框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（PPT60頁）

1、 框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計 彭亞萍框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計目標(biāo)三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)具有足夠的強(qiáng)度足夠的剛度足夠的延性（耗能能力）框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計內(nèi)容概念設(shè)計抗震計算構(gòu)造措施概念設(shè)計（方案設(shè)計）體型簡單、對稱、規(guī)則扭轉(zhuǎn)不規(guī)則凹凸角不規(guī)則概念設(shè)計（方案設(shè)計）體型簡單、對稱、規(guī)則局部不連續(xù)大開洞錯層概念設(shè)計（方案設(shè)計）體型簡單、對稱、規(guī)則合理設(shè)置防震縫L1L2L1L2L2L160 6060 6060 60 高度（m) 一劇場,體育館等大跨度公共建筑一一二二三三四 框架 2530 3030 3030 30 高度（m)框架-抗震墻結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)結(jié) 構(gòu) 類 型烈 度6879三二一三二現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置

2、方案）2.結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 （1）結(jié)構(gòu)豎向承重體系 縱向框架承重、橫向框架承重、 縱橫雙向框架承重 柱網(wǎng)布置要簡單規(guī)整貫通（2）結(jié)構(gòu)水平承重體系（樓屋面結(jié)構(gòu)布置） 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓屋面：肋梁樓蓋 （單向板、雙向板） 井式樓蓋 （雙向板） 梁板布置要傳力明確、簡潔，美觀經(jīng)濟(jì)3.構(gòu)件截面尺寸估算（以肋梁樓蓋為例） 3.1 板的厚度 （1）按施工條件控制的最小厚度 類別施工方法不埋線管埋鐵皮管埋塑料管屋蓋現(xiàn)澆60mm80mm90mm樓蓋民用建筑現(xiàn)澆7080100工業(yè)建筑現(xiàn)澆80100120陽臺、雨篷的根部 現(xiàn)澆100-概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）（2）按工程經(jīng)驗選擇 類別梁距板厚屋蓋2.0m左右60-

3、80mm樓蓋2.0m左右80-100mm整塊樓蓋3.3-4.0m左右120-180mm陽臺、雨篷懸桃1.2-2.0m左右根部120-200mm概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）（3）按變形條件選擇 （4）注意所選擇的板厚，不得小于按施工要求及按變形控制的板厚。 類別簡支板h/l連續(xù)板h/l懸臂板h/l單向板1/351/40根部1/12雙向板1/451/50概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）3.2 梁的截面尺寸 （1）考慮施工條件 次梁高度至少應(yīng)比主梁高度小50mm。 框架縱向梁高度應(yīng)比橫梁高度小50mm。 梁載面尺寸一般以50mm為模數(shù)，當(dāng)大于800mm時以100mm為模數(shù)。 概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）（2）截面尺

4、寸選擇類型類別高跨比h/l高寬比h/b整體現(xiàn)澆T形梁 （樓蓋、屋蓋）多跨連續(xù)主梁1/8-1/142-3多跨連續(xù)次梁1/12-1/18懸臂梁1/6-1/8矩形截面獨立梁1/12-1/15框架梁 整澆T形梁1/8-1/12概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）（3）對于抗震結(jié)構(gòu)，梁截面寬度不小于200mm，高寬比不宜大于4，凈跨與高度之 比不宜小于4。3.3 柱的截面尺寸 （1）框架柱截面可按軸心受壓估算。 近似地取靜荷載（10-15）kN/m2，填充墻較少時取小值。 軸力N =負(fù)荷面積層數(shù)單位面積上的荷載。 即： N = 1.2恒+1.4活 柱子的截面Ac由下式計算（Ac=bh ）： 概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）

5、（2）對于抗震結(jié)構(gòu)，應(yīng)驗算柱軸壓比是否滿足下表的要求： 結(jié)構(gòu)類型抗震等級一級二級三級框架結(jié)構(gòu)0.70.80.9框架-抗震墻、板柱-抗震墻及筒體0.750.850.95部分框支抗震墻0.60.7-異形柱0.60.70.8概念設(shè)計（結(jié)構(gòu)布置方案）4. 現(xiàn)澆樓屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計（肋梁樓蓋） 4.1 現(xiàn)澆樓面（屋面）板設(shè)計 一般樓面板可采用塑性計算方法。 屋面板采用彈性計算方法。 4.2 多跨連續(xù)次梁設(shè)計（畢業(yè)設(shè)計不要求） 樓面次梁可采用塑性計算方法。 屋面次梁采用彈性計算方法。 注意：主梁在分析框架內(nèi)力時計算其內(nèi)力?？拐鹩嬎阍O(shè)計（結(jié)構(gòu)計算）5.梁柱剛度及計算簡圖 5.1 框架梁的抗彎剛度EIb及線剛度ib

