第4章钢筋混凝土框架结构抗震设计

1、土木工程抗震土木工程抗震B任课教师任课教师朱俊锋朱俊锋第第4 4章章 钢筋混凝土框架结构抗震设计钢筋混凝土框架结构抗震设计 一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析二、框架结构抗震设计的一般规定二、框架结构抗震设计的一般规定 三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合 四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计五、框架结构抗震构造措施五、框架结构抗震构造措施【基本内容基本内容】一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析1 1、框架梁的震害、框架梁的震害u震害一般发生在梁端。纵向梁的破坏重于横向梁。在竖向震害一般发生在梁端。纵向梁的破坏重于横向梁。在竖向

2、荷载与地震作用下，梁端承受反复作用的剪力和弯矩，出现荷载与地震作用下，梁端承受反复作用的剪力和弯矩，出现上下贯通的垂直裂缝或者交叉斜裂缝。上下贯通的垂直裂缝或者交叉斜裂缝。u当梁内抗剪钢筋配置不足时发生脆性剪切破坏，梁端附近当梁内抗剪钢筋配置不足时发生脆性剪切破坏，梁端附近产生斜裂缝产生斜裂缝;u当梁内抗弯钢筋配置不足时发生弯曲破坏当梁内抗弯钢筋配置不足时发生弯曲破坏;u当梁主筋在节点内锚固不足时发生锚固破坏当梁主筋在节点内锚固不足时发生锚固破坏(拔出拔出)一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析2 2、框架柱的震害、框架柱的震害u柱顶：在弯矩、剪力、轴力的复合作用下，柱顶周围有水柱顶：在弯矩

3、、剪力、轴力的复合作用下，柱顶周围有水平裂缝或交叉斜裂缝，严重者会发生混凝土被压碎，箍筋拉平裂缝或交叉斜裂缝，严重者会发生混凝土被压碎，箍筋拉断，纵筋受压屈曲呈灯笼状。断，纵筋受压屈曲呈灯笼状。一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析绵竹市武都镇某建筑底层柱上端破坏绵竹市武都镇某建筑底层柱上端破坏一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析u柱底：震害相对于柱顶较轻。柱底：震害相对于柱顶较轻。一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析u短柱短柱( (柱剪跨比不大于柱剪跨比不大于2 2或柱净高与柱截面高度之比小于或柱净高与柱截面高度之比小于4 4的的柱柱) )：刚度较大，分担的水平地震剪力大，而剪跨比

4、较小，容：刚度较大，分担的水平地震剪力大，而剪跨比较小，容易导致脆性剪切破坏。易导致脆性剪切破坏。一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析u角柱：处于双向偏压状态，受结构整体扭转影响大，受力状角柱：处于双向偏压状态，受结构整体扭转影响大，受力状态复杂，而受横梁的约束相对减弱，震害比内柱严重。态复杂，而受横梁的约束相对减弱，震害比内柱严重。一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析3 3、梁柱节点破坏、梁柱节点破坏u在反复荷载作用下，节点核心区混凝土处于剪压复合应力状在反复荷载作用下，节点核心区混凝土处于剪压复合应力状态。态。u当节点约束箍筋过少或梁筋锚固长度不足时，会出现交叉斜当节点约束箍筋过少

5、或梁筋锚固长度不足时，会出现交叉斜裂缝，导致剪切破坏。裂缝，导致剪切破坏。一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析4 4、填充墙的震害、填充墙的震害u破坏原因：墙体受破坏原因：墙体受剪承载力低，变形能剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺力小，墙体与框架缺乏有效的拉结。乏有效的拉结。u破坏规律：框架结破坏规律：框架结构的下部填充墙破坏构的下部填充墙破坏重于上部重于上部(框架结构的框架结构的变形为剪切型，下部变形为剪切型，下部层间变形大层间变形大)一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析一、框架结构震害分析一、框架结构

6、震害分析二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定1 1、框架结构房屋最大适用高度、框架结构房屋最大适用高度结构结构类型类型非抗震非抗震设计设计设防烈度设防烈度6 6度度7 7度度8 8度度( (0.20g) )8 8度度(0.30g)9 9度度框架框架706050403524现浇钢筋混凝土框架结构房屋适用的最大高度现浇钢筋混凝土框架结构房屋适用的最大高度(m)注：注：房屋高度指室外地面到主要屋面板顶板的高度房屋高度指室外地面到主要屋面板顶板的高度( (不包括局不包括局部突出屋顶部分部突出屋顶部分) )；表中框架，不包括异形柱框架；表中框架，不包括异形柱框架；超过表内高度的房

