周献祥-结构设计笔记1.pdf

混规 .9.3.6: 柱纵向钢筋应贯穿中间层的中间节点或端节点，接头应设在节点区以外 柱纵向钢筋在顶层中节点的锚固应符合下列要求： 1.柱纵向钢筋应伸至柱顶，且自梁底算起的锚固长度不应小于 la 2.当截面尺寸不满足直线锚固要求时，可采用 90° 弯折锚固措施此时，包括弯弧在内的钢筋垂直投影锚固长度不应小于 0.5lab，在弯折平面内包含弯弧段的水平投影长度不宜小于 12d(图 9． 3． 6a) 3.当截面尺寸不足时，也可采用带锚头的机械锚固措施此时，包含锚头在内的竖向锚固长度不应小于 0.5lab(图 9． 3． 6b) 4 当柱顶有现浇楼板且板厚不小于 100mm时，柱纵向钢筋也可向外弯折，弯折后的水平投影长度不宜小于 12d 9.3.7.顶层端节点柱外侧纵向钢筋可弯入梁内作梁上部纵向钢筋；也可将梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在节点及附近部位搭接，搭接可采用下列方式： 1.搭接接头可沿顶层端节点外侧及梁端顶部布置，搭接长度不应小于 1.5lab(图9． 3． 7a)其中，伸入梁内的柱外侧钢筋截面面积不宜小于其全部面积的 65％；梁宽范围以外的柱外侧钢筋宜沿节点顶部伸至柱内边锚固。

当 柱外侧纵向钢筋位于柱顶第一层时，钢筋伸至柱内边后宜向下弯折不小于 8d 后截断 (图 9． 3． 7a)， d为柱纵向钢筋的直径；当柱外侧纵向钢筋位于柱顶第二层时，可不向下弯折当现浇板厚度不小于100mm时，梁宽范围以外的柱外侧纵向钢筋也可伸入现浇板内，其长度与伸入梁内的柱纵向钢筋相同 2.当柱外侧纵向钢筋配筋率大于 1.2％时，伸入梁内的柱纵向钢筋应满足本条第 1款规定且宜分两批截断，截断点之间的距离不宜小于 20d， d为柱外侧纵向钢筋的直径梁上部纵向钢筋应伸至节点外侧并向下弯至梁下边缘高度位置截断 3.纵向钢筋搭接接头也可沿节点柱顶外侧直线布置 (图 9． 3． 7b)，此时，搭接长度自柱顶算起不应小于 1.7lab当梁上部纵向钢筋的配筋率大于 1.2％时，弯入柱外侧的梁上部纵向钢筋应满足本条第 1款规定的搭接长度，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于 20d， d 为梁上部纵向钢筋的直径 4.当梁的截面高度较大，梁、柱纵向钢筋相对较小，从梁底算起的直线搭接长度未延伸至柱顶即已满足 1.5lab的要求时，应将搭接长度延伸至柱顶并满足搭接长度 1.7lab的要求；或者从梁底算起的弯折搭接长度未延伸至柱内侧边缘 即已满足 1.5lab的要求时，其弯折后包括弯弧在内的水平段的长度不应小于 15d， d为柱纵向钢筋的直径。

29.框架中间层端节点梁纵筋锚固机理及一些不合理做法： 1.水平投影段太短：规范规定， 当柱截面尺寸不满足直线锚固要求时，梁上部纵向钢筋可采用本规范第 8． 3， 3条钢筋端部加机械锚头的锚固方式梁上部纵 向钢筋宜伸至柱外侧纵向钢筋内边，包括机械锚头在内的水平投影锚固长度不应小于 0.4 al实际工程中，当柱截面尺寸较小、梁负筋直径较大时，其水平投影长度就可能小于 0.4 al，满足不了规范要求 2.竖直投影长度太长：当柱截面尺寸不足以设置直线锚固形式，而必须采用带 90度弯折段的锚固时，不必要求满足总锚固长度不小于al的要求，因为当包含弯弧段在内的水平投影长度不 小于 0.4al，包含弯弧段在内的竖直投影长度为 15d时，已能可靠保证梁的锚固强度和刚度特别是当梁高比较小时，竖直段满足al时就会出现负筋段大于梁高 3.支座负筋竖直段向上锚固：这种情况主要出现在负筋竖直段长度大于梁高时若负筋向下弯折，则柱混凝土施工缝就不可能设在梁底标高处，影响柱混凝土浇筑但将负筋向下弯折改为向上弯折后，对地震区框架端节点的受力还是产生了较大的不利影响 30.柱轴向力对节点核心区箍筋 应力影响较小，而梁荷载传到节点的剪力是引起箍筋高应力的主要原因。

