建筑结构抗震设计.ppt

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1、建筑结构抗震设计建筑结构抗震设计Seismic design of buildingsSeismic design of buildings主讲：主讲：张美霞张美霞中国地质大学（武汉）工程学院土木系中国地质大学（武汉）工程学院土木系第第5 5章章 多层及高层钢筋混凝土房屋多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计抗震设计5.1 概述概述 5.2 抗震设计的一般要求抗震设计的一般要求5.3 框架内力和位移计算框架内力和位移计算5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计5.1 5.1 概述概述1 1、多层和高层钢筋混凝土结构形式、多层和高层钢筋混凝土结构形式 框架结构、框架框架结构、框架-

2、抗震墙结构、抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和抗震墙结构、筒体结构和 框架框架-筒体结构等。筒体结构等。本章仅介绍前两种。本章仅介绍前两种。钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土框架房屋：钢筋混凝土纵梁、横梁和柱钢筋混凝土纵梁、横梁和柱等构件组成承重体系的房屋。等构件组成承重体系的房屋。钢筋混凝土框架房屋层数一钢筋混凝土框架房屋层数一般在十层以下。般在十层以下。5.1 5.1 概述概述续续框架框架-抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。抗震墙结构：在框架房屋中增加抗震墙构成。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。抗震墙主要承受水平荷载，框架主要承受竖向荷载。抗震墙抗震墙框架框架-抗震墙抗震墙

3、5.1.1 5.1.1 震害及其分析震害及其分析历次地震经验表明，钢筋混凝土结构房屋一般具有较好历次地震经验表明，钢筋混凝土结构房屋一般具有较好的抗震性能。结构设计中只要经过合理的抗震计算并采的抗震性能。结构设计中只要经过合理的抗震计算并采取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层和高层取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层和高层钢筋混凝土结构房屋是可以保证安全的。钢筋混凝土结构房屋是可以保证安全的。主要震害可概述如下：主要震害可概述如下：1 1、共振效应引起的震害、共振效应引起的震害 结构的自振周期与场地土的自振周期接近或一致，引起结构的自振周期与场地土的自振周期接近或一致，引起建筑物的

4、共振，导致结构破坏严重。建筑物的共振，导致结构破坏严重。2 2、结构平面或竖向布置不当引起的震害、结构平面或竖向布置不当引起的震害3 3、框架柱、梁和节点的震害、框架柱、梁和节点的震害 未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。柱的震害重于梁；柱顶震害重于柱底；角柱震害重于内柱的震害重于梁；柱顶震害重于柱底；角柱震害重于内柱；短柱震害重于一般柱。柱；短柱震害重于一般柱。5.1.1 5.1.1 震害及其分析震害及其分析续续柱顶震害：柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重柱顶震害：柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋

5、拉断，纵筋压曲成灯笼状。者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。破坏不易修复。破坏不易修复。柱底震害：与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱柱底震害：与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。顶较轻。5.1.1 5.1.1 震害及其分析震害及其分析续续短柱震害：当柱高小于短柱震害：当柱高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)H/b60 6060 6060 60 高度（高度（m)一一剧场剧场,体育馆等大跨度公共建筑体育馆等大跨度公共建筑一一一一二二二二三三三三四四 框架框架 2530 3030 3030 30 高度（高度（m)框架框架-抗抗震墙震墙结构结构框架框架结构

6、结构结结 构构 类类 型型烈烈 度度6879三三二二一一三三二二现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级注：注：1.1.建筑场地为建筑场地为类时，除类时，除6 6度外可按表内降低一度所对应的度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低；2.2.接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。地、地基条件确定抗震等级。5.2.35.2.3抗震等级抗震等级续续 1 1、甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所、甲、

7、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所要求的设防烈度按上表确定抗震等级。要求的设防烈度按上表确定抗震等级。2 2、当框架、当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时抗震墙结构有足够的抗震墙时,其框架部分是其框架部分是次要抗侧力构件次要抗侧力构件,可按框架可按框架-抗震墙结构中的框架确定抗抗震墙结构中的框架确定抗震等级。否则按框架结构确定等级。区分标准是看框架震等级。否则按框架结构确定等级。区分标准是看框架部分承受的地震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩部分承受的地震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩的的50%50%。3 3、另外，另外，对对同一同一类类型型结结构抗震等构抗震等级级的高度分界，抗震的

