建筑结构第十七章多层钢筋混凝土框架的抗震设计.ppt

第十七章第十七章 多层钢筋混凝土框架的抗震设计多层钢筋混凝土框架的抗震设计第一节第一节 框架抗震设计的一般规定框架抗震设计的一般规定第二节第二节 框架截面的抗震设计框架截面的抗震设计第三节第三节 纵向钢筋的锚固和连接纵向钢筋的锚固和连接第四节第四节 抗震框架的一般构造要求抗震框架的一般构造要求第一节第一节 框架抗震设计的一般规定框架抗震设计的一般规定一、一、结构抗震等级结构抗震等级二、二、抗震缝设置抗震缝设置三、三、结构布置原则结构布置原则四、四、截面尺寸选择截面尺寸选择一、一、结构抗震等级结构抗震等级1.钢筋混凝土房屋应根据烈度、房屋高度和结构类型钢筋混凝土房屋应根据烈度、房屋高度和结构类型 采用不同的抗震等级。抗震等缎分为一采用不同的抗震等级。抗震等缎分为一、二、三、二、三、四共四共4级。级。2.丙类建筑的框架结构其抗震等级规定如下表丙类建筑的框架结构其抗震等级规定如下表。3.对甲、乙、丁类建筑，按相应的抗震设防标准和表对甲、乙、丁类建筑，按相应的抗震设防标准和表 确定抗震等级。确定抗震等级。4.裙房与主楼相连时，除应按裙房本身确定抗震等级裙房与主楼相连时，除应按裙房本身确定抗震等级 外，尚不应低于主楼的抗筋等级；裙房与主楼分离外，尚不应低于主楼的抗筋等级；裙房与主楼分离 时，按裙房本身确时，按裙房本身确 定抗震等级。定抗震等级。二、二、抗震缝设置抗震缝设置1.钢筋混凝土框架结构应避免采用不规则的建筑结钢筋混凝土框架结构应避免采用不规则的建筑结构方案，不设防震缝。构方案，不设防震缝。2.当需要设置防震缝时，框架结构房屋的防震缝宽当需要设置防震缝时，框架结构房屋的防震缝宽度与高度有关。当高度不超过度与高度有关。当高度不超过15m时，可采用时，可采用70mm；超过超过15m时、时、6、7、8、9度相应每增加高度相应每增加高度度5、4、和和2m时加宽时加宽20mm。3.对于对于8、9度的框架结构房屋，当防震缝两侧结构度的框架结构房屋，当防震缝两侧结构高度高度、刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋刚度或层高相差较大时，可在缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙（每一的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙（每一侧抗撞墙的数量不少于两道，并宜分别对称布置，侧抗撞墙的数量不少于两道，并宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距）。墙肢长度可不大于一个柱距）。三、三、结构布置原则结构布置原则1.框架结构的平面布置和沿高度方向的布置原则应符合框架结构的平面布置和沿高度方向的布置原则应符合“规则规则结构结构”的规定。的规定。2.框架应双向设置，梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱框架应双向设置，梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的宽的l4。3.框架结构中的填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，砌体框架结构中的填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称，砌体填充墙宜与柱脱开或采用柔性连接。填充墙宜与柱脱开或采用柔性连接。4.砌体砂浆强度不低于砌体砂浆强度不低于M5，墙顶与框架梁密切结合；墙中沿框墙顶与框架梁密切结合；墙中沿框架柱全高设置拉筋。架柱全高设置拉筋。6.墙长墙长5m时，墙顶宜与框架梁有拉结。时，墙顶宜与框架梁有拉结。7.墙长超过层高墙长超过层高2倍，宜设钢筋混凝土构造柱。倍，宜设钢筋混凝土构造柱。8.墙高超过墙高超过4m时，墙体半高宜设置与柱连接，且沿墙全长贯通时，墙体半高宜设置与柱连接，且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁。的钢筋混凝土水平系梁。四、四、截面尺寸选择截面尺寸选择1.