7、屋，应进行专门研究和论证，采取有效超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。的加强措施。2 2、框架结构房屋适用高宽比、框架结构房屋适用高宽比 结构体系结构体系非抗震非抗震设计设计设防烈度设防烈度6 6度、度、7 7度度8 8度度9 9度度框架框架5 54 43 3- -钢筋混凝土框架结构适用的最大高宽比钢筋混凝土框架结构适用的最大高宽比二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定3 3、框架结构抗震等级、框架结构抗震等级u抗震等级：根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类抗震等级：根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将结构划分为不同的等级进行抗震设计

8、，以体现在同样烈别将结构划分为不同的等级进行抗震设计，以体现在同样烈度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗震要求。震要求。结构类型结构类型设防烈度设防烈度框架框架结构结构6 6度度7 7度度8 8度度9 9度度高度高度(m)(m)24242424242424框架框架四四三三三三二二二二一一一一大跨度框架大跨度框架三三二二一一一一u大跨度框架：指跨度不小于大跨度框架：指跨度不小于18m的框架。的框架。二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定3 3、框架结构抗震等级、框架结构抗震等级u抗震等级：根据结构类型、设防

9、烈度、房屋高度和场地类抗震等级：根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将结构划分为不同的等级进行抗震设计，以体现在同样烈别将结构划分为不同的等级进行抗震设计，以体现在同样烈度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗度下不同的结构体系、不同高度和不同场地条件有不同的抗震要求。震要求。二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定u当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，

10、但不应低于四级。一级，但不应低于四级。u地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。4 4、框架结构防震缝的设置、框架结构防震缝的设置 (1)(1)框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时不应小时不应小于于100mm；高度超过；高度超过15m时，时，6 6度、度、7 7度、度、8 8度和度和9 9度分别每增度分别每增加高度加高度5m、4m、3m和和2m，宜加宽，宜加宽20mm。二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定u防

11、震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。物分割为若干规则单元的缝隙。4 4、框架结构防震缝的设置、框架结构防震缝的设置 二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定u防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。物分割为若干规则单元的缝隙。(2)(2)防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宜按需要较宽防震缝防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宜按需要较宽防震缝的结构类型确定；的结构类型确定；4 4、框架结构防震缝的

12、设置、框架结构防震缝的设置 二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定u防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。物分割为若干规则单元的缝隙。(3)(3)防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度可按较低的房防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度可按较低的房屋高度确定。屋高度确定。(4)(4)防震缝宜沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝。防震缝宜沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝。4 4、框架结构防震缝的设置、框架结构防震缝的设置 二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的

13、一般规定定u防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑防震缝：为减轻不规则体形对抗震性能的不利影响，将建筑物分割为若干规则单元的缝隙。物分割为若干规则单元的缝隙。(5)(5)当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝宽度。当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝宽度。(6)(6)抗震设计时，伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝宽度的抗震设计时，伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝宽度的要求。要求。5 5、框架结构布置、框架结构布置 (1)(1)框架结构中，框架应双向设置，设计成双向梁柱抗侧力体系。框架结构中，框架应双向设置，设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外，不应采

14、用铰接。主体结构除个别部位外，不应采用铰接。二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定(2)(2)甲、乙类建筑以及高度大于甲、乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑，不应采用单跨的丙类建筑，不应采用单跨框架结构；高度不大于框架结构；高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。5 5、框架结构布置、框架结构布置 (3)(3)框架结构抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合框架结构抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼形式。框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，

15、应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定5 5、框架结构布置、框架结构布置 二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定(4)(4)框架梁、柱中心线宜重合。当梁柱中心线不能重合时，在框架梁、柱中心线宜重合。当梁柱中心线不能重合时，在计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，计算中应考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，以及梁荷载对柱子的偏心影响。以及梁荷载对柱子的偏心影响。u梁、柱中心线之间的偏心距，梁、柱中心线之间的偏心距，9 9度抗震设计时不应大于

16、柱截度抗震设计时不应大于柱截面在该方向宽度的面在该方向宽度的1/4；68度抗震设计时不宜大于柱截面在度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的该方向宽度的1/4。5 5、框架结构布置、框架结构布置 二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定(5)(5)框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体，砌体填充墙框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体，砌体填充墙及隔墙应具有自身稳定性，其布置应符合下列规定：及隔墙应具有自身稳定性，其布置应符合下列规定：u避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱。避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱。u减少因抗侧刚度偏心而造成的结构扭转。减少因抗侧刚度偏