8、高度分界，抗震规规范主要按一般工范主要按一般工业业与民用建筑的与民用建筑的层层高考高考虑虑，故，故对层对层高特殊的工高特殊的工业业建筑建筑应应酌情酌情调调整。整。设设防烈度防烈度为为6 6度、建于度、建于l lIIIIII类场类场地上的地上的结结构，不需做抗震构，不需做抗震验验算，但需按抗震算，但需按抗震等等级设计级设计截面，截面，满满足抗震构造要求。足抗震构造要求。5.3 5.3 框架内力与位移计算框架内力与位移计算 结构抗震计算的内容一般包括：结构抗震计算的内容一般包括：结构动力特性分析，主要是结构自振周期的确定；结构动力特性分析，主要是结构自振周期的确定；结构地震反应计算，包括多遇烈度下

9、的地震荷载与结构结构地震反应计算，包括多遇烈度下的地震荷载与结构侧移；侧移；结构内力分析；结构内力分析；截面抗震设计等。截面抗震设计等。框架结构设计的过程：框架结构设计的过程：结构布置及构件截面尺寸确定结构布置及构件截面尺寸确定计算简图计算简图荷载计算荷载计算重力荷载代表值计算重力荷载代表值计算水平（地震）作用计算水平（地震）作用计算内力计算（竖向、水平向）内力计算（竖向、水平向）内力组合内力组合截面强度计截面强度计算算变形验算变形验算构造措施等。构造措施等。5.3.1 5.3.1 水平地震作用计算水平地震作用计算1 1、结构的地震作用计算方向、结构的地震作用计算方向 一般可在建筑结构的两个主

10、轴方向分别考虑水平地震一般可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力框架结作用，各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力框架结构承担。构承担。2 2、计算单元的选取、计算单元的选取 一般应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在一般应以防震缝所划分的结构单元作为计算单元，在计算单元中各楼层重力荷载代表值的集中质点计算单元中各楼层重力荷载代表值的集中质点G Gi i设在楼屋设在楼屋盖标高处。盖标高处。3 3、水平地震作用计算、水平地震作用计算 一般情况下一般情况下采用底部剪力法分采用底部剪力法分别别求求单单元的元的总总水平地震水平地震作用作用标标准准值值

11、F FEKEK各各层层水平地震作用水平地震作用标标准准值值F Fi i和和顶顶部附加水平部附加水平地震作用地震作用标标准准值值FFn n。5.3.1 5.3.1 水平地震作用计算水平地震作用计算续续4 4、结结构基本周期的构基本周期的计计算算 一般多采用一般多采用顶顶点位移法，点位移法，计计入入 的影响，框架的影响，框架结结构构的基本周期的基本周期T T1 1可按下式可按下式计计算：算：考考虑虑非非结结构构墙墙体体刚刚度影响的周期折减系数，当采度影响的周期折减系数，当采用用实实砌填充砌填充砖墙时砖墙时取取0.60.60.70.7；当采用；当采用轻质墙轻质墙、外挂、外挂墙墙板板时时取取0.80.

12、8；假想集中在各假想集中在各层层楼面楼面处处的重力荷的重力荷载载代表代表值值G Gi i为为水平荷水平荷载载，按，按弹弹性方法所求得的性方法所求得的结结构构顶顶点假想位移点假想位移(m)(m)。对对于有突出于屋面的屋于有突出于屋面的屋顶间顶间(电电梯梯间间、水箱、水箱间间)等的框架等的框架结结构房屋，构房屋，结结构假想位移是指主体构假想位移是指主体结结构构顶顶点的点的位移。位移。5.3.1 5.3.1 水平地震作用计算水平地震作用计算续续5 5、地震剪力的地震剪力的计计算及分配算及分配 当已知第当已知第j j层层的水平地震作用的水平地震作用标标准准值值F Fj j和和FFn n，第，第i i层

