建筑结构 第十七章 多层钢筋混凝土框架的抗震设计二

第十七章

多层钢筋混凝土框架的抗震设计第一节震害及其分析第二节框架抗震设计的一般规定第三节框架截面的抗震设计第四节纵向钢筋的锚固和连接第五节抗震框架的一般构造要求第一节震害及其分析一、结构布置不合理产生的震害

1．扭转破坏结构的平面布置不当容易造成刚度中心和质量中心的不重合，从而地震时结构产生过大的扭转反应。2．薄弱层破坏地震作用下，结构抗侧移刚度沿高度方向的突然变化易在抗侧移刚度薄弱的楼层形成塑性变形和破坏集中，造成结构的倒塌。3．应力集中结构竖向布置的突变处由于应力集中会产生严重震害。4．防震缝处碰撞防震缝如果宽度不够，其两侧的结构单元在地震时就会相互碰撞而产生震害。二、框架结构的震害1．整体破坏形式框架的整体破坏形式可分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机制可分为梁铰机制和柱铰机制。2．钢筋混凝土柱破坏形式柱端弯剪破坏：柱上、下端出现水平、斜裂缝，混凝土剥落，箍筋外鼓崩断，柱筋屈曲，柱端形成塑性饺。柱身剪切破坏：柱出现交叉或S形裂缝，箍筋屈服。角柱破坏：由于受弯、剪、扭共同作用，柱身错动，钢筋由柱内拨出，震害重。短柱破坏：短柱刚度大，易产生剪切破坏。柱破坏的原因：抗弯和抗剪承载力不足；箍筋太稀，对混凝土约束很差；在压、弯、剪作用下，柱的截面承载力达到极限。3．梁破坏形式地震作用下，梁端纵向钢筋屈服，出现上下贯通的垂直裂缝和交叉斜裂缝。梁负弯矩钢筋切断处由于抗弯能力削弱也容易产生裂缝，造成梁剪切破坏。梁剪切破坏的主要原因：梁端屈服后产生的剪力较大；而其箍筋较稀；反复荷载作用下混凝土抗剪强度降低。4．梁柱节点破坏形式节点核心区剪切破坏：产生对角方向的斜裂缝或交叉斜裂缝，混凝土剪碎剥落；箍筋很少或没箍筋时，柱纵向钢筋压曲外鼓。梁筋锚固破坏：梁纵向钢筋锚固长度不足，从节点内拔出，将混凝土拉裂。节点连接破坏：装配式框架构件连接处容易发生坡口焊接钢筋拉断。预制构件接缝处后浇混凝土开裂或散落。节点破坏的主要原因：节点的受剪承载力不足；箍筋太少；梁筋锚固长度不够；施工质量差。5．框架填充墙破坏形式嵌砌砖填充墙容易产生斜裂缝，特殊部位的墙体破坏会更加严重。烈度较高时墙体容易倒塌。由于框架变形属剪切型，下部层间位移大，填充墙震害呈现“下重上轻”的现象。填充墙破坏的主要原因：墙体受剪承载力低，变形能力小；墙体与框架缺乏有效的拉结。6．钢筋的搭接不合理，造成搭接处破坏。第二节框架抗震设计的一般规定一、结构抗震等级二、抗震缝设置三、结构布置原则四、截面尺寸选择一、结构抗震等级1.钢筋混凝土房屋应根据烈度、房屋高度和结构类型采用不同的抗震等级。抗震等级分为一、二、三、四共4级。2.丙类建筑的框架结构其抗震等级规定如下表。3.对甲、乙、丁类建筑，按相应的抗震设防标准和表确定抗震等级。4.裙房与主楼相连时，除应按裙房本身确定抗震等级外，尚不应低于主楼的抗震等级；裙房与主楼分离时，按裙房本身确定抗震等级。5.地下结构的抗震等级的确定。二、抗震缝设置1.钢筋混凝土框架结构应避免采用不规则的建筑结构方案，不设防震缝。2.当需要设置防震缝时，框架结构房屋的防震缝宽度与高度有关。当高度不超过15m时，可采用70mm；超过15m时，6、7、8、9度相应每增加高度5、4、3和2m时加宽20mm。3.对于8、9度的框架结构房屋，当防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙（每一侧抗撞墙的数量不少于两道，并宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距）。三、结构布置原则1.框架结构的平面布置和沿高度方向的布置原则应符合“规则结构”的规定。2.框架应双向设置，梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的l/4。3.框架结构中的填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，砌体填充墙宜与柱脱开或采用柔性连接。4.砌体砂浆强度不低于M5，墙顶与框架梁密切结合；墙中沿框架柱全高设置拉筋。6.墙长＞5m时，墙顶宜与框架梁有拉结。7.墙长超过层高2倍，宜设钢筋混凝土构造柱。8.墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接，且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。四、截面尺寸选择1.梁的截面尺寸梁的截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。2.柱的截面尺寸柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小于350mm；截面长边与短的边长比不宜大于3；剪跨比宜大于2；柱的截面尺寸需满足柱的轴压比的要求。（轴压比是指柱组合的轴压力设计值N与柱的全截面面积A和混凝土轴心抗压强度设计值fc的乘积的比值，即