17、心而造成的结构扭转。(6)(6)框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁：基础系梁：l一级框架和一级框架和IVIV类场地的二级框架；类场地的二级框架；l各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大；各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大；l基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大。基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大。l地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层或严重地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层或严重不均匀土层；不均匀土层；l桩基承台之间。桩基承台之间。二、框架结构抗震设计的一般规二、框

18、架结构抗震设计的一般规定定6 6、框架结构设计原则、框架结构设计原则 (1)(1)强柱弱梁强柱弱梁u强柱弱梁：使框架结构塑性铰优先出现在梁端而非柱端的强柱弱梁：使框架结构塑性铰优先出现在梁端而非柱端的设计原则和要求。设计原则和要求。(2)(2)强剪弱弯强剪弱弯u强剪弱弯：使构件中与正截面受弯承载力对应的剪力低于强剪弱弯：使构件中与正截面受弯承载力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。(3)(3)强节点弱构件强节点弱构件u强节点弱构件：使连接节点的抗弯、抗剪、抗拉等承载力强节点弱构件：使连接节点的抗弯、抗剪、抗拉等承载力大于构件承载力，保证节点有足

19、够的承载力和刚度，保证结大于构件承载力，保证节点有足够的承载力和刚度，保证结构整体性的设计要求。构整体性的设计要求。二、框架结构抗震设计的一般规二、框架结构抗震设计的一般规定定1 1、框架计算单元、框架计算单元u计算单元：取相邻两框架柱距的一半。计算单元：取相邻两框架柱距的一半。l横向承重方案：取横向框架作为计算单元，认为全部竖向横向承重方案：取横向框架作为计算单元，认为全部竖向荷载由横向框架承担。荷载由横向框架承担。l纵向承重方案：取纵向框架作为计算单元，认为全部竖向纵向承重方案：取纵向框架作为计算单元，认为全部竖向荷载由纵向框架承担。荷载由纵向框架承担。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三

20、、框架结构内力计算及荷载效应组合1 1、框架计算单元、框架计算单元u在水平荷载作用下，各方向的水平力全部由与该方向平行在水平荷载作用下，各方向的水平力全部由与该方向平行的框架承担，与该方向垂直的框架不参与工作，即横向水平的框架承担，与该方向垂直的框架不参与工作，即横向水平力由横向框架承担，纵向水平力由纵向框架承担。力由横向框架承担，纵向水平力由纵向框架承担。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合u水平力为风荷载时，每榀框架只承担计算单元范围内的风水平力为风荷载时，每榀框架只承担计算单元范围内的风荷载值。荷载值。u水平力为地震作用时，每榀框架承担的水平力按各榀框架水

21、平力为地震作用时，每榀框架承担的水平力按各榀框架的抗侧移刚度比例分配。的抗侧移刚度比例分配。1 1、框架计算单元、框架计算单元三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合2 2、竖向荷载作用下框架内力计算、竖向荷载作用下框架内力计算(1)(1)分层法分层法u基本假定：基本假定：l框架的侧移忽略不计，即不考虑框架侧移对内力的影响；框架的侧移忽略不计，即不考虑框架侧移对内力的影响；l每层梁上的荷载对其它层梁、柱内力的影响忽略不计，仅每层梁上的荷载对其它层梁、柱内力的影响忽略不计，仅考虑对本层梁、柱内力的影响。考虑对本层梁、柱内力的影响。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、

22、框架结构内力计算及荷载效应组合(2)(2)弯矩二次分配法弯矩二次分配法u假定：某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件假定：某一节点的不平衡弯矩只对与该节点相交的各杆件的远端有影响，而对其余杆件的影响忽略不计。的远端有影响，而对其余杆件的影响忽略不计。u计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远计算时，先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，并向远端传递端传递( (传递系数均取传递系数均取1/2) )，再将因传递弯矩而产生的新的不，再将因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程结束。平衡弯矩进行第二次分配，整个弯矩分配和传递过程结束。三、框架结构内力计算及荷

23、载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合u计算步骤：计算步骤：l计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点不平计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点不平衡弯矩进行第一次分配。衡弯矩进行第一次分配。l将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数取将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数取1/2。l将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点处于平衡状态。分配，使各节点处于平衡状态。l将各杆端的固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩相加，得到各将各杆端的固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩相加，得到各杆端弯矩。杆端弯矩。三、框架结构内

24、力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合3 3、水平荷载作用下框架结构内力计算、水平荷载作用下框架结构内力计算(1)(1)反弯点法反弯点法u基本假定：基本假定：l梁的线刚度无限大，节点不发生转动。梁的线刚度无限大，节点不发生转动。l各柱反弯点位置固定：底层柱反弯点距柱底嵌固端各柱反弯点位置固定：底层柱反弯点距柱底嵌固端2/3柱柱高处，其余各层柱反弯点均位于柱高高处，其余各层柱反弯点均位于柱高1/2处。处。l不考虑梁、柱的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。不考虑梁、柱的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合(2)(