梁的截面尺寸梁的截面尺寸v 梁的截面宽度不宜小于梁的截面宽度不宜小于200mm；v 截面高宽比不宜大于截面高宽比不宜大于4；v 净跨与截面高度之比不宜小于净跨与截面高度之比不宜小于4。2.柱的截面尺寸柱的截面尺寸v 柱的截面宽度和高度均不宜小于柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小圆柱直径不宜小于于350mm；v 截面长边与短的边长比不宜大于截面长边与短的边长比不宜大于3；v 剪跨比宜大于剪跨比宜大于2；v 柱的截面尺寸需满足柱的轴压比的要求。（轴压比是指柱柱的截面尺寸需满足柱的轴压比的要求。（轴压比是指柱组合的轴压力设计值组合的轴压力设计值N与柱的全截面面积与柱的全截面面积A和混凝土轴心和混凝土轴心抗压强度设计值抗压强度设计值fc的乘积的比值，即的乘积的比值，即 uN=N/fc A。第二节第二节 框架截面的抗震设计框架截面的抗震设计一、一、抗震框架的一般设计原则抗震框架的一般设计原则二、二、地震作用计算地震作用计算三、三、框架在水平地震作用下的内力和侧移框架在水平地震作用下的内力和侧移四、四、荷载效应基本组合荷载效应基本组合五、框架截面抗震验算五、框架截面抗震验算一、一、抗震框架的一般设计原则抗震框架的一般设计原则1.1.强柱弱梁原则强柱弱梁原则v 梁端受拉钢筋的屈服先于柱端受拉钢筋的屈服；梁端受拉钢筋的屈服先于柱端受拉钢筋的屈服；2.2.强剪弱弯原则强剪弱弯原则v 构件的抗剪承载能力应高于该构件的抗弯承载能力；构件的抗剪承载能力应高于该构件的抗弯承载能力；3.3.强节点、强锚固原则强节点、强锚固原则v 强节点强节点抗剪验算，在节点区配置足够的箍筋，抗剪验算，在节点区配置足够的箍筋，并保证混凝土的强度及密实性；并保证混凝土的强度及密实性；v 强锚固强锚固处理好纵向钢筋在节点区的锚固构造。处理好纵向钢筋在节点区的锚固构造。二、二、地震作用计算地震作用计算1.多层框架结构在一般情况下应沿两个主轴方向多层框架结构在一般情况下应沿两个主轴方向分布考虑水平地震作用，各方向的水平地震作分布考虑水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担。用应全部由该方向的抗侧力构件承担。2.对高度不超过对高度不超过40m，以剪切变形为主，且刚度以剪切变形为主，且刚度与质量沿高度分布比较均匀的框架结构，可采与质量沿高度分布比较均匀的框架结构，可采用底部剪力法计算水平地震作用。用底部剪力法计算水平地震作用。三、三、框架在水平地震作用下框架在水平地震作用下的内力和侧移的内力和侧移v 采用采用D值法计算框架内力和侧移值法计算框架内力和侧移四、四、荷载效应基本组合荷载效应基本组合1.无地震作用组合：无地震作用组合：S=G GS SGK GK+Q QQ QS SQKQK+WWWWS SWkWk式中式中:S S 无地震组合时荷载效应组合的设计值；无地震组合时荷载效应组合的设计值；S SGK GK 永久荷载效应标准值；永久荷载效应标准值；S SQkQk 楼面活荷载效应标准值；楼面活荷载效应标准值；S SWK WK 风荷载效应标准值；风荷载效应标准值；G G、Q Q、W W 分别为永久荷载、楼面活荷载、分别为永久荷载、楼面活荷载、风荷载分项系数；风荷载分项系数；Q Q、W W 分别为楼面活荷载和风荷载组合值系数。分别为楼面活荷载和风荷载组合值系数。荷载分项系数应按下列规定采用：荷载分项系数应按下列规定采用：1)1)承载力计算时承载力计算时：永久荷载的分项系数永久荷载的分项系数G G：v 当其效应对结构不利时：当其效应对结构不利时：对由可变荷载效应控制的组合应取对由可变荷载效应控制的组合应取1.21.2；对由永久荷载效应控制的组合应取对由永久荷载效应控制的组合应取1.351.35。v 当其效应对结构有利时，应取当其效应对结构有利时，应取1.01.0；楼面活荷载的分项系数楼面活荷载的分项系数Q Q：一般情况下应取一般情况下应取1.41.4；风荷载的分项系数风荷载的分项系数WW：应取应取1 14 4。2)位移计算时：位移计算时：公式中各分项系数均应取公式中各分项系数均应取1.01.0。2.