混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3/14/20231第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、水平荷載作用下的反彎點法

4.5框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3/14/20232第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（1）求各柱剪力時，假定各柱上下端都不發(fā)生角位移，即認(rèn)為梁的線剛度與柱線剛度之比為無限大；——即各柱的抗剪剛度只與柱本身有關(guān)（2）確定柱反彎點位置時，假定除底層以外的各層柱的上下端節(jié)點轉(zhuǎn)角均相同，即除底層外，假定各層框架柱的反彎點位于柱高的中點；對于底層柱，則假定其反彎點距支座2/3柱高處?！捶磸濣c位置是定值。（3）梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件求出，并按結(jié)點左右梁的線剛度進(jìn)行分配?；炯俣ǎ呵罂蚣艿膬?nèi)力步驟：求出各柱內(nèi)剪力→確定反彎點位置→各柱端彎矩→梁端彎矩→整個框架內(nèi)力3/14/20233第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計設(shè)框架有n層，每層有m個柱，以第j層為分析對象，沿柱反彎點切開來，示出其內(nèi)力（有剪力、軸力，彎矩為零），則按水平力平衡條件得層間總剪力為：VFj—層間總剪力3/14/20234第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計框架受側(cè)向荷載時，框架柱內(nèi)的剪力：12i/h2稱為柱的抗側(cè)剛度（抗剪剛度）由假定1由假定2可求出各柱的桿端彎矩對于底層柱對于上部各層柱3/14/20235第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計由假定3（節(jié)點平衡條件）可求出梁端彎矩二、水平荷載作用下的D值法（1）由于框架各層節(jié)點轉(zhuǎn)角不可能相等，故柱的反彎點位置也不可能都在柱中點；（2）由于梁柱線剛度之比不可能為無窮大，故柱的抗側(cè)移剛度也不完全取決于柱本身，還與梁的剛度由關(guān)。1、反彎點法存在的問題3/14/20236第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、修正后的柱抗側(cè)移剛度考慮柱上下端節(jié)點的彈性約束作用后，

柱的抗側(cè)移剛度為：3/14/20237第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計推導(dǎo)的基本假定為：（1）柱AB及與其上下相鄰的柱的線剛度均為ic;(2)

柱AB及與其上下相鄰的柱的層間位移均為Δuj（3）柱AB兩端節(jié)點及與其上下左右相鄰的各個結(jié)點的轉(zhuǎn)角均為i1、i2、i3、i4推得j層k柱抗側(cè)移剛度框架柱內(nèi)的剪力3/14/20238第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計比較反彎點法和修正反彎點法—D值法的抗側(cè)移剛度：后者多了一個修正系數(shù)

——反映節(jié)點轉(zhuǎn)動降低了柱的抗側(cè)移能力節(jié)點轉(zhuǎn)動大小：取決于梁對柱節(jié)點轉(zhuǎn)動的約束程度，梁越剛

→

對柱的約束能力越大

→

節(jié)點轉(zhuǎn)角越小

→越接近1。當(dāng)框架梁線剛度K=∞,=1—反彎點法和D值法的抗側(cè)移剛度相等

求出D值后則得：3/14/20239第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計比較反彎點法和修正反彎點法—D值法的抗側(cè)移剛度：后者多了一個修正系數(shù)

——反映節(jié)點轉(zhuǎn)動降低了柱的抗側(cè)移能力節(jié)點轉(zhuǎn)動大?。喝Q于梁對柱節(jié)點轉(zhuǎn)動的約束程度，梁越剛