13、层的的地震剪力地震剪力为为 然后，再按然后，再按该层该层各柱的各柱的侧侧移移刚刚度求其分担的水平地震度求其分担的水平地震剪力剪力标标准准值值。一般将。一般将砖砖填充填充墙仅墙仅作作为为非非结结构构件，不考构构件，不考虑虑其抗其抗侧侧力作用。力作用。5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算在工程手算方法中，常采用反弯点法和在工程手算方法中，常采用反弯点法和D D值法值法(改进反弯改进反弯点法点法)进行水平地震作用下框架内力的分析。进行水平地震作用下框架内力的分析。反弯点法适用于层数较少、梁柱线刚度比大于反弯点法适用于层数较少、梁柱线刚度比大于3 3的情况，

14、的情况，计算比较简单。计算比较简单。H H，H H。5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算续续D D值法（改进的反弯点法）近似地考虑了框架节点转动值法（改进的反弯点法）近似地考虑了框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度的影响，比较精确，应用比较对侧移刚度和反弯点高度的影响，比较精确，应用比较广泛。广泛。D D值法计算框架内力的步骤：值法计算框架内力的步骤：(1)(1)计算各层柱的侧移刚度计算各层柱的侧移刚度D D；K KC C柱的线刚度；柱的线刚度；h h 楼层高度；楼层高度；节点转动影响系数，由梁柱线刚度，查表取用。节点转动影响系数，由梁柱线刚度，查表取

15、用。5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算续续(2)(2)计算各柱所分配的剪力计算各柱所分配的剪力式中式中 第第i i层层第第j j根柱所分配的地震剪力；根柱所分配的地震剪力；第第i i层层楼楼层层剪力；剪力；第第i i层层第第j j根柱的根柱的侧侧移移刚刚度；度；第第i i层层所有各柱所有各柱侧侧移移刚刚度之和。度之和。5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算续续（3 3）确定反弯点高度）确定反弯点高度y y y y0 0标准反弯点高度比，查表取值；标准反弯点高度比，查表取值；y y1 1上、下梁线刚度不同，对

16、上、下梁线刚度不同，对y y0 0的修正值的修正值 弯点上移，弯点上移，y y1 1为正值为正值 弯点下移，弯点下移，y y1 1为负值为负值5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算续续 y y2 2 上层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。上层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。查表取值。查表取值。y y3 3 下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。查表取值。查表取值。(4)(4)计计算柱端弯矩算柱端弯矩M MC C由柱剪力由柱剪力V Vijij和反弯点高度和反弯点高度y y，按下式求得：，按下

17、式求得：上端上端 下端下端 5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算续续(5)(5)计计算梁端弯矩算梁端弯矩M Mb b 梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上、下柱端梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上、下柱端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配。（6 6）梁端剪力梁端剪力5.3.2 5.3.2 水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力的计算续续(7)(7)计计算柱算柱轴轴力力N N 柱柱轴轴力力为各层柱上梁端剪力之和。为各层柱上梁端剪力之和。边柱底层柱轴力为：边柱底层柱轴力为：中柱底中柱底层层柱柱轴轴力力(

18、拉力拉力)为为：5.3.3 5.3.3 竖向荷载作用下框架内力计算竖向荷载作用下框架内力计算续续1 1、竖竖向向荷荷载载下下框框架架内内力力近近似似计计算算可可采采用用分分层层法法和和弯弯矩矩二二次次分配法。分配法。1 1）分层法）分层法将将该层该层梁与上下柱梁与上下柱组组成成计计算算单单元元；每每层层只承受只承受该层竖该层竖向荷向荷载载，不考，不考虑虑其他各其他各层层荷荷载载的影响。的影响。5.3.3 5.3.3 竖向荷载作用下框架内力计算竖向荷载作用下框架内力计算续续由于各个由于各个单单元上、下柱的元上、下柱的远远端并不是固定端，而是端并不是固定端，而是弹弹性性嵌固的，故在嵌固的，故在计计

19、算算简图简图中除底中除底层层外其他各外其他各层层柱的柱的线刚线刚度度均乘以折减系数均乘以折减系数0.90.9，因此柱的弯矩，因此柱的弯矩传递传递系数也相系数也相应应地地由由l l2 2改改为为l l3 3。用弯矩分配法逐用弯矩分配法逐层计层计算各算各单单元框架的弯矩，叠加起来元框架的弯矩，叠加起来即即为为整个框架的弯矩。每一整个框架的弯矩。每一层层柱的最柱的最终终弯矩由上、下弯矩由上、下层层单单元框架所得弯矩叠加。元框架所得弯矩叠加。对节对节点点处处不平衡弯矩不平衡弯矩较较大的可大的可再分配一次，但不再再分配一次，但不再传递传递。5.3.3 5.3.3 竖向荷载作用下框架内力计算竖向荷载作用下

