8框架结构设计与构造.ppt
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第八章第八章 框架设计与构造框架设计与构造1 第八章 框架设计与构造框架设计与构造 框架是框架结构体系、框剪结构体系及框筒结构中的基本结构单元框架是框架结构体系、框剪结构体系及框筒结构中的基本结构单元 各种体系的内力计算方法行所不同，仅在求出内力以后，都要通过内力组合求出梁、柱控制截面的最不利内力，然后进行截面配筋计算及构造设计框架梁按照受弯构件设计，框架柱按照压弯构件设计 梁、柱截面的一般配筋计算及构造在《钢筋混凝土基本构件》中已有详细讨论，这里不再重复但是抗震设计时，对钢筋混凝土构件有特殊的要求，要进行专门的抗震设计 本章重点讨论框架梁、柱及其节点的抗震设计方法，适当补充一些非抗震情况下的设计要求 通过本章学习，了解框架抗震设计方法、概念和要点掌握框架梁、框架柱的剪力、弯矩大小的计算方法以及构造要求掌握框架梁、柱节点的剪力、弯矩大小的计算方法以及构造要求v框架抗震设计方法——延性框架的概念v框架梁抗震设计v框架柱抗震设计v梁柱节点区抗震设计2 框架抗震设计方法框架抗震设计方法——延性框架的概念延性框架的概念在框架体系、框架－剪力墙体系以及框筒体系中，虽然内力计算方法不同，但是在求出内力以后，都要通过内力组合求出梁、柱控制截面的最不利内力，然后进行截面配筋计算以及构造设计。
虽然梁、柱截面的一般配筋计算以及构造在一般的钢筋混凝土教材中已有讨论，但在抗震设计时，对钢筋混凝土构件有特殊要求本章重点讨论框架梁、柱以及节点的抗震设计方法，并适当补充一些非抗震情况下的设计要求一、延性框架的概念一、延性框架的概念二、延性结构的设计原则二、延性结构的设计原则——“三强三弱三强三弱”三、合适的结构材料三、合适的结构材料3 在罕遇地震作用下要求结构处于弹性状态是不必要，也是不经济的通常是在中等烈度的地震作用下允许结构某些构件屈服，出现塑性铰，使结构刚度降低，塑性变形加大当塑性铰达到一定数量后，结构会出现屈服现象，即承受的地震作用力不增加或增加很少，而结构变形迅速增加延性结构的荷载－位移曲线一、延性框架的概念一、延性框架的概念左图为延性结构的荷载－位移曲线，延性结构即是能维持承载能力而又具有较大塑性变形能力的结构结构延性能力通常用顶点水平位移延性比来衡量延性比定义： μ＝Δu/Δy其中：Δy——结构屈服时的顶点位移； Δu——能维持承载能力的最大顶点位移4 延性结构在结果中等烈度的地震作用后，加以修复任可以重新使用，在罕遇地震下也不至于倒塌。
符合抗震设计的“三水准”要求，因此在地震区都应该设计延性结构结果合理设计，钢筋混凝土框架可以达到较大的延性，称为延性框架结构 框架顶点水平位移是由各个杆件的变形形成的当各杆件都处于弹性阶段时，结构变形是弹性的当杆件屈服后，结构就出现塑性变形框架中，塑性铰可能出现在梁上，也可能出现在柱上，因此，梁、柱构件都应由良好的延性构件的延性以构件的变形或塑性铰转动能力来衡量，称为构件位移延性比 μf ＝fu /fy 或截面曲率延性比 μφ＝φu /φy 延性结构的要求和分析延性结构的要求和分析1．要保证框架结构有一定的延性，梁、柱构件需要具有足够的延性，钢筋混凝土构件的剪切破坏是脆性的，或者延性很小因此，构件不能过早剪坏；2．框架结构中，塑性铰出现在梁上比较有利，如图所示：3．塑性铰出现在柱中的时候，很容易形成破坏机构，如图所示：4．延性框架，不仅要保证梁、 柱构件必须具有延性外，还必须保证各构件的连接部分—节点区不出现脆性剪切破坏，同时还要保证支座连接和锚固不发生破坏5 延性结构的设计原则延性结构的设计原则1．强柱弱梁．强柱弱梁要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽量避免和减少柱子中的塑性铰；2．强剪弱弯．强剪弱弯对于梁、柱构件，要保证构件出现塑性铰而不过早剪坏，因此，要使构件抗剪承载力大于塑性铰抗弯承载力，为此要提高构件的抗剪承载力；3．强节点、强锚固、弱构件．强节点、强锚固、弱构件要保证节点区和钢筋锚固不过早破坏，不在梁、柱塑性铰充分发挥作用前破坏。
