结构抗震第五章多层和高层钢筋混凝土结构房屋.ppt

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1、建筑结构抗震建筑结构抗震黎明职业大学黎明职业大学第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋结构抗震第五章多层和高层钢筋混凝土结构房屋 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：多层和高层钢筋混凝土结构体系包括：框架结构、框架框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构、抗震墙结构、抗震墙结构、筒体结构和框架筒体结构和框架-筒体结构等。筒体结构等。（）（

2、）钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构:仅由梁、柱组成的仅由梁、柱组成的结构，其是抗震性能较好的一种结构形式。结构，其是抗震性能较好的一种结构形式。它的优点是平面布置灵活，自身重量较轻，因它的优点是平面布置灵活，自身重量较轻，因而产生的地震作用也小，如果设计合理，它具有而产生的地震作用也小，如果设计合理，它具有很好的延伸性能，能耗散地震输入到结构的能量；很好的延伸性能，能耗散地震输入到结构的能量；缺点是侧向刚度较小，地震时会产生较大的水缺点是侧向刚度较小，地震时会产生较大的水平变形，易引起非结构构件的破坏，有时甚至造成平变形，易引起非结构构件的破坏，有时甚至造成主体结构的破坏。主体结构的破坏。

3、第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋抗震墙抗震墙框架房屋框架房屋框架框架-抗震墙抗震墙第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋纯框架结构用于层纯框架结构用于层m m以下的建筑。以下的建筑。（）钢筋混凝土框架（）钢筋混凝土框架剪力墙结构剪力墙结构:是剪力墙和是剪力墙和框架共同工作的结构体系。为克服框架体系和剪力墙体系框架共同工作的结构体系。为克服框架体系和剪力墙体系各自的缺点，发挥其长处，在框架结构中设置一定数量的各自的缺点，发挥其长处，在框架结构中设置一定数量的剪力墙，便形成框架剪力墙，便形成框架剪力墙结构体系。剪力墙结构体系。它的优点是平面布置

4、灵活，自重较剪力墙结构轻，而它的优点是平面布置灵活，自重较剪力墙结构轻，而刚度又较框架结构大，因而能较为有效地控制结构在地震刚度又较框架结构大，因而能较为有效地控制结构在地震时产生的地震作用和变形。时产生的地震作用和变形。另外，框架结构为剪切变形，结构上部层间变形小，另外，框架结构为剪切变形，结构上部层间变形小，下部层间变形大；而剪力墙结构为弯曲型变形，结构上部下部层间变形大；而剪力墙结构为弯曲型变形，结构上部层间变形大，下部层间变形小，而当框架和剪力墙两种结层间变形大，下部层间变形小，而当框架和剪力墙两种结第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋结构共同工作时，相互之间

5、有所协调，结果是框架下部层结构共同工作时，相互之间有所协调，结果是框架下部层间变形和剪力墙上部层间变形减小，因而使结构的变形均间变形和剪力墙上部层间变形减小，因而使结构的变形均匀合理。匀合理。钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架剪力墙结构适用于层剪力墙结构适用于层（）钢筋混凝土剪力墙结构（）钢筋混凝土剪力墙结构:包括整体剪力墙、联包括整体剪力墙、联肢剪力墙和预制墙板等结构，由墙体组成的剪力墙结构其肢剪力墙和预制墙板等结构，由墙体组成的剪力墙结构其抗震性能较好。抗震性能较好。优点是整体性能好、侧向刚度大，无论是强度或变形优点是整体性能好、侧向刚度大，无论是强度或变形都易满足抗震设计的要求；都易满足抗震设

6、计的要求；缺点是大面积墙体的使用限制了建筑物内部平面布置缺点是大面积墙体的使用限制了建筑物内部平面布置的灵活性，另外，刚度大产生的地震作用也大，因此在设的灵活性，另外，刚度大产生的地震作用也大，因此在设第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋计中如对配筋和构造处理不当，可能会在受力大的部位产计中如对配筋和构造处理不当，可能会在受力大的部位产生严重破坏。生严重破坏。剪力墙结构适用于层剪力墙结构适用于层（）筒体结构或由四周封闭的剪力墙构成单筒式的（）筒体结构或由四周封闭的剪力墙构成单筒式的筒状结构，或以楼电梯为内筒，密排柱深梁框架为外框筒筒状结构，或以楼电梯为内筒，密排柱深梁