20、框架内力计算续续2 2）弯矩二次分配法）弯矩二次分配法计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩）；计算各节点固端弯矩（不平衡弯矩）；将各将各节节点的不平衡弯矩，同点的不平衡弯矩，同时时作分配作分配（按梁柱按梁柱线刚线刚度分度分配固端弯矩配固端弯矩）和和传递传递（传递传递系数均系数均为为l l2 2 ）；）；再作一次弯矩分配即可。再作一次弯矩分配即可。2 2、梁端弯矩的调幅、梁端弯矩的调幅由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，在竖向由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载下可以考虑适当降低梁端弯矩，进行调幅，以减少荷载下可以考虑适当降低梁端弯矩，进行调幅，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。对于现

21、浇框架，调幅系数可取负弯矩钢筋的拥挤现象。对于现浇框架，调幅系数可取0.80.80.90.9；装配整体式框架由于节点的附加变形，可取；装配整体式框架由于节点的附加变形，可取=0.7=0.70.80.8。将调幅后的梁端弯矩叠加简支梁的弯矩，。将调幅后的梁端弯矩叠加简支梁的弯矩，则可得到梁的跨中弯矩。则可得到梁的跨中弯矩。5.3.3 5.3.3 竖向荷载作用下框架内力计算竖向荷载作用下框架内力计算续续 支座弯矩支座弯矩调调幅降低后，梁跨中弯矩幅降低后，梁跨中弯矩应应相相应应增加，且增加，且调调幅幅后的跨中弯矩不后的跨中弯矩不应应小于小于简简支情况下跨中弯矩的支情况下跨中弯矩的5050。调调幅后跨中

22、弯矩幅后跨中弯矩为为：只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水平荷载作用只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以调幅，水平荷载作用下的梁端弯矩不能考虑调幅。因此，必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩不能考虑调幅。因此，必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后，再与水平荷载产生的梁端弯矩进行组下的梁端弯矩调幅后，再与水平荷载产生的梁端弯矩进行组合。合。5.3.3 5.3.3 竖向荷载作用下框架内力计算竖向荷载作用下框架内力计算续续3 3、活荷载的不利布置、活荷载的不利布置 据统计，国内高层民用建筑重力荷载约据统计，国内高层民用建筑重力荷载约121215kN15kNM M2 2，其中活荷载约为其中活荷载约为2k

23、N2kNM M2 2左右，所占比例较小，其不利布置左右，所占比例较小，其不利布置对结构内力的影响并不大。因此，当活荷载不很大时，可对结构内力的影响并不大。因此，当活荷载不很大时，可按全部满载布置。这样，可不考虑框架的侧移，以简化计按全部满载布置。这样，可不考虑框架的侧移，以简化计以修正，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。以修正，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。5.3.4 5.3.4 内力组合内力组合1 1、两种基本组合、两种基本组合 通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构件通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构件内力标准值。根据可能出现的最不利情况进行构件的内力内力标准值

24、。根据可能出现的最不利情况进行构件的内力组合所得设计内力值，进行截面设计组合所得设计内力值，进行截面设计.在框架抗震在框架抗震设计时设计时一般有两种组合：一般有两种组合：（1 1）地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合）地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合 S SGEGE相相应应于水平地震作用下重力荷于水平地震作用下重力荷载载代表代表值值效效应应的的标标准准值值；S SEhEh水平地震作用效水平地震作用效应应的的标标准准值值。5.3.4 5.3.4 内力组合内力组合续续（2 2）竖向荷载效应组合）竖向荷载效应组合(非抗震组合非抗震组合)，包括全部恒载与，包括全部恒载与活载的组合活载的组合 S