25、2)改进反弯点法改进反弯点法(D(D值法值法) )u柱的侧移刚度不仅与柱本身线刚度和层高有关，而且还与柱的侧移刚度不仅与柱本身线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关；柱的反弯点高度不是定值，随梁柱线刚度梁的线刚度有关；柱的反弯点高度不是定值，随梁柱线刚度比、该柱所在层位置、上下层梁间的线刚度比、上下层层高比、该柱所在层位置、上下层梁间的线刚度比、上下层层高一级房屋总层数的不同而发生变化。一级房屋总层数的不同而发生变化。212ciDh称为柱的侧移刚度系数，反映了节点转动降低了柱的抗称为柱的侧移刚度系数，反映了节点转动降低了柱的抗侧移能力。侧移能力。u优点：考虑了节点转动对柱侧移刚度的影响；考虑

26、了柱优点：考虑了节点转动对柱侧移刚度的影响；考虑了柱反弯点位置的变化。反弯点位置的变化。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合u计算步骤：计算步骤：计算各柱的侧移刚度计算各柱的侧移刚度D212ciDh计算各柱分配到的地震剪力计算各柱分配到的地震剪力Vik1ikiknimmDVDVik第第i层第层第k根柱分配到的剪力；根柱分配到的剪力；Dik第第i层第层第k根柱的侧移刚度；根柱的侧移刚度；Dim第第i层第层第m根柱的侧移刚度，设该层共有根柱的侧移刚度，设该层共有n根柱。根柱。确定各柱的反弯点位置确定各柱的反弯点位置三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计

27、算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合计算各柱柱端弯矩计算各柱柱端弯矩u第第i层第层第k根柱上下端弯矩按下式计算：根柱上下端弯矩按下式计算：上端：上端：(1)tikikikyVhM下端：下端：bikikikyVhMhik第第i层第层第k根柱柱高。根柱柱高。计算各梁梁端弯矩计算各梁梁端弯矩u由节点平衡条件，节点处上、下柱端弯矩之和等于左、右由节点平衡条件，节点处上、下柱端弯矩之和等于左、右梁端弯矩之和，节点左、右梁端弯矩的大小按梁的线刚度大梁端弯矩之和，节点左、右梁端弯矩的大小按梁的线刚度大小分配。小分配。计算各梁的梁端剪力计算各梁的梁端剪力左端：左

28、端：bciMMii左左左右右端：右端：bciMMii右右左右u根据杆件平衡条件，梁端剪力按下式计算：根据杆件平衡条件，梁端剪力按下式计算：bMVVL左右计算各柱的轴力计算各柱的轴力u柱上端轴力等于该柱上端节点两侧梁端剪力与该柱所对应柱上端轴力等于该柱上端节点两侧梁端剪力与该柱所对应的上层柱下端轴力的代数和。的上层柱下端轴力的代数和。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合4 4、控制截面、控制截面(1)(1)框架梁：框架梁：l梁端支座截面梁端支座截面( (左端、右端左端、右端) )：在竖向荷载作用下，支座截面：在竖向荷载作用下，支座截面可能产生最大负弯矩和最大剪力；

29、在水平荷载作用下，支座截可能产生最大负弯矩和最大剪力；在水平荷载作用下，支座截面还会出现正弯矩。面还会出现正弯矩。l跨中截面：一般产生最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。跨中截面：一般产生最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。u框架梁控制截面最不利内力类型：框架梁控制截面最不利内力类型：l梁端支座截面：梁端支座截面：Mmax、Mmax和和Vmaxl梁跨中截面：梁跨中截面： Mmax、Mmax三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合(2)(2)框架柱框架柱l控制截面：柱上、下两端截面控制截面：柱上、下两端截面u控制截面最不利内力类型：控制截面最不利内力类型：l Mmax 及

30、相应的及相应的N、V；lNmax及相应的及相应的M、VlNmin及相应的及相应的M、Vl M 比较大比较大( (不是绝对最大不是绝对最大) )，但，但N比较小或比较小或N比较大比较大( (不是绝对最小或绝对最大不是绝对最小或绝对最大) )三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合u结构受力分析所得内力是结构受力分析所得内力是构件轴线处内力，梁支座截构件轴线处内力，梁支座截面是指柱边缘处梁端截面，面是指柱边缘处梁端截面，柱上、下端截面是指梁顶和柱上、下端截面是指梁顶和梁底处柱端截面。梁底处柱端截面。u内力组合时应将各种荷载内力组合时应将各种荷载作用下梁柱轴线的弯矩值和作

