鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計.ppt

5.5 鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計,一、一般概念,1、梁與柱的彎曲延性,實驗表明變形能力隨軸壓比增大而急劇降低。,N為組合軸壓力設(shè)計值；b、h為截面的短長邊；fc為混凝土抗壓強度設(shè)計值。,軸壓比： 柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設(shè)計值乘積之比，即,它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強度，還是受壓區(qū)混凝土先達(dá)到其極限壓應(yīng)變的主要指標(biāo)。,配筋率對延性影響也很大。,配筋率對延性影響也很大。,配筋率增大則彎曲延性差。適當(dāng)提高混凝土強度等級，可使配筋率減少彎曲延性改善。,截面中配置受壓鋼筋可以改善構(gòu)件的彎曲延性。,2、受剪構(gòu)件的剪跨比及破壞特征,h0為截面有效高度。,剪跨比：,構(gòu)件在彎矩和剪力共同作用下,受剪破壞與剪跨比有關(guān).,脆性破壞,當(dāng) 且配筋箍適量時,發(fā)生剪壓破壞；,延性破壞,在水平地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接通過梁的跨高比和柱的高厚比表示。,設(shè)反彎點在構(gòu)件中央,對于梁,對于柱,1）平面或樓層有局部薄弱環(huán)節(jié)，不能發(fā)揮整體抗震能力。,3、震壞房屋在設(shè)計上存在的問題,2）梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早破壞；,3）梁柱節(jié)點箍筋不足，節(jié)點受震破壞，梁柱失去了相互 之間的聯(lián)系；,4）砌體添充墻破壞；,5）其他。,1）框架塑性效應(yīng)較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應(yīng) 較晚形成；,4、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的正確指導(dǎo)思想,2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其它形式破壞，如剪切 破壞、粘結(jié)破壞等；,3）在梁、柱破壞之前，節(jié)點應(yīng)有足夠的強度即變形能力；,4）重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計。,強柱弱梁，強剪弱彎，更強的節(jié)點,兩種破壞形式,二、“強柱弱梁”框架的抗震設(shè)計,弱柱型,弱梁型,為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點柱的抗彎能力要大于梁的抗彎能力。,抗震規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者外，柱端組合彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下列公式要求,9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：,為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性鉸，規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25、1.15。,1.梁、柱的抗剪強度要高于它的抗彎強度（強剪弱彎）,9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：,三、梁、柱延性破壞之前不發(fā)生其它脆性破壞的抗震設(shè)計,為了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應(yīng)按強剪弱彎的原則調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計值：,一、二、三級框架梁,跨高比大于2.5時：,剪壓比：截面內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強度設(shè)計值之比，即,2.梁、柱截面的剪壓比不宜過大,剪壓比過大,混凝土?xí)^早發(fā)生斜壓破壞,箍筋不能充分發(fā)揮作用,它對構(gòu)件的變形能力也有顯著影響。因此應(yīng)控制。,跨高比等于或小于2.5時：,剪跨比宜大于2，剪跨比按下式計算：,3.梁、柱的剪跨比要有所限制,反彎點位于中部時，可按構(gòu)件凈長與2倍截面高度之比計算。,N為組合軸壓力設(shè)計值；b、h為柱的短長邊；fc為混凝土抗壓強度設(shè)計值。,軸壓比： 柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設(shè)計值乘積之比,即：,4、柱的軸壓比不宜過大,它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強度，還是受壓區(qū)混凝土先達(dá)到其極限壓應(yīng)變的主要指標(biāo)。,柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低。,規(guī)范規(guī)定：,柱軸壓比不應(yīng)超過下表，但類場地上的較高高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。,為此，框架梁的縱向配筋應(yīng)符合下列要求：,為了提高梁的正截面塑性鉸轉(zhuǎn)動延性，梁的縱向配筋率不宜過高。,5、縱向鋼筋的配筋率應(yīng)該合適,（a)梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應(yīng)大于2.5%；梁端截面最大配筋率應(yīng)使梁端截面的受壓區(qū)相對高度（即截面受壓區(qū)高度與有效高度比）應(yīng)滿足：一級不應(yīng)大于0.25,二、三級不應(yīng)大于0.35;,（b)梁端或任何可能屈服截面處，下部與上部配筋量的比值，一級不應(yīng)小于0.5,二三級不應(yīng)小于0.3。,（c)沿梁全長頂面和底面的配筋，一二級不應(yīng)少于 且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的1/4，三四級不應(yīng)少于 。,柱的縱向配筋應(yīng)符合下列要求：,對于柱：,（a)宜對稱布置；,（b)截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm;,（c)縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)按下表采用。,（d)柱的總配筋率不應(yīng)大于5%。,（e)一級且剪跨比大于2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。,框架節(jié)點破壞的主要形式是節(jié)點核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。,四、框架的節(jié)點設(shè)計,節(jié)點主要受剪力和壓力的組合作用，節(jié)點核心區(qū)未開裂前，箍筋應(yīng)力很小，基本上是混凝土承受剪力。約當(dāng)剪力達(dá)到核心區(qū)極限抗剪能力6070%時，混凝土突然發(fā)生對角貫通裂縫，節(jié)點剛度明顯降低，箍筋應(yīng)力也突然增大，個別甚至屈服，此后斜裂縫增多贈寬，箍筋陸續(xù)達(dá)到屈服。,節(jié)點區(qū)的破壞與交于節(jié)點的梁、柱破壞順序有關(guān)，弱柱強梁型的節(jié)點區(qū)破壞嚴(yán)重。,直交梁對節(jié)點核心區(qū)有明顯約束作用。滿足一定條件的四邊有梁的節(jié)點，核心區(qū)混凝土抗剪強度可提高50 100%。節(jié)點區(qū)的破壞與交于節(jié)點的梁、柱破壞順序有關(guān)，弱柱強梁型的節(jié)點區(qū)破壞嚴(yán)重。,根據(jù)強節(jié)點的設(shè)計要求，框架節(jié)點的設(shè)計準(zhǔn)則是：,1.