限值 注：1）表内限值适用于剪跨比大于2，砼强度等级不高于C60的柱 第34页/共50页四、框架柱构造措施3、箍筋加密区要求柱箍筋加密区箍筋最大间距和最小直径 抗震等级抗震等级箍筋最大间距（箍筋最大间距（mm ）（取最小值）（取最小值） 箍筋最小直径（mm）一级一级6d,10010二级二级8d,1008三级三级8d,150（柱根（柱根100）8四级四级8d,150（柱根（柱根100）

23、6 （柱根（柱根8）注：1） d为柱纵筋最小直径，柱根指框架底层柱的嵌固部位 2）二级框架柱的箍筋直径不小于10mm且箍筋肢距不大于200mm时，除柱根外最大间距应允许采用150mm；三级框架柱的截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径应允许采用6mm；四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。 3）框支柱和剪跨比不大于2的柱，箍筋间距不应大于100mm 第35页/共50页四、框架柱构造措施3、箍筋要求柱箍筋加密区范围 ：1） 柱端，取截面高度（或圆柱直径），柱净高的1/6和500mm中的最大值2）底层柱，柱根不小于柱净高的1/3；当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500m

24、m。3）剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱，取全高。4）框支柱取全高。5）一级及二级框架的角柱，取全高。柱箍筋加密区肢距：1） 一级不宜大于200mm2）二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值3）四级不宜大于300mm3）至少每隔一根纵筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束3）采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵筋并钩住箍筋第36页/共50页四、框架柱构造措施3、箍筋要求柱箍筋加密区的体积配箍率 ：v柱箍筋加密区的体积配箍率 fc 砼轴心抗压强度设计值，强度等级低于C35时，按C35计算fyv 箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过360kN/mm2时，应取360

25、kN/mm2v最小配箍特征值，查表yvcvvff /注：1） v一级不应小于0.8，二级不应小于0.6，三、四级不应小于0.4；计算复合箍的体检配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积 2）框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其最小配箍特征值应比表内数值增加0.02，且体积配箍率不应小于1.5% 3）剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，9度不应小于1.5% 4）计算复合螺旋箍的体积配箍率时，其非螺旋箍的箍筋体积应乘以换算系数0.8第37页/共50页四、框架柱构造措施3、箍筋要求柱非加密区箍筋 1）柱非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50 2）箍筋间距，一、

26、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径 4、混凝土材料强度1）一级抗震，不应低于C30，其他情况不应低于C202）9度时不宜大于C60，8度时不宜大于C70第38页/共50页需要抗震验算：一、二级框架的节点核心区不需要抗震验算 三、四级框架节点和各抗震等级的顶层端节点核心区 第39页/共50页一、节点的破坏形态与延性1）剪压破坏，出现斜裂缝配置足够箍筋实现强节点1、破坏原因受力：弯、剪、轴2）节点砼强度难以保证节点钢筋较多，影响砼浇捣质量3）钢筋滑移，出现粘结破坏足够的锚固实现强锚固2、影响节点承载力级延性的因素1）轴压力：能提高核芯区砼的抗剪强度，却使

27、核芯区延性降低2）剪压比和配箍率：节点剪压比不大于0.353）纵筋滑移：承载力降低，延性降低（为防止滑移，粱纵筋直径不宜大于1/20柱截面边长）第40页/共50页二、框架节点抗剪设计1、剪力设计值粱柱节点受力简图)1 ()(00bcsbsbrblbctsykbsykjhHahahMMVAfAfVbcrblbbctcbcchHMMhHMMV)()(ahMMAfAfborblbtsykbsyk第41页/共50页2021-10-18432、剪力设计值规范计算公式为：sbbjbjahMV0 梁截面的有效高度 梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离 柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离 节点左右梁端逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和，一级节点左右梁端弯矩均为负值时绝对值较小弯矩应取零 节点剪力增大系数，一级取1.35，二级取1.20bhsaCHbMjb1）设防烈度为9度的结构以及一级抗震等级框架ahMMVbrbulbuj015. 1)1)(15. 100bcbbrbulbujhHahahMMV（顶层）（中间层）)1 (00bCsbsbbjbjhHahahMV（顶层）（中间层）2）一、二级抗震等级第42页/共50页节点核心区受剪截面应符合下式要求：