31、用下梁柱轴线的弯矩值和剪力值换算到梁柱边缘处，剪力值换算到梁柱边缘处，然后进行内力组合。然后进行内力组合。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合5 5、弯矩调幅、弯矩调幅l超静定结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载作用下，超静定结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载作用下，可以适当降低梁端负弯矩。可以适当降低梁端负弯矩。l调幅系数：现浇框架梁端负弯矩，调幅系数：现浇框架梁端负弯矩，=0.80.9；装配整体式梁；装配整体式梁端负弯矩，端负弯矩，=0.70.8。l框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大。框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增

32、大。( (将调幅后的梁端弯矩与简支梁弯矩图叠加，得到跨中弯矩将调幅后的梁端弯矩与简支梁弯矩图叠加，得到跨中弯矩) )l截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%50%。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合6 6、活荷载不利布置、活荷载不利布置l满跨布置：在多层和高层民用建筑中，楼面活荷载一般不满跨布置：在多层和高层民用建筑中，楼面活荷载一般不大大( (约约2kN/m2) )，与恒载及水平荷载产生的内力相比，所占比，与恒载

33、及水平荷载产生的内力相比，所占比例很小。可以不考虑活荷载的不利布置，按照活荷载全部作例很小。可以不考虑活荷载的不利布置，按照活荷载全部作用于框架梁上进行内力计算，对梁跨中弯矩乘以用于框架梁上进行内力计算，对梁跨中弯矩乘以1.11.2的放的放大系数，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。大系数，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合l弯矩调幅应在内力组合之前进行。应先对竖向荷载作用下弯矩调幅应在内力组合之前进行。应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁

34、弯矩进行组合。行组合。l只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以进行调幅，水平荷载只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以进行调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能进行调幅。作用下的梁端弯矩不能进行调幅。7 7、内力组合、内力组合u进行框架结构构件截面设计时，应根据可能出现的最不利进行框架结构构件截面设计时，应根据可能出现的最不利情况进行荷载效应组合。框架结构抗震设计时，应考虑两种情况进行荷载效应组合。框架结构抗震设计时，应考虑两种基本组合：基本组合：(1)(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GEEhkGEhRERSSSGEEhk1.21.3RERSSSu注：在进行地

35、震作用效应组合计算时，水平地震作用应考注：在进行地震作用效应组合计算时，水平地震作用应考虑左地震和右地震两种情况。虑左地震和右地震两种情况。u房屋高度小于房屋高度小于60m的建筑，一般不考虑风荷载与地震作用的建筑，一般不考虑风荷载与地震作用的组合；竖向地震地震作用一般不考虑。的组合；竖向地震地震作用一般不考虑。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合(2)(2)竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合u无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷载的作用，无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷载的作用，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应

36、组合。考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合。l由可变荷载效应控制的组合由可变荷载效应控制的组合GkQ1k1GQSSS只有一个可变荷载只有一个可变荷载GkQ1k1.21.4SSSGkQGQ10.9nikiiSSS一般情况一般情况GkQQ11.20.9nikiiSSS三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合l由永久荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合GkQGQ1nikiciiSSS GkQQ11.35nikiciiSSS 三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合(2)(2)竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合竖向永久荷载与可变荷载的荷载效

37、应组合u无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷载的作用，无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷载的作用，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合。考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合。三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合(3)(3)框架梁的内力组合设计值框架梁的内力组合设计值u框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利的内框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利的内力，跨中正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用的组合时均有力，跨中正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用的组合时均有可能发生最不利的内力。可能发生最不利的内力。l梁端负弯矩设计值：梁端负弯矩设计值：1.

38、21.31.21.4GEEhkGkQkMMMMMM 取较大值取较大值l梁端正弯矩设计值梁端正弯矩设计值( (重力荷载效应往往有利，重力荷载效应往往有利，GE=1.0) )1.31.0EhkGEMMMl梁端剪力设计值：梁端剪力设计值：(3)(3)框架梁的内力组合设计值框架梁的内力组合设计值u框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利的内框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时出现最不利的内力，跨中正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用的组合时均有力，跨中正弯矩则是在考虑和不考虑地震作用的组合时均有可能发生最不利的内力。可能发生最不利的内力。1.21.31.21.4GEEhkGkQkVVVVVV取较大值