→對柱的約束能力越大→節(jié)點轉(zhuǎn)角越小→越接近1。當(dāng)框架梁線剛度K=∞,=1—反彎點法和D值法的抗側(cè)移剛度相等

求出D值后則得：3/14/202310第12講混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計D值法關(guān)鍵鍵在于求求、K,詳見下表表：3/7/202311第12講講混凝凝土框架架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計計3、修正后后的柱反反彎點高高度各柱反彎彎點的位位置取決決于該柱柱上下端端轉(zhuǎn)角的的比值。。若柱上下下端轉(zhuǎn)角角相同，，反彎點則則在柱高高中點；若柱上下下端轉(zhuǎn)角角不同，，則反彎點點偏向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角大的的一端，即偏向向約束剛剛度較小小的一端端。影響柱兩兩端轉(zhuǎn)角角大小的的因素：：側(cè)向外荷荷載形式式；梁柱柱線剛度度比；結(jié)結(jié)構(gòu)總層層數(shù)及該該柱所在在層數(shù)；；柱上下下橫梁線線剛度比比；上下下層層高高變化。。3/7/202312第12講混混凝凝土框框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計（1）標(biāo)準(zhǔn)反反彎點點高度度比yn標(biāo)準(zhǔn)框框架各各層柱柱的反反彎點點高度度為ynh，查表表(2)上下橫橫梁線線剛度度變化化時對對反彎彎點高高度比比的修修正值值y1，y1帶符號號，底底層不不考慮慮y1。(3)層高變變化對對反彎彎點的的修正正y2、y3，y2、y3亦帶符符號，，考慮上上述因因素后后:3/7/202313第12講混混凝凝土框框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計3/7/202314第12講混混凝凝土框框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計三、框框架內(nèi)內(nèi)力計計算步步驟：：1）求框框架柱柱的抗抗側(cè)剛剛度D；2）求各各柱剪剪力VjK=(Djk/∑Djk)VFj；3）求各各柱反反彎點點高度度yh,并由各各柱Vjk計算柱柱端彎彎矩M1和M2；4)利用節(jié)節(jié)點平平衡并并按剛剛度分分配求求梁端端彎矩矩；5)利用梁梁端彎彎矩求求梁兩兩端剪剪力；；6)利用梁梁端剪剪力和和上柱柱軸力力求下下柱的的軸力力；3/7/202315第12講混混凝土框框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計4.5鋼筋混凝土土框架的抗抗震設(shè)計一、一般概概念1、梁與柱的的彎曲延性性實驗表明變變形能力隨隨軸壓比增增大而急劇劇降低。N為組合軸壓壓力設(shè)計值值；b、h為截面的短短長邊；fc為混凝土抗抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值。軸壓比：柱組合的軸軸壓力設(shè)計計值與柱的的全截面面面積和混凝凝土抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計值值乘積之比比，即它是控制偏偏心受拉邊邊鋼筋先到到抗拉強(qiáng)度度，還是受受壓區(qū)混凝凝土先達(dá)到到其極限壓壓應(yīng)變的主主要指標(biāo)。。配筋率對延延性影響也也很大。3/7/202316第12講講混凝凝土框架架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計計配筋率對對延性影影響也很很大。配筋率增增大則彎彎曲延性性差。適適當(dāng)提高高混凝土土強(qiáng)度等等級，可可使配筋筋率減少少彎曲延延性改善善。截面中配配置受壓壓鋼筋可可以改善善構(gòu)件的的彎曲延延性。2、受剪構(gòu)構(gòu)件的剪剪跨比及及破壞特特征h0為截面有效效高度。。剪跨比：：構(gòu)件在彎彎矩和剪剪力共同同作用下下,受剪破壞壞與剪跨跨比有關(guān)關(guān).當(dāng)或構(gòu)件為超配箍時,發(fā)生斜壓型破壞；當(dāng)且構(gòu)件為低配箍時,發(fā)生斜拉型破壞；脆性破壞壞當(dāng)且配筋箍適量時,發(fā)生剪壓破壞；延性破壞壞3/7/202317第12講講混凝凝土框架架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計計在水平地地震作用用下，梁梁柱的剪剪跨比可可以直接接通過梁梁的跨高高比和柱柱的高厚厚比表示示。設(shè)反彎點在在構(gòu)件中中央對于梁對于柱3/7/202318第12講講混凝凝土框架架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計計1）平面或或樓層有有局部薄薄弱環(huán)節(jié)節(jié)，不能能發(fā)揮整整體抗震震能力。。