框架结构抗震设计（PPT60页）

1、 框架结构抗震设计 彭亚萍框架结构抗震设计目标三水准设防目标具有足够的强度足够的刚度足够的延性（耗能能力）框架结构抗震设计内容概念设计抗震计算构造措施概念设计（方案设计）体型简单、对称、规则扭转不规则凹凸角不规则概念设计（方案设计）体型简单、对称、规则局部不连续大开洞错层概念设计（方案设计）体型简单、对称、规则合理设置防震缝L1L2L1L2L2L160 6060 6060 60 高度（m) 一剧场,体育馆等大跨度公共建筑一一二二三三四 框架 2530 3030 3030 30 高度（m)框架-抗震墙结构框架结构结 构 类 型烈 度6879三二一三二现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级概念设计（结构布置

2、方案）2.结构选型与结构布置 （1）结构竖向承重体系 纵向框架承重、横向框架承重、 纵横双向框架承重 柱网布置要简单规整贯通（2）结构水平承重体系（楼屋面结构布置） 现浇钢筋混凝土楼屋面：肋梁楼盖 （单向板、双向板） 井式楼盖 （双向板） 梁板布置要传力明确、简洁，美观经济3.构件截面尺寸估算（以肋梁楼盖为例） 3.1 板的厚度 （1）按施工条件控制的最小厚度 类别施工方法不埋线管埋铁皮管埋塑料管屋盖现浇60mm80mm90mm楼盖民用建筑现浇7080100工业建筑现浇80100120阳台、雨篷的根部 现浇100-概念设计（结构布置方案）（2）按工程经验选择 类别梁距板厚屋盖2.0m左右60-

3、80mm楼盖2.0m左右80-100mm整块楼盖3.3-4.0m左右120-180mm阳台、雨篷悬桃1.2-2.0m左右根部120-200mm概念设计（结构布置方案）（3）按变形条件选择 （4）注意所选择的板厚，不得小于按施工要求及按变形控制的板厚。 类别简支板h/l连续板h/l悬臂板h/l单向板1/351/40根部1/12双向板1/451/50概念设计（结构布置方案）3.2 梁的截面尺寸 （1）考虑施工条件 次梁高度至少应比主梁高度小50mm。 框架纵向梁高度应比横梁高度小50mm。 梁载面尺寸一般以50mm为模数，当大于800mm时以100mm为模数。 概念设计（结构布置方案）（2）截面尺

4、寸选择类型类别高跨比h/l高宽比h/b整体现浇T形梁 （楼盖、屋盖）多跨连续主梁1/8-1/142-3多跨连续次梁1/12-1/18悬臂梁1/6-1/8矩形截面独立梁1/12-1/15框架梁 整浇T形梁1/8-1/12概念设计（结构布置方案）（3）对于抗震结构，梁截面宽度不小于200mm，高宽比不宜大于4，净跨与高度之 比不宜小于4。3.3 柱的截面尺寸 （1）框架柱截面可按轴心受压估算。 近似地取静荷载（10-15）kN/m2，填充墙较少时取小值。 轴力N =负荷面积层数单位面积上的荷载。 即： N = 1.2恒+1.4活 柱子的截面Ac由下式计算（Ac=bh ）： 概念设计（结构布置方案）

5、（2）对于抗震结构，应验算柱轴压比是否满足下表的要求： 结构类型抗震等级一级二级三级框架结构0.70.80.9框架-抗震墙、板柱-抗震墙及筒体0.750.850.95部分框支抗震墙0.60.7-异形柱0.60.70.8概念设计（结构布置方案）4. 现浇楼屋面结构设计（肋梁楼盖） 4.1 现浇楼面（屋面）板设计 一般楼面板可采用塑性计算方法。 屋面板采用弹性计算方法。 4.2 多跨连续次梁设计（毕业设计不要求） 楼面次梁可采用塑性计算方法。 屋面次梁采用弹性计算方法。 注意：主梁在分析框架内力时计算其内力。抗震计算设计（结构计算）5.梁柱刚度及计算简图 5.1 框架梁的抗弯刚度EIb及线刚度ib