uN=N/fcA。第三节框架截面的抗震设计一、抗震框架的一般设计原则二、地震作用计算三、框架在水平地震作用下的内力和侧移四、荷载效应基本组合五、框架截面抗震验算一、抗震框架的一般设计原则1.强柱弱梁原则梁端受拉钢筋的屈服先于柱端受拉钢筋的屈服。2.强剪弱弯原则构件的抗剪承载能力应高于该构件的抗弯承载能力。3.强节点、强锚固原则强节点——抗剪验算，在节点区配置足够的箍筋，并保证混凝土的强度及密实性。强锚固——处理好纵向钢筋在节点区的锚固构造。二、地震作用计算1.多层框架结构在一般情况下应沿两个主轴方向分布考虑水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担。2.对高度不超过40m，以剪切变形为主，且刚度与质量沿高度分布比较均匀的框架结构，可采用底部剪力法计算水平地震作用。三、框架在水平地震作用下的内力和侧移采用D值法计算框架内力和侧移四、荷载效应基本组合SE=γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk+ψWγWSWk式中：

SE—荷载效应和地震作用效应组合的设计值；

SGE—重力荷载代表值的效应；

SEhk—水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；

SEvk—竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；

γG—重力荷载分项系数；

γW—风荷载分项系数；

γEh—水平地震作用分项系数；

γEv—竖向地震作用分项系数；

ψW—风荷载的组合值系数，应取0.20。五、框架截面抗震验算（一）框架梁1、框架梁的正截面受弯承载力计算（1）抗震设计中的正截面承载力计算直接采用静载作用下的承载力计算公式：ME

MuE/

RE=Mu/

RE（或

REME

Mu）（2）除按计算确定外，框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值需满足下列要求：

一级抗震等级As/As≥0.5；

二、三级抗震等级As/As≥0.3。

∴框架梁两端（支座截面）必须是双筋截面。（3）承载力计算公式如下：得到名义压区高度为：

由平衡条件X=0：由另一极限状态平衡条件M|As=0：不考虑地震作用时：

考虑地震作用时：

1——等效矩形应力图形系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取为1.0；当混凝土强度等级为C80时，取为0.94，其间按线性内插；RE——承载力抗震调整系数，由表2—15选用；Mbmax——由荷载效应组合得到的最大弯矩设计值。

2、框架梁斜截面受剪承载力计算(1)抗震设计中采用与非抗震设计中不同的斜截面受剪承载力计算公式（R=Vu=Vc+Vs；RE=VuE=0.6Vc+Vs)

即：

VbVuE/RE=（0.6Vc+Vs)/RE

或

REVb(0.6Vc+Vs)(2)承载力计算（抗震设计）一般框架梁：

REVb≤0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s集中荷载作用下(包括有多种荷载，其中集中荷载对节点边缘产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况)的框架梁：

REVb≤1.05ftbh0/(+1)+fyvAsvh0/s（二）框架柱1、柱的正截面承载力计算公式：

（NE

NuE/

RE=Nu/

RE）（对大偏心受压柱）2、柱端弯矩调整——计算偏心距e0时(1)按“强柱弱梁”要求调整“强柱弱梁”要求：柱端弯矩放大Mc倍静力平衡条件：Muc0+Mdc0=Mbl+Mbr

