抗震设计第五章-4

1、框架结构构件设计框架结构构件设计钢筋砼延性耗能框架的抗震设计钢筋砼延性耗能框架的抗震设计 1、强柱弱梁强柱弱梁 塑性铰应首先在梁端形成，尽可能推迟或避免柱端形成塑性铰。塑性铰应首先在梁端形成，尽可能推迟或避免柱端形成塑性铰。 2、强剪弱弯强剪弱弯 梁、柱截面的受剪承载力应大于其受弯承载力对应的剪力，推梁、柱截面的受剪承载力应大于其受弯承载力对应的剪力，推迟或避免剪切破坏，实现延性的弯曲破坏。迟或避免剪切破坏，实现延性的弯曲破坏。 3、强节点、强锚固强节点、强锚固 梁、柱出现塑性铰之前，节点不应破坏（剪切破坏）。核芯区梁、柱出现塑性铰之前，节点不应破坏（剪切破坏）。核芯区的受剪承载力应大于汇交在

2、同一节点的两侧梁达到受弯承载力时的受剪承载力应大于汇交在同一节点的两侧梁达到受弯承载力时对应的核芯区的剪力。伸入核芯区的梁柱纵向钢筋，在核芯区内对应的核芯区的剪力。伸入核芯区的梁柱纵向钢筋，在核芯区内应该有足够的锚固长度，避免锚固破坏而增大层间侧移。应该有足够的锚固长度，避免锚固破坏而增大层间侧移。框架梁的抗震设计框架梁的抗震设计基本要求基本要求（1）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；（2）梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能）梁筋屈服后，塑性铰区段应有较好的延性和耗能能力；力；（3）妥善地解决梁筋锚固问题。）妥善地解决梁筋锚固问题。梁截面抗弯设

3、计梁截面抗弯设计与非抗震设计不同，要考虑承载力抗震调整系数与非抗震设计不同，要考虑承载力抗震调整系数梁抗剪承载力验算梁抗剪承载力验算框架梁抗剪承载力验算框架梁抗剪承载力验算（1）梁剪力设计值）梁剪力设计值（2）剪压比限值）剪压比限值（3）斜截面受剪承载力的验算）斜截面受剪承载力的验算GbnrblbVbbVlMMV一级的框架结构和一级的框架结构和9 9度的一级框架梁可不度的一级框架梁可不按上式，但应满足：按上式，但应满足： 为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按强剪弱弯强剪弱弯的原的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值：则调整框架梁端部截面组合的剪力设

4、计值：一、二、三级框架梁一、二、三级框架梁GbnrbualbuabVlMMV1.1GbV-梁在重力荷载代表值（梁在重力荷载代表值（9 9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标度时高层建筑还应包括竖向地震作用标 准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；rblbMM 、-分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值; ;Vb-梁端剪力增大系数梁端剪力增大系数，一级为，一级为1.3,1.3,二级为二级为1.2,1.2,三级为三级为1.11.1。 nl-梁的净跨；梁的净跨； rbua

5、lbuaMM、-分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积( (考虑受压筋和相关楼板钢筋考虑受压筋和相关楼板钢筋) )和材料强度标准值计算的抗震受和材料强度标准值计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值；弯承载力所对应的弯矩值；（1）剪力设计值）剪力设计值（2）剪压比限值）剪压比限值概念概念截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值影响影响限制剪压比限制剪压比cfbhV0/跨高比大于跨高比大于2.52.5时：时：)2 . 0(10bhfVcRE跨高比等于或小于跨高比等于或小于2.52.5时

6、：时：)15.0(10bhfVcRE（3）斜截面受剪承载力的验算）斜截面受剪承载力的验算（按新规范）（按新规范）考虑地震作用组合的矩形、考虑地震作用组合的矩形、T 形和形和I 形截面的框架形截面的框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定： 006 . 01hsAfbhfVsvyvtREb混凝土截面受剪承载力系数，混凝土截面受剪承载力系数， 对于一般受弯构件去对于一般受弯构件去0.7； 对于楼盖中有次梁搁置的主梁，取对于楼盖中有次梁搁置的主梁，取175. 1为计算截面的剪跨比，小于为计算截面的剪跨比，小于1.5时取时取1.5，大于，大于3时取时取3。框架梁的