6、 I0为主梁矩形截面的惯性矩 中框架梁：Ib=2I0 边框架梁：Ib=1.5I0 5.2 框架柱的抗弯刚度EIc及线刚度ic 柱截面的惯性矩为：Ic抗震计算设计（框架内力计算）选取一榀代表框架5.3 框架柱的侧移刚度 （混P177）6.竖向荷载下的内力计算 6.1 计算简图 计算竖向荷载，并标注在计算简图上； 活荷载满布，梁跨中弯矩扩大1.1-1.2倍； 活荷载、恒载分开计算，只计算标准值。抗震计算设计（框架内力计算）6.2 按分层法或弯矩二次分配法计算内力 活荷载、恒载分别计算6.3 叠合成整体框架弯矩图，不平衡弯矩再 分配一次6.4 计算梁端剪力，及剪力图 6.5 柱子轴力，及轴力图抗震计

7、算设计（框架内力计算）抗震计算设计（框架内力计算）竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅 调幅系数：0.8-0.85M0:按简支梁计算的跨中弯矩7.水平地震作用下的内力计算 7.1 计算单元（纵向、横向） 每个抗震缝区段取为一个结构计算单元。 7.2 选择计算方法 一般规则的多层框架结构采用底部剪力法。 以下按底部剪力法说明计算步骤。 抗震计算设计（框架内力计算）7.3 计算各层重力荷载代表值Gi Gi =自重的标准值+活荷载的组合值 （1）每层划分：上、下层各一半； （2）外墙重：墙、窗分别考虑； （3）内墙重：不考虑扣除门洞； （4）楼梯间：近似按10kN/m2(包括恒+活)； （5） 活荷载组合值

8、：屋面活荷不考虑；楼面取0.5活。抗震计算设计（框架内力计算）7.4 等效重力荷载代表值Geq 结构总重力荷载代表值： 结构等效总重力荷载代表值： 抗震计算设计（框架内力计算）7.5 计算结构自振周期（基本周期） 结构的基本周期可采用能量法或顶点位移法计算。 两种方法都要考虑填充墙的影响。 顶点位移法： 抗震计算设计（框架内力计算）7.6 确定地震参数 （P40)（1）确定特征周期Tg 根据建筑场地类别和地震分组，查表3-2得特征周期Tg。 （2）取结构阻尼系数=0.05 （3）确定水平地震影响系数 根据设防烈度，查表3-3得：max 按照反应谱确定水平地震影响系数：1 抗震计算设计（框架内力

9、计算）7.7 计算底部总剪力 7.8 是否考虑顶部附加地震作用 抗震计算设计（框架内力计算）7.9 计算各层质点上的水平地震作用 7.10 层间地震剪力抗震计算设计（框架内力计算）7.11 计算梁、柱内力 （1）按柱子刚度Dij分配得到各根柱的地震剪力。 （2）计算柱端弯矩。 抗震计算设计（框架内力计算）上端弯矩：下端弯矩：（3）计算梁端弯矩、剪力。 （4）计算柱子轴力。例题抗震计算设计（框架内力计算）左梁端弯矩：右梁端弯矩：8.多遇地震作用下层间弹性位移验算 （1）第i层层间地震剪力： （2）第i层层间刚度： （3）第i层层间弹性位移： （4）层间弹性位移验算：例题抗震计算设计（框架弹性侧移

10、验算）9.框架内力组合 9.1 内力组合方式 无地震作用组合：（1） 1.2恒+1.4活 （2） 1.2恒+0.91.4（活+风） （3） 1.35恒+0.71.4活 地震作用组合： （4） 1.2（恒+0.5活）+1.3震 抗震计算设计（框架内力组合）可变荷载控制永久荷载控制9.2 框架梁截面内力组合 （1） 控制截面 每跨梁的两端及跨中三个截面。 （2）组合目标 最大正弯距Mmax(支座、跨中) 最大负弯矩-M（支座、跨中也有可能） 最大剪力Vmax (支座) 注意：左风右风、左震右震参与组合抗震计算设计（框架内力组合） 9.3 框架柱截面内力组合 （1） 控制截面 每层柱的上下端。（2）

