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文檔簡介
關(guān)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)11.1概述11.1.1框架結(jié)構(gòu)的組成和分類組成梁基礎(chǔ)柱剛性節(jié)點固定連接第2頁,共141頁,星期六,2024年,5月
框架梁、柱既承受豎向荷載,又承受水平荷載。特點:平面布局靈活,易于滿足設(shè)置大房間的需要,承受豎向荷載很合理??蚣艿目箓?cè)剛度小,抵抗水平荷載能力較差。應(yīng)用:
非地震區(qū):15-20層
地震區(qū):10層以下第3頁,共141頁,星期六,2024年,5月
框架中的墻體屬填充墻,一般采用輕質(zhì)材料填充,起保溫、隔熱、分割室內(nèi)空間作用,因此它的平面布置靈活,可提供較大的室內(nèi)空間。由于框架柱的抗側(cè)移剛度較小,框架結(jié)構(gòu)主要用在層數(shù)不多、水平荷載較小的情況適用于各種多層工業(yè)廠房和倉庫及大多數(shù)民用建筑,如辦公樓、旅館、醫(yī)院、學(xué)校、商店及住宅。第4頁,共141頁,星期六,2024年,5月第5頁,共141頁,星期六,2024年,5月9.2框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)類型現(xiàn)澆整體式裝配式裝配整體式
全部構(gòu)件現(xiàn)場澆注優(yōu)點:整體性好、抗震性好、剛度大、預(yù)埋鐵少、平面布置靈活……缺點:耗模板量大、工期長、現(xiàn)場濕作業(yè)量大、冬施需防凍……全部構(gòu)件預(yù)制,現(xiàn)場裝配連接優(yōu)點:省模板、工期短、構(gòu)件可標(biāo)準(zhǔn)定型化……缺點:預(yù)埋件多、整體性差、抗震性差、用鋼量大、
……
預(yù)制構(gòu)件,現(xiàn)場安裝就位,在連接處現(xiàn)澆混凝土形成整體。優(yōu)點:省模板、預(yù)埋件少、工期短、用鋼量少、抗震整體性好……缺點:施工復(fù)雜、增加了現(xiàn)場混凝土二次澆注工作量
……第6頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.1.2框架結(jié)構(gòu)的布置結(jié)構(gòu)布置原則開間、進深盡可能統(tǒng)一:構(gòu)件類型規(guī)格盡可能少平面應(yīng)簡單、規(guī)則、對稱:盡可能使受力合理剛度沿高度分布均勻:避免突變、錯層、局部夾層控制房屋高寬比H/B≤4:保證必要的抗側(cè)移剛度
設(shè)置必要的變形縫
伸縮縫沉降縫防震縫
伸縮縫
裝配式室內(nèi)≤75m
露天≤50m
整體式裝配整體式
室內(nèi)≤55m
露天≤35m變形縫對構(gòu)造、施工、結(jié)構(gòu)整體性等不利,基礎(chǔ)防水不易處理,實際采用可靠的構(gòu)造措施和施工措施(如設(shè)置后澆帶)減少或避免設(shè)縫第7頁,共141頁,星期六,2024年,5月柱網(wǎng)布置生產(chǎn)工藝要求建筑平面布置要求結(jié)構(gòu)受力合理
方便施工布置方式:內(nèi)廊式、跨度組合式柱網(wǎng)應(yīng)與建筑分隔墻體布置相協(xié)調(diào)使豎載下結(jié)構(gòu)內(nèi)力均勻分布合理易施工:進度快、造價低、保質(zhì)量第8頁,共141頁,星期六,2024年,5月
框架結(jié)構(gòu)布置的基本原則還應(yīng)滿足:
1、柱網(wǎng)布置建筑平面布置結(jié)構(gòu)受力合理施工方便內(nèi)廊式跨度組合式——等跨跨度組合式——不等跨第9頁,共141頁,星期六,2024年,5月框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置既要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面布置的要求,又要使結(jié)構(gòu)受力合理,施工方便。⑴柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝要求在多層工業(yè)廠房設(shè)計中,柱網(wǎng)布置方式可分為內(nèi)廊式、跨度組合式(等跨式、對稱不等跨式)等,見上圖。①內(nèi)廊式柱網(wǎng)常為對稱三跨,邊跨跨度(房間進深)常為6、6.6、6.9、7.5、9、12m;中間跨為走廊跨度,常為2.4m、2.7m、3.0m。②等跨式柱網(wǎng)適用于廠房、倉庫、商店,其進深常為
