2023學年完整公開課版框架結構

鋼筋混凝土多層與高層結構單元六任務2框架結構01框架結構的形式03現(xiàn)澆框架構造要求

02框架結構的受力特點04現(xiàn)澆框架抗震構造要求C目錄ONTENTS05筒體結構體系01框架結構的形式01框架結構的形式任務2框架結構框架結構按照施工方法的不同分現(xiàn)澆整體式框架半現(xiàn)澆框架裝配式框架裝配整體式框架1．框架結構類型01框架結構的形式任務2框架結構2．框架結構平面布置形式（1）橫向框架承重布置。主要承重框架由橫向主梁（框架梁）與柱構成，樓板縱向布置，支承在主梁上，縱向連系梁將橫向框架連成一空間結構體系，如圖所示。采用這種布置方案有利于增大房屋的橫向剛度，有利于抵抗橫向水平荷載。而縱向連系梁截面較小，有利于房屋室內(nèi)的采光和通風。01框架結構的形式任務2框架結構2．框架結構平面布置形式（2）縱向框架承重布置。主要承重框架由縱向主梁（框架梁）與柱構成，樓板沿橫向布置，支承在縱向主梁上，而橫向連系梁則將縱向框架連成一空間結構體系，如圖所示。由于橫向連系梁的高度較小，有利于設備管線的穿行，可獲得較高的室內(nèi)空間，且開間布置靈活，室內(nèi)空間可以有效利用。但橫向剛度差，故只適用于層數(shù)較少的房屋。01框架結構的形式任務2框架結構2．框架結構平面布置形式（3）縱橫向框架混合承重布置。沿房屋縱、橫兩個方向布置的梁均要承擔露面荷載，如圖所示。當采用現(xiàn)澆雙向板或井字梁樓蓋時，常采用這種方案。由于縱橫向的梁均承擔荷載，梁截面均較大，故房屋的雙向剛度均較大，具有較好的整體工作性能，目前采用較多。02框架結構的受力特點02框架結構的受力特點任務2框架結構1．框架結構的荷載框架結構荷載水平荷載風荷載水平地震作用豎向荷載豎向荷載在結構上主要以均勻分布的形式作用。風荷載沿建筑物高度按均勻分布荷載考慮；在抗震設防烈度6度以上時考慮。02框架結構的受力特點任務2框架結構2．框架結構的計算簡圖框架結構是由橫向框架和縱向框架組成的一個空間結構體系。在工程設計中為簡化起見，常忽略結構的空間聯(lián)系，將縱向、橫向框架分別按平面框架進行分析和計算，如圖（a）（b）所示。取出來的平面框架承受如圖（b）陰影范圍內(nèi)的水平荷載，豎向荷載則需按樓蓋結構布置方案確定。ab02框架結構的受力特點任務2框架結構2．框架結構的計算簡圖框架結構的計算簡圖是以梁、柱軸線來確定的?？蚣軛U件用軸線表示，桿件之間的連線用節(jié)點表示，桿件長度用節(jié)點間的距離表示。對于現(xiàn)澆整體式框架，將各節(jié)點視為剛性節(jié)點，認為框架柱在基礎頂面處為固定支座，如圖（c）（d）所示。cd02框架結構的受力特點任務2框架結構3．框架結構在荷載作用下的內(nèi)力（1）豎向、水平荷載作用下的內(nèi)力如圖（a）所示為某一多層框架，同時在豎向均布荷載和水平集中力作用下的計算簡圖以及框架內(nèi)力圖，如圖（b）（c）所示。其中圖（b）為框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力圖。圖（c）為框架在水平荷載作用下的內(nèi)力圖。02框架結構的受力特點任務2框架結構3．框架結構在荷載作用下的內(nèi)力（2）控制截面及內(nèi)力組合框架結構同時承受豎向荷載和水平荷載作用。為保證框架結構的安全可靠，需根據(jù)框架的內(nèi)力進行框架梁、柱的配筋計算以及加強節(jié)點的連接構造?？刂平孛婢褪菞U件中需要按其內(nèi)力進行設計計算的截面，內(nèi)力組合的目的就是為了求出各構件在控制截面處對截面配筋起控制作用的最不利內(nèi)力，以作為梁、柱配筋的依據(jù)。對于某一控制截面，最不利內(nèi)力組合可能有多種。02框架結構的受力特點任務2框架結構3．框架結構在荷載作用下的內(nèi)力（2）控制截面及內(nèi)力組合1）框架梁梁的內(nèi)力主要為彎矩M和剪力V。框架梁的控制截面是梁的跨中截面和梁端支座截面，跨中截面產(chǎn)生最大正彎矩（+Mmax），有時也可能出現(xiàn)負彎矩；支座截面產(chǎn)生最大負彎矩（－Mmax）、最大正彎矩（＋Mmax）和最大剪力（Vmax）。按梁跨中的+Mmax計算確定梁的下部縱向受力鋼筋；按－Mmax、＋Mmax計算確定梁端上部及下部的縱向受力鋼筋；按Vmax計算確定梁中的箍筋及彎起鋼筋。同時須符合構造要求。2）框架柱框架柱的內(nèi)力主要是彎矩M和軸力N?？蚣苤目刂平孛媸侵纳?