有地震作用组合时：有地震作用组合时：；SE=GSGEGE+EhEhS SEhkEhk+EvEvS SEvkEvk+WWWWS SWkWk式中：式中：S SE E荷载效应和地震作用效应组合的设计值；荷载效应和地震作用效应组合的设计值；S SGEGE重力荷载代表值的效应重力荷载代表值的效应 重力荷载代表值包括下列荷载：重力荷载代表值包括下列荷载：100100自重标准值，自重标准值，5050雪荷载标准值，雪荷载标准值，50508080楼面活楼面活荷载荷载(在书库及档案库中取在书库及档案库中取8080楼面活荷载楼面活荷载)；S SEhkEhk水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；或调整系数；S SEvkEvk竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；或调整系数；G G重力荷载分项系数；重力荷载分项系数；WW风荷载分项系数；风荷载分项系数；EhEh水平地震作用分项系数；水平地震作用分项系数；EvEv竖向地震作用分项系数；竖向地震作用分项系数；WW风荷载的组合值系数，应取风荷载的组合值系数，应取0.200.20。v有地震作用效应组合时，荷载效应和地震有地震作用效应组合时，荷载效应和地震作用效应的分项系数应按下列规定采用：作用效应的分项系数应按下列规定采用：1)1)承载力计算时承载力计算时，分项系数应按下表采用。分项系数应按下表采用。当重力荷载效应对结构承载力有利时，表当重力荷载效应对结构承载力有利时，表中中G G不应大于不应大于1.01.0。2)2)位移计算时位移计算时，公式中各分项系数均应取公式中各分项系数均应取1.01.0。五五、框架截面抗震验算、框架截面抗震验算（一）框架梁（一）框架梁1 1、框架梁的正截面受弯承载力计算、框架梁的正截面受弯承载力计算1）抗震设计中的正截面承载力计算直接采用静载作用计算直接采用静载作用 下的承载力计算公式：下的承载力计算公式：ME MuE/RE=Mu/RE （或或 RE ME Mu）2）框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面 面积的比值，除按计算确定外。面积的比值，除按计算确定外。一级抗震等级一级抗震等级 A As s/A/As s0.50.5；二、三级抗震等级二、三级抗震等级 A As s/A/As s0.30.3。框架梁两端（支座截面）必须是双筋截面。3）承载力计算公式承载力计算公式v 得到名义压区高度为：得到名义压区高度为：cyybfffhx10ysyscfAfAfbx1v 由平衡条件由平衡条件 X=0：v 由另一极限状态平衡条件由另一极限状态平衡条件 M|As=0：不考虑地震作用时：不考虑地震作用时：)()5.0)(00maxahfAxhfAfAMbysbysysb)()5.0)(100maxahfAxhfAfAMbysbysysREb考虑地震作用时：考虑地震作用时：1等效矩形应力图形系数，当混凝土强度等级不等效矩形应力图形系数，当混凝土强度等级不 超过超过C50时，取为时，取为1.0；当混凝土强度等级为；当混凝土强度等级为C80 时，取为时，取为0.94，其间按线性内插；，其间按线性内插；RE承载力抗震调整系数，由表承载力抗震调整系数，由表215选用；选用；Mbmax由荷载效应组合得到的最大弯矩设计值。由荷载效应组合得到的最大弯矩设计值。2 2、框架梁斜截面受剪承载力计算、框架梁斜截面受剪承载力计算1 1）抗震设计中采用与非抗震设计中不同的斜截面受剪抗震设计中采用与非抗震设计中不同的斜截面受剪 承载力计算公式承载力计算公式（R=Vu=Vc+Vs；RE=VuE=0.6Vc+Vs)即：即：VbVuE/RE=（0.6Vc+Vs)/RE 或或 REVb(0.6Vc+Vs)2 2）承载力计算（抗震设计）承载力计算（抗震设计）v 一般框架梁：一般框架梁：REVb 0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/sv 集中荷载作用下集中荷载作用下(包括有多种荷载，其中集中荷载包括有多种荷载，其中集中荷载 对节点边缘产生的剪力值占总剪力值的对节点边缘产生的剪力值占总剪力值的75%75%以上的以上的 情况情况)的框架梁：的框架梁：REVb 1.05ftbh0/(+1)+fyv