7、框架为外框筒组成筒中筒结构。这种结构的空间刚度大，抗侧和抗扭刚组成筒中筒结构。这种结构的空间刚度大，抗侧和抗扭刚度都很强，建筑布局亦灵活。常用于超高层公寓、办公楼度都很强，建筑布局亦灵活。常用于超高层公寓、办公楼和商业大厦建筑等。和商业大厦建筑等。目前，我国在工业与民用建筑中，特别在地震区，大目前，我国在工业与民用建筑中，特别在地震区，大量采用多层框架和框架量采用多层框架和框架剪力墙体系。本章主要介绍钢剪力墙体系。本章主要介绍钢筋砼框架结构房屋的抗震设计。筋砼框架结构房屋的抗震设计。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋5.2 5.2 震害及其分析震害及其分析 钢筋砼框

8、架结构的震害情况，据国内外大量震害调查钢筋砼框架结构的震害情况，据国内外大量震害调查结果：未经抗震设防的结构，在结果：未经抗震设防的结构，在67度区主体结构基完度区主体结构基完好，填充墙有轻微裂缝；在好，填充墙有轻微裂缝；在89度区主体结构局部破坏度区主体结构局部破坏填充墙严重毁坏。考虑抗震设防的框架结构，震害则相应填充墙严重毁坏。考虑抗震设防的框架结构，震害则相应减轻。减轻。震害调查还表明，下刚上柔的框架房屋（下部填充墙震害调查还表明，下刚上柔的框架房屋（下部填充墙较多），上部震害较重；上刚下柔的框架房屋（上部有填较多），上部震害较重；上刚下柔的框架房屋（上部有填充墙），下部震害较重。充墙）

9、，下部震害较重。一、结构方案不当引起的震害一、结构方案不当引起的震害1 1、平面不对称、刚度不均匀产生的震害、平面不对称、刚度不均匀产生的震害 建筑平面布置不规则建筑平面布置不规则-质量中心和刚度中心不质量中心和刚度中心不重合重合-扭转效应扭转效应-破坏严重（尤其是角柱）破坏严重（尤其是角柱）2 2、竖向刚度突变产生的震害、竖向刚度突变产生的震害 在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、在强烈地震作用下，结构的薄弱楼层率先屈服、发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，发展弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，不能发挥整体的抗震能力。不能发挥整体的抗震能力。竖向的质量或刚度有突变竖向的质

10、量或刚度有突变-突变处应力集突变处应力集中，形成薄弱层中，形成薄弱层-较大的塑性变形较大的塑性变形-结构破坏、结构破坏、甚至倒塌甚至倒塌第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 19761976年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十年唐山大地震中，位于天津塘沽区的天津碱厂十三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成三层蒸吸塔框架，该结构楼层屈服强度分布不均匀，造成6 6层和层和1111层的弹塑性变形集中，导致层的弹塑性变形集中，导致6 6层以上全部倒塌。层以上全部倒塌。1971年年2月月9日美国圣费尔南多的日美国圣费尔南多的6.6级地震中，级地震中，Olive

11、View医院主楼（六层，一、二层是框架，以上为框医院主楼（六层，一、二层是框架，以上为框剪结构）因上下部分刚度相差高达剪结构）因上下部分刚度相差高达10倍，造成底层塑性变倍，造成底层塑性变形集中，底层框架柱严重酥裂，钢筋压曲，整个建筑倾形集中，底层框架柱严重酥裂，钢筋压曲，整个建筑倾斜斜。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 3、防震缝处碰撞、防震缝处碰撞 防震缝两侧结构单防震缝两侧结构单元的振动特性不同元的振动特性不同-发生不同形式的振动发生不同形式的振动-防震缝缝宽不够或构造防震缝缝宽不够或构造不当不当-发生碰撞发生碰撞第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和

12、高层钢筋混凝土房屋二、结构构件的震害二、结构构件的震害 未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。特未经抗震设计的框架的震害主要反映在梁柱节点区。特点：柱的震害重于梁；柱顶震害重于柱底；角柱震害重于点：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。具体情况如下：内柱；短柱震害重于一般柱。具体情况如下：1 1、框架柱的震害、框架柱的震害 1 1）长柱的破坏）长柱的破坏-弯压破坏弯压破坏 破坏一般发生在柱的上下两端，特别是柱顶破坏一般发生在柱的上下两端，特别是柱顶 柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。重者混凝土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