39、取较大值l跨中正弯矩设计值：跨中正弯矩设计值：1.21.31.21.4GEEhkGkQkMMMMMM取较大值取较大值三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合(4)(4)框架柱的内力组合设计值框架柱的内力组合设计值u当框架柱在竖向荷载作用下仅沿结构某一主轴方向偏心受当框架柱在竖向荷载作用下仅沿结构某一主轴方向偏心受压，且所考虑的水平地震作用方向也与此方向平行时，框架压，且所考虑的水平地震作用方向也与此方向平行时，框架柱沿此方向单向偏心受压。柱沿此方向单向偏心受压。l无地震作用的组合：无地震作用的组合：1.21.41.21.4xxGkxQkGkQkMMMNNNl有地震作

40、用的组合有地震作用的组合1.21.31.21.3xxGExEhkGEEhkMMMNNN三、框架结构内力计算及荷载效应组合三、框架结构内力计算及荷载效应组合例例1 1：某高：某高50m，三跨十二层的钢筋混凝土框架结构，顶层左，三跨十二层的钢筋混凝土框架结构，顶层左边跨的跨度为边跨的跨度为6.0m，梁上永久荷载标准值为，梁上永久荷载标准值为35kN/m。可变荷。可变荷载标准值为载标准值为8kN/m，经计算梁左边跨的内力标准值如表所示，经计算梁左边跨的内力标准值如表所示，由水平地震作用产生的梁端弯矩标准值由水平地震作用产生的梁端弯矩标准值 。梁。梁端弯矩调幅系数为端弯矩调幅系数为0.85。试求地震效

41、应组合时，左边跨梁的梁。试求地震效应组合时，左边跨梁的梁端弯矩设计值。端弯矩设计值。荷载荷载左端弯矩左端弯矩右端弯矩右端弯矩永久荷载永久荷载可变荷载可变荷载50kN m70kN m16kN m28kN m46EhkkN mM 【例例 题题】【解解】 (1)(1)确定梁左、右端弯矩设计值：确定梁左、右端弯矩设计值： 500.5 ( 16)58lkkN mM 700.5 ( 28)84rkkN mM 梁端负弯矩调幅系数为梁端负弯矩调幅系数为0.85，调幅后的梁端弯矩标准值为：，调幅后的梁端弯矩标准值为： 580.8549.3lkkN mM 840.8571.4rkkN mM 在地震作用效应组合时，

42、梁端弯矩设计值为：在地震作用效应组合时，梁端弯矩设计值为： 1.2( 49.3)1.3 ( 46)118.96lbkN mM 1.2( 71.4)1.3 ( 46)145.48rbkN mM 【例例 题题】调幅前左端弯矩标准值调幅前左端弯矩标准值调幅前右端弯矩标准值调幅前右端弯矩标准值调幅后左端弯矩标准值调幅后左端弯矩标准值调幅后右端弯矩标准值调幅后右端弯矩标准值左端设计值左端设计值右端设计值右端设计值四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计( (一一) )框架梁截面抗震设计框架梁截面抗震设计1 1、正截面受弯承载力验算、正截面受弯承载力验算u考虑地震作用效应组合时，框架梁

43、正截面抗震受弯承载力考虑地震作用效应组合时，框架梁正截面抗震受弯承载力应满足：应满足：1uREMMu在计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度在计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度应符合下列要求：应符合下列要求：一级：一级： 00.25xh二、三级：二、三级： 00.35xh2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算(1)框架梁端剪力设计值调整框架梁端剪力设计值调整 u一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：下式调整： lrbbbGbvbnMMVVlVb梁端截面组合的剪力设计值；梁端截面组合的剪力

44、设计值；ln梁的净跨；梁的净跨；vb梁端剪力增大系数，一级取梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级取，二级取1.2，三级取，三级取1.1；VGb梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪梁在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；力设计值；u四级框架梁，取地震组合下的剪力设计值。四级框架梁，取地震组合下的剪力设计值。四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算u一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：下式调整： lrbbbGbvbnM

45、MVVl 、 分别为梁左、右端反时针或顺时针方向考虑地震组分别为梁左、右端反时针或顺时针方向考虑地震组合的弯矩设计值；合的弯矩设计值；lbMrbM(2)框架梁端剪力设计值调整框架梁端剪力设计值调整 u 和和 之和，应分别取顺时针和反时针方向计算的两之和，应分别取顺时针和反时针方向计算的两端考虑地震组合的弯矩设计值之和的较大值端考虑地震组合的弯矩设计值之和的较大值；一级框架梁一级框架梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零。两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零。lbMrbM四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计u一级框架结构和一级框架结构和9 9度的一

