框架构件设计与构造.ppt

1、CHAPTER EightCHAPTER Eight框架构件设计和构造框架构件设计和构造抗震设计的延性要求抗震设计的延性要求设计要求设计要求梁、柱截面设计和配筋构造梁、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1 1 8.1 8.1 8.1 8.1内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力在在恒恒、活活、风风及及地地震震作作用用分分别别计计算算内内力力后后，要要按按照照“可可能与最不利能与最不利”的原则进行内力组合的原则进行内力组合目的：求出控制截面的最不利内力目的：求出控制截面的最不利内力一、控制截面及最不利内力一、控制截面及最不利

2、内力构件截面设计是以控制截面上的最不利内力为依据的构件截面设计是以控制截面上的最不利内力为依据的框架梁框架梁：两端支座两端支座 跨中跨中11/11/202211/11/20222 2内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力 框架柱：框架柱：上下端上下端11/11/202211/11/20223 3二、组合前的内力调整二、组合前的内力调整（1 1）将梁柱轴线端内力）将梁柱轴线端内力调整至构件边缘端调整至构件边缘端（控制截面）的内力，（控制截面）的内力，当梁柱截面高度较小当梁柱截面高度较小时，此项调整可略去时，此项调整可略去（偏安全）（偏安全）内力组合及最不

3、利内力内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力内力组合及最不利内力11/11/202211/11/20224 4（2 2）竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生）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，对于现浇梁可取支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取0.80.80.90.9，对于装，对于装配整体式梁取配整体式梁取0.60.60.80.8支座弯矩确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求支座弯矩确定后，为了安全，跨中弯矩

4、必须满足两个要求 按简支梁计算时跨中弯矩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经内力调整并组合后的支座弯矩内力组合及最不利内力11/11/202211/11/20225 5三、水平作用方向三、水平作用方向风和地震作用可能来自正方向，也可能是负方向，两者的风和地震作用可能来自正方向，也可能是负方向，两者的内力大小相等符号相反，所以只需计算其中一个方向的内内力大小相等符号相反，所以只需计算其中一个方向的内力，另一方向的内力冠以相反符合即可力，另一方向的内力冠以相反符合即可四、内力组合四、内力组合、无地震作用效应组合时：、无地震作用效应组合时：楼面活荷载组合值系数、风荷载组合值系数楼面

5、活荷载组合值系数、风荷载组合值系数 永久荷载效应起控制作用时分别取值：永久荷载效应起控制作用时分别取值：0.70.7、0.00.0 可变荷载效应起控制作用时分别取值：可变荷载效应起控制作用时分别取值：1.01.0、0.60.6或或 0.7(0.9)0.7(0.9)、1.01.0 对书库、档案库、储藏室、通风机房、电梯机房对书库、档案库、储藏室、通风机房、电梯机房 内力组合及最不利内力11/11/202211/11/20226 6荷载分项系数的取值：荷载分项系数的取值：承载力计算承载力计算(1)(1)永久荷载分项系数永久荷载分项系数 对结构不利：对结构不利：可变荷载效应控制的组合：可变荷载效应控

6、制的组合：1.21.2 永久荷载效应控制的组合：永久荷载效应控制的组合：1.351.35 对结构有利：对结构有利：1.01.0(2)(2)楼面活荷载分项系数楼面活荷载分项系数 1.41.4(3)(3)风荷载分项系数风荷载分项系数 1.4 1.4 位移计算位移计算以上各分项系数取值为以上各分项系数取值为1.0 1.0 内力组合及最不利内力11/11/202211/11/20227 7有地震作用效应组合时有地震作用效应组合时 风荷载的组合值系数风荷载的组合值系数0.2 0.2 组合组合说明说明重力荷载及水平地震作用重力荷载及水平地震作用1.21.21.31.3重力荷载及竖向地震作用重力荷载及竖向地