3、震壞房房屋在設(shè)設(shè)計上存存在的問問題2）梁柱變變形能力力不足，，構(gòu)件過過早破壞壞；3）梁柱節(jié)節(jié)點箍筋筋不足，，節(jié)點受受震破壞壞，梁柱柱失去了了相互之間的聯(lián)聯(lián)系；4）砌體添添充墻破破壞；5）其他。。3/7/202319第12講混混凝土框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計1）框架塑性效效應(yīng)較多地發(fā)發(fā)生在梁端，，底層柱的塑塑性效應(yīng)較晚形成；4、框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計的正正確指導(dǎo)思想想2）梁柱在彎曲曲破壞前，避避免發(fā)生其它它形式破壞，，如剪切破壞、粘結(jié)破破壞等；3）在梁、柱破破壞之前，節(jié)節(jié)點應(yīng)有足夠夠的強(qiáng)度即變變形能力；4）重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計。。強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)強(qiáng)節(jié)點、強(qiáng)錨錨固3/7/202320第12講混混凝土框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計兩種破壞形式式二、“強(qiáng)柱弱弱梁”框架的的抗震設(shè)計弱柱型弱梁型為了使塑性鉸鉸首先在梁中中出現(xiàn)，同一一節(jié)點柱的抗抗彎能力要大大于梁的抗彎彎能力。3/7/202321第12講混混凝凝土框框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計抗震規(guī)規(guī)范規(guī)規(guī)定：：一、、二、、三級級框9度和一一級框框架結(jié)結(jié)構(gòu)尚尚應(yīng)符符合：：---節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和;---節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和；---節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積（考慮受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩值之和；---柱端彎矩增大系數(shù)，一級為1.4,二級為1.2,三級為1.1。為了不不使框框架底3/7/202322第12講混混凝凝土框框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)計1.梁、柱柱的抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度要要高于于它的的抗彎彎強(qiáng)度度（強(qiáng)強(qiáng)剪弱弱彎））三、梁梁、柱柱延性性破壞壞之前前不發(fā)發(fā)生其其它脆脆性破破壞的的抗震震設(shè)計計為了避避免梁梁在彎彎曲破破壞前前發(fā)生生剪切切破壞壞，應(yīng)應(yīng)按‘‘強(qiáng)剪剪弱彎彎’的的原則則調(diào)整整框架架梁端端部截截面組組合的的剪力力設(shè)計計值：：一、二二、三三級框框架梁梁---梁在重力荷載代表值（9度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值；--分別為梁左、右端逆時針或順時針方向正截面組合的彎矩設(shè)計值;---梁的剪力增大系數(shù)，一級為1.3,二級為1.2,三級為1.1。---梁的凈跨；---分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積(考慮受壓筋)和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩值；3/7/202323第12講混凝土跨高比大于2.5時：剪壓比：截面內(nèi)平平均剪應(yīng)力與混凝凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計計值之比，即2.梁、柱截面的剪壓壓比不宜過大剪壓比過大,混凝土?xí)^早發(fā)生生斜壓破壞,箍筋不能充分發(fā)揮揮作用,它對構(gòu)件的變形能能力也有顯著影響響。因此應(yīng)控制。?？绺弑鹊扔诨蛐∮谟?.5時：---梁端部截面組合的剪力設(shè)計值；---梁的截面有效高度；---混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；---梁的截面寬度；---承載力抗震調(diào)整系數(shù)。