9度和一级框架尚应满足：Mc

1.2Mbu

∑Mc——同一节点上下柱端截面设计弯矩之和；∑Mb——同一节点左右梁端截面设计弯矩之和；∑Mbu——同一节点左右梁端截面抗弯承载力之和。

mc——强柱系数；对一、二、三级抗震等级，M分别为1.4、1.2、1.1。顶层柱及轴压比小于0.15的柱，弯矩可以不调整。

(2)按“强底层泳柱”要求调执整抗震设计删时，一、作二、三级花框架结构谨底层柱下恶端截面弯矩设烛计值，应吃按考虑地扫震作用组堂合的弯矩伐设计值分别夏乘以增催大系数茧1.5炎、1.尚25和田1.1牲5。计算偏鸣心距e0=M/件N时，采用找按“强柱蓝弱梁”、涉“强底层柱”要求欧调整后的单柱端弯矩Mc。3、柱正中截面构造箱规定抗震结株构中柱氏截面最扰小含钢址率（%筑）柱类型抗震等级非抗震一级二级三级四级框架中柱、边柱1.00.80.70.60.6框架角柱、框支柱1.21.00.90.80.64、柱污的斜截宇面承载闸力(1)掠计算公义式：（VEVuE/RE，VuE=0.珠6Vc+Vs)即：Vb=VuE/RE=（0.拐6Vc+Vs)/RE轴力为压力：轴力为拉力：Vc——设计剪力礼（取按以纳下要求调散整后的值刚）；——盒框架柱的销剪跨比，＝M／(Vhc0)；设计时蚂可近似朝取=Hc0／(2hc)，(鞭Hc0为柱净码高)，当>3时各，取=3，当<1时取=1。N——为与设尸计剪力饱相应的啄轴向压议力；对极短柱平(Hc0／hc<3)，验算时事要求：当N>0.悔3fcbchc0时，取N=0就.3fcbchc0。当N为拉力悦时，公伏式右端船不小于腔(fyvAsvhc0／s)/Re，且此值不小于0.警36fcbchc0。(2)芝剪力调念整（1）按柱“强剪弱吐弯”要求调整平衡条件：强剪弱弯要求——剪力Vc0放大vc倍，对一、二、三级抗震等级，cv分别为1.4、1.2、1.1。9度和一级框架尚应符合：Mtc、Mbc——由内力组码合得到的户柱上、下狂端的最不火利设计弯计矩；Mtcu、Mbcu——柱上、机下端截卵面的抗辅弯承载坟力，可狗按实际配筋嘴面积和材王料强度标科准值确定越；（2)锡“角柱相”剪力调整一、二感、三级拿抗震等押级的框眼架角柱郊，经前卧述调整辰后的剪力设计姨值尚应千乘以不愤小于1降.1的另增大系亮数。(3)科柱的构罚斜截面纠构造要清求a.截面尺碎寸和混薯凝土强我度：地震作懒用时：剪跨比摊大于2疑的柱Vc0.2犹5cfcbchc0剪跨比不哗大于2的唐柱Vc0.20cfcbchc0地震作轮用时：剪跨比五大于2贺的柱Vc(0.2削0cfcbchc0)RE剪跨比不例大于2的粥柱Vc(0.1柴5cfcbchc0)REb.柱的轴压振比限制：结构类型抗震等级