6、 I0為主梁矩形截面的慣性矩 中框架梁：Ib=2I0 邊框架梁：Ib=1.5I0 5.2 框架柱的抗彎剛度EIc及線剛度ic 柱截面的慣性矩為：Ic抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）選取一榀代表框架5.3 框架柱的側(cè)移剛度 （混P177）6.豎向荷載下的內(nèi)力計算 6.1 計算簡圖 計算豎向荷載，并標(biāo)注在計算簡圖上； 活荷載滿布，梁跨中彎矩擴(kuò)大1.1-1.2倍； 活荷載、恒載分開計算，只計算標(biāo)準(zhǔn)值。抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）6.2 按分層法或彎矩二次分配法計算內(nèi)力 活荷載、恒載分別計算6.3 疊合成整體框架彎矩圖，不平衡彎矩再 分配一次6.4 計算梁端剪力，及剪力圖 6.5 柱子軸力，及軸力圖抗震計

7、算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）豎向荷載作用下的梁端彎矩調(diào)幅 調(diào)幅系數(shù)：0.8-0.85M0:按簡支梁計算的跨中彎矩7.水平地震作用下的內(nèi)力計算 7.1 計算單元（縱向、橫向） 每個抗震縫區(qū)段取為一個結(jié)構(gòu)計算單元。 7.2 選擇計算方法 一般規(guī)則的多層框架結(jié)構(gòu)采用底部剪力法。 以下按底部剪力法說明計算步驟。 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）7.3 計算各層重力荷載代表值Gi Gi =自重的標(biāo)準(zhǔn)值+活荷載的組合值 （1）每層劃分：上、下層各一半； （2）外墻重：墻、窗分別考慮； （3）內(nèi)墻重：不考慮扣除門洞； （4）樓梯間：近似按10kN/m2(包括恒+活)； （5） 活荷載組合值

8、：屋面活荷不考慮；樓面取0.5活。抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）7.4 等效重力荷載代表值Geq 結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值： 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值： 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）7.5 計算結(jié)構(gòu)自振周期（基本周期） 結(jié)構(gòu)的基本周期可采用能量法或頂點位移法計算。 兩種方法都要考慮填充墻的影響。 頂點位移法： 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）7.6 確定地震參數(shù) （P40)（1）確定特征周期Tg 根據(jù)建筑場地類別和地震分組，查表3-2得特征周期Tg。 （2）取結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)=0.05 （3）確定水平地震影響系數(shù) 根據(jù)設(shè)防烈度，查表3-3得：max 按照反應(yīng)譜確定水平地震影響系數(shù)：1 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力

9、計算）7.7 計算底部總剪力 7.8 是否考慮頂部附加地震作用 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）7.9 計算各層質(zhì)點上的水平地震作用 7.10 層間地震剪力抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）7.11 計算梁、柱內(nèi)力 （1）按柱子剛度Dij分配得到各根柱的地震剪力。 （2）計算柱端彎矩。 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）上端彎矩：下端彎矩：（3）計算梁端彎矩、剪力。 （4）計算柱子軸力。例題抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力計算）左梁端彎矩：右梁端彎矩：8.多遇地震作用下層間彈性位移驗算 （1）第i層層間地震剪力： （2）第i層層間剛度： （3）第i層層間彈性位移： （4）層間彈性位移驗算：例題抗震計算設(shè)計（框架彈性側(cè)移

10、驗算）9.框架內(nèi)力組合 9.1 內(nèi)力組合方式 無地震作用組合：（1） 1.2恒+1.4活 （2） 1.2恒+0.91.4（活+風(fēng)） （3） 1.35恒+0.71.4活 地震作用組合： （4） 1.2（恒+0.5活）+1.3震 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力組合）可變荷載控制永久荷載控制9.2 框架梁截面內(nèi)力組合 （1） 控制截面 每跨梁的兩端及跨中三個截面。 （2）組合目標(biāo) 最大正彎距Mmax(支座、跨中) 最大負(fù)彎矩-M（支座、跨中也有可能） 最大剪力Vmax (支座) 注意：左風(fēng)右風(fēng)、左震右震參與組合抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力組合） 9.3 框架柱截面內(nèi)力組合 （1） 控制截面 每層柱的上下端。（2）