13、，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。压碎崩落，柱内箍筋拉断，纵筋压曲成灯笼状。柱底破坏与柱顶相似，常见是在离地面柱底破坏与柱顶相似，常见是在离地面101040m40m处有处有周圈水平裂缝，但因箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。周圈水平裂缝，但因箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻。柱顶柱顶 破坏主要原因：节点处弯矩、破坏主要原因：节点处弯矩、剪力、轴力都较大，受力复杂，箍剪力、轴力都较大，受力复杂，箍筋配置不足，锚固不好等。筋配置不足，锚固不好等。破坏不易修复。破坏不易修复。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋柱底柱底 与柱顶相似，由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻与柱顶相似，

14、由于箍筋较柱顶密，震害相对柱顶较轻 2 2）短柱）短柱-剪切破坏剪切破坏 短柱：短柱：H/b4 H/b60 6060 6060 60 高度（高度（m)m)一一剧场剧场,体育馆等大跨度公共建体育馆等大跨度公共建筑筑一一一一二二二二三三三三四四 框框 架架 2530 3030 3030 30 高度（高度（m)m)框架框架-抗抗震墙震墙结构结构框架框架结构结构结结 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

15、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。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋注意事项：注意事项：1.1.此表适用于丙类建筑抗震等级的划分；此表适用于丙类建筑抗震等级的划分；甲、乙、丁类建筑应按抗震设防标准中的抗震措施所甲、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

16、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。震等级。否则按框架结构确定等级。区分标准区分标准是看框架部分承受的地震倾覆力矩是否大于结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的构总地震倾覆力矩的50%。3.3.与主楼相连的群房其抗震等级不应低于主楼的抗震等与主楼相连的群房其抗震等级不应低于主楼的抗震等级，级，且主楼结构在群房屋面部位的上下各一层要适当且主楼结构在群房屋面部位的上下各一层要适当加强抗震等级加强抗震等级第五章第五章

17、多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋二、框架结构抗震设计步骤二、框架结构抗震设计步骤1.1.根据建筑设计方案，进行结构选型与布置根据建筑设计方案，进行结构选型与布置2.2.初步确定梁柱截面尺寸及材料强度等级初步确定梁柱截面尺寸及材料强度等级3.3.计算荷载、结构刚度及自振周期计算荷载、结构刚度及自振周期4.4.计算地震作用计算地震作用5.5.多遇地震作用下的抗震变形验算多遇地震作用下的抗震变形验算6.6.内力分析及内力组合内力分析及内力组合7.7.截面抗震验算，即框架梁、柱配筋计算截面抗震验算，即框架梁、柱配筋计算8.8.必要时进行罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算必要时进行罕遇

18、地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算 9.9.结构构件和非结构构件抗震构造措施处理结构构件和非结构构件抗震构造措施处理第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋三、水平地震作用及其分配三、水平地震作用及其分配 1.1.计算单元选取计算单元选取 （1 1）计算水平风荷载和竖向荷载，一般可取若干榀有）计算水平风荷载和竖向荷载，一般可取若干榀有代表性的典型框架进行计算，可不考虑空间工作影响，按代表性的典型框架进行计算，可不考虑空间工作影响，按平面框架计算。计算单元宽度取相邻开间各一半。平面框架计算。计算单元宽度取相邻开间各一半。（2 2）计算水平地震作用，原则上应以防震缝之间的区）计

19、算水平地震作用，原则上应以防震缝之间的区段为计算单元，未设缝的房屋则以整幢房屋为计算单元。段为计算单元，未设缝的房屋则以整幢房屋为计算单元。（3 3）对平面为矩形的规则建筑结构，当各榀框架的刚）对平面为矩形的规则建筑结构，当各榀框架的刚度和所承担的重力荷载相近时，可简化按单榀框架为计算度和所承担的重力荷载相近时，可简化按单榀框架为计算单元计算地震作用。单元计算地震作用。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 2.2.结构基本自振周期结构基本自振周期 框架结构的自振周期可根据实测资料、经验公式等计框架结构的自振周期可根据实测资料、经验公式等计算确定。常用方法有：算确定。常