11、 内力组合（基本同单厂柱） 框架柱通常对称配筋，取三种情况： |M|max及相应的N，V Nmax及相应的M，V Nmin 及相应的M，V 抗震计算设计（框架内力组合）例题10. 构件截面设计 10.1 框架梁截面（受弯、受剪配筋） （1）设计梁截面时，应取柱边缘处的内力值。 （2）受弯：负弯矩按矩形截面；正弯矩按T形截面计算配筋。 抗震计算与构造措施非抗震设计抗震设计抗震计算与构造措施非抗震设计抗震设计 一级框架： 二、三级框架： （3）受剪：1)考虑“强剪弱弯”进行内力调整(P188)2)对跨高比大于2.5的梁，应满足： 抗震计算与构造措施 （3）受剪：3)承载力计算抗震计算与构造措施 （

12、4）梁截面还应考虑抗震构造要求（二级框架梁为例）抗震构造措施 抗震构造措施腰筋与拉筋当梁的腹板高度大于等于450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋（俗称腰筋)，其间距应小于等于200mm。梁两侧对应的纵向构造钢筋之间须设拉筋,当梁宽小于等于350mm时，拉筋直径为6mm，当梁宽大于350mm时，拉筋直径为8mm。拉筋间距为非加密区箍筋间距的两倍。当设有多排拉筋时，上下两排拉筋竖向错开设置。抗震构造措施主次梁相交处设附加横向筋（混P26-27)例题10.2 框架柱截面（偏心受压构件纵筋、抗剪箍筋） （1）采用对称配筋。 （2）纵向配筋考虑“强柱弱梁”要求。 （3）抗剪箍筋考虑“强剪弱

13、弯”要求。 （4）考虑柱的抗震构造要求。 抗震计算与构造措施抗震计算与构造措施柱正截面设计1）“强柱弱梁”内力调整 为了推迟框架结构底层柱下端截面出现塑性铰，当抗震等级分别为一、二、三级时，底层柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5 、1.25、 1.15。按两个主轴方向分别考虑地震作用时，一、二、三级框架结构的角柱，按上述原则调整后的组合弯矩设计值应乘以不小于1.0的增大系数，最大取为1.30。 抗震计算与构造措施柱正截面设计 2）柱轴压比验算 二、三级框架柱允许轴压比为0.8、0.9抗震计算与构造措施柱正截面设计 3）正截面承载力计算抗震设计：非抗震设计：抗震计算与构造措施柱

14、斜截面设计1）“强剪弱弯”内力调整 一、二、三级框架结构的角柱，按上述原则调整后的组合剪力设计值应乘以不小于1.0的增大系数。抗震计算与构造措施柱斜截面设计2）剪跨比限值验算 对于剪跨比大于2的柱： 框架柱的剪跨比，反弯点位于柱高中部的框架柱可按柱净高与2倍柱截面 高度之比计算。抗震计算与构造措施柱斜截面设计3）承载力计算偏压柱：偏拉柱：框架柱的剪跨比，反弯点位于柱高中部的框架柱可按柱净高与2倍柱截面 高度之比计算。 例题抗震构造措施柱箍筋加密区范围抗震构造措施柱箍筋加密区箍筋要求抗震构造措施柱的最小配箍特征值入V及体积配箍率V抗震构造措施柱非加密区的配筋要求 箍筋的体积配筋率不宜小于加密区配筋率的50%； 箍筋间距对一、二级抗震不应大于10d，对三、四级不应大于15d； 柱中纵筋总配筋率超过3%时，箍筋应焊成封闭形式。抗震构造措施柱箍筋形式(a)(b)(c)框架柱加密区的箍筋最大肢距： 一级： 200mm二、三级： max(250mm,20d) 四级： 300mm10.3 框架梁柱节点设计 一