、下端截面，其中彎矩最大值出現(xiàn)在柱的兩端，而軸力最大值位于柱的下端。一般的柱都是偏心受壓構件。根據(jù)柱的Mmax和Nmax，確定出柱中縱向受力鋼筋的數(shù)量，并配置相應的箍筋。03現(xiàn)澆框架構造要求03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構1．框架梁框架梁除應滿足一般梁的有關構造規(guī)定外，在跨中上部至少應配置2Ф12的鋼筋與橫梁支座的負彎矩鋼筋搭接，搭接長度不應小于1.2la（la為縱向受拉鋼筋的最小錨固長度）。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構2．框架柱框架柱縱向鋼筋的接頭可采用綁扎搭接、機械連接或焊接連接等方式，宜優(yōu)先采用焊接或機械連接。柱相鄰縱筋連接接頭應相互錯開，在同一截面內(nèi)的鋼筋接頭面積百分率：對于綁扎搭接和機械連接不宜大于50%，對于焊接連接不應大于50%。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構2．框架柱縱筋連接構造如下圖所示。在綁扎搭接接頭中，縱筋搭接長度不得小于ll（ll=ξla，ξ為搭接長度修正系數(shù)，與接頭面積百分率有關），且不應小于300mm；相鄰接頭間距：機械連接時為35d，搭接時不得小于600mm。焊接時不得小于500mm且不小于35d。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構2．框架柱當上、下柱中縱筋的直徑或根數(shù)不相同時，其連接構造如下圖所示。當縱筋直徑大于28mm時不宜采用綁扎搭接接頭。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（1）頂層中間節(jié)點柱內(nèi)縱向鋼筋伸入頂層中間節(jié)點并在梁中錨固。柱縱向鋼筋可采用直線方式錨固，其錨固長度不應小于la，且必須伸至柱頂，如圖（a）所示。當節(jié)點處梁截面高度不足時，柱縱向鋼筋應伸至柱頂并向節(jié)點內(nèi)水平彎折，彎折前的垂直投影長度并小于0.5la，彎折后的水平投影長度不應小于12d，如圖（b）所示。當框架頂層有現(xiàn)澆板且板厚不小于80mm、混凝土強度不低于C20時，柱縱向鋼筋也可向外彎入框架梁和現(xiàn)澆板內(nèi)，彎折后的水平投影長度不應小于12d如圖（c）所示。a

直線錨固c向內(nèi)彎折錨固b

向內(nèi)彎折錨固03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（2）頂層端節(jié)點柱內(nèi)側縱向鋼筋的錨固要求同頂層中間節(jié)點的縱向鋼筋。柱外側縱向鋼筋與梁上部縱向鋼筋在節(jié)點內(nèi)為搭接連接?？蓪⒅鈧瓤v向鋼筋的相應部分彎入梁內(nèi)作梁上部縱向鋼筋使用，也可將梁上部縱向鋼筋與柱外側縱向鋼筋在頂層端節(jié)點及其附近部位搭接，如下圖所示。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（2）頂層端節(jié)點1）搭接接頭沿頂層端節(jié)點外側及梁端頂部布置，如圖（a）所示。此時，搭接長度不應小于1.5la，其中伸入梁內(nèi)的外側柱筋截面面積不宜小于外側柱筋全部截面的65%；梁寬范圍以外的外側柱筋宜沿節(jié)點頂部伸至柱內(nèi)邊，當柱筋位于柱頂?shù)谝粚訒r，至柱內(nèi)邊后宜向下彎折不小于8d后截斷；當柱筋位于柱頂?shù)诙訒r，可不向下彎折。當有現(xiàn)澆板且板厚不小于80mm、混凝土強度等級不低于C20時，梁寬范圍以外的外側柱筋可伸入現(xiàn)澆板內(nèi)，其長度與伸入梁內(nèi)的柱筋相同。當外側柱筋配筋率大于1.2%時，伸入梁內(nèi)的柱筋除應滿足以上規(guī)定外，宜分兩批截斷，其截斷點之間的距離不宜小于20d。梁上部縱筋應伸至節(jié)點外側并向下彎至梁下邊緣高度后截斷。梁上部縱筋應伸至節(jié)點外側并向下彎至梁下邊緣高度后截斷。該方法適于梁上部和柱外側鋼筋不太多的情況使用。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（2）頂層端節(jié)點2）搭接接頭沿柱頂外側布置，如圖（b）所示。此時，搭接長度豎直端不應小于1.7la。當梁上部縱筋配筋率大于1.2%，彎入柱外側的梁上部縱筋除應滿足以上規(guī)定外，宜分兩批截斷，其截斷點之間的距離不宜小于20d。