46、级框架梁可不按上式调整，但应符度的一级框架梁可不按上式调整，但应符合下列要求：合下列要求：1.1lrbuabuabGbnMMVVl2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算u一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：下式调整： lrbbbGbvbnMMVVl 、 分别为梁左、右端反时针或顺时针方向根据实分别为梁左、右端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积配钢筋面积( (考虑受压钢筋和相关楼板钢筋考虑受压钢筋和相关楼板钢筋) )和材料强度标准和材料强度标准值计算的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值。值计算的正截面抗震受

47、弯承载力所对应的弯矩值。lbuaMrbuaM(1)框架梁端剪力设计值调整框架梁端剪力设计值调整 四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计u一级框架结构和一级框架结构和9 9度的一级框架梁可不按上式调整，但应符度的一级框架梁可不按上式调整，但应符合下列要求：合下列要求：1.1lrbuabuabGbnMMVVl2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算u一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：下式调整： lrbbbGbvbnMMVVl0assykbuaREfhaAM fyk纵向钢筋的抗拉强度标准值

48、；纵向钢筋的抗拉强度标准值； 梁纵向钢筋实际配筋面积。当楼板与梁整体现浇时，梁纵向钢筋实际配筋面积。当楼板与梁整体现浇时，应计入有效翼缘宽度范围内的纵筋，有效翼缘宽度可取梁应计入有效翼缘宽度范围内的纵筋，有效翼缘宽度可取梁两侧各两侧各6 6倍板厚。倍板厚。asA(1)框架梁端剪力设计值调整框架梁端剪力设计值调整 四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计u一级框架结构和一级框架结构和9 9度的一级框架梁可不按上式调整，但应符度的一级框架梁可不按上式调整，但应符合下列要求：合下列要求：1.1lrbuabuabGbnMMVVl2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算

49、u一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：下式调整： lrbbbGbvbnMMVVl0assykbuaREfhaAM (1)框架梁端剪力设计值调整框架梁端剪力设计值调整 lbuaMrbuaMu 和和 之和，应分别按顺时针和反时针方向进行之和，应分别按顺时针和反时针方向进行计算，并取其较大值。计算，并取其较大值。四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算(2)梁截面尺寸验算梁截面尺寸验算u有地震作用组合时，按规定调整后的梁端截面组合的剪有地震作用组合时，按

50、规定调整后的梁端截面组合的剪力设计值应符合下列要求：力设计值应符合下列要求：跨高比跨高比( (l0/h) )大于大于2.5时：时：010.2bcREbfVh跨高比跨高比(l0/h)不大于不大于2.5时：时： 010.15bcREbfVhVb按规定调整后的梁端截面组合按规定调整后的梁端截面组合的剪力设计值；的剪力设计值；fc混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；h0梁截面有效高度；梁截面有效高度；b梁截面宽度。梁截面宽度。u无地震作用组合时无地震作用组合时00.25cVbfh四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载

51、力验算(3)斜截面承载力验算斜截面承载力验算u考虑地震作用组合的矩形、考虑地震作用组合的矩形、T T形和工字形截面框架梁，形和工字形截面框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：其斜截面受剪承载力应符合下列规定： l一般均布荷载作用下：一般均布荷载作用下： 0010.421.25svbtyvREAbffVhhsft混凝土轴心抗拉强度设计值；混凝土轴心抗拉强度设计值；s箍筋间距；箍筋间距；fyv箍筋的抗拉强度设计值；箍筋的抗拉强度设计值；Asv配置在同一截面内箍筋各肢面积之和。配置在同一截面内箍筋各肢面积之和。四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计l集中荷载作用下集中荷载作

52、用下( (包含均布、集中荷载，其中集中荷载包含均布、集中荷载，其中集中荷载对梁端产生的剪力占总剪力值对梁端产生的剪力占总剪力值75%75%以上的情况以上的情况) )的框架梁：的框架梁：0011.051svbtyvREAbffVhhs2 2、框架梁斜截面承载力验算、框架梁斜截面承载力验算(3)斜截面承载力验算斜截面承载力验算u考虑地震作用组合的矩形、考虑地震作用组合的矩形、T T形和工字形截面框架梁，形和工字形截面框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：其斜截面受剪承载力应符合下列规定： 计算截面的剪跨比，可取计算截面的剪跨比，可取 =a/h0，a为集中荷载作用点至节为集中荷载作用点至节点边缘

53、的距离；当点边缘的距离；当3时，取时，取3。四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计例例1 1：某框架梁截面尺寸：某框架梁截面尺寸bh=250mm550mm，h0=515mm，抗震等级为二级。梁左右两端截面考虑地震作用组合的最不抗震等级为二级。梁左右两端截面考虑地震作用组合的最不利弯矩设计值：利弯矩设计值：(1)(1)顺时针方向顺时针方向 175rbkN mM420lbkN mM(2)(2)逆时针方向逆时针方向： 360rbkN mM 210lbkN mM 梁净跨梁净跨ln=7.0m，重力荷载代表值产生的梁端截面剪力设计值，重力荷载代表值产生的梁端截面剪力设计值VGb=13