20、用方法有：（1 1）顶点位移法）顶点位移法 对于重量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可对于重量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可采用顶点位移法计算基本周期。框架中填充墙对结构刚度、采用顶点位移法计算基本周期。框架中填充墙对结构刚度、结构自振周期的影响，采用周期调整系数结构自振周期的影响，采用周期调整系数0来折减顶点位来折减顶点位移计算所得周期：移计算所得周期：对于民用框架结构对于民用框架结构00.60.8把集中在各楼面处的重力把集中在各楼面处的重力荷载荷载Gi视为水平荷载算得视为水平荷载算得的顶点位移的顶点位移式中：式中：VGi 框架在假想水平荷载框架在假想水平荷载Gi 作用下的作用下

21、的i层层间层层间 剪力剪力 i VGi 作用下的层间位移作用下的层间位移 DD i 层层 柱的柱的D值之总和，值之总和，D为框架柱的抗侧刚为框架柱的抗侧刚 度，可按度，可按D值法计算值法计算 （2 2）能量法）能量法 规则的多层建筑可按能量法计算基本周期规则的多层建筑可按能量法计算基本周期式中：式中：ui 各质点承受相当于其重力荷载代表值的水各质点承受相当于其重力荷载代表值的水 平力时，平力时，i 质点的侧移质点的侧移 0 周期调整系数周期调整系数，视填充墙多少取，视填充墙多少取0.60.8 （3 3）经验公式）经验公式 对于层数不多的工业厂房、框架结构可按下式计算：对于层数不多的工业厂房、框

22、架结构可按下式计算：常用方法常用方法DD值法值法（1 1）计算各柱的侧移刚度）计算各柱的侧移刚度（2 2）计算各柱分配到的地震剪力）计算各柱分配到的地震剪力（3 3）确定各柱的反弯点位置）确定各柱的反弯点位置（4 4）计算各柱的柱端弯矩）计算各柱的柱端弯矩（5 5）计算各梁的梁端弯矩）计算各梁的梁端弯矩（6 6）计算各梁的梁端剪力）计算各梁的梁端剪力（7 7）计算各柱的轴力）计算各柱的轴力四、四、水平地震作用下框架内力分析水平地震作用下框架内力分析五、竖向荷载作用下的框架内力计算五、竖向荷载作用下的框架内力计算计算方法：计算方法：（1 1）分层法）分层法（2 2）二次弯矩分配法）二次弯矩分配法

23、竖向荷载作用下，可以考虑塑性内力重分布，进行弯矩竖向荷载作用下，可以考虑塑性内力重分布，进行弯矩调幅，一般降低梁端负弯矩，相应的跨中弯矩应增加调幅，一般降低梁端负弯矩，相应的跨中弯矩应增加 现浇框架，调幅系数可取现浇框架，调幅系数可取0.80.80.90.9 装配整体式框架，可取装配整体式框架，可取0.70.70.80.8 按抗震规范规定，当地震荷载与竖向荷载组合时，按抗震规范规定，当地震荷载与竖向荷载组合时，活荷载应予以折减。考虑到组合时有可能仅取竖向荷载活荷载应予以折减。考虑到组合时有可能仅取竖向荷载下的内力为最不利，而这时活荷载又不能折减，因此在下的内力为最不利，而这时活荷载又不能折减，

24、因此在竖向荷载作用下分析框架内力时，仍采用使用阶段的全竖向荷载作用下分析框架内力时，仍采用使用阶段的全部荷载。部荷载。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 在进行竖向荷载作用下的框架内力分析时，除活载较在进行竖向荷载作用下的框架内力分析时，除活载较大的工业厂房外，对一般民用建筑，可不考虑活荷载的最大的工业厂房外，对一般民用建筑，可不考虑活荷载的最不利布置不利布置活荷载按满布考虑。此时，梁的跨中弯矩可活荷载按满布考虑。此时，梁的跨中弯矩可根据具体情况，乘以根据具体情况，乘以1.11.11.21.2的放大系数。的放大系数。当与地震荷载组合时，其相应的竖向荷载应取全部的当与