25、 SG G由恒荷由恒荷载产载产生的内力生的内力标标准准值值；S SQ Q由活荷由活荷载产载产生的内力生的内力标标准准值值。在上述两种荷在上述两种荷载组载组合中，取最不利情况作合中，取最不利情况作为为截面截面设计设计用用的内力的内力设计值设计值。当需要考。当需要考虑竖虑竖向地震作用或向地震作用或风风荷荷载载作用作用时时，其内力其内力组组合合设计值设计值可参考有关可参考有关规规定。定。5.3.5 5.3.5 框架结构位移验算框架结构位移验算位移计算是框架结构抗震计算的一个重要方面。前已述位移计算是框架结构抗震计算的一个重要方面。前已述及，框架结构的构件尺寸往往决定于结构的侧移变形要及，框架结构的构

26、件尺寸往往决定于结构的侧移变形要求。求。按照我国抗震规范二阶段三水准的设计思想，框架按照我国抗震规范二阶段三水准的设计思想，框架结构应进行两方面的侧移验算：结构应进行两方面的侧移验算：多遇地震作用下层间弹性位移的计算，对所有框架都应多遇地震作用下层间弹性位移的计算，对所有框架都应进行此项计算；进行此项计算；罕遇地震下层间弹塑性位移验算。抗震规范规定，罕遇地震下层间弹塑性位移验算。抗震规范规定，7 79 9度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.50.5的钢筋混凝土框架的钢筋混凝土框架结构应进行此项计算。结构应进行此项计算。5.3.5 5.3.5 框架结构位移验算框架结构位移验算续续

27、1 1、多遇地震作用下层间弹性位移的计算、多遇地震作用下层间弹性位移的计算 多遇地震作用下，框架多遇地震作用下，框架结结构的构的层间弹层间弹性位移性位移验验算按下式算按下式进进行行计计算算式中，式中，其中，其中，H H为层为层高；高；为为多遇烈度下的各层间剪力；多遇烈度下的各层间剪力；为层间弹为层间弹性位移角限性位移角限值值，取，取l/550l/550。5.3.5 5.3.5 框架结构位移验算框架结构位移验算续续2 2、罕遇地震作用下层间弹塑性位移验算、罕遇地震作用下层间弹塑性位移验算 抗震规范规定，对于不超过抗震规范规定，对于不超过l2l2层，且刚度无突变层，且刚度无突变的钢筋混凝土框架结构

28、，可采用简化方法，验算框架薄的钢筋混凝土框架结构，可采用简化方法，验算框架薄弱层的弹塑性变形，即：弱层的弹塑性变形，即：为层间弹为层间弹塑性位移角限塑性位移角限值值，对钢对钢筋混凝土框架筋混凝土框架结结构取构取1/501/50。为弹塑性位移增大系数，见第三章，其值与楼层屈为弹塑性位移增大系数，见第三章，其值与楼层屈服强度系数有关。服强度系数有关。5.4 5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计钢筋混凝土框架结构构件设计 框架结构抗震设计的正确指导思想框架结构抗震设计的正确指导思想1 1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应 较晚形成；较晚形成

29、；强柱弱梁强柱弱梁2 2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切 破坏、粘结破坏等；破坏、粘结破坏等；强剪弱弯强剪弱弯3 3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力；）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力；更强的节点更强的节点4 4）重视非结构构件设计。）重视非结构构件设计。5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计框架框架结结构的合理屈服机制是在梁上出构的合理屈服机制是在梁上出现现塑性塑性铰铰。对对框架梁端抗震框架梁端抗震设计设计的基本要求的基本要求：梁形成塑性梁形成塑性铰铰后仍有足后仍有足够够的受剪承的受剪

30、承载载力力(强剪弱弯强剪弱弯)设计剪力的取值设计剪力的取值；梁筋屈服后，塑性梁筋屈服后，塑性铰铰区段区段应应有有较较好的延性和耗能能好的延性和耗能能力力延性设计问题延性设计问题；妥善地解决梁筋锚固问题（强锚固）。妥善地解决梁筋锚固问题（强锚固）。5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计续续1 1、框架梁抗剪承载力验算、框架梁抗剪承载力验算 梁剪力设计值梁剪力设计值 为了使梁端有足够的抗剪承载力，实现为了使梁端有足够的抗剪承载力，实现“强剪弱弯强剪弱弯”的的设计思想，应充分估计框架梁端实际配筋达到屈服并产生设计思想，应充分估计框架梁端实际配筋达到屈服并产生超强时有可能产生的最大剪力超