注意：上述抗震措施要点，不仅适用于延性框架，也适用于其它钢筋混凝土延性结注意：上述抗震措施要点，不仅适用于延性框架，也适用于其它钢筋混凝土延性结构下面几节将主要介绍在延性框架中实现这些要点的措施6 框架梁抗震设计框架梁抗震设计强柱弱梁结构中，主要由梁构件的延性来提供框架结构的延性因此，要求设计具有良好延性的框架梁一、梁的破坏形态与延性一、梁的破坏形态与延性钢筋混凝土梁有两种破坏可能：弯曲破坏与剪切破坏钢筋混凝土梁有两种破坏可能：弯曲破坏与剪切破坏弯曲破坏时，由于纵筋配筋率的影响，可能出现三种破坏形态：1．少筋破坏：2．超筋破坏：3．适筋破坏：PP受拉钢筋配置过少，钢筋屈服后立即被拉断而发生断裂破坏，脆性破坏；受拉钢筋配置过多，钢筋没屈服前混凝土就被压碎而丧失承载能力，脆性破坏；受拉钢筋配置合理，钢筋屈服后，由于钢筋流幅形成塑性铰，中和轴上升，直到压区混凝土被压碎而破坏，延性破坏剪切破坏是脆性的，或者延性很小要防止梁在屈服以前出现剪切破坏，即要求强剪弱弯7 梁的钢筋配置8 二、梁最小截面尺寸二、梁最小截面尺寸• 框架主梁的截面高度可按（1/10～1/18）l确定，l为主梁计算跨度，满足此要求时，一般荷载作用下，可不验算挠度。
• 在地震作用下，梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落如果梁截面宽度过小则截面损失比例较大，故一般框架梁宽度不宜小于200mm• 为了对节点核心区提供约束以提高节点受剪承载力，梁宽不宜小于柱宽的1/2• 狭而高的梁不利于混凝土约束，也会在梁刚度降低后引起侧向失稳，故梁的高宽比不宜大于4• 另外，梁的塑性铰区发展范围与梁的跨高比有关，当跨高比小于4时，属于短梁，在反复弯剪的作用下，斜裂缝将沿梁全长发展，从而使梁的延性和承载力急剧降低• 所以，梁净跨与截面高度之比不宜小于4 框架梁的截面尺寸应满足三方面的要求：承载力要求、构造要求、剪压比限值1．构造要求．构造要求2．剪压比限值．剪压比限值 梁端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根据反复荷载下配箍率较高的梁剪切试验资料，其极限剪压比平均值约为0.24当剪压比大于0.30时，即使增加配箍，也容易发生斜压破坏 9 剪压比限值，主要是防止发生剪切斜压破坏，其次是限制使用荷载下斜裂缝的宽度，同时也是梁的最大配箍条件因此框架梁的截面应符合下列要求：（1）无地震作用组合时：（2）有地震作用组合时：Vb≤0.25βcfcbbhb0跨高比大于2.5的梁： Vb≤跨高比不大于2.5的梁： Vb≤式中βc——混凝土强度影响系数，混凝土强度等级不高于C50时取1.0，为C80时取0.8，高于C50、低于C80时取线性插值； γRE——承载力调整系数，见表7.2； fc——混凝土轴心抗压强度设计值； bb——梁的宽度； hb0——梁的有效高度； Vb——框架梁剪力设计值，按强剪弱弯原则调整梁的截面剪力。
10 三、框架梁的混凝土受压区的限制三、框架梁的混凝土受压区的限制 控制框架梁混凝土受压区的目的是控制塑性铰区纵向受拉钢筋的最大配筋率试验表明，当纵向受拉钢筋配筋率很高时，梁受压区的高度相应加大，截面上受到的压力也大，梁的变形能力随截面混凝土受压区的相对高度增大而减小 为防止框架梁因过高的配筋率而不能满足延性的要求，对梁的混凝土受压区高度应根据不同抗震等级加以限制，受压区高度小则有利于提高梁的延性当ξ（x/h0）为0.20～0.35时，梁的位移延性可达3～4 另外，梁端截面上纵向受压钢筋与纵向受拉钢筋保持一定的比例，对梁的延性也有较大的影响原因是：一定的受压钢筋可以减小混凝土受压区高度；在地震作用下，梁端可能会出现正弯矩，如果梁底面钢筋过少，梁下部破坏严重，也会影响梁的承载力和变形能力因此，梁端部截面必须配置一定的受压钢筋用以提高梁的截面延性具体要求如下： （1）非抗震设计： （2）抗震设计： x≤ξb·h0 