6m、7.5m、9m、12m等,柱距常為6m。③對稱不等跨柱網(wǎng)常用于建筑平面寬度較大的廠房,常用的柱網(wǎng)有(5.8+6.2+6.2+5.8)×6.0m,
(7.5+7.5+12.0+7.5+7.5)×6.0m,
(8.0+12.0+8.0)×6.0m。第10頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑵柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足建筑平面布置的要求①在旅館、辦公樓等民用建筑中,柱網(wǎng)布置應(yīng)與建筑分隔墻布置相協(xié)調(diào)。②四行柱三跨框架(15m左右)。③三行柱兩跨框架(10m左右)。④開間3.3m~4.5m。⑶柱網(wǎng)布置要使結(jié)構(gòu)受力合理①跨度均勻或邊跨略小時較合理。②三跨框架比兩跨框架內(nèi)力小,較合理。⑷柱網(wǎng)布置應(yīng)使施工方便(對于裝配式結(jié)構(gòu))①構(gòu)件的最大長度和最大重量,使之滿足吊裝,運輸
條件。②構(gòu)件尺寸的模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化,以滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)可不受建筑模數(shù)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)的限制,但在結(jié)構(gòu)布置時亦應(yīng)盡量使梁板布置簡單規(guī)則,以方便施工。
第11頁,共141頁,星期六,2024年,5月2、層高要求
工業(yè)廠房層高的確定需綜合考慮車間工藝設(shè)備、管道布置、空中傳送設(shè)備、車間采光等因素。由于結(jié)構(gòu)底層往往有較大的設(shè)備和產(chǎn)品,甚至有起重運輸設(shè)備,故底層層高一般比樓層高,常用的底層層高有4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m、8.4m;在同一廠房中,樓層層高宜取同一尺寸,常用的樓層層高有3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m等。民用房屋的層高通常按300mm進級,層高常采用3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m等。第12頁,共141頁,星期六,2024年,5月
承重框架布置
橫向框架承重
縱向框架承重
縱橫向混合承重(預(yù)制板、現(xiàn)澆板)
縱橫向混合承重(井式樓蓋)橫向框架承重:橫向剛度大、有利于抵抗橫向水平荷載,縱向連系梁較小,利于房屋采光、通風(fēng)??v向框架承重:橫向連系梁較小,利于設(shè)備管線穿行,開間布置靈活,但橫向剛度差。
縱橫向混合承重:縱橫向梁截面均較大(剛度大),整體性能好,采用較多。11.1.3框架結(jié)構(gòu)的承重方式第13頁,共141頁,星期六,2024年,5月橫向承重框架?房屋橫向剛度大,側(cè)移小?橫梁高度大,室內(nèi)有效凈空小?非抗震時使用縱向承重框架?連系梁截面較小,框架梁截面尺寸大,室內(nèi)有效凈空高?對縱向地基不均勻沉降較有利?房屋橫向剛度小,側(cè)移大第14頁,共141頁,星期六,2024年,5月橫向框架結(jié)構(gòu)的特點是,主要承重框架是由橫向承重梁與柱構(gòu)成,樓板支承在橫向框架梁上,再由縱向連系梁將橫向框架連接成一個空間結(jié)構(gòu)整體。
在豎向荷載作用下,橫向框架按多層剛架進行內(nèi)力分析。在水平風(fēng)荷載的作用下,僅對橫向框架進行內(nèi)力分析;而在水平地震作用下,對其橫向框架和縱向框架都應(yīng)進行內(nèi)力分析。第15頁,共141頁,星期六,2024年,5月