7、抗震构造措施框架梁的抗震构造措施最小截面尺寸最小截面尺寸 (1) 截面宽度不宜小于截面宽度不宜小于200mm。 (2) 截面的高宽比不宜大于截面的高宽比不宜大于4。 (3) 净跨与截面高度之比不宜小于净跨与截面高度之比不宜小于4。梁纵筋配筋率梁纵筋配筋率 （1）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜宜大于大于2.5，且，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于，二、三级不应大于0.35。 （2）最小配筋率）最小配筋率 框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋百分率（框架梁纵向受拉

8、钢筋的最小配筋百分率（%）抗震抗震等级等级梁中位置梁中位置支座支座跨中跨中一级一级0.4和和80ft/fy中的较大值中的较大值0.3和和65ft/fy中的较大值中的较大值二级二级0.3和和65ft/fy中的较大值中的较大值0.25和和55ft/fy中的较大值中的较大值三、四级三、四级0.25和和55ft/fy中的较大值中的较大值0.2和和45ft/fy中的较大值中的较大值梁纵筋配置梁纵筋配置（1）梁端截面的梁端截面的底面底面和和顶面顶面纵向钢筋配筋量的比值，除纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于按计算确定外，一级不应小于0.5；二、三级不应小于；二、三级不应小于0.3。（2）沿梁

9、沿梁全长顶面和底面全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于的配筋，一、二级不应少于214、且分别不应少于梁顶面和底面两端纵向配筋中且分别不应少于梁顶面和底面两端纵向配筋中较大截面面积的较大截面面积的14，三、四级不应少于，三、四级不应少于212。 (3) 一、二、一、二、三三级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的120；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的截面弦长的120。箍筋要求箍筋要求抗震等级抗震等级加密区长度加密区

10、长度（采用较大值）（采用较大值）（mm）箍筋最大间距箍筋最大间距（采用较小值）（采用较小值）（mm）箍筋最小直箍筋最小直径（径（mm）一一2hb，500hb/4，6d，10010二二1.5hb，500hb/4，8d，1008三三1.5hb，500hb/4，8d，1508四四1.5hb，500hb/4，8d，1506注：hb为梁截面高度，为梁截面高度，d为纵向钢筋直径。为纵向钢筋直径。当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径数值应增大时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm。梁箍筋加密区长度内的箍筋肢距：一级抗震等级，不梁箍筋加密区长度内的箍筋肢距：一级抗震等

11、级，不宜大于宜大于200mm和和20倍箍筋直径的较大值；二、三级倍箍筋直径的较大值；二、三级不宜大于不宜大于250mm和和20倍箍筋直径的较大值；四级，倍箍筋直径的较大值；四级，不宜大于不宜大于300mm。梁端设置的第一个箍筋应距框架节点边缘不大于梁端设置的第一个箍筋应距框架节点边缘不大于50mm。非加密区的箍筋间距不宜大于加密区箍筋间。非加密区的箍筋间距不宜大于加密区箍筋间距的距的2倍。沿梁全长箍筋的配筋率应符合下列规定：倍。沿梁全长箍筋的配筋率应符合下列规定： 一级：一级：0.30ft/fyv 二级：二级：0.28ft/fyv 三、四级：三、四级：0.26ft/fyv抗震设防的框架梁不用弯

12、起钢筋抗剪。抗震设防的框架梁不用弯起钢筋抗剪。框架柱抗震设计框架柱抗震设计（1）基本要求）基本要求强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；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；控制柱的轴压比不要太大；控制柱的轴压比不要太大；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。（2）框架柱受弯承载力验算）框架柱受弯承载力验算考虑相应的承载力抗震调整系数考虑相应的承载力抗震调整系数柱端弯矩设计值要调整柱端弯矩设计值要调整rbM lbMrbMlbM tcM ucMtcMucM一、二、三、一、二、三、四四