ξb＝＝ 一级抗震等级： x≤0.25hb0二、三级抗震等级： x≤0.35hb0 式中hb0——梁截面有效高度； β1——混凝土等效矩形受压区高度与中和轴高度的比值，当混凝土强度等级不大于C50时取0.8，当为C80时取0.74，其他情况按线性内插值取用； ES——钢筋弹性模量； x——等效矩形应力图的混凝土受压区高度，计算x时，应计入受压钢筋，其中ρs、ρ′s——受拉钢筋和受压钢筋的配筋率； fy、f′y——受拉钢筋和受压钢筋的抗拉强度设计值； α1——与混凝土等级有关的等效矩形应力图形系数，当混凝土强度等级不超过C50时取1.0，当混凝土强度等级为C80时取0.94，当混凝土强度等级在C50和C80之间时，按线性内插值取用； fc——混凝土轴心抗压强度设计值。
11 可见，增大受拉钢筋的配筋率，相对受压区高度增大；增大受压钢筋的配筋率，相对受压区高度减小因此，为实现延性钢筋混凝土梁，应限制梁端塑性铰区上部受拉钢筋的配筋率，同时，必须在梁端下部配置一定量的受压钢筋，以减小框架梁端塑性铰区截面的相对受压区高度 梁跨中截面受压区高度控制与非抗震设计时相同 抗震设计时，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积应满足一定的比例，一方面是为了保证塑性铰区有足够的延性，另一方面是考虑地震作用可能引起受力方向的改变受压钢筋的面积除按计算确定外，与顶面受拉钢筋面积的比值还应满足以下要求： 一级框架梁： A′s/ As≥0.5 二、三级框架梁： A′s/ As≥0.3式中As、A′s——梁端塑性铰区顶面受拉钢筋面积和底面受压钢筋面积12 三、框架梁正截面抗弯承载力计算三、框架梁正截面抗弯承载力计算 1．梁受弯承载力的设计表达式．梁受弯承载力的设计表达式2．由抗弯承载力确定截面配筋．由抗弯承载力确定截面配筋（1）非抗震设计： γ0M≤Mu（2）抗震设计： γREME≤Mu（1）无地震作用组合时： bxα1fc＋A′sfy＝Asfy Mb≤(As－A′s)fy(hb0－0.5x)＋A′sfy(hb0－a′) （2）有地震作用组合时： 试验研究表明，在低周反复荷载作用下，构件的正截面承载力与一次加载时的正截面承载力没有太多差别。
因此，对框架梁正截面承载力仍可用非抗震设计的相应公式计算，但应考虑相应的承载力抗震调整系数 bxα1fc＋A′sfy＝Asfy[(As－A′s)fy(hb0－0.5x)＋A′sfy(hb0－a′)] Mb≤式中M、ME——非抗震和抗震设计时梁截面组合的弯矩设计值； Mu——梁截面承载力设计值； γRE——承载力抗震调整系数，查表7.2设计时，将γ0M与γREME进行比较，然后取大者进行配筋计算对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量；跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座正弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者式中 Mb——组合的梁端截面弯矩设计值； As、A′s——受拉钢筋面积和受压钢筋面积； a'——受压钢筋中心至截面受压边缘的距离； γRE——承载力抗震调整系数，取0.7513 四、框架梁斜截面抗剪承载力的验算四、框架梁斜截面抗剪承载力的验算梁的受剪承载力由混凝土和抗剪钢筋两部分组成。