框架节点核心区的受力与破坏过程可分为弹性阶段、通裂阶段、破裂阶段直至最后破坏相应的剪力传递机制分别为斜压杆机构、桁架结构或组合块体机制、约束效应（又称为约束机构） 1.斜压杆机构：节点核心区混凝土开裂前，处于弹性阶段，试验测得在弹性阶段核心区箍筋拉应力很小，作用于核心区的斜压力由跨越核心区对角的混凝土斜压柱来承担在节点域配置斜向交叉钢筋，与普通配置水平箍筋的节点相比，受剪承载力提高较多，是改善节点耐震性能的一个有效构造方案 2. 桁架机构：当作用于节点核心区的剪力达到其最大受剪承载力的 60%-70%时，在节点核心区产生很大的斜拉力和斜压力，核心区混凝土突然出现对角贯通裂缝，箍筋应力突然增大，个别达到屈服，节点剪切刚度明显下降，核心区混凝土出现多条平行于对角线的通常裂缝，此时作用在核心区的剪力主要通过梁纵筋与核心区混凝土之间的粘结力来传递，由核心区混凝土与箍筋共同承担，形成以箍筋为水平拉杆、柱纵筋为竖向拉杆、斜裂缝间的混凝土为斜压杆的桁架机构 3.约束效应（机构）：节点核心区中的斜压混凝土将沿与其受压方向垂直的另外两个方向膨胀，这 种膨胀从节点开始受力起就受到节点水平箍筋各肢的约束，因此，节点水平箍筋各肢将形成对斜压混凝土的约束结构。

这一机构，不直接参与抵抗节点剪力，但它是在核心区混凝土交叉斜向开裂后保持斜压混凝土抗压能力的关键因素，所以一般称为约束效应 31.梁上部支座负筋未伸至节点对边就向下弯折，如下图所示这种情况主要出现在现场下料时梁负筋偏短或柱筋、梁负筋太多，梁支座负筋要伸至节点对边有一定的苦难 此时，弯弧力将使其附近的水平箍筋产生附加水平力，不仅人为增加了水平箍筋的负担，而且弯弧力需要通过箍筋才能转移到节点核心区 的左侧，在抵消相应部分的上柱剪力后，再与柱上端受压区的压力合成为核心区斜压杆压力这种做法可能在节点上部弯弧附近产生如下图所示的次生斜裂缝，将斜压杆一分为二，对节点受力产生不利影响 33.2010混规规定：框架顶层中间节点和端节点的柱纵筋均必须伸到柱顶后再弯折，然而实际工程中柱纵筋顶端距柱上皮约 50-250mm，以 150mm左右居多此外，根据规范的要求，柱纵向钢筋锚固段竖直投影长度小于al时，柱纵向钢筋伸至柱子顶后应向节点内水平弯折不小于 12d， 只有梁宽范围以外的柱纵向钢筋才可以向外弯折锚入厚度不小于80mm、混凝土强度等级不低于 C20的现浇板中，但现在施工图，柱顶纵筋钢筋几乎一律向外弯折，很少有向节点内弯折的做法。

大量试验表明，中间层中间节点和顶层中间节点核心区的抗震抗剪性能主要是由核心区沿两个对角斜向交替受压的混凝土，在核心区水平箍筋对其发挥一定作用的条件下是否压溃来控制的因此，在框架顶层中间节点和端节点，柱纵筋伸不到柱顶、纵向钢筋向节点核心区外弯折，对节点核心区的斜压杆机构、桁架机构和约束机构均产生不利的影响 34.反梁结构底板纵筋锚固做 法： 实际工程中普遍用方法（ a），底板钢筋一般要弯折后锚入梁内并放置于梁底筋的上面，这种做法不方便施工，钢筋打弯费工费时，并且也会使梁板交接处板底筋保护层厚度增大，形成薄弱环节，在温度应力作用下，有可能开裂 梁板交接处的作用力主要由支座负弯矩和剪力，设计中一般不考虑板的剪切，支座负弯矩由板的负筋承受与板底筋关系不大，所以板底筋在此处只需解决锚固，不存在提过板底钢筋放置于梁底筋上面的支承关系来传递荷载的问题采用（ b），理论上不会有问题，正如板支座负筋放置于梁纵筋之上、剪力墙水平筋设置于暗柱纵筋之外一样 在梁底，虽然在荷载作用下，梁底会开裂，但只有在极端情况下梁底混凝土才会脱落，于是推荐采用（ c），在梁内增加了 10d的竖直锚固段，因而当梁处于极限状态时，板底筋有一可靠的锚固。