25、地震荷载组合时，其相应的竖向荷载应取全部的恒载及经折减后的活载，并由此计算框架竖向荷载作用下恒载及经折减后的活载，并由此计算框架竖向荷载作用下的内力。的内力。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋六、梁柱内力组合六、梁柱内力组合在框架抗震设计时，一般应考虑以下两种基本组合。在框架抗震设计时，一般应考虑以下两种基本组合。（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相应于水平地震作用下重力荷载代表值的效应相应于水平地震作用下重力荷载代表值的效应水平地震作用标准值的效应；水平地震作用标准值的效应；（2 2）竖向荷载效应组合，取全部恒

26、载与活载组合）竖向荷载效应组合，取全部恒载与活载组合由恒载标准值产生的内力由恒载标准值产生的内力由活载标准值产生的内力由活载标准值产生的内力取上述最不利情况作为截面设计用的内力设计值取上述最不利情况作为截面设计用的内力设计值第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋5.5 5.5 框架梁、柱、节点设计框架梁、柱、节点设计一、一般设计原则一、一般设计原则 为防止钢筋混凝土房屋遭受高于本地区设防烈度的罕为防止钢筋混凝土房屋遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，不致于倒塌或发生危及生命的严重破坏，遇地震影响时，不致于倒塌或发生危及生命的严重破坏，结构应具有足够大的延性。结构的延

27、性一般用结构顶点的结构应具有足够大的延性。结构的延性一般用结构顶点的延性系数表示。延性系数表示。结构顶点屈服位移结构顶点屈服位移结构顶点弹塑性位移限值结构顶点弹塑性位移限值结构顶点延性系数结构顶点延性系数 34第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 框架和框架框架和框架抗震墙结构顶点位移抗震墙结构顶点位移 是由楼层的层是由楼层的层间位移间位移 u ue e 累积产生的，而层间位移又是由结构构件的变累积产生的，而层间位移又是由结构构件的变形形成的。因此要求结构具有一定的延性就必须保证框架形形成的。因此要求结构具有一定的延性就必须保证框架梁、柱有足够大的延性。而梁、柱的延性

28、是以截面塑性铰梁、柱有足够大的延性。而梁、柱的延性是以截面塑性铰的转动能力来度量的，因此，在进行结构抗震设计时，应的转动能力来度量的，因此，在进行结构抗震设计时，应注意梁、柱塑性铰的设计，使框架和注意梁、柱塑性铰的设计，使框架和框架框架抗震墙结构抗震墙结构成为具有较大延性的结构。成为具有较大延性的结构。梁、柱塑性铰的设计，应遵循下述原则：梁、柱塑性铰的设计，应遵循下述原则：（1 1）强柱弱梁：要控制梁、柱的相对强度，使塑性）强柱弱梁：要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁中出现，尽量避免或减少在柱中出现，因为塑铰首先在梁中出现，尽量避免或减少在柱中出现，因为塑性铰在柱中出现，很容易形成几何可

29、变体系而倒塌。性铰在柱中出现，很容易形成几何可变体系而倒塌。（2 2）强剪弱弯：对梁、柱构件而言，要保证）强剪弱弯：对梁、柱构件而言，要保证构件出现塑性铰，而不过早地发生剪切破坏。这就构件出现塑性铰，而不过早地发生剪切破坏。这就要求构件的抗剪承载力大于塑性铰的抗弯承载力。要求构件的抗剪承载力大于塑性铰的抗弯承载力。为此，要提高构件的抗剪强度，形成为此，要提高构件的抗剪强度，形成“强剪弱弯强剪弱弯”。（3 3）强节点，强锚固：为保证延性结构的要）强节点，强锚固：为保证延性结构的要求，在梁、柱塑性铰充分发挥作用之前，框架节求，在梁、柱塑性铰充分发挥作用之前，框架节点、钢筋的锚固不应过早地发生破坏。

30、点、钢筋的锚固不应过早地发生破坏。弱柱型弱柱型弱梁型弱梁型第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋框架梁抗震设计的设计原则：框架梁抗震设计的设计原则：1)1)、梁端先于柱端产生塑性铰，并使塑性铰具有、梁端先于柱端产生塑性铰，并使塑性铰具有较好的延性和耗能能力较好的延性和耗能能力 2)2)、应防止梁端截面先发生脆性的剪切破坏，即、应防止梁端截面先发生脆性的剪切破坏，即梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力，梁形成塑性铰后仍有足够的受剪承载力，3)3)、妥善解决梁筋锚固问题、妥善解决梁筋锚固问题二、框架梁的设计二、框架梁的设计第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混