13、级框架的梁柱节点处，除顶层和柱轴压比小级框架的梁柱节点处，除顶层和柱轴压比小于于0.150.15者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求bccMM一级框架结构和一级框架结构和9 9度的一级框架可不符合上式，但应符合下式：度的一级框架可不符合上式，但应符合下式：buacMM2.1cM-节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和; ;bM-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；buaM-节点左右梁端截面逆时针或顺时针

14、方向根据实配钢筋面积（考节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考 虑梁受压筋和相关楼板钢筋）和材料强度标准值计算的抗弯承虑梁受压筋和相关楼板钢筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值之和；载力所对应的弯矩值之和；c-柱端弯矩增大系数；柱端弯矩增大系数；对框架结构，一、二、三、四级分别取对框架结构，一、二、三、四级分别取1.71.7、1.51.5、1.31.3、1.21.2；其他结构类型中的框架，一级为；其他结构类型中的框架，一级为1.4,1.4,二二级为级为1.2,1.2,三、四级取三、四级取1.11.1。 弯矩设计值的调整弯矩设计值的调整当反弯点不在柱的层高范围内时（

15、框架梁相对较弱，当反弯点不在柱的层高范围内时（框架梁相对较弱，为避免变形集中，柱压屈失稳），柱端截面组合的弯为避免变形集中，柱压屈失稳），柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系数。为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三、二、三、四四级框架级框架底层底层，柱，柱下端下端截面组合的弯矩设计截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数值应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和和1.2。 底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。一、二、三、一、二、三、四四级

16、框架的级框架的角柱角柱，按前述调整后，尚应，按前述调整后，尚应乘以不小于乘以不小于1.10的增大系数。的增大系数。ntcbcVcHMMV一级框架结构和一级框架结构和9 9度的一级框架可不度的一级框架可不按上式调整，但应符合：按上式调整，但应符合： 一、二、三、一、二、三、四四级的框架柱级的框架柱ntcuabcuaHMMV2.1V-柱端截面组合的剪力设计值；柱端截面组合的剪力设计值； tcbcMM、-分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值；分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值； nH-柱的净高；柱的净高； tcuabcuaMM、-分别为偏心受压柱的上下端逆时针或

17、顺时针方向根据实配钢分别为偏心受压柱的上下端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积、材料强度标准值和轴压力计算的正截面抗震受弯承载力筋面积、材料强度标准值和轴压力计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值；所对应的弯矩值；（3）柱受剪承载力验算）柱受剪承载力验算剪力设计值调整剪力设计值调整Vc-柱剪力增大系数，对框架结构，一、二、三、四级柱剪力增大系数，对框架结构，一、二、三、四级 分别取分别取1.51.5、1.31.3、1.21.2、1.11.1；对其他结构类型的框；对其他结构类型的框 架，一级可取架，一级可取1.4,1.4,二级可取二级可取1.2,1.2,三、四级可取三、四级可取1.11.1。

18、一、二、三、四级框架的角柱，按前述调整后，尚应一、二、三、四级框架的角柱，按前述调整后，尚应乘以不小于乘以不小于1.10的增大系数。的增大系数。框架柱截面组合的剪力设计值应符合下列要求：框架柱截面组合的剪力设计值应符合下列要求：)2.0(10bhfVcRE2)15.0(10bhfVcRE20hVMcc-剪跨比，取两端计算结果的较大值；剪跨比，取两端计算结果的较大值； cV-柱端截面组合的剪力计算值；柱端截面组合的剪力计算值；cM-柱端截面组合的弯矩计算值；柱端截面组合的弯矩计算值；0h-柱截面有效高度。柱截面有效高度。 柱斜截面抗震受剪承载力验算柱斜截面抗震受剪承载力验算NhsAfbhfVsv