7、震作用1.21.21.31.39 9度；水平长悬度；水平长悬臂臂8 8度、度、9 9度度重力荷载、水平地震及竖向地震重力荷载、水平地震及竖向地震作用作用1.21.21.31.30.50.59 9度；水平长悬度；水平长悬臂臂8 8度、度、9 9度度重力荷载、水平地震作用及风荷重力荷载、水平地震作用及风荷载载1.21.21.31.31.41.460m60m以上的高层以上的高层建筑建筑重力荷载、水平地震作用、竖向重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载地震作用及风荷载1.21.21.31.30.50.51.41.460m60m以上的高层建以上的高层建筑；筑；9 9度；水平长度；水平长悬臂悬臂8

8、8度、度、9 9度度内力组合及最不利内力11/11/202211/11/20228 8（恒荷载起控制，无风）（恒荷载起控制，无风）（活荷载起控制，有风）（活荷载起控制，有风）（风荷载起控制，有风）（风荷载起控制，有风）（地震作用起控制）（地震作用起控制）内力组合及最不利内力11/11/202211/11/20229 9 8.2 8.2 8.2 8.2 框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求一、延性的概念一、延性的概念延延性性是是指指结结构构或或构构件件能能维维持持承承载载能能力力而而又又具具有有较较大大的的塑塑性性变形能力的性能，一般用延性比表

9、示延性的大小变形能力的性能，一般用延性比表示延性的大小延性比定义：延性比定义：结结构构或或构构件件屈屈服时的位移服时的位移 承承载载力力降降低低（降降低低10102020）时时的极限位移的极限位移延性结构荷载延性结构荷载位移关系位移关系顶点位移顶点位移y u11/11/202211/11/20221010框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求框架抗震设计的延性要求在在“小小震震不不坏坏、中中震震可可修修、大大震震不不倒倒”的的抗抗震震设设计计原原则则下下，地地震震区区的的结结构构都都应应该该设设计计成成延延性性结结构构。即即在在中中等等地地震震下下，允允许许结结构构

10、某某些些部部位位出出现现塑塑性性铰铰。只只要要进进行行合合理理的的延延性性结结构构设设计计，结结构构可可以以通通过过塑塑性性变变形形消消耗耗地地震震能能量量，做做到到“大大震震不倒不倒”（而不是靠承载力抵抗大震）（而不是靠承载力抵抗大震）11/11/202211/11/2022111112121 1、延性结构设计原则、延性结构设计原则（1 1）强柱弱梁强柱弱梁（或强墙弱梁）（或强墙弱梁）要要控控制制梁梁、柱柱的的相相对对强强度度，使使塑塑性性铰铰首首先先在在梁梁端端出出现，尽量避免或减少柱子中的塑性铰现，尽量避免或减少柱子中的塑性铰（2 2）强剪弱弯强剪弱弯（3 3）强节点、强锚固强节点、强锚

11、固2 2、保证延性的抗震措施、保证延性的抗震措施（1 1）先划分抗震等级（分四个等级）先划分抗震等级（分四个等级）（2 2）根据抗震等级，按延性设计原则控制根据抗震等级，按延性设计原则控制计算：内力调整计算：内力调整构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求框架抗震设计的延性要求11/11/202211/11/20221313 8.3 8.3 8.3 8.3 设计要求设计要求设计要求设计要求结结构构设设计计除除应应满满足足刚刚度度、强强度度、整整体体稳稳定定性性要要求求外外，地地震震区的结构尚应满足延性和薄弱层弹塑性变形限制的要求区的结构尚应满足延性和薄弱层弹

12、塑性变形限制的要求1 1、弹性（正常使用条件下）侧移变形验算（刚度要求）、弹性（正常使用条件下）侧移变形验算（刚度要求）在在结结构构体体系系、结结构构布布置置、构构件件截截面面尺尺寸寸等等初初步步确确定定，以以及及荷荷载载计计算算完完毕毕之之后后，即即可可进进行行风风荷荷载载及及水水平平地地震震作作用用下下的的弹弹性性侧侧移移变变形形验验算算，验验算算如如不不满满足足要要求求，就就要要改改变变构构件件截截面尺寸，甚至改变结构体系和结构布置面尺寸，甚至改变结构体系和结构布置弹性侧移验算表达式为弹性侧移验算表达式为 结构的顶点水平位移及层间相对变形结构的顶点水平位移及层间相对变形 结构的总高度及层

