多层钢筋混凝土框架的抗震设计

第十七章

多层钢筋混凝土框架的抗震设计第一节框架抗震设计的一般规定第二节框架截面的抗震设计第三节纵向钢筋的锚固和连接第四节抗震框架的一般构造要求第一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。抗震等缎分为一、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筋等级；裙房与主楼分离时，按裙房本身确定抗震等级。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、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。第二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1.无地震作用组合：S=γGSGK+ψQγQSQK+ψWγWSWk式中:

S—无地震组合时荷载效应组合的设计值；

SGK—永久荷载效应标准值；

SQk—楼面活荷载效应标准值；

SWK—风荷载效应标准值；

γG、γQ、γW—分别为永久荷载、楼面活荷载、风荷载分项系数；

ψQ、ψW—分别为楼面活荷载和风荷载组合值系数。荷载分项系数应按下列规定采用：1)承载力计算时：①永久荷载的分项系数γG：

当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合应取1.2；对由永久荷载效应控制的组合应取1.35。当其效应对结构有利时，应取1.0；②楼面活荷载的分项系数γQ：

一般情况下应取1.4；③风荷载的分项系数γW：应取1．4。2)位移计算时：

公式中各分项系数均应取1.0。2.有地震作用组合时：；

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[重力荷载代表值包括下列荷载：100％自重标准值，50％雪荷载标准值，50％～80％楼面活荷载(在书库及档案库中取80％楼面活荷载)]；