19、yvtREc056. 0105. 1100NhsAfbhfVsvyvtREc2 . 0105. 1100当考虑地震作用组合的框架柱出现拉力时，当考虑地震作用组合的框架柱出现拉力时，框架柱抗震构造措施框架柱抗震构造措施最小截面尺寸最小截面尺寸（1）截面的宽度和高度，四级或不超过）截面的宽度和高度，四级或不超过2层时不宜小于层时不宜小于300mm，一、二、三级且超过，一、二、三级且超过2层时不宜小于层时不宜小于400mm。圆柱直径，四级或不超过圆柱直径，四级或不超过2层时不宜小于层时不宜小于350mm，一、二、，一、二、三级且超过三级且超过2层时不宜小于层时不宜小于450mm 。（2）剪跨比宜大于

20、）剪跨比宜大于2。（3）截面长边与短边的边长比不宜大于）截面长边与短边的边长比不宜大于3。轴压比限值轴压比限值轴压比轴压比柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。土轴心抗压强度设计值乘积之比值。 轴压比越大，延性越差，所以要限制轴压比轴压比越大，延性越差，所以要限制轴压比bhfNnc轴压比限值与结构类型及抗震等级有关。轴压比限值与结构类型及抗震等级有关。柱类型柱类型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结构框架结构0.650.750.850.9纵向钢筋配置纵向钢筋配置（1）纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用

21、）纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用柱类型柱类型抗震等级抗震等级一级一级二级二级三级三级四级四级中柱、边柱中柱、边柱0.9 （ 1.0 ）0.7 （ 0.8 ）0.6 （ 0.7 ）0.5 （0.6）角柱角柱1.10.90.80.7注：括号内数值用于框架结构的柱。注：括号内数值用于框架结构的柱。 同时，每一侧的配筋百分率不应小于同时，每一侧的配筋百分率不应小于0.2；（2）宜对称布置；）宜对称布置；（3）截面尺寸大于）截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大的柱，纵向钢筋间距不宜大于于200mm；（4)柱的总配筋率不应大于柱的总配筋率不应大于5%；（5) 剪跨比大于剪跨比大于2的一级框架的

22、柱，每侧纵向钢筋配筋的一级框架的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于率不宜大于1.2%；（6）柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。）柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。箍筋加密要求箍筋加密要求（1）加密范围）加密范围a.柱端，取截面高度（圆柱直径），柱净高的柱端，取截面高度（圆柱直径），柱净高的1/6和和500mm三者的最大值。三者的最大值。b.底层柱，柱根以上不小于柱净高的底层柱，柱根以上不小于柱净高的1/3；c.刚性地面上下各刚性地面上下各500mm。d.剪跨比不大于剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成的柱净高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与柱截面高度之

23、比不大于4的柱，取全高。的柱，取全高。e.一级及二级框架的角柱，取全高。一级及二级框架的角柱，取全高。（2）加密区箍筋的其他要求）加密区箍筋的其他要求抗震等级抗震等级箍筋最大间距（箍筋最大间距（mm）（采用）（采用较小值）较小值）箍筋最小直径（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）6（柱根（柱根8）体积配箍率体积配箍率yvcvvff /vcf柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应，二级不应小于小于0.6%，三、四级不应小于，三、四

24、级不应小于0.4%；计算复合箍的体积配箍；计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；yvfv混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；箍筋或拉筋抗拉强度设计值；箍筋或拉筋抗拉强度设计值；最小配箍特征值，按规范要求采用最小配箍特征值，按规范要求采用。与抗震等级、箍筋与抗震等级、箍筋 形式及柱轴压比有关。形式及柱轴压比有关。 节点受力示意图节点受力示意图框架节点抗震设计框架节点抗震设计基本要求基本要求（1）节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱）的承载力；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；

25、）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；）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）梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固；）梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固；（5）节点配筋不应使施工过分困难。）节点配筋不应使施工过分困难。核芯区抗剪承载力验算核芯区抗剪承载力验算一、二、三级框架的节点核芯区，一、二、三级框架的节点核芯区，应应进行抗震验算；四级框进行抗震验算；四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求。施的要求。（1）剪力设计值调整剪力设计值调整（2）剪压比限值）剪压比限值（3）抗震受剪承载力验算）抗震受剪承载力验算（1）剪力设计值）剪力设计值一、二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值，应一、二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值，应按下式确定：按下式确定：bcs