31、强时有可能产生的最大剪力 。抗震规范规定：对于抗震等级为一、二、三级的框抗震规范规定：对于抗震等级为一、二、三级的框架梁端剪力设计值，应按下式进行调整架梁端剪力设计值，应按下式进行调整 ：9 9度和一级框架结构尚应符合：度和一级框架结构尚应符合：一、二、三级框架梁一、二、三级框架梁5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计续续梁在重力荷载代表值（梁在重力荷载代表值（9 9度时高层建筑还应包括竖度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；面剪力设计值；分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向正分别为梁左、右端

32、逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值；截面组合的弯矩设计值；一一级级框架两端弯矩均框架两端弯矩均为负为负弯矩弯矩时时，绝对值较绝对值较小一端的弯矩取零；小一端的弯矩取零；梁的剪力增大系数，一级为梁的剪力增大系数，一级为1.3,1.3,二级为二级为1.2,1.2,三级为三级为1.11.1。梁的净跨；梁的净跨；分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积根据实配钢筋面积(考虑受压筋考虑受压筋)和材料强度和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值；标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值；5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计续续 剪压比限值

33、剪压比限值梁最小截面尺寸要求梁最小截面尺寸要求剪压比是截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计剪压比是截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，以值的比值，以 表示，用以说明截面上承受名表示，用以说明截面上承受名义剪应力的大小。义剪应力的大小。梁塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性、耗能及保持梁塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性、耗能及保持梁的刚度和承载力有明显影响。当剪压比大于梁的刚度和承载力有明显影响。当剪压比大于0.300.30时，时，即使增加配箍，也容易发生斜压破坏。即使增加配箍，也容易发生斜压破坏。为了保证梁截面不至于过小，使其不产生过高的主压应为了保证梁截面不至于过小，使其不

34、产生过高的主压应力，规范规定：对于跨高比力，规范规定：对于跨高比 的框架梁，其截的框架梁，其截面尺寸与剪力设计值应符合下式的要求面尺寸与剪力设计值应符合下式的要求5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计续续跨高比大于跨高比大于2.52.5时：时：跨高比等于或小于跨高比等于或小于2.52.5时：时：梁端部截面组合的剪力设计值；梁端部截面组合的剪力设计值；梁的截面有效高度；梁的截面有效高度；混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；梁的截面宽度；梁的截面宽度；承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数,0.85,0.85。5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计续续梁斜

35、截面受剪承梁斜截面受剪承载载力力 梁的受剪承梁的受剪承载载力可力可归结为归结为由混凝土和抗剪由混凝土和抗剪钢钢筋两部分筋两部分组组成，在反复荷成，在反复荷载载作用下，混凝土的抗剪作用将有明作用下，混凝土的抗剪作用将有明显显的的削弱。根据削弱。根据试验资试验资料，在反复荷料，在反复荷载载下梁的受剪承下梁的受剪承载载力比静力比静载载下下约约低低20204040。混凝土。混凝土结结构构设计规设计规范范规规定，定，对对于矩形、于矩形、T T形和形和I I字形截面的一般框架梁，斜截面受剪承字形截面的一般框架梁，斜截面受剪承载载力力应应按下式按下式验验算：算：5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截

36、面设计续续5.4.1 5.4.1 框架梁截面设计框架梁截面设计续续2、提高梁延性的措施提高梁延性的措施 试验和理论分析表明，影响梁截面延性的主要因素有试验和理论分析表明，影响梁截面延性的主要因素有梁的截面尺寸、纵向钢筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋梁的截面尺寸、纵向钢筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋和混凝土的强度等级等。和混凝土的强度等级等。设计中设计中要很好的处理这几方面，以实现要很好的处理这几方面，以实现梁截面的延性梁截面的延性设计。设计。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计 柱是框架结构中最主要的承重构件，做为偏压构件，柱是框架结构中最主要的承重构件，做为偏压构件，其截面变形

