框架梁柱设计及步骤课件.pptx

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1、2023/6/3 1框架内力组合及最不利内力框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求框架梁截面设计和配筋构造框架梁截面设计和配筋构造框架柱截面设计和配筋构造框架柱截面设计和配筋构造框架节点核心区截面设计框架节点核心区截面设计2023/6/3 2 6.1 延性框架的概念设计1、延性结构设计原则（1）强柱弱梁（或强墙弱梁）要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免或减少柱子中的塑性铰（2）强剪弱弯（3）强节点、强锚固（4）局部加强（5）限制轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束2、保证延性的抗震措施（1）先划分抗震等级（分四个等级）（2）根据抗震等级，按延性设计原则控制计算：内力调整构

2、造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求2023/6/3 3 在“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则下，地震区的结构都应该设计成延性结构。即在中等地震下，允许结构某些部位出现塑性铰。只要进行合理的延性结构设计，结构可以通过塑性变形消耗地震能量，做到“大震不倒”（而不是靠承载力抵抗大震）6.1 延性框架的概念设计2023/6/3 4 框架柱的轴压比限值(影响柱承载力和延性的参数)N 6.1 延性框架的概念设计2023/6/3 5 6.2 框架梁抗震设计 6.2.1 框梁破坏形态与延性梁的破坏类型（弯曲、剪切破坏）6.2.2 梁截面抗弯设计 梁截面配筋与延性受压区高度小，延性好受压钢筋能改善

3、延性（要求一定量的受压钢筋）梁截面抗弯验算2023/6/3 6 6.2 框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算 框梁箍筋与延性满足强剪弱弯要求满足抗震构造措施要求 剪力设计值2023/6/3 7 剪力设计值 框架梁强剪弱弯调整：一、二、三级需调整，四级不调整9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.3、1.2、1.1 梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁 分析的梁端截面剪力设计值 6.2 框架梁抗震设计6.2.3

4、 梁的抗剪验算2023/6/3 8框架梁受剪承载力 无地震作用组合时集中荷载为主的梁 6.2 框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算2023/6/3 9 6.2 框架梁抗震设计6.2.3 梁的抗剪验算 地震作用组合时集中荷载为主的梁2023/6/3 106.2.4 框架梁构造要求1、框架梁设计应符合下列要求（1）纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.2和 二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规定数值2023/6/3 1 1（2）框架梁截面配箍率 As为单肢箍筋截面面积，n为肢数，s为箍筋梁跨方向间距，b为梁宽（3）箍筋构造（箍筋加密要求、直径和间距）箍筋加密区长度:(一级),(二

5、四级)第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处 箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级 200mm和20倍箍筋直径的较大值，二、三级 250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm 箍筋应有1350弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10倍箍筋直径和75mm的较大值6.2.4 框架梁构造要求2023/6/3 12 6.3 框架柱抗震设计6.3.1 柱延性影响因素箍筋剪跨比剪跨比反映了柱端弯矩和剪力的相对大小剪跨比大于2为长柱。箍筋的3 个作用：抗剪、约束混凝土、防止纵近压屈。轴压比2023/6/3 146.3.2 框架柱压弯承载力验算1、轴力、弯矩设计值（9度、一级）节点上下柱端截面顺时针或逆时

6、针方向组合弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.4 1.2 1.1（一、二、三级）（1）强柱弱梁（3）角柱：上述调整后的弯矩设计值再乘1.1增大系数。部分框支剪力墙结构的框支柱内力调整（2）框架结构柱固端弯矩增大抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.5、1.25和 1.15的乘积。2、柱正截面受弯承载力验算：按压弯构件计算2023/6

7、/3 16 6.3.3 受剪承载力验算强剪弱弯调整（适用于一、二、三级框架）9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为柱上下端顺时针或逆向组合的弯矩设计值1 剪力设计值2 受剪承载力根据实配钢筋和强度标准值计算2023/6/3 176.3.4 框架柱构造 1 最小截面尺寸（防止斜压破坏）2 纵向钢筋 3 轴压比限值2023/6/3 186.3.4 框架柱构造 4 箍筋要求(1)箍 筋 加 密 区 的 箍 筋 肢 距，一 级 不 宜 大 于 200mm，二 三 级 不宜 大 于 250mm和 20倍 箍 筋 直 径 的 较 大 值，四 级 不 宜 大 于300mm。(2)柱箍筋加密区范围：