柱外側縱筋伸至柱頂后宜向節(jié)點內(nèi)水平彎折，彎折后的水平投影長度不宜小于12d。該方法適于梁上部鋼筋較多的情況使用。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（3）中間層中間節(jié)點框架梁上部縱向鋼筋應貫穿中間節(jié)點，如下圖所示。1）當計算中不利用其強度時，伸入節(jié)點的錨固長度不應小于12d。2）當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時，應錨固在節(jié)點內(nèi)?？刹捎弥本€錨固形式，鋼筋的錨固長度不應小于la，如圖（a）所示；當框架柱截面較小而直線錨固長度不足時，也可采用帶90°彎折的錨固形式，其中豎直段應向上彎折，錨固段的水平投影長度不應小于0.4la，垂直投影長度應取15d，如圖（b）所示；框架梁下部縱向鋼筋也可貫穿框架節(jié)點，在節(jié)點以外梁中彎矩較小部位設置搭接接頭，如圖（c）所示，搭接長度應滿足受拉鋼筋的搭接長度要求。3）當計算中充分利用鋼筋的抗壓強度時，伸入節(jié)點的直線錨固長度不應小于0.7la。acb03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（4）中間層端節(jié)點梁上部縱向鋼筋在端節(jié)點的錨固長度應滿足：1）采用直線錨固形式時，不應小于la，且伸過柱中心線不小于5d，如圖（a）所示。2）當柱截面尺寸較小時，可采用彎折錨固形式，應將梁上部縱向鋼筋伸至節(jié)點對邊并向下彎折，其彎折前的水平投影長度不應小于0.4la，彎折后的垂直投影長度不應小于15d，如圖（b）所示。ab03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構3．現(xiàn)澆框架節(jié)點構造（5）節(jié)點處箍筋設置在框架節(jié)點內(nèi)應設置必要的水平箍筋，以約束柱的縱向鋼筋和節(jié)點核心區(qū)混凝土。對非抗震設防的框架節(jié)點箍筋的構造規(guī)定與柱中箍筋相同，但間距不宜大于250mm。對四邊均有梁與之相連的中間節(jié)點，節(jié)點內(nèi)可只設置沿周邊的矩形箍筋，而不設復合箍筋。當頂層端節(jié)點內(nèi)設有梁上部縱向鋼筋和柱外側縱向鋼筋的搭接接頭時，節(jié)點內(nèi)水平箍筋應符合規(guī)范對縱向受力鋼筋搭接長度范圍內(nèi)箍筋的構造要求。高層框架內(nèi)梁、柱縱向鋼筋在框架節(jié)點區(qū)的搭接和錨固要求如右圖所示。03現(xiàn)澆框架構造要求任務2框架結構4．填充墻的構造要求在隔墻位置較為固定的建筑中，常采用砌體填充墻。砌體填充墻必須與框架牢固地連接。砌體填充墻的上部與框架梁底之間必須用塊材填實；砌體填充墻與框架柱連接時，柱與墻之間應緊密接觸，在柱與填充墻的交接處，沿高度每個若干皮磚，用2Ф6鋼筋與柱拉結。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構

1．框架抗震設計一般概念（1）震害及其分析震害調(diào)查表明，鋼筋混凝土框架的震害主要發(fā)生在梁端、柱端和梁柱節(jié)點處。一般來說，柱的震害重于梁，柱頂?shù)恼鸷χ赜谥?，角柱的震害重于?nèi)柱，短柱的震害重于一般柱?？蚣芰河捎诹憾颂幍膹澗亍⒓袅鶠檩^大，并且是反復受力，故破壞常發(fā)生在梁端。梁端可能會由于縱筋配筋不足、鋼筋端部錨固不好、箍筋配置不足等原因而引起破壞?？蚣苤捎谥鶅啥藦澗卮?，破壞一般發(fā)生在柱的兩端，多發(fā)生于柱頂。柱端破壞可能會由于柱內(nèi)縱筋不足、箍筋較少，對混凝土的約束差而引起破壞。角柱由于雙向受彎、受剪，加上扭轉(zhuǎn)作用，故震害比中柱和邊柱嚴重。柱高小于4倍柱截面高度的短柱，由于剛度大，吸收地震力大，易發(fā)生剪切破壞。梁柱節(jié)點多由于節(jié)點內(nèi)未設箍筋或箍筋不足、以及核心區(qū)的鋼筋過密而影響混凝土澆筑質(zhì)量引起破壞。此外，嵌固于框架中的砌體填充墻由于受剪承載力低、與框架缺乏有效的連接，易發(fā)生墻面斜裂縫，并沿柱周邊開裂。填充墻震害呈現(xiàn)“下重上輕”的現(xiàn)象。當抗震縫的寬度不能滿足地震時產(chǎn)生的實際側移量的要求時，還會導致相鄰結構單元之間相互碰撞而產(chǎn)生震害。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構