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。有地震作用效应组合时，荷载效应和地震作用效应的分项系数应按下列规定采用：1)承载力计算时，分项系数应按下表采用。当重力荷载效应对结构承载力有利时，表中γG不应大于1.0。2)位移计算时，公式中各分项系数均应取1.0。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）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，除按计算确定外。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、框建架梁斜郑截面受奥剪承载另力计算1）抗震亭设计朝中采障用与险非抗汁震设岂计中部不同脑的斜欺截面捞受剪承载力饥计算公联式（R=Vu=Vc+Vs；RE=VuE=0.拴6Vc+Vs)即：VbVuE/RE=（扛0.锋6Vc+Vs)/RE或REVb(0.6Vc+Vs)2）承载力嫩计算（可抗震设睬计）一般扑框架气梁：REVb≤0贴.42ftbh0+1诵.2焰5fyvAsvh0/s集中吹荷载添作用勇下(纠包括主有多括种荷劝载，宿其中坚集中委荷载对节点赔边缘产大生的剪丸力值占边总剪力址值的7捆5%以较上的情况)制的框架谅梁：REVb≤忠1.脸05ftbh0/(+1笨)+fyvAsvh0/s（二）杀框架柱1、戏柱的忠正截煮面承里载力岔计算缎公式层：（NENuE/RE=Nu/RE）（对大偏李心受压粗柱）2、寇柱端割弯矩铺调整——计参算偏心隙距e0时1）按“强集柱弱吼梁”要求调家整“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度进和一厉级框游架尚芬应满佛足：Mc1.挨2Mbu∑Mc——同一节霉点上下穗柱端截邪面设计乱弯矩之午和；∑Mb——同一需节点梢左右指梁端截面设榜计弯矩牌之和；∑Mbu——同一节礼点左右迁梁端截包面抗弯愿承载力除之和。mc——强柱蚕系数月；对一堂、二爽、三钉级抗第震等忠级，M分别退为1摘.4杏、即1.箩2、筐1恩.1忘。顶层柱朵及轴压冲比小于0.1育5的柱控，弯岩矩可册以不生调整何。2）按“强贴底层蝴柱”要求调靠整抗震粘设计风时，区一、岛二、欧三级胁框架泊结构词底层抢柱下嗽端截面弯拾矩设筑计值渴，应钓按考岗虑地旦震作珍用组膀合的刑弯矩坐设计值分别翠乘以增荡大系数竹1.5箩、1.索25和搂1.1永5。计算董偏心男距e0=M/爆N时，抽采用番按“暖强柱挤弱梁绒”、休“强哀底层柱”要侨求调整膀后的柱贴端弯矩Mc。3、召柱正袭截面饱构造匆规定抗震结预构中柱摘截面最执小含钢士率（%怕）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、柱焰的斜截哗面承载帅力1）计猛算公式：（VEVuE/RE，VuE=0.龟6Vc+Vs)即：Vb=VuE/RE=（0惜.6Vc+Vs)/RE轴力为压力：轴力为拉力：Vc——设计剪恰力（取刻按以下顺要求调晴整后的疯值）；——膨框架累柱的冒剪跨受比，＝M／(伶Vhc0)；设计时同可近似波取=Hc0／(爪2hc)，(展Hc0为柱禽净高顶)，当>3趣时，奶取=3，当<1主时取=1叠。N—圣—为与设钉计剪力盖相应的栏轴向压愤力；对极短坏柱(Hc0／hc<3俗)，验算荷时要数求：当N>比0.泉3fcbchc0时，取N=艺0.漆3fcbchc0。当N为拉力草时，公镇式右端伍不小于更(fyvAsvhc0／s讽)/Re，且此值旦不小于0湿.36fcbchc0。2）剪爷力调整（1）按柱“强剪油弱弯”要求调姻整平衡条件：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——由内力记组合得着到的柱腰上、下眠端的最龙不利设拖计弯矩固；Mtcu、Mbcu——柱上喉、下荐端截朱面的肝抗弯也承载妻力，栋可按实际配天筋面积费和材料肤强度标误准值确种定；（2今)“捧角柱静”剪力调主整一、胆二、敬三级附抗震选等级究的框重架角废柱，判经前球述调阴整后绵的剪力设计不值尚应直乘以不遇小于1负.1的西增大系诊数。3）柱跑的构斜讯截面构版造要求（1）截面尺圈寸和混灰凝土强括度：地震声作用降时：剪跨比灰大于2恢的柱Vc0.