试验研究表明，在低周反复荷载作用下，构件上出现两个不同方向的交叉斜裂缝，直接承受剪力的混凝土受压区因有斜裂缝通过，受剪承载力比一次加载时的受剪承载力要低，梁的受压区混凝土不再完整，斜裂缝的反复张开与闭合，使骨料咬合作用下降，严重时混凝土将剥落根据试验资料，反复荷载下梁的受剪承载力比静载下约低20%～40％因此，抗震设计时，框架梁、柱、剪力墙和连梁等构件的斜截面混凝土受剪承载力取非抗震设计时混凝土相应受剪承载力的0.6，同时应考虑相应的承载力抗震调整系数，并且要满足强剪弱弯的要求因此，在抗震设计和非抗震设计时抗剪承载力有所不同抗剪承载力验算公式为：（1）无地震作用组合时：集中荷载对梁端产生的剪力占总剪力值的75%以上的矩形截面梁：对矩形、T形和工字形截面一般梁 Vb≤Vb≤（1.5≤λ≤3）14 （2）有地震作用组合时对矩形、T形和工字形截面一般梁 Vb≤集中荷载对梁端产生的剪力占总剪力值的75%以上的矩形截面梁：Vb≤（1.5≤λ≤3）式中 Vb——为保证延性框架梁塑性铰区的强剪弱弯的设计剪力，一、二、三级抗震时要根据梁的抗弯承载能力计算其设计值； bb、hb0——梁截面宽度和有效高度； fyv——箍筋抗拉强度设计值； Asv——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积； s——箍筋间距； λ——计算截面的剪跨比。
在塑性铰区以外的各个梁截面，仍按照弹性计算所得的组合剪力，计算所需箍筋数量和间距15 六、框架梁构造要六、框架梁构造要求求 承受地震作用的框架梁，除了保证必要的受弯和受剪承载力外，更重要的是要具有较好的延性，使梁端塑性铰得到充分开展，以增加变形能力，耗散地震能量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、钢筋和混凝土的强度等级等1．框架梁配筋率限制．框架梁配筋率限制 2．纵向钢筋的配置．纵向钢筋的配置 3．箍筋的配置．箍筋的配置 （1）梁端加密区的配箍： （2）抗震设计时，框架梁的箍筋设置： 4．梁筋锚固．梁筋锚固 5．高层框架梁宜采用直钢筋，不宜采用弯起钢筋．高层框架梁宜采用直钢筋，不宜采用弯起钢筋16 1．框架梁配筋率限制．框架梁配筋率限制 限制梁纵向受力钢筋最大配筋率是为防止截面发生脆性的混凝土受压区破坏（超筋梁破坏），而最小配筋率要求则是为了防止截面承载力过小而发生的钢筋拉断的破坏（少筋梁破坏）非抗震设计时，纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.2%和45ft/fy两者的较大值抗震设计时，纵向受拉钢筋的配筋率要求见表8.1 表8.1 框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋百分率（％）抗震等级位 置支座（取较大值）跨中（取较大值）一 级0.40和80ft/fy0.30和65ft/fy二 级0.30和65ft/fy0.25和55ft/fy三级、四级0.25和55ft/fy0.20和45ft/fy17 2．纵向钢筋的配置．纵向钢筋的配置在地震作用效应与竖向荷载效应组合下，框架梁的弯矩分布和反弯点位置可能发生较大变化，故需配置一定数量贯通全长的纵向钢筋。
为保持梁有一定的承载能力，沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向钢筋，一、二级抗震设计时钢筋直径不应小于14mm，且分别不应小于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4；三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径不应小于12mm,一、二级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20 18 （1）梁端加密区的配箍：在框架梁端可能出现塑性铰的区域，由于受到反复作用和截面较大的转动变形，应加强对该处混凝土的约束；同时也可提高梁的变形能力，增加延性因此，进行抗震设计时，应设置梁端箍筋加密区，加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应符合表8.2的要求；当梁端纵向钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径应增大2mm3．