8、底 层 柱 的 上 端 和 其 他 各 层 柱 的 两 侧，应 取 矩 形 截 面 柱 之 长边 尺 寸（或 圆 形 截 面 柱 之 直 径）、柱 净 高 之 1/6和 500mm三者之最大值范围；底层柱刚性地面上下各500mm范围；底层柱柱根以上1/3柱净高的范围；剪跨比不大于2的柱全高范围；一级及二级框架角柱的全高范围；(3)箍筋最大间距与最小直径2023/6/3 20框架梁、柱设计步骤1、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度：主梁计算跨度步骤一：结构布置步骤二：截面初选2、框架柱的截面尺寸 矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于250mm，抗震设计不宜小于300mm，圆柱截面直径不宜小于350m

9、m2023/6/3 21框架梁、柱设计步骤步骤三：汇集荷载及荷载计算 竖向恒荷载 竖向活荷载 水平风荷载 地震作用步骤四：内力计算 竖向恒荷载作用下内力计算 竖向活荷载作用下内力计算 水平风荷载作用下内力计算 地震作用下内力计算2023/6/3 22框架梁、柱设计步骤五八步骤六：控制截面及控制截面内力调整 梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布步骤五：侧移验算 侧移不满足要求回到步骤一2023/6/3 23步骤六 组合前的内力调整（1）将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端（控制截面）的内力，当梁柱截面高度较小时，此项调整可略去（偏安全）2023/6/3 24（2）

10、竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布。通常是降低支座负弯矩，以减少支座处上部配筋，方便施工 支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取0.80.9，支座弯矩确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求 按简支梁计算时跨中弯矩 经内力调整并组合后的支座弯矩步骤六 组合前的内力调整2023/6/3 25框架梁、柱设计步骤步骤七：内力组合、确定最不利内力（恒荷载起控制，无风）（活荷载起控制，有风）（风荷载起控制，有风）（地震作用起控制）2023/6/3 26框架柱：上下端框架梁、柱设计步骤步骤七：内力组合、确定最不利内力框架梁：两端支座 跨中在恒、活、风及地震作用分别计算内力后，要

11、按照“可能与最不利”的原则进行内力组合目的：求出控制截面的最不利内力2023/6/3 27框架梁、柱设计步骤步骤八：截面尺寸验算1、框架梁受剪截面应符合下列要求无地震作用组合时有地震作用组合时 跨高比大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱 砼强度影响系数，强度等级不大于C50时取1.0；当为C80时取0.8；在C50和C80之间时可按线性内插取用 跨高比不大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱2023/6/3 282、框架柱截面应符合下列要求 柱剪跨比不宜小于2 柱截面高宽比不宜大于3剪跨比影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数 长柱，发生弯曲破坏 短柱，发生剪切破坏 极短柱，发生剪切斜拉破坏注意：轴压比和剪

12、跨比是影响柱延性的重要参数框架梁、柱设计步骤步骤八：截面尺寸验算2023/6/3 29框架梁、柱设计步骤1、框架梁强剪弱弯调整一、二、三级抗震需调整，四级无需调整9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩应取零 梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.3、1.2、1.1 梁的净跨 考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁 分析的梁端截面剪力设计值步骤九：延性设计调整2023/6/3 30框架梁、柱设计步骤2、强柱弱梁调整（适用于一、二、三级框架）9度抗震设计的结构和一级框架

13、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弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进行分配 节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩取为零 柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.4、1.2、1.1步骤九：延性设计调整2023/6/3 31 框架梁、柱设计步骤3、框架柱强剪弱弯调整（适用于一、二、三级框架）9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值4、构造要求抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值，应分别采用考虑地震作用

14、组合的弯矩值与增大系数1.5、1.25和 1.15的乘积。步骤九：延性设计调整2023/6/3 32框架梁、柱截面设计步骤步骤十：抗弯承载力计算1、框架梁抗弯承载力计算 无地震作用组合时 由矩形截面受弯极限状态平衡条件可以得到2023/6/3 33框架梁、柱截面设计步骤步骤十：抗弯承载力计算 地震作用组合时 抗震设计时梁两端受压区高度限制具体要求如下：一级抗震 X0.25h0b0，AsAs0.5；二、三级抗震 X0.35h0b0，AsAs0.3 2023/6/3 34框架梁、柱截面设计步骤步骤十：抗弯承载力计算2、框架柱抗弯承载力计算 无地震作用组合时 假定大偏心 地震作用组合时 2023/6/3 35 6.4 框架梁、柱截面设计和配筋构造抗剪承载力计算步骤十一：抗剪承载力计算有拉力情况下 无地震作用组合时 地震作用组合时2023/6/3 36框架梁、柱截面设计步骤步骤十二：构造要求