54、5.2kN，采用，采用C30C30混凝土，纵向受力钢筋采用混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335HRB335级，级，箍筋采用箍筋采用HPB235HPB235级，试确定梁端截面组合的剪力设计值。级，试确定梁端截面组合的剪力设计值。【解解】顺时针顺时针 420175595lrbbkN mMM逆时针逆时针 210360570lrbbkN mMM顺时针方向的弯矩和较大，取顺时针方向的弯矩和较大，取595lrbbkN mMM【例例 题题】例例1 1：某框架梁截面尺寸：某框架梁截面尺寸bh=250mm550mm，h0=515mm，抗震等级为二级。梁左右两端截面考虑地震作用组合的最不抗震等级为二级。梁左右两端

55、截面考虑地震作用组合的最不利弯矩设计值：利弯矩设计值：(1)(1)顺时针方向顺时针方向 175rbkN mM420lbkN mM(2)(2)逆时针方向逆时针方向： 360rbkN mM 210lbkN mM 梁净跨梁净跨ln=7.0m，重力荷载代表值产生的梁端截面剪力设计值，重力荷载代表值产生的梁端截面剪力设计值VGb=135.2kN，采用，采用C30C30混凝土，纵向受力钢筋采用混凝土，纵向受力钢筋采用HRB335HRB335级，级，箍筋采用箍筋采用HPB235HPB235级，试确定梁端截面组合的剪力设计值。级，试确定梁端截面组合的剪力设计值。【解解】u抗震等级为二级，取抗震等级为二级，取v

56、b=1.2，VGb=135.2kN，ln=7.0m5951.2135.2237.27.0lrbbbGbvbnMMkNVVl【例例 题题】例例2 2：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架梁截面尺寸：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架梁截面尺寸bh=250mm600mm，采用，采用C30级混凝土，纵筋采用级混凝土，纵筋采用HRB335级，级，箍筋采用箍筋采用HPB235级，已知梁的两端截面配筋均为：级，已知梁的两端截面配筋均为：梁顶梁顶422，梁底，梁底322，梁净跨，梁净跨ln=5.6m，VGb=100.8kN，h0=565mm， ，试确定该框架梁的梁端剪力设计值。，试确定该框架梁的梁端剪力设

57、计值。35ssmmaa【解解】011335 1520 (56535)359.80.75labuassykREkN mfhaMA逆时针方向逆时针方向011335 1140 (56535)269.90.75rabuassykREkN mfhaMA359.8269.9629.7lrbuabuakN mMM【例例 题题】例例2 2：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架梁截面尺寸：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架梁截面尺寸bh=250mm600mm，采用，采用C30级混凝土，纵筋采用级混凝土，纵筋采用HRB335级，级，箍筋采用箍筋采用HPB235级，已知梁的两端截面配筋均为：级，已知梁的两端截面配

58、筋均为：梁顶梁顶422，梁底，梁底322，梁净跨，梁净跨ln=5.6m，VGb=100.8kN，h0=565mm， ，试确定该框架梁的梁端剪力设计值。，试确定该框架梁的梁端剪力设计值。35ssmmaa【解解】011335 1140 (56535)269.90.75labuassykREkN mfhaMA顺时针方向顺时针方向011335 1520 (56535)359.80.75rabuassykREkN mfhaMA269.9359.8629.7lrbuabuakN mMM629.71.11.1100.8224.495.6lrbuabuabGbnMMkNVVl【例例 题题】( (二二) )框架

59、柱截面抗震验算框架柱截面抗震验算1 1、柱端弯矩设计值的调整、柱端弯矩设计值的调整一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于压比小于0.15外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：cbcMM 节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和；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；例进行分配； 节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设节点左右梁端截面反时针或顺时针方向

60、组合的弯矩设计值之和；当抗震等级为一级的框架节点左右梁端均为负弯计值之和；当抗震等级为一级的框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；矩时，绝对值较小的弯矩应取零；cMbM四、框架梁、柱与节点的抗震设计四、框架梁、柱与节点的抗震设计( (二二) )框架柱截面抗震验算框架柱截面抗震验算(1)(1)柱端弯矩设计值的调整柱端弯矩设计值的调整一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于压比小于0.15外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：cbcMM 柱端弯矩增大系数；对框架结构，一级取