箍筋的配置．箍筋的配置表8.2 梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径抗震等级加密区长度（取较大值）（mm）箍筋最大间距（取较小值）（mm）箍筋最小直径一 级2.0hb，500Hb/4，6d，10010二 级1.5hb，500Hb/4，8d，1008三 级1.5hb，500Hb/4，8d，1008四 级1.5hb，500Hb/4，8d，1006注：d为纵向钢筋直径；hb为梁截面高度。
19 （2）抗震设计时，框架梁的箍筋设置： ① 框架梁沿梁全长箍筋的面积配筋率应符合下列要求： 一级 ρsv≥0.30ft/fyv ② 第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处 ③ 在箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值，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 ④ 箍筋应有135º弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10倍的箍筋直径和75 mm的较大值⑤ 在纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距，钢筋受拉时不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；钢筋受压时不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm⑥ 框架梁非加密区箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍⑦ 当梁截面宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁截面宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋 二级 ρsv≥0.30ft/fyv 三级、四级 ρsv≥0.30ft/fyv 式中ρsv——框架梁沿梁全长箍筋的面积配筋率。
20 4．梁筋锚固．梁筋锚固 在反复荷载作用下，钢筋与混凝土的粘结强度将发生退化，梁筋锚固破坏是常见的脆性破坏形式之一锚固破坏将大大降低梁截面后期受弯承载力和节点刚度 梁筋的锚固方式一般有两种：直线锚固和弯折锚固在中柱常用直线锚固，在边柱常用90º弯折锚固 21 5．高层框架梁宜采用直钢筋，不宜采用弯起钢筋．高层框架梁宜采用直钢筋，不宜采用弯起钢筋当梁扣除翼板厚度后的截面高度大于或等于450 mm时，在梁的两侧面沿高度各配置梁扣除翼板后截面面积的0.1%的纵向构造钢筋，其间距不应大于200 mm，纵向构造钢筋的直径宜偏小取用，其长度贯通梁全长，伸入柱内长度按受拉锚固长度，如接头应按受拉搭接长度考虑梁两侧纵向构造钢筋宜用拉筋连接，拉筋直径一般与箍筋相同，当箍筋直径大于10mm时，拉筋直径可采用10 mm，拉筋间距为非加密区箍筋间距的2倍梁侧面纵向构造钢筋及拉筋布置22 框架柱抗震设计框架柱抗震设计由于地震具有不确定性，不可能绝对防止在柱中出现塑性铰为了安全储备要设计延性柱国内、外历次大地震中，由钢筋混凝土柱失效造成的震害是很多的，房屋是否能够破坏而不倒，很大程度上与柱的延性好坏有关。