37、能力远不如以弯曲作用为主的梁。要使框架结其截面变形能力远不如以弯曲作用为主的梁。要使框架结构具有较好的抗震性能，应该确保柱有足够的承载力和必构具有较好的抗震性能，应该确保柱有足够的承载力和必要的延性。为此，柱的设计应遵循以下设计原则：要的延性。为此，柱的设计应遵循以下设计原则：强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗在弯曲破坏之前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力；剪能力；控制柱的轴压比不要太大；控制柱的轴压比不要太大；加强约束，配置必要的约束箍筋。加强约束，配置必要的约束箍筋。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截

38、面设计续续1 1、强柱弱梁设计、强柱弱梁设计“强柱弱梁强柱弱梁”的概念要求在强烈地震作用下，结构发生的概念要求在强烈地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向较大侧移进入非弹性阶段时，为使框架保持足够的竖向承载能力而免于倒塌，要求实现梁铰侧移机构，即塑性承载能力而免于倒塌，要求实现梁铰侧移机构，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能避免在破坏后在危害更大铰应首先在梁上形成，尽可能避免在破坏后在危害更大的柱上出现塑性铰。的柱上出现塑性铰。为为此此，就就承承载载力力而而言言，要要求求同同一一节节点点上上、下下柱柱端端截截面面极极限限抗抗弯弯承承载载力力之之和和应应大大于于同同一

39、一平平面面内内节节点点左左、右右梁梁端端截截面的极限抗弯承载力之和。面的极限抗弯承载力之和。抗抗震震规规范范规规定定：一一、二二、三三级级框框架架的的梁梁柱柱节节点点处处，除除框框架架顶顶层层和和柱柱轴轴压压比比小小于于0.150.15外外，柱柱端端弯弯矩矩设设计计值值应应符合下式的要求：符合下式的要求：5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续9 9度和一级框架结构尚应符合：度和一级框架结构尚应符合：-节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和;-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；节点左右梁

40、端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考 虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩 值之和；值之和；-柱端弯矩增大系数，一级为柱端弯矩增大系数，一级为1.4,1.4,二级为二级为1.2,1.2,三级为三级为1.11.1。为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三级框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增二、三级框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘

41、以增大系数。大系数。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续2、强剪弱弯强剪弱弯在弯曲破坏之前不发生剪切破坏在弯曲破坏之前不发生剪切破坏柱剪力设计值柱剪力设计值 为防止框架柱出现剪切破坏，应充分估计到柱端出现为防止框架柱出现剪切破坏，应充分估计到柱端出现塑性铰即达到极限抗弯承载力时有可能产生的最大剪力，塑性铰即达到极限抗弯承载力时有可能产生的最大剪力，并以此进行柱斜截面计算。抗震规范规定：对于抗并以此进行柱斜截面计算。抗震规范规定：对于抗震等级为一、二、三级的框架柱端剪力设计值，应按下震等级为一、二、三级的框架柱端剪力设计值，应按下式进行调整：式进行调整：9 9度和一级框架结构

42、尚应符合：度和一级框架结构尚应符合：5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向正截分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值面组合的弯矩设计值;柱的剪力增大系数，一级为柱的剪力增大系数，一级为1.4,1.4,二级为二级为1.2,1.2,三级。三级。柱的净高；柱的净高；分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向根分别为柱上、下端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积据实配钢筋面积(考虑受压筋考虑受压筋)和材料强度标准和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯值；值计算的抗弯承载力所对应的弯值；5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续

43、续剪剪压压比限比限值值：柱截面尺寸不能太小柱截面尺寸不能太小规规范范规规定：定：对对于剪跨比大于于剪跨比大于2 2的矩形截面框架柱，其的矩形截面框架柱，其截面尺寸与剪力截面尺寸与剪力设计值应设计值应符合下式的要求：符合下式的要求：对对于于剪剪跨跨比比不不大大于于2 2的的框框架架短短柱柱其其截截面面尺尺寸寸与与剪剪力力设设计计值值应符合下式的要求：应符合下式的要求：5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续剪跨比按下式计算：剪跨比按下式计算：反弯点位于柱中部时，可按构件净长与反弯点位于柱中部时，可按构件净长与2 2倍截面高度之倍截面高度之比计算。比计算。-剪跨比，取两端计算结果的