31、凝土房屋 1 1、梁截面尺寸的要求、梁截面尺寸的要求 1)1)若梁宽高比过小，梁截面抗剪能力下降，侧若梁宽高比过小，梁截面抗剪能力下降，侧向稳定性不易保证，不利于形成梁铰型破坏机制向稳定性不易保证，不利于形成梁铰型破坏机制 2 2）梁宽度过小，不利于梁对节点核心区的约束）梁宽度过小，不利于梁对节点核心区的约束 3 3）梁净跨与截面高度之比过小，易产生脆性的）梁净跨与截面高度之比过小，易产生脆性的剪切破坏，降低梁的延性剪切破坏，降低梁的延性 截面尺寸的要求：截面尺寸的要求：梁宽梁宽200mm200mm；梁宽梁宽/柱宽柱宽1/21/2 梁的高宽比梁的高宽比44；梁净跨梁净跨/截面高截面高44第五章

32、第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 2、梁混凝土和钢筋等级、梁混凝土和钢筋等级 当框架梁按一级抗震等级设计时，其混凝土强当框架梁按一级抗震等级设计时，其混凝土强度等级不宜低于度等级不宜低于C C30 30;当按二、三抗震等级设计时，当按二、三抗震等级设计时，其混凝土强度等级不宜低于其混凝土强度等级不宜低于C C20 20。梁的纵向受力钢。梁的纵向受力钢筋宜采用筋宜采用HRB400HRB400级、级、HRB335HRB335级热轧钢筋；箍筋宜采级热轧钢筋；箍筋宜采用用HRB400HRB400级、级、HRB335HRB335和和HPB235HPB235级热轧钢筋。级热轧钢筋。

33、、框架梁正截面受弯承载力验算、框架梁正截面受弯承载力验算梁的纵筋配置应符合下列要求：梁的纵筋配置应符合下列要求：为保有足够的转动能力，避免剪跨比较大的为保有足够的转动能力，避免剪跨比较大的梁在未达到延性要求之前，梁端下部受压区混凝梁在未达到延性要求之前，梁端下部受压区混凝土过早达到极限压应变而破坏，提高梁的延性，土过早达到极限压应变而破坏，提高梁的延性，抗震规范规定，梁截面梁端纵向受拉钢筋的抗震规范规定，梁截面梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于配筋率不应大于2.5%；梁端截面最大配筋率应使；梁端截面最大配筋率应使梁端截面的受压区相对高度（即截面受压区高度梁端截面的受压区相对高度（即截面受压区高度

34、与有效高度比）应满足：一级不应大于与有效高度比）应满足：一级不应大于0.25，二、二、三级不应大于三级不应大于0.35;梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部配梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部配筋量的比值，一级不应小于筋量的比值，一级不应小于0.5,二三级不应小于二三级不应小于0.3第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋 沿梁全长顶面和底面的配筋，一二级不应少沿梁全长顶面和底面的配筋，一二级不应少于于 且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的筋中较大截面面积的1/41/4，三四级不应少，三四级不应少 一、二级框架梁内贯

35、通中柱节点的每根纵一、二级框架梁内贯通中柱节点的每根纵向钢筋直径，对矩形截面不宜大于柱在该方向截向钢筋直径，对矩形截面不宜大于柱在该方向截面尺寸的面尺寸的1/20；对圆形截面，不宜大于纵向钢筋所；对圆形截面，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的在位置柱截面弦长的1/20。、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避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按应按强剪弱弯强剪弱弯的原则调整框架梁端部截面组合的原则调整框架梁端部截面组合的的剪力设计值，使剪力设计值，使构件的受剪承载力大于构件的受剪承载力大于构件弯曲构件弯曲屈服时屈服时实际实际

36、达到的达到的剪力值剪力值：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、三级框架梁第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋式中式中-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，按简支梁包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；分析的梁端截面剪力设计值；-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;-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,