近年来，国内外对钢筋混凝土柱的抗震性能作了大量试验研究，提出了延性柱的设计方法及一些抗震措施柱承受柱、弯、剪的共同作用，为保证延性，首先要防止脆性的剪切破坏，还要避免几乎没有延性的小偏压破坏二、框架柱的最小截面尺寸二、框架柱的最小截面尺寸一、影响框架柱延性的主要因素一、影响框架柱延性的主要因素三、框架柱正截面承载力验算三、框架柱正截面承载力验算四、柱斜截面承载力验算四、柱斜截面承载力验算五、框架柱的构造要求五、框架柱的构造要求23 一、影响框架柱延性的主要因素一、影响框架柱延性的主要因素1．剪跨比．剪跨比λ 2 2．轴压比．轴压比µn3．箍筋配筋率．箍筋配筋率λv 影响钢筋混凝土柱破坏形态的主要因素是剪跨比剪跨比λ是反映柱截面承受的弯矩和剪力相对大小的一个参数，表示为λ＝M/Vhc 轴压比也是影响钢筋混凝土柱破坏形态和延性的一个重要参数，定义为 框架柱的箍筋有三个作用：抵抗剪力，对混凝土提供约束，防止纵筋压屈 24 二、框架柱的最小截面尺寸二、框架柱的最小截面尺寸1．．构造要求构造要求 2．柱的轴压比限制．柱的轴压比限制 3．柱的剪压比限制．柱的剪压比限制（1）矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm。
2）不宜采用短柱，柱剪跨比宜大于2；（3）柱截面高宽比不宜大于3 柱轴压比限值见表8.5 柱的截面中部附加纵筋的芯柱25 （2）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： Vc≤0.20βcfcbchc00.15βcfcbchc03．柱的剪压比限制．柱的剪压比限制（1）无地震作用组合时： Vc≤0.25βcfcbchc0 跨高比不大于2.5的梁及剪跨比不大于2的柱： Vc≤26 三、框架柱正截面承载力验算三、框架柱正截面承载力验算1．正截面承载力验算公式．正截面承载力验算公式 2．柱计算长度．柱计算长度l0 3．按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值．按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值4．柱的轴向力设计值．柱的轴向力设计值 5．框架角柱地震作用效应的调整．框架角柱地震作用效应的调整 （1）无地震作用组合时：（2）有地震作用组合时：27 2．柱计算长度．柱计算长度l028 3．按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值．按强柱弱梁要求调整柱端弯矩设计值柱的设计弯矩应满足下列要求，否则要加大柱截面弯矩设计值。
（1）抗震设计时，四级框架柱的柱端弯矩设计值可直接取考虑地震作用组合的弯矩值 （2）一、二、三级框架的梁、柱节点处，除顶层和柱轴压比小于0.15者外（对于轴压比小于0.15的柱，包括顶层柱，因其具有与梁相近的变形能力，故可不必满足上述要求），柱端考虑地震作用组合的弯矩设计值应按下列公式予以调整： ∑Mc＝ηc∑M b （8.19a） 9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 ∑Mc＝1.2∑M bua （8.19b）29 ∑Mbua可根据实际配筋面积（计入受压钢筋）和材料强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算，亦可按下式近似计算：（3）当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端弯矩设计值可直接乘以柱端弯矩增大系数ηc4）试验研究还表明，框架底层柱根部对整体框架延性起控制作用，柱脚过早出现塑性铰将影响整个结构的变形和耗能能力随着底层框架梁铰的出现．底层柱根部弯矩亦有增大趋势为了避免框架柱脚过早屈服，适当加强底层柱的抗弯能力，一、二、三级框架结构的底层柱下端截面的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5、1.25和1.15。