一

二

三框架0.70.80.9框架一剪力墙框架一核芯筒0.750.850.95框支结构0.60.7—第四节售纵利向钢筋搭的锚固催和连接一、纵向受剩拉钢筋汤的抗震崇锚固长美度二、纵向受蛾力钢筋拐的连接三、钢筋在梁钢柱节点区通的锚固和谨连接梁、柱奴钢筋锚扇固及搭止接在抗震设祥计时，纵馒向受力钢碑筋的锚固失和搭接长稍度要求比非束抗震设柱计时加质大。（1）纵恒筋锚固要望求一、二足级抗震寻等级laE=1.泻15la三级抗辰震等级laE=1版.05la四级抗驱震等级laE=1.恒00la式中：la为非抗姿震设计制时受拉础钢筋的拥锚固长警度。（2）纵址筋搭接要献求搭接方粮法有搭查接接头冤、机械戒接头和孩焊接接秒头；宜优先核选用焊吹接或机凝械接头毛；当采用搭浆接接头时晓，其搭接冲长度应不故小于：llE=laE——钢筋接头优面积百分饭率系数（=1.2吴~1.6忠）。（3）伯节点区绩钢筋锚灯固非抗震设况计时框架麻梁纵向钢扣筋的连接胳构造非抗震侦设计时框架柱抓的纵向奔钢筋锚塌固及梁吃柱钢筋刮搭接构繁造抗震设糊计时框谢架梁柱迎节点的推钢筋搭遍接构造第五节欧抗震框拐架的一般村构造要求一、材料二、框架梁扩的配筋三、框架柱瞒的配筋一、材料1.混凝丛土混凝土仿强度等触级不应纺低于C20；对于一级至抗震等级蛮的框架梁呢、柱、节怕点不应低尘于C30；设防烈田度为8巴度时，半混凝土壮强度等蠢级不宜除超过C70午；设防烈捐度为9输度时，爱不宜超让过C60。2.钢崭筋普通纵俱向受力纹钢筋宜教选用HRB淘400级、HRB3兆35级钢筋锻；箍筋漂宜选用HRB3舍35级、HPB2坑35、HRB4场00级钢筋遥；对一、挎二级抗里震等级搂设计的分各类框犹架中的火纵向受探力钢筋傻，在采靠用上述受普通钢膏筋时，鞠要求钢煌筋的抗穗拉强度叙实测值族对屈服桥强度实英测值的量比不应娇小于1也.25测，屈服题强度实跌测值对卫强度标洁准值的泪比不应英大于1伴.3。二、框架梁的急配筋1.纵晕向钢筋的带配置a.框架梁的价纵向受拉泻钢筋最小纺配筋率：不应小于丛下表规定桌的数值蓬。b.梁端钢筋剃：梁端截片面的底陕部和顶畅部纵向如受力钢娱筋截面糊而积，潮除满足关计算要领求外，途其比值扛对一级招抗震不降小于0雀.5，近二、三笔级抗震登不小于0.3。c.通长钢摧筋：沿梁全长井顶面和底砖面至少应预各配置两折根通长的诵纵向钢筋士。对一、二崭级抗震等浓级钢筋直待径不应小廉于14mm，且分别不仆少于梁端舟顶面和底季面纵向受后力钢筋中付较大截面喂面积的l／4；对三、棒四级抗养震等级吃，钢筋韵直径不丑小于1抚2mm。2.箍险筋a.梁端箍库筋加密行区在框架梁横梁端应设向置箍筋加享密区。加肠密区长度女、箍筋间坦距、直径加应满足上脾表的要六求、当梁酸端纵向受垦拉钢筋配汁筋率超过害2％时，连表中箍筋骡直径应增滚大2mm。第一个值箍筋距联框架节底点边缘奖不应大乘于50mm。加密区尖长度内拦的箍筋洲肢距：残对一级胡抗震不惜宜大于币200mm和箍筋弟直径2扬0倍中示较大值皆；对二森、三级克抗震，幅不宜大填于25黑0mm和箍筋耻直径2役0倍中皆较大值券；对四销级抗震部，不宜离大于3怪00mm。b.非加密补区非加密区织的箍筋间戚距不宜大胆于加密区滩箍筋间距玩的2倍。沿梁全长微箍筋的配甜筋率不应催小于0.更3ft/f节yv（一级抗厘震）、0.2号8ft/抓fyv（二、三级怎抗震）和锋0.26ft/枝fyv（四级抗果震）。三、框架柱的痛配筋1.纵谅向钢筋框架柱脆的纵向纠钢筋宜胶对称配浓置。全部纵庆向受力岭钢筋配环筋率不攀应大于夕5％；绞当按一践级抗震缩慧等级设馆计且柱乘的剪跨吸比≤2时，柱每亡侧纵向钢如筋的配筋贼率不宜大协于12％糠。；截面尺寸悠大于40种0mm的柱，纵体向钢筋的海间距不宜粘大于20翁0mm。框架柱星中纵向嘴受力钢妨筋，每刘一侧的袖配筋率时不应小砖于0.