35.悬臂梁负弯矩截断问题：混规 9.2.4. 在钢筋混凝土悬臂梁中，应有不少于 2根上部钢筋伸至悬臂梁外端，并向下弯折不小于 12d；其余钢筋不应在梁的上部截断，而应按本规范第 9． 2． 8条规定的弯起点位置向下弯折，并按本规范第 9． 2． 7条的规定在梁的下边锚固 36.抗震设计：结构抗震性能的决定因素是良好的概念设计 37.建筑 工程的地震破坏现象及对抗震设计的启示：建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动的过程中，因结构强度不足、变形过大、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏 主要承重结构的抗震强度不足：设计时没考虑地震影响或抗震设防强度不足，或者现行规范的不合理使设计地震作用效应太小（比如软弱地基上的长周期建筑物）的结构，在具有多向性的地震力作用下，不仅结构构件所承受的内力将突然加大很多倍，而且会改变其受力方式（如受压构件变成受拉构件、受弯构件跨中出现负弯矩等），致使构件因强度不足而破坏，主要表现为：完全倒塌、底部坍塌、短柱破坏和顶层 或中间层倒塌 结构丧失稳定性：房屋建筑或构建物是由许多不同的构件组成的，在地震作用下，结构的整体性好，是保证房屋不发生倒塌或严重破坏的关键。

构件间连接薄弱、支撑数量不足的建筑物，各部分构件和主要承重结构并未破坏，却往往由连接构件的局部节点的强度不足、锚固连接不好或延性不够而破坏，并可能因被各个击破而导致整个建筑物的倒塌 地基失效：在强烈地震作用下，地基承载力可能下降，以至于完全丧失对于饱和砂土层的地基会产生液化现象而丧失承载力，造成建筑倾倒或破坏因此，要采用必要的地基抗震措施，加强地基的抗震承载力 39.抗震时结构控制： 1.控制振动的振源：对于风荷载、地震作用这样的随机荷载，控制振源十分困难，这主要通过适当选择建筑物的场地，以及合理布置结构的形式、方位等途径加以考虑 2.切断振源的传播途径：也是隔震的思想本质，在结构与地基之间设置一层具有足够可靠性的“隔震层”，以切断或抑制地震波向上部结构传递的路径或改变其传递方式，使上部结构在地震作用下只作近似平动还可以利用断层、沟槽等方式改变地震波的传播途径 3.避免结构共振：通过改变结构的固有周期，使其避开振动的共振区域， 以达到减震的目的以外，还可以利用结构或构件滞回曲线的非线性化，达到避免共振的目的 4.提高结构的衰减性：主要有两种方法，一种方法是采用粘弹性阻尼、摩擦阻尼和弹塑性耗能元件等来消耗结构的能量；另一种方法是采用辅助系统，将结构能量的一部分转移到辅助系统中，在辅助系统中耗散能量。

5.施加与结构运动相反的作用力：这种方法是主动控制的设计思想主动控制就是利用传感器时刻监测结构的反应，通过计算机的优化分析，瞬时得施加与结构运动相反的作用力此外，某些新型材料在一定条件下，也可以产生与结构运动 相反的作用力 40.被动控制：被动控制因其构造简单，造价低，易于维护且无需外界能量支持等优点而使用，目前比较成熟的做法有以下几种： 基础隔震体系：在上部结构与基础之间设置某种隔震消能装置，以减小地震能量向上传输，达到减小地震震动的目的隔震装置必须具有以下三个特征：具有较大的变形能力；具有足够的初始刚度和强度；提供较大的阻尼，具有较大的耗能能力 基础隔震能显著地降低结构的自振频率，适用于短周期的中低层建筑和刚性结构由于隔震仅对高频地震波有效，因此对高层和超高层建筑不太适用 消能减震体系：消能 减震体系是将结构物的某些非承重构件设计成消能元件，或在结构物的某些部位设置阻尼器在风载或小震时，这些消元构件与阻尼器处于弹性状态，在强风或大震作用下，减震体系消能元件或阻尼器首先进入非弹性状态，产生较大的阻尼，大量消耗能量，使主体结构的动力反应减小 消能减震体系分类： 1.消能构件减震体系：该体系利用结构的非承重构件作为消能装置的结构减震体系，常见的有消能支撑、消能剪力墙。

2.阻尼器消能减震体系：在强震时通过阻尼器耗散能量，常见的阻尼器主要有摩擦阻尼器、金属阻尼器以及黏性和黏弹性阻尼器消能减震体系适用于 高层建筑、超高层建筑和高耸构筑物，对抗震和抗风都有效，而且性能可靠，但装置数量少时作用不。