栏25cfcbchc0剪跨总比不犹大于挠2的帝柱Vc0.愈20cfcbchc0地震驶作用君时：剪跨惨比大看于2苍的柱Vc(0慨.2坛0cfcbchc0)RE剪跨姑比不从大于遭2的恒柱Vc(0.芳15cfcbchc0)RE（2俭）柱的轴甚压比限坑制：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—第三节谊纵别向钢筋京的锚固钳和连接一、纵向描受拉究钢筋盼的抗东震锚脾固长夕度二、纵向受绩力钢筋浊的连接三、钢筋在沈梁柱节虾点区的窄锚固和猜连接梁、饼柱钢贱筋锚劝固及晶搭接在抗植震设伯计时棍，纵比向受丙力钢摸筋的抵锚固峡和搭璃接长摘度要求比非偏抗震设卧计时加榆大。（1楼）纵呀筋锚洗固要辱求一、二绸级抗震医等级laE=1惰.15la三级抗串震等级laE=1胳.05la四级抗学震等级laE=1类.00la式中：la为非抗杏震设计滤时受拉钟钢筋的仁锚固长答度。（2）艇纵筋搭赞接要求搭接方元法有搭峰接接头渗、机械贴接头和史焊接接赤头；宜优先骑选用焊详接或机感械接头蛇；当采赚用搭款接接筹头时制，其直搭接裕长度友应不坏小于著：llE=laE——钢筋闷接头贷面积站百分铺率系速数（=1考.2袍~1漆.6评）。（3掘）节佩点区众钢筋逝锚固非抗宏震设猫计时泽框架晕梁纵羽向钢希筋的弄连接梁构造非抗译震设税计时框架柱钢的纵向讯钢筋锚篇固及梁然柱钢筋唱搭接构倡造抗震设扮计时框低架梁柱嫂节点的仍钢筋搭梦接构造第四拜节警抗决震框斧架的宴一般计构造薯要求一、材料二、框架虚梁的曲配筋三、框架取柱的坟配筋一、乘材料1.混容凝土混凝土魄强度等万级不应锯低于C20；对于植一级誉抗震很等级存的框问架梁劳、柱膏、节致点不少应低娃于C3性0；设防烈首度为8叹度时，奔混凝土漂强度等惕级不宜妥超过C7期0；设防宿烈度件为9抖度时比，不闸宜超穿过C60。2.原钢筋普通纵泻向受力侍钢筋宜啄选用HR住B4烈00级、HR宽B3疯35级钢翼筋；片箍筋瓶宜选洽用HRB境335级、HP捐B2紫35、HR桌B4趣00级钢筋简；对一客、二来级抗雾震等恶级设嚷计的粮各类具框架捷中的百纵向塞受力告钢筋柄，在拼采用刮上述串普通宫钢筋瞎时，萌要求歉钢筋睁的抗与拉强竞度实忙测值铁对屈拨服强挑度实目测值废的比织不应河小于特1.暑25漂，屈省服强接度实忠测值业对强坐度标滩准值碧的比旨不应同大于遇1.盛3。二、框架梁赏的配筋1.尚纵向钢夹筋的配坝置1）框遮架梁的规纵向受篇拉钢筋搁最小配号筋率：纵向受奖拉钢筋广配筋率先不应小倍于下表粥规定的塑数值。2）全梁端愉钢筋地：梁端截息面的底谋部和顶修部纵向野受力钢守筋截面巴而积，挪除满足伯计算要长求外，层其比值挡对一级哑抗震不晋小于0准.5，株二、三晌级抗震丽不小于0.坏3。3）通泽长钢筋繁：沿梁防全长纵顶面军和底凝面至帖少应撤各配泊置两接根通木长的林纵向垂钢筋广。对一痒、二简级抗沿震等原级钢唤筋直袍径不组应小希于1辜4mm，且分页别不勺少于齐梁端坑顶面果和底笛面纵拦向受榨力钢领筋中稠较大传截面勇面积匀的l／熄4；对三抖、四茧级抗锯震等勺级，币钢筋盟直径荐不小乔于1袍2mm怎。2.箍蚀筋1）狗梁端灰箍筋素加密话区在框架塌梁梁端六应设置水箍筋加奔密区。触加密区乌长度、狸箍筋间禽距、直销径应满蔬足上表向的要乌求、当虫梁端纵捉向受拉线钢筋配每筋率超饰过2％注时，表香中箍筋铁直径应遗增大2mm。第一辛个箍生筋距刺框架早节点发边缘累不应桐大于决50mm倾。加密区舟长度内苹的箍筋浩肢距：胆对一级挺抗震不凭宜大于芽200mm和箍勾筋直照径2成0倍鞠中较研大值胡；对馒二、羊三级拾抗震怨，不渠宜大归于2井50mm和箍励筋直盯径2查0倍仪中较膀大值救；对观四级魂抗震曲，不帮宜大放于3迷00mm虾。2）宇非加听密区非加密赏区的箍暂筋间距扮不宜大龄于加密腊区箍筋宫间距的屯2倍。沿梁月全长守箍筋欢的配朵筋率眠不应录小于搁0.猪3ft妙/fy派v（一级丝式抗震讲）、0棒.2霉8f均t/fy引v（二、魔三级粉抗震次）和迈0.勤26ft/fy评v（四级乐抗震）疯。三、框架柱霞的配筋1.丝式纵比向钢娇筋框架柱蚁的纵向个钢筋宜剃对称配夺置。全部纵誓向受力诉钢筋配梁筋率不南应大于低5％；范当按一责级抗震钢等级设坏计且柱示的剪跨墨比≤2时，柱型每侧纵刻向钢筋乐的配筋吨率不宜睛大于1