3/7/202324第12講混凝土土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)設(shè)計剪跨比宜大于2，剪跨比按下式計計算：3.梁、柱的剪跨跨比要有所限限制---剪跨比，取兩端計算結(jié)果的較大值；---端截面組合剪力計算值；---端截面組合彎矩計算值；---截面有效高度。反彎點位于中中部時，可按按構(gòu)件凈長與與2倍截面高度之之比計算。3/7/202325第12講混混凝土框框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計N為組合軸壓壓力設(shè)計值值；b、h為柱的短長長邊；fc為混凝土抗抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值。軸壓比：柱柱組合的軸軸壓力設(shè)計計值與柱的的全截面面面積和混凝凝土抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計值值乘積之比比,即：4、柱的軸壓壓比不宜過過大它是控制偏偏心受拉邊邊鋼筋先到到抗拉強(qiáng)度度，還是受受壓區(qū)混凝凝土先達(dá)到到其極限壓壓應(yīng)變的柱的變形能能力隨軸壓壓比增大而而急劇降低低。3/7/202326第12講混混凝土框框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計4、柱的軸壓壓比不宜過過大注:1.軸壓比指柱柱組合的軸軸壓力設(shè)計計值與柱的的全截面面面積和混凝凝土軸心抗抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值乘積積之比值；；可不進(jìn)行行地震作用用計算的結(jié)結(jié)構(gòu)，取無無地震作用用組合的軸軸力設(shè)計值值；2.表內(nèi)限值適適用于剪跨跨比大于2、混凝土土強(qiáng)度等級級不高于C60的柱；剪跨跨比不大于于2的柱軸壓比比限值應(yīng)降降低0.05；剪跨比比小于1.5的柱軸壓比限值值應(yīng)專門研究并并采取特殊構(gòu)造造措施；3.沿柱全高采用井井字復(fù)合箍且箍箍筋膠距不大于于200mm、間距不大于于100mm、直徑不小于于12mm，或沿柱全高高采用復(fù)合螺旋旋箍、螺旋間距距不大于100mm、箍筋肢距不大大于200mm、直徑不小于于12mm，或沿柱全高高采用連續(xù)復(fù)合合矩形螺旋箍、、螺旋凈距不大大于80mm、箍筋肢距不不大于200mm、直徑不小于10mm，軸壓比限值均均可增加0.10；4.在柱的截面中部部附加芯柱,其中另加的縱向向鋼筋的總面積積不少于柱截面面面積的0.8%，軸壓比限值可可增加0.05；此項措施與注注3的措施共同采用用時，軸壓比限限值可增加0.15；但箍筋的配箍箍特征值仍可按按抽壓比增加0.10的更求確定；5.柱軸壓比不應(yīng)大大于1.05。0.900.950.800.850.700.75框架框架-剪力墻三二一結(jié)構(gòu)類型抗震等級柱軸壓比限制3/7/202327第12講混凝凝土框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計為了提高梁的正正截面塑性鉸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動延性，梁的的縱向配筋率不不宜過高。為此，框架梁的的縱向配筋應(yīng)符符合下列要求：：5、縱向鋼筋的配配筋率應(yīng)該合適適（a)梁端縱向受拉鋼鋼筋的配筋率不不應(yīng)大于2.5%；梁端截面最大大配筋率應(yīng)使梁梁端截面的受壓壓區(qū)相對高度（（即截面受壓區(qū)區(qū)高度與有效高高度比）應(yīng)滿足足：一級不應(yīng)大大于0.25,二、三級不應(yīng)大大于0.35;（b)梁端或任何可能能屈服截面處，，下部與上部配配筋量的比值，，一級不應(yīng)小于于0.5,二三級不應(yīng)小于于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。3/7/202328第12講混凝凝土框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計柱的縱向配筋應(yīng)應(yīng)符合下列要求求：對于柱：（a)宜對稱布置；（b)截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋筋間距不宜大于于200mm;（c)縱向鋼筋的最小小配筋率應(yīng)按下下表采用。0.60.80.70.90.81.01.01.2中柱和邊柱角柱四三二一類別抗震等級（d)柱的總配筋率不不應(yīng)大于5%。（e)一級且剪跨比大大于2的柱，每側(cè)縱向向鋼筋配筋率不不宜大于1.2%。3/7/202329第12講混凝凝土框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。