橫向框架承重結(jié)構(gòu)其橫向剛度大、有利于抵抗橫向水平荷載,縱向連系梁較小,利于房屋采光、通風(fēng)。第16頁,共141頁,星期六,2024年,5月縱向框架結(jié)構(gòu)的特點是主要承重框架是由縱向承重梁與柱構(gòu)成,樓板支承在縱向框架梁上,再由橫向連系梁將橫向框架連接成一個空間結(jié)構(gòu)整體。第17頁,共141頁,星期六,2024年,5月
在豎向荷載作用下,縱向框架按多層剛架進行內(nèi)力分析。在水平風(fēng)荷載的作用下,僅對橫向框架進行內(nèi)力分析;而在水平地震作用下,對其橫向框架和縱向框架都應(yīng)進行內(nèi)力分析。
橫向連系梁較小,利于設(shè)備管線穿行,開間布置靈活,但橫向剛度差。適用范圍于層數(shù)不多的無抗震要求的廠房。第18頁,共141頁,星期六,2024年,5月縱橫雙向承重整體性好,受力好;適用于整體性要求較高和樓面荷載較大的情況。第19頁,共141頁,星期六,2024年,5月單向板樓蓋雙向板樓蓋第20頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.2截面尺寸和計算簡圖
11.2.1構(gòu)件截面尺寸估算
一、框架梁的截面尺寸
hb=(1/8—1/18)lb(剛度要求)
hb≤lbn/4(避免短梁)
bb=(1/2—1/4)hb
bb≥200mm(構(gòu)造要求)
bb≥bc/2式中l(wèi)b、lbn——分別為主梁的計算跨度和凈跨度。梁高也可以按下列經(jīng)驗公式估算:兩端無支托的梁,按彎矩(0.6~0.8)M0來估算梁高;兩端有支托的梁,按彎矩(0.4~0.6)M0來估算梁高。
M0——按簡支梁計算的跨中最大彎矩??蚣芙Y(jié)構(gòu)縱向連系梁截面高度:
可按hb=(1/14—1/18)lb確定(lb為連系梁計算跨度)。第21頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、框架柱的截面尺寸①最小構(gòu)造尺寸矩形截面柱:hc/bc≤3;剪跨比≤2;抗震設(shè)計時:bc≥300mm;非抗震設(shè)計時:bc≥250mm;bc=(1/12~1/18)h;hc≥250mm,hc≥(1/15~1/20)h(h為層高)。圓形截面柱:dc≥350mm。②滿足軸壓比限制軸壓比:柱的平均軸向壓應(yīng)力與混凝土的軸心抗壓強度fc的比值(或指柱考慮地震作用組合的軸壓力設(shè)計值與柱全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值乘積的比值)。第22頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.2.2計算簡圖的確定第23頁,共141頁,星期六,2024年,5月一、計算單元的確定橫向框架:一般取中間有代表性的一榀進行分析即可;縱向框架:作用于縱向框架上的荷載則各不相同,必要時應(yīng)分別進行計算。第24頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、節(jié)點的簡化1、梁柱節(jié)點可簡化為:剛接節(jié)點、鉸接節(jié)點和半鉸節(jié)點現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架——剛接節(jié)點;裝配式框架——鉸接節(jié)點或半鉸節(jié)點(預(yù)埋鋼板在其自身平面外的剛度很小,難以保證結(jié)構(gòu)受力后梁柱間沒有相對轉(zhuǎn)動);裝配整體式框架——剛接節(jié)點(這種節(jié)點的剛性不如現(xiàn)澆式框架好,節(jié)點處梁端的實際負彎矩要小于計算值)。第25頁,共141頁,星期六,2024年,5月2、框架柱腳支座可分為
固定支座和鉸支座現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱——固定支座;預(yù)制柱杯形基礎(chǔ)——視構(gòu)造措施不同分別簡化為固定支座和鉸支座。三、跨度與層高的確定