此处，底层是指无地下室的基础以上或地下室以上的首层 30 4．柱的轴向力设计值．柱的轴向力设计值v抗震设计时，框架节点上、下柱端的轴向压力设计值，应取地震作用组合下各自的轴向力设计值v一、二级抗震等级的框支柱，由地震作用引起的附加轴力应分别乘以增大系数1.5、1.2但计算轴压比时，可不考虑此增大系数 31 5．框架角柱地震作用效应的调整．框架角柱地震作用效应的调整由地震引起的建筑结构扭转会使角柱地震作用效应明显增大，故应对角柱的地震作用效应予以调整一、二、三级框架的角柱，经过上述调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数32 四、柱斜截面承载力验算四、柱斜截面承载力验算1．偏心受压柱的受剪承载力．偏心受压柱的受剪承载力 2．偏心受拉柱的受剪承载力．偏心受拉柱的受剪承载力3．柱端组合剪力设计值的调整．柱端组合剪力设计值的调整4．框架角柱地震作用效应的调整．框架角柱地震作用效应的调整 33 1．偏心受压柱的受剪承载力．偏心受压柱的受剪承载力34 2．偏心受拉柱的受剪承载力．偏心受拉柱的受剪承载力35 3．柱端组合剪力设计值的调整．柱端组合剪力设计值的调整36 4．框架角柱地震作用效应的调整．框架角柱地震作用效应的调整由地震引起的建筑结构扭转会使角柱地震作用效应明显增大，故应对角柱的地震作用效应予以调整。
一、二、三级框架的角柱，经过上述调整后的组合剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数 在长柱中，按照强剪弱弯要求计算得到的箍筋数量只需配置在柱端塑性铰区（即箍筋加密区），柱其余部分的钢筋按内力组合剪力计算得到在短柱中，由于出现剪切破坏的可能性大，对抗震十分不利，因此，按照强剪弱弯要求计算得到的箍筋数量应在柱全高配置 在其他情况下，设计剪力按内力组合所得的最大剪力Vmax37 五、框架柱的构造要求五、框架柱的构造要求1 1．截面尺寸．截面尺寸 2．轴压比限值．轴压比限值 3．纵向钢筋的配置．纵向钢筋的配置4．箍筋的构造要求．箍筋的构造要求5．箍筋焊接．箍筋焊接38 1．截面尺寸．截面尺寸v（l）矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mmv（2）不宜采用短柱，柱剪跨比宜大于2v（3）柱截面高宽比不宜大于3 39 2．轴压比限值．轴压比限值 v如果轴压比过高，混凝土承担的轴压力过大，则容易引起混凝土的压溃，而发生脆性破坏，因此，抗震设计时框架柱的轴压比应小于一定的限值（见表8.5）对于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，其轴压比限谊应适当减小。
40 3．纵向钢筋的配置．纵向钢筋的配置41 4．箍筋的构造要求．箍筋的构造要求42 43 44 5．箍筋焊接．箍筋焊接v考虑到将箍筋与纵筋焊在一起，使纵筋变脆；同时，每个箍筋都要求焊接，费时费工，增加造价，对质量无益反而有害因此，不论抗震与非抗震设计，箍筋只需做成带135º弯钩的封闭箍，箍筋末端的直段长度不小于10d，不需焊成封闭箍45 梁柱节点区抗震设计梁柱节点区抗震设计延性框架设计时，除了保证梁、柱构件具有足够的承载力和延性外，还要保证梁、柱节点区的抗剪承载力，使节点不过早破坏，以上是十分重要的震害调查发现：梁、柱节点区的破坏，大都是由于节点区无箍筋或少箍筋，在剪压作用下混凝土出现斜裂缝甚至挤压破碎，造成纵向钢筋压屈成灯笼状一、节点区剪力一、节点区剪力竖向荷载和地震作用下，节点区受力比较复杂，但主要是压力和剪力剪压作用下出现斜裂缝在反复荷载作用下会形成交叉裂缝措施：保证节点区混凝土的强度及密实性，在节点核芯区配置足够的箍筋施工时必须让梁、柱节点区部位的混凝土等级与柱混凝土的等级相同或者略低（相差不超过5MPa）46 47 二、节点剪压比的控制二、节点剪压比的控制48 三、框架节点核心区截面受剪承载力的验算三、框架节点核心区截面受剪承载力的验算试验表明，节点核心区混凝土初裂前，剪力主要由混凝土承担，箍筋应力很小；节点核心出现交叉斜裂缝后，剪力由箍筋和混凝土共同承担。