37、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剪压比限值剪压比限值剪压比：截面内平均剪应力与混凝土轴心抗剪压比：截面内平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值之比，即以压强度设计值之比，即以V/fV/fc cbhbho o 表示。表示。若剪压比过大若剪压比过大,混凝土会过早发生脆性的斜压混凝土会过早发生脆性的斜压破坏破坏,箍筋不能充分发挥作用箍筋不能充分发挥作用,它对构件的

38、变形能力它对构件的变形能力也有显著影响。因此应控制，也就是限制截面尺也有显著影响。因此应控制，也就是限制截面尺寸不过小。寸不过小。规范规定：对跨高比大于规范规定：对跨高比大于2.5的框架梁，的框架梁，其截面尺寸与剪力设计值应符合其截面尺寸与剪力设计值应符合第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋一般受弯构件当截面尺寸满足此要求时，可一般受弯构件当截面尺寸满足此要求时，可以防止在使用荷载下出现过宽的斜裂缝。以防止在使用荷载下出现过宽的斜裂缝。对跨高比不大于对跨高比不大于2.5的框架梁，其截面尺寸与的框架梁，其截面尺寸与剪力设计值应符合：剪力设计值应符合：-梁端部截面组合的剪

39、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。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋斜截面承载力验算斜截面承载力验算抗震设计的梁受剪承载力由混凝土和抗剪钢抗震设计的梁受剪承载力由混凝土和抗剪钢筋两部分组成。试验表明：在反复荷载作用下，筋两部分组成。试验表明：在反复荷载作用下，混凝土的抗剪承载力有所下降，约混凝土的抗剪承载力有所下降，约矩形、矩形、T T形和工字形截面框架梁形和工字形截面框架梁对集中荷载作用下的框架梁对

40、集中荷载作用下的框架梁三、框架柱的设计三、框架柱的设计柱是框架结构中最主要的承重构件，即使是个别柱是框架结构中最主要的承重构件，即使是个别柱的失效，也可能导致结构全面倒塌；另外柱是柱的失效，也可能导致结构全面倒塌；另外柱是压、弯、剪构件，它的变形能力不如以弯曲作用压、弯、剪构件，它的变形能力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，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强度和必要的延性。为此应应该确保柱有足够的强度和必要的延性。为此应遵守以下抗震设计的原则：遵守以下抗震设计的原则：、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

41、坏前不发生剪切破坏，使柱有足、在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力；够的抗剪能力；、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。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋1、柱的截面尺寸要求柱的截面尺寸要求1）柱截面宽度和高度均不宜小于柱截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱，圆柱直径不宜小于直径不宜小于350mm2）柱截面长边和短边的边长不宜大于柱截面长边和短边的边长不宜大于33）柱剪跨比宜大于柱剪跨比宜大于2，圆柱截面可按等面积的，圆柱截面可按等面积的方形截面进行计算，以避免形成易发生脆

42、性破坏方形截面进行计算，以避免形成易发生脆性破坏的短柱的短柱2、柱的混凝土和钢筋等级柱的混凝土和钢筋等级与梁的相同与梁的相同、框架柱正截面承载力计算、框架柱正截面承载力计算根据前述内力组合求出框架柱的控制截面的内根据前述内力组合求出框架柱的控制截面的内力最不利组合，再考虑按强柱弱梁的原则调整柱力最不利组合，再考虑按强柱弱梁的原则调整柱端弯矩设计值，得到框架柱控制截面的内力组合端弯矩设计值，得到框架柱控制截面的内力组合值，然后按一般钢筋混凝土结构构件进行配筋计值，然后按一般钢筋混凝土结构构件进行配筋计算。算。按强柱弱梁原则调整柱端弯矩设计值按强柱弱梁原则调整柱端弯矩设计值“强柱弱梁强柱弱梁”的概

43、念要求为在强烈地震作用下，的概念要求为在强烈地震作用下，塑塑性铰首先出现在梁上，即要求结构在同一节点柱的性铰首先出现在梁上，即要求结构在同一节点柱的抗弯能力大于梁的抗弯能力。抗弯能力大于梁的抗弯能力。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋抗震规范规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，抗震规范规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除顶层柱和柱轴压比小于除顶层柱和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合弯矩者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求：设计值应符合下列公式要求：-节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的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；弯矩设计值之