跨度即取柱子軸線之間的距離(當(dāng)上下層柱截面尺寸變化時,一般以最小截面的形心線來確定)。層高(框架柱的長度)即為相應(yīng)的建筑層高,而底層柱的長度則應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算起。第26頁,共141頁,星期六,2024年,5月為了簡化計算,還可作如下規(guī)定:1、當(dāng)框架橫梁為坡度i≤1/8的斜梁時,可簡化為水平直桿。2、對于不等跨的框架;當(dāng)各跨跨度相差不大于10%時,可簡化為等跨框架,計算跨度取原框架各跨跨度的平均值。3、當(dāng)框架橫梁為有支托的加腋梁時,如Im/I<4或
hm/h<1.6,則可不考慮支托的影響,而簡化為無支托的等截面梁,Im、hm為支托端最高截面的慣性矩和高度,I,h為跨中等截面梁的截面慣性矩和高度。第27頁,共141頁,星期六,2024年,5月四、樓面與梁的共同作用、框架梁的慣性矩在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算中,現(xiàn)澆樓面可以作為框架梁的有效翼緣,每一側(cè)翼緣的有效寬度可取至板厚度的6倍;裝配整體式視其整體性可取小于或等于6倍;無現(xiàn)澆面層的裝配式樓面,樓面的作用不予考慮。
對現(xiàn)澆樓蓋,中框架取I=2I0,邊框架取I=1.5I0
對裝配整體式樓蓋,中框架取I=1.5I0,邊框架取I=1.2I0;
這里I0為矩形截面梁的截面慣性矩。對裝配式樓蓋,則按梁的實際截面計算I。第28頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.3荷載計算
框架結(jié)構(gòu)上的荷載有豎向荷載和水平荷載。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重和樓(屋)面活荷載等;水平荷載包括風(fēng)荷載和水平地震作用,一般均簡化為作用于框架梁柱節(jié)點處的水平集中力。11.3.1樓(屋)面活荷載的折減
考慮到作用于多層建筑樓面上的活荷載很少可能出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值同時布滿樓面的情況,所以可考慮樓面活荷載的折減,具體折減方法為:對于樓面梁,當(dāng)其從屬面積大于25平方米時,折減系數(shù)為0.9;對于墻、柱、基礎(chǔ),則按下表考慮。第29頁,共141頁,星期六,2024年,5月
表11.1活荷載按樓層數(shù)的折減系數(shù)11.3.2風(fēng)荷載第30頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.4
框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算方法豎向荷載作用的內(nèi)力計算——力矩分配法和分層法等。水平荷載作用下的內(nèi)力計算——反彎點法和改進反彎點法(D值法)等。第31頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.4.1力矩分配法
力矩分配法的基本理論基礎(chǔ)是位移法,解題方法采用漸進法,適用范圍是無節(jié)點線位移的剛架和連續(xù)梁。計算方法:⑴求出匯交于各節(jié)點每一桿端的內(nèi)力分配系數(shù)和其傳遞系數(shù);⑵計算各桿端固端彎矩;⑶逐次循環(huán)放松各節(jié)點使彎矩平衡;⑷將各桿固端彎矩與歷次的分配彎矩和傳遞彎矩相加得最后彎矩;⑸校核后作彎矩圖。第32頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.4.2
豎向荷載作用下的內(nèi)力計算——分層法一、分層法的基本假定1、豎向荷載作用下,框架的側(cè)移忽略不計;2、每層梁上的荷載對其它層梁的影響不計。二、計算要點1、用力矩分配法分層計算所得的彎矩為梁的最后彎矩;2、柱的彎矩為上下兩層計算彎矩相加;3、分層計算時,除低層外,其他層各柱的線剛度乘以折減系數(shù)0.9,另外,傳遞系數(shù)取1/3。第33頁,共141頁,星期六,2024年,5月
每層框架梁連同上下層柱作為基本計算單元,柱遠端按固定端考慮。
第34頁,共141頁,星期六,2024年,5月三、計算結(jié)果處理1、彎距計算分配完成后,梁端彎距即為梁的平衡彎距。柱端彎距取相鄰單元對應(yīng)的柱端彎距之和。
2、一般地,分層計算的結(jié)果,在各節(jié)點上的彎距不平衡,但誤差不大可不計。如果較大時,可將不平衡彎距再進行一次分配。
3、在豎向荷載作用下,梁端負彎距較大時,可考慮塑性內(nèi)力重分布予以降低。