6、梁、柱縱向鋼筋的接頭與錨固加密箍筋可以約束混凝土，改善混凝土的變形性能，提高構(gòu)件的延性、防止混凝土過早地壓潰及防止縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。加密位置、箍筋直徑、箍筋間距等應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。7、箍筋在一定范圍內(nèi)應(yīng)加密3/7/202330第12講混凝凝土框架結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)計框架節(jié)點破壞的的主要形式是節(jié)節(jié)點核心區(qū)剪切切破壞和鋼筋錨錨固破壞。四、框架的節(jié)節(jié)點設(shè)計節(jié)點主要受剪剪力和壓力的的組合作用，，節(jié)點核心區(qū)區(qū)未開裂前，，箍筋應(yīng)力很很小，基本上上是混凝土承承受剪力。約約當(dāng)剪力達(dá)到到核心區(qū)極限限抗剪能力60～70%時，混凝土突突然發(fā)生對角角貫通裂縫，，節(jié)點剛度明明顯降低，箍箍筋應(yīng)力也突突然增大，個個別甚至屈服服，此后斜裂裂縫增多贈寬寬，箍筋陸續(xù)續(xù)達(dá)到屈服。。節(jié)點區(qū)的破壞壞與交于節(jié)點點的梁、柱破破壞順序有關(guān)關(guān)，弱柱強(qiáng)梁梁型的節(jié)點區(qū)區(qū)破壞嚴(yán)重。。直交梁對節(jié)點點核心區(qū)有明明顯約束作用用。滿足一定定條件的四邊邊有梁的節(jié)點點，核心區(qū)混混凝土抗剪強(qiáng)強(qiáng)度可提高50～100%。節(jié)點區(qū)的破破壞與交于節(jié)節(jié)點的梁、柱柱破壞順序有有關(guān)，弱柱強(qiáng)強(qiáng)梁型的節(jié)點點區(qū)破壞嚴(yán)重重。3/7/202331第12講混混凝土框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計根據(jù)強(qiáng)節(jié)點的的設(shè)計要求，，框架節(jié)點的的設(shè)計準(zhǔn)則是是：（1）節(jié)點的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件（梁、柱）的承載力；（2）多遇地震時，節(jié)點應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作；（3）罕遇地震時，節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞；（4）節(jié)點配筋不應(yīng)使施工過分困難。3/7/202332第12講混混凝土框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計1.節(jié)點核心區(qū)受受剪承載力的的驗算（1）節(jié)點核心區(qū)區(qū)組合的剪力力設(shè)計值9度和一級框架架尚應(yīng)符合---梁截面有效高度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值；---節(jié)點剪力增大系數(shù)，一級取1.35,二級取1.2。---柱的計算高度，可采用節(jié)點上下柱反彎點之間的距離；---梁受壓鋼筋合力點至受壓邊緣的距離；---梁的截面高度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值；---節(jié)點左右梁端順時針或反時針方向截面組合的彎矩設(shè)計值之和；---節(jié)點左右梁端縱向受拉鋼筋實際配筋面積（考慮受壓筋）和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計算的受彎承載力所對應(yīng)的彎矩值之和。3/7/202333第12講混混凝土框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計（2）框架節(jié)點核核心區(qū)截面受受剪承載力的的驗算一、二級框架架：9度時---混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；---對應(yīng)與組合剪力設(shè)計值的上柱組合軸向壓力較小值；---箍筋間距；---箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；---核心區(qū)有效驗算寬度范圍內(nèi)同一截面驗算方向箍筋的總截面面積;三、四級框架架節(jié)點核心區(qū)區(qū)可不進(jìn)行抗抗震驗算，但但應(yīng)符合構(gòu)造造措施的要求求。3/7/202334第12講混混凝土框架結(jié)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計計4.6設(shè)計實例3/7/202335第12講