影响受剪承载力的主要因素有：柱轴向力、直交梁约束、混凝土强度和节点配箍情况等试验表明，与柱相似，在一定范围内，随着柱轴向压力的增加，不仅能提高节点的抗裂度，而且能提高节点极限承载力另外，垂直于框架平面的直交梁如具有一定的截面尺寸，对核心区混凝土将具有明显的约束作用，实质上是扩大了受剪面积，因而也提高了节点的受剪承载力节点核心区截面抗震验算，应符合下式要求： 一、二级框架时： Vj≤ 9度时：Vj≤四、圆柱的梁柱节点四、圆柱的梁柱节点 49 五、框架梁柱节点的构造要求五、框架梁柱节点的构造要求1．节点核心区的配箍要求．节点核心区的配箍要求 2．节点区钢筋的锚固与搭接．节点区钢筋的锚固与搭接非抗震设计时框架梁、柱纵向钢筋在节点区的锚固要求 50 抗震设计时框架梁、柱纵向钢筋在节点区的锚固要求 51 例例8-1：：框架构件抗震设计某12层框架，总高43m，位于8度设防区、Ⅱ类场地土上已知框架尺寸及1，2层截面如图8-15所示1，2层梁柱组合后内力示于表（1）设混凝土为C30（柱）及C25（梁），主筋用Ⅱ级钢、箍筋用Ⅰ级钢要求设计第1层梁、第1层中柱及其节点配筋52 解：由表7-5查出，该结构要求一级抗震。
由混凝土结构设计规范查得混凝土及钢筋强度（单位均为 ）如表（2）1．梁正载面抗弯配筋（1）B支座处负弯矩配筋：采用双筋载面，压筋用 ，即查表得53 取上部配筋满足要求2）B支座处正弯矩配筋：由上面的计算取则满足B支座处弯矩要求3）跨中正弯矩配筋：设 则 查表得 ， 取下部配筋 ， ；跨中上部为构造配筋4）A支座处配筋：设底部 钢筋直通A支座，则在抵抗A支座负弯矩时， ，故 54 查表得 ，取上部钢筋 ，A支座正载面受弯承载力 满足要求。
该支座端载面均满足要求2．梁箍筋及剪压比验算梁端箍筋加密区剪力设计值由强剪弱弯要求计算，取左端（A端）正弯矩及右端（B端）负弯矩组合已知抗剪配筋55 配双肢箍，直径 ， 由构造要求（ ， ， 中之较小值），取 非加密区由组合剪力值计算箍筋， 配双肢箍 ， 由最小配箍率要求所以非加密区配箍为 梁剪压比验算： 满足要求3．中柱轴压比验算及抗弯配筋轴压比验算用最大轴力设计值满足要求按强柱弱梁要求计算柱弯矩设计值按表（1）中组合内力计算，第1层柱底载面要求弯矩值乘以增大系数1.25，取56 所以按强柱弱梁要求的弯矩值配筋：1层柱2层柱1层柱柱长细比所以不考虑挠度对偏心距影响，取η=1.0对称配筋由表8-3，柱配筋最小为选用57 4．中柱箍筋及剪压比验算按强剪弱弯计算柱剪力设计值先由实际配筋计算Mcu抗剪计算：取λ＝3取N＝1485kN58 取复式箍筋4肢Φ12（表8-6中最小直径为Φ10），则接体积配箍要求，由表8-5，取ρv＝1.6%最后取Φ12@100在长柱中，柱端箍筋加密区长度取Hc0/6，hc及500mm三者中较大值，现取Hc0/6为800mm。
加密区箍筋四肢Φ12，间距100mm在非加密区，取四肢箍Φ12，间距200mm柱剪压比满足要求59 5．中柱节点区配箍由式（8-24）计算节点区剪力设计值：节点四面有梁，取ηj＝1.5，节点区混凝土等级与梁相同，取C25，因 N>0.5fcbchc，所以取N＝0.5fcbchc，取 bj＝bc，hj＝hc节点区配筋与柱端加密区相同，取四肢Φ12，则取节点区箍筋四肢Φ12@70节点区剪压比满足要求由式（8-26）60 作业练习（或案例）作业练习（或案例）1．延性框架特点是什么？怎样才能实现延性框架设计？2．有哪些影响梁延性的因素？如何设计延性梁？3．有哪些影响柱延性的因素？如何设计延性柱？4．为什么要设计强柱弱梁框架结构？怎样才能设计强柱弱梁框架？下面几个概念是否对？为什么？（1）柱子断面大于梁断面就是强柱弱梁2）柱子线刚度大于梁线刚度就是强柱弱梁3）柱承载力大于梁承载力就是强柱弱梁5．为什么抗震结构中构件的设计剪力要从它的抗弯承载力计算得到？6．为什么延性框架的节点区必须配置一定数量的钢箍？中柱、边柱、角柱的节点区有什么不同？计算有什么不同？7．抗震等级对梁、柱、节点区配筋有什么影响？对承载力计算有何影响？61 。