44、较大值；剪跨比，取两端计算结果的较大值；-端截面组合剪力计算值；端截面组合剪力计算值；-端截面组合弯矩计算值；端截面组合弯矩计算值；-截面有效高度。截面有效高度。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续柱斜截面受剪承柱斜截面受剪承载载力力 试验证试验证明，在反复荷明，在反复荷载载下，框架柱的斜截面破坏，有下，框架柱的斜截面破坏，有斜拉、斜斜拉、斜压压和剪和剪压压等几种破坏形等几种破坏形态态。当配箍率能。当配箍率能满满足一定足一定要求要求时时，可防止斜拉破坏；当截面尺寸，可防止斜拉破坏；当截面尺寸满满足一定要求足一定要求时时，可防止斜可防止斜压压破坏。而破坏。而对对于剪于剪压压破

45、坏，破坏，应应通通过过配筋配筋计计算来防算来防止。止。研究表明，影响框架柱受剪承载力的主要因素除混凝研究表明，影响框架柱受剪承载力的主要因素除混凝土强度外，尚有剪跨比、轴压比和配箍特征值土强度外，尚有剪跨比、轴压比和配箍特征值等。等。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续混凝土结构设计规范规定，框架柱斜截面受剪承载力混凝土结构设计规范规定，框架柱斜截面受剪承载力按下式计算：按下式计算：当框架柱出当框架柱出现现拉力拉力时时，其斜截面承，其斜截面承载载力力应应按下式按下式计计算：算：5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续3 3、控制柱轴压比、控制柱轴压比 轴压比

46、：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比凝土抗压强度设计值乘积之比,即：即：轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比越大，柱子的延性越差。柱子的破坏形态也随轴轴压比越大，柱子的延性越差。柱子的破坏形态也随轴压比的增大，由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗震结构压比的增大，由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗震结构要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制轴压比的要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制轴压比的限值。限值。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面

47、设计续续规范规定：规范规定：柱轴压比不应超过下表，但柱轴压比不应超过下表，但类场地上的较高高层建筑类场地上的较高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。柱轴压比限值应适当减小。0.900.950.800.850.70.700.750.6框架框架框架框架-剪力墙剪力墙框支柱框支柱三三二二一一结构类型结构类型抗震等级抗震等级柱轴压比限制柱轴压比限制5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续 4 4、柱内纵向钢筋的配置、柱内纵向钢筋的配置柱的纵向配筋应符合下列要求：柱的纵向配筋应符合下列要求：（a)a)宜对称布置；宜对称布置；（b)b)截面尺寸大于截面尺寸大于400mm400mm的柱，纵向钢筋

48、间距不宜大于的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm200mm；（c)c)纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用。纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用。0.60.80.70.90.81.01.01.2中柱和边柱角柱、框支柱四三二一类别类别抗震等级抗震等级（d)d)柱的总配筋率不应大于柱的总配筋率不应大于5%5%。（e)e)一级且剪跨比大于一级且剪跨比大于2 2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%1.2%。5.4.2 5.4.2 框架柱截面设计框架柱截面设计续续5 5、加强柱端约束、加强柱端约束 加密箍筋可以：加密箍筋可以：承担柱子剪力；承担柱子剪力；约束混凝土，改善混凝土

49、的变形性能，提高构件的延性；约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提高构件的延性；防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。加密位置、箍筋直径、箍筋间距等应符合规范规定。加密位置、箍筋直径、箍筋间距等应符合规范规定。5.4.3 5.4.3 框架的节点设计框架的节点设计框架节点是框架梁柱构件的公共部分，节点的失效意味框架节点是框架梁柱构件的公共部分，节点的失效意味着与之相连的梁与柱同时失效。另一方面，框架结构最着与之相连的梁与柱同时失效。另一方面，框架结构最佳的抗震机制是梁式侧移机构，但梁端塑性铰形成的基佳的抗震机制是梁式侧移机构，但梁端塑性铰形成的

50、基本前提是保证梁纵筋在节点区有可靠的锚固。本前提是保证梁纵筋在节点区有可靠的锚固。节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。约当剪前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。约当剪力达到核心区极限抗剪能力力达到核心区极限抗剪能力606070%70%时，混凝土突然发时，混凝土突然发生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多增宽，箍筋陆续增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多增宽，箍筋陆续达到屈服。达到屈服。国内外大地震的