13、高结构的总高度及层高11/11/202211/11/20221414设计要求设计要求设计要求设计要求2 2、稳定和抗倾覆验算、稳定和抗倾覆验算 对高宽比对高宽比H/BH/B满足要求的高层结构，整体稳定和抗倾覆满足要求的高层结构，整体稳定和抗倾覆 一般可以满足要求，很少进行验算一般可以满足要求，很少进行验算3 3、截面承载力验算（强度要求）、截面承载力验算（强度要求）框架在四种荷载下的内力求出之后进行截面承载力验算框架在四种荷载下的内力求出之后进行截面承载力验算 无地震作用组合：无地震作用组合：有地震作用组合：有地震作用组合：4 4、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算、罕遇地震作用下薄弱层弹塑性

14、变形验算11/11/202211/11/20221515 8.4 8.4 8.4 8.4 框架梁、柱截面设计和配筋构造框架梁、柱截面设计和配筋构造框架梁、柱截面设计和配筋构造框架梁、柱截面设计和配筋构造1 1、框架梁的截面尺寸、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度主梁截面高度 ：主梁计算跨度：主梁计算跨度步骤一：结构布置步骤一：结构布置步骤二：截面初选步骤二：截面初选2 2、框架柱的截面尺寸、框架柱的截面尺寸矩矩形形截截面面柱柱的的边边长长，非非抗抗震震设设计计不不宜宜小小于于250mm250mm，抗抗震震设设计不宜小于计不宜小于300mm300mm，圆柱截面直径不宜小于圆柱截面直径不宜小于350m

15、m350mm结构设计步骤结构设计步骤11/11/202211/11/20221616框架梁、柱截面设计和配筋构造框架梁、柱截面设计和配筋构造框架梁、柱截面设计和配筋构造框架梁、柱截面设计和配筋构造框框架架柱柱的的轴轴压压比比限限值值 (影影响柱承载力和延性的参数响柱承载力和延性的参数)N N11/11/202211/11/20221717轴压比是影响柱的延性的重要因素之一，轴压比是影响柱的延性的重要因素之一，柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低（图（图5 5），尤其在高轴压比下，增加箍筋对），尤其在高轴压比下，增加箍筋对改善柱变形能力的作用并不明显。所以，改善柱

16、变形能力的作用并不明显。所以，抗震设计中应限制柱的轴压比不能太大，抗震设计中应限制柱的轴压比不能太大，其实质就是希望框架柱在地震作用下，仍其实质就是希望框架柱在地震作用下，仍能实现大偏心受压下的弯曲破坏，使柱具能实现大偏心受压下的弯曲破坏，使柱具有延性性质。有延性性质。1818试验表明，在矩形柱或圆形柱内设置矩形试验表明，在矩形柱或圆形柱内设置矩形试验表明，在矩形柱或圆形柱内设置矩形试验表明，在矩形柱或圆形柱内设置矩形核心柱核心柱核心柱核心柱（图（图（图（图6 6），），），），不但可以提高柱的受压承载力，还可以提高柱的变形能力。不但可以提高柱的受压承载力，还可以提高柱的变形能力。不但可以提高柱的受压承载力，还可以提高柱的变形能力。不但可以提高柱的受压承载力，还可以提高柱的变形能力。在压、弯、剪作用下，当柱出现弯、剪裂缝，在大变形情在压、弯、剪作用下，当柱出现弯、剪裂缝，在大变形情在压、弯、剪作用下，当柱出现弯、剪裂缝，在大变形情在压、弯、剪作用下，当柱出现弯、剪裂缝，在大变形情况下芯柱可以有效地减小柱的压缩，保持柱的外形和截面况下芯柱可以有效地减小柱的压缩，保持柱的外形和截面况下芯柱