44、和；-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的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；弯矩设计值之和；-柱端弯矩增大系数，一级为柱端弯矩增大系数，一级为1.4，二级为，二级为1.2，三级为三级为1.1。对顶层柱和柱轴压比小于对顶层柱和柱轴压比小于0.15的，认为其具有与的，认为其具有与梁相近的变形能力，故不考虑上述调整。梁相近的变形能力，故不考虑上述调整。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：-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据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

45、载力所对应的弯矩值之和；值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值之和；由于框架底层柱根部截面极限抗弯承载能力对整体框架由于框架底层柱根部截面极限抗弯承载能力对整体框架的延性起控制作用。柱脚过早出现塑性铰，会影响整个框的延性起控制作用。柱脚过早出现塑性铰，会影响整个框架塑性机制的发展，另外随着底层梁铰的出现，底层柱根架塑性机制的发展，另外随着底层梁铰的出现，底层柱根部弯矩也有所增大，底层柱的计算长度、反弯点位置也具部弯矩也有所增大，底层柱的计算长度、反弯点位置也具有更大的不确定性，为延缓底层柱底截面塑性铰的发生，有更大的不确定性，为延缓底层柱底截面塑性铰的发生，使整个结构的塑性发展更充分，故应适当加强底

46、层柱的抗使整个结构的塑性发展更充分，故应适当加强底层柱的抗弯能力。弯能力。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋为此，规范规定：为此，规范规定：）一、二、三级框架底层一、二、三级框架底层柱底截面柱底截面组合的组合的弯弯矩设计值矩设计值应分别乘以应分别乘以增大系数增大系数1.5、1.25、1.15。底。底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。底层层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。）一、二、三级框架的角柱，应在以上调整一、二、三级框架的角柱，应在以上调整后的组合弯矩设计值的基础上再乘以不

47、小于后的组合弯矩设计值的基础上再乘以不小于1.10的的增大系数。增大系数。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋控制柱的轴压比控制柱的轴压比N为组合轴压力设计值；为组合轴压力设计值；b、h为柱的短长边；为柱的短长边；fc为为混凝土抗压强度设计值。混凝土抗压强度设计值。轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面轴压比：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面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比,即：即：它是控制偏心受拉边钢筋先达到抗拉强度，还它是控制偏心受拉边钢筋先达到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标是受压区混凝土先达到其极限压

48、应变的主要指标规范规定：柱轴压比不应超过下表，但规范规定：柱轴压比不应超过下表，但类类场地上的较高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。场地上的较高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋轴压比大小是影响柱破坏形态和变形性能的重轴压比大小是影响柱破坏形态和变形性能的重要因素受压构件的延性随轴压比增加而减小。因此要因素受压构件的延性随轴压比增加而减小。因此必须控制轴压比，以保证柱具有一定的延性。必须控制轴压比，以保证柱具有一定的延性。0.900.950.800.850.700.75框架框架框架框架-剪力墙剪力墙三三二二一一结构类型结构类型抗震等级抗

49、震等级柱轴压比限制柱轴压比限制 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)宜对称布置；宜对称布置；(b)截面尺寸大于截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不的柱，纵向钢筋间距不宜大于宜大于200mm;(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中柱和边柱中柱和边柱 角柱角柱四四三三二二一一类别类别抗震等级抗震等级 (d)柱的总配筋率不应大于柱的总配筋率不应大于5%。(e)一级且剪跨比大于一级且剪跨比大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于率不宜大于1.2%,并宜沿柱全高采用复

50、合箍筋；并宜沿柱全高采用复合箍筋；第五章第五章 多层和高层钢筋混凝土房屋多层和高层钢筋混凝土房屋、框架柱斜截面受剪承载力计算、框架柱斜截面受剪承载力计算为实现为实现“强剪弱弯强剪弱弯”的原则，即保证柱在塑性的原则，即保证柱在塑性铰区的抗剪承载力大于抗弯承载力，不至于过早铰区的抗剪承载力大于抗弯承载力，不至于过早出现剪切破坏，应对柱的截面剪力进行调整。出现剪切破坏，应对柱的截面剪力进行调整。柱端剪力设计值调整柱端剪力设计值调整(f)柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区加密区(g)边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小