11、 內(nèi)力組合（基本同單廠柱） 框架柱通常對稱配筋，取三種情況： |M|max及相應(yīng)的N，V Nmax及相應(yīng)的M，V Nmin 及相應(yīng)的M，V 抗震計算設(shè)計（框架內(nèi)力組合）例題10. 構(gòu)件截面設(shè)計 10.1 框架梁截面（受彎、受剪配筋） （1）設(shè)計梁截面時，應(yīng)取柱邊緣處的內(nèi)力值。 （2）受彎：負(fù)彎矩按矩形截面；正彎矩按T形截面計算配筋。 抗震計算與構(gòu)造措施非抗震設(shè)計抗震設(shè)計抗震計算與構(gòu)造措施非抗震設(shè)計抗震設(shè)計 一級框架： 二、三級框架： （3）受剪：1)考慮“強(qiáng)剪弱彎”進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整(P188)2)對跨高比大于2.5的梁，應(yīng)滿足： 抗震計算與構(gòu)造措施 （3）受剪：3)承載力計算抗震計算與構(gòu)造措施 （

12、4）梁截面還應(yīng)考慮抗震構(gòu)造要求（二級框架梁為例）抗震構(gòu)造措施 抗震構(gòu)造措施腰筋與拉筋當(dāng)梁的腹板高度大于等于450mm時，在梁的兩個側(cè)面應(yīng)沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋（俗稱腰筋)，其間距應(yīng)小于等于200mm。梁兩側(cè)對應(yīng)的縱向構(gòu)造鋼筋之間須設(shè)拉筋,當(dāng)梁寬小于等于350mm時，拉筋直徑為6mm，當(dāng)梁寬大于350mm時，拉筋直徑為8mm。拉筋間距為非加密區(qū)箍筋間距的兩倍。當(dāng)設(shè)有多排拉筋時，上下兩排拉筋豎向錯開設(shè)置?？拐饦?gòu)造措施主次梁相交處設(shè)附加橫向筋（混P26-27)例題10.2 框架柱截面（偏心受壓構(gòu)件縱筋、抗剪箍筋） （1）采用對稱配筋。 （2）縱向配筋考慮“強(qiáng)柱弱梁”要求。 （3）抗剪箍筋考慮“強(qiáng)剪弱

13、彎”要求。 （4）考慮柱的抗震構(gòu)造要求。 抗震計算與構(gòu)造措施抗震計算與構(gòu)造措施柱正截面設(shè)計1）“強(qiáng)柱弱梁”內(nèi)力調(diào)整 為了推遲框架結(jié)構(gòu)底層柱下端截面出現(xiàn)塑性鉸，當(dāng)抗震等級分別為一、二、三級時，底層柱下端截面組合的彎矩設(shè)計值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5 、1.25、 1.15。按兩個主軸方向分別考慮地震作用時，一、二、三級框架結(jié)構(gòu)的角柱，按上述原則調(diào)整后的組合彎矩設(shè)計值應(yīng)乘以不小于1.0的增大系數(shù)，最大取為1.30。 抗震計算與構(gòu)造措施柱正截面設(shè)計 2）柱軸壓比驗算 二、三級框架柱允許軸壓比為0.8、0.9抗震計算與構(gòu)造措施柱正截面設(shè)計 3）正截面承載力計算抗震設(shè)計：非抗震設(shè)計：抗震計算與構(gòu)造措施柱

14、斜截面設(shè)計1）“強(qiáng)剪弱彎”內(nèi)力調(diào)整 一、二、三級框架結(jié)構(gòu)的角柱，按上述原則調(diào)整后的組合剪力設(shè)計值應(yīng)乘以不小于1.0的增大系數(shù)。抗震計算與構(gòu)造措施柱斜截面設(shè)計2）剪跨比限值驗算 對于剪跨比大于2的柱： 框架柱的剪跨比，反彎點位于柱高中部的框架柱可按柱凈高與2倍柱截面 高度之比計算?？拐鹩嬎闩c構(gòu)造措施柱斜截面設(shè)計3）承載力計算偏壓柱：偏拉柱：框架柱的剪跨比，反彎點位于柱高中部的框架柱可按柱凈高與2倍柱截面 高度之比計算。 例題抗震構(gòu)造措施柱箍筋加密區(qū)范圍抗震構(gòu)造措施柱箍筋加密區(qū)箍筋要求抗震構(gòu)造措施柱的最小配箍特征值入V及體積配箍率V抗震構(gòu)造措施柱非加密區(qū)的配筋要求 箍筋的體積配筋率不宜小于加密區(qū)配筋率的50%； 箍筋間距對一、二級抗震不應(yīng)大于10d，對三、四級不應(yīng)大于15d； 柱中縱筋總配筋率超過3%時，箍筋應(yīng)焊成封閉形式。抗震構(gòu)造措施柱箍筋形式(a)(b)(c)框架柱加密區(qū)的箍筋最大肢距： 一級： 200mm二、三級： max(250mm,20d) 四級： 300mm10.3 框架梁柱節(jié)點設(shè)計 一