1．框架抗震設計一般概念（2）抗震等級為了體現(xiàn)在不同烈度下不同結構類型的鋼筋混凝土房屋有不同的抗震要求，《抗震規(guī)范》根據(jù)房屋烈度、結構類型和房屋高度，將框架結構劃分為四個抗震等級，其中一級抗震要求最高。鋼筋混凝土框架結構的抗震等級劃分見下表。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（1）一般構造要求1）混凝土的強度等級抗震等級為一級的框架梁、柱和節(jié)點核心區(qū)，不應低于C30，其他各類構件不應低于C20；并且在9度時不宜超過C60，8度時不宜超過C70。2）鋼筋種類框架梁、柱中的受力鋼筋宜選用HRB400級和HRB335級鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400和HPB235級鋼筋。3）鋼筋錨固縱向受力鋼筋最小抗震錨固長度laE的取用：一、二級抗震等級laE=1.15la三級抗震等級laE=1.05la四級抗震等級laE=1.0la式中l(wèi)a—縱向受拉鋼筋的最小錨固長度，按規(guī)范要求取用。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（1）一般構造要求4）鋼筋的接頭柱縱向受力鋼筋的接頭宜優(yōu)先采用焊接或機械連接。鋼筋接頭不宜設置在梁端和柱端箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)。當柱每邊主筋多于4根時，應在兩個或兩個以上的水平面上搭接。5）箍筋箍筋須做成封閉式，端部設135°彎鉤。彎鉤端頭平直段長度不應小于10d（d為箍筋直徑）。箍筋應與縱向鋼筋緊貼。當設置附加拉結鋼筋時，拉結鋼筋必須同時鉤住箍筋和縱筋。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（2）框架梁抗震構造要求1）梁的截面尺寸梁的截面寬度不宜小于200mm，截面高寬比不宜大于4，凈跨與截面高度之比不宜小于4。2）梁的縱向鋼筋框架梁端截面的底面和頂面配筋量的比值，一級不應小于0.5，二、三級不應小于0.3；梁的頂面和底面至少應配置兩根通長的縱向鋼筋，一、二級框架不應少于2Ф14，且分別不應少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的1/4。三、四級框架不應少于2Ф12；一、二級框架梁內(nèi)貫通中柱的每根縱筋直徑，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20。3）梁的箍筋梁端箍筋應加密。箍筋加密區(qū)的范圍和構造要求應按表2-2選用。當梁端縱筋配筋率大于2%時，表中箍筋的最小直徑應增大2mm。梁端加密區(qū)的箍筋肢距，抗震等級一級不宜大于200mm和20d（d為箍筋直徑較大者），二、三級不宜大于250mm和20d，四級不宜大于300mm。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（2）框架梁抗震構造要求04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（3）框架柱抗震構造要求1）柱截面尺寸柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，剪跨比λ宜大于2，截面的長邊和短邊之比不宜大于3。2）柱的縱向鋼筋柱中縱向鋼筋宜對稱配置；當截面尺寸大于400mm時，縱向鋼筋間距不宜大于200mm；柱中全部縱向鋼筋的最小配筋率應滿足下表的規(guī)定，同時每一側配筋率不應小于0.2%；柱的總配筋率不應大于5%，一級且剪跨比λ≤2的柱，每側縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%；邊柱、角柱在地震作用組合下產(chǎn)生拉力時，柱內(nèi)縱筋截面面積應增加25%。框架柱全部縱向鋼筋最小配筋率04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（3）框架柱抗震構造要求3）柱的箍筋框架柱內(nèi)的箍筋常用形式如右圖所示。04現(xiàn)澆框架抗震構造要求任務2框架結構2．框架結構抗震構造措施（3）框架柱抗震構造要求3）柱的箍筋柱的上下端箍筋應加密。柱兩端加密區(qū)的范圍和構造要求應按表2-4選