屯2％次，全部深纵向受控力钢筋拾配筋率刻不应小彼于下表恳中规定炸数值。2.箍贼筋a.箍筋加密边区框架柱上老下两端箍种筋应加密询。加密区脆长度应乡丰取柱截候面长边企尺寸（躲或截面浊直径〕饿、柱净镇高的1溜/6和税500mm中三者的垒最大值。一、二级贱抗震等级壮的角柱应汪沿柱全高档加密箍筋吗。加密区的逼箍筋间距秩、直径应根符合下表战的要求。b.箍筋肢绣距加密区趁内箍筋增肢距，拨对一级递抗震不斑宜大于只200mm；二、三级饶抗震不宜透大于250始mm；四级抗贴震不宜蠢大干3嚷00mm。同时每隔向一根纵筋敏宜在两个丧方向有箍棒筋或拉筋抹约束。c.体积配浅箍率柱箍筋加咏密区内的疑体积配箍昂率应符合招规范要求魔。剪跨比λ≤2时，一、示二、三级托抗震等级片的柱宜采慰用复合螺川旋箍或井秋字复合箍灿，体积配投箍率不应朗小于1.亭2％，9歪度时不应害小于1.炸5％。在柱箍筋灶加密区之戏外，箍筋烘的体积配秋箍率不宜袭小于加密块区的一半阁。对一、忆二级抗震极等级，箍筋间距沈不应大于情10d，对三、四志级抗震等改级，箍筋北间距不应弃大于15d（d为纵向钢屡筋直径）隶。9、静夜答四无邻皆，荒居佳旧业贫其。。4月-2绑34月-妙23Frid须ay,窑Apri花l28啦,20初2310、雨中蔬黄叶树乓，灯下砍白头人饺。。13:骂06:细5913:0哗6:5913:腰064/28抚/202烈31:饱06:5仁9PM11、以我独现沈久，愧茶君相见频沾。。4月-断2313:0习6:5913:0鱼6Apr外-2328-A沾pr-2迈312、故人阿江海别厉，几度殖隔山川骑。。13:诞06:所5913:屯06:看5913:0皇6Frid碗ay,铅Apri识l28葛,20当2313、乍见终翻疑梦孤，相悲肉各问年今。。4月-2街34月-籍2313:0锈6:5913:0祖6:59Apri勾l28谜,20温2314、他乡生今白发，旧葡国见青山壁。。28四半月20炭231:0途6:5限9下鹅午13:末06:努594月-洗2315、比不了劝得就不比浮，得不到废的就不要使。。。四月2睡31:0废6下拨午4月-2听313:辫06Apr敌il俯28,另20诉2316、行动脆出成果陪，工作趟出财富缘瑞。。2023导/4/2求813舟:06:骑5913:井06:倦5928A课pril笑202莫317、做前牧，能够衡环视四准周；做殊时，你淡只能或抬者最好牛沿着以拳脚为起短点的射核线向前锦。。1:06那:59黎下午1:06秆下午13:级06:贫594月-减239、没有才失败，导只有暂符时停止吗成功！悬。4月-叼234月-2则3Fri谢day们,A牙pri资l2船8,状202剂310、很多蹈事情努陈力了未娇必有结畏果，但行是不努讽力却什血么改变绳也没有瓶。。13:染06:辞5913:没06:声5913:0矮64/28耳/202脑31:翁06:5损9PM11、成功就沃是日复一熄日那一点甜点小小努母力的积累股。。4月-秤2313:牺06:送5913:0狸6Apr-握2328-参Apr驼-2312、世间成泥事，不求脊其绝对圆牙满，留一孙份不足，录可得无限魔完美。。13:0楼6:5913:0毅6:5913:0虫6Frid肢ay,叮Apri度l28葛,20毙2313、不知围香积寺胸，数里师入云峰齿。。4月-2字34月-话2313:寺06:馅5913:零06:访59Apri茅l28雄,20否2314、意志坚虫强的人能础把世界放袭在手中像举泥块一样盐任意揉捏践。28绳四月峰202营31:0扑6:5咸9下悟午13:0玩6:594月-妇2315、楚塞三副湘接，荆恢门九派通映。。。四月米231:0良7下稳午4月-帅2313:晌07Apr卸il辩28,音20们2316、少年守十五二呀十时，兵步行夺走得胡马棉骑。。202见3/4宋/28秒13劈燕:0