4、為使梁跨中鋼筋不至于過少,保證梁跨中截面有足夠的承載力,經(jīng)過調(diào)幅后的梁跨中彎距不小于按簡支梁計算的跨中彎距的50%。
5、梁端彎距調(diào)幅只對豎向荷載進行,水平力作用下的梁端彎距不允許調(diào)幅。第35頁,共141頁,星期六,2024年,5月四、分層法的適用范圍1、節(jié)點梁柱線剛度之比;2、結(jié)構(gòu)與荷載沿高度均勻。五、分層法的計算步驟1、畫出框架的計算簡圖,標(biāo)明荷載、軸線尺寸、節(jié)點編號;2、按規(guī)定計算梁柱的線剛度及相對線剛度;3、除底層柱外,其它各層柱的線剛度(或相對線剛度)應(yīng)乘以折減系數(shù)0.9;第36頁,共141頁,星期六,2024年,5月4、計算各節(jié)點處的彎矩分配系數(shù),用力矩分配法從上到下分層計算各個計算單元(每層橫梁及相對應(yīng)的上下柱組成)的桿端彎矩,計算可從不平衡彎矩較大的節(jié)點開始,一般每節(jié)點分配1~2次即可;5、疊加有關(guān)桿端彎矩,得出最后彎矩圖,若節(jié)點彎矩不平衡值較大,可將節(jié)點重新分配一次,但不進行傳遞;6、按靜力平衡條件求出框架的剪力圖和軸力圖。第37頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.4.3水平荷載作用下的內(nèi)力計算方法
——反彎點法一、框架在水平荷載作用下的內(nèi)力和位移特點⑴固定柱角處,線位移和角位移均為零。上部各結(jié)點均有轉(zhuǎn)角;⑵如不考慮梁軸向變形的影響,則上部同層各結(jié)點水平位移相等;⑶每根桿件上均有一零彎矩點,即反彎點。第38頁,共141頁,星期六,2024年,5月反彎點第39頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑴在各柱的剪力分配時,柱的上下兩端都不發(fā)生角位移,即梁的線剛度與柱的線剛度之比為無窮大;⑵在確定柱的反彎點位置時,認為除底層外,各層柱受力后的上下兩端將產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)角。底層柱的反彎點在2h/3處,上層各柱的反彎點在h/2處;⑶梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件求出。二、基本假定第40頁,共141頁,星期六,2024年,5月三、反彎點法的適用條件
1、梁柱線剛度之比值ib/ic≥5;2、各層結(jié)構(gòu)比較均勻,即各層層高變化不大,梁的線剛度變化不大。
(求d時兩端固定,反彎點在柱中點)。★
對于層數(shù)不多的框架,誤差不會很大。但對于高層框架,由于柱截面加大,梁柱相對線剛度比值相應(yīng)減小,反彎點法的誤差較大?!?/p>
對于規(guī)則框架,反彎點法十分簡單;對于橫梁不貫通全框架的復(fù)式框架,可引進并聯(lián)柱和串聯(lián)柱的概念后,再用反彎點法計算,參見有關(guān)參考文獻。第41頁,共141頁,星期六,2024年,5月四、反彎點法計算要點風(fēng)荷載與地震作用可化為框架節(jié)點上的水平集中力;每層柱的剪力(樓層剪力)按同一層柱的側(cè)移剛度系數(shù)成比例分配;各桿的彎矩圖均為直線,每桿均有一零彎矩點(即反彎點);確定反彎點高度時假定柱上下節(jié)點轉(zhuǎn)角相等;確定側(cè)移剛度系數(shù)時,假定結(jié)點轉(zhuǎn)角為0;確定同層各柱剪力分配時,假定橫梁的剛度為無限大,即不考慮橫梁軸向變形的影響,上部同一層的各結(jié)點水平側(cè)移相等。第42頁,共141頁,星期六,2024年,5月五、側(cè)移剛度的含義抗側(cè)剛度:柱端產(chǎn)生相對單位水平位移時,柱內(nèi)所承受的剪力。梁柱線剛度的計算第43頁,共141頁,星期六,2024年,5月六、計算柱反彎點處的剪力求出任一樓層的層總剪力,在該樓層各柱之間的分配。1、框架的層間總剪力Vpj
設(shè)框架結(jié)構(gòu)共有n層,外荷載(Fi)在第j層產(chǎn)生的層間總剪力Vpj為:
式中Fi——作用在框架第i層節(jié)點處的水平力第44頁,共141頁,星期六,2024年,5月第45頁,共141頁,星期六,2024年,5月2、層間總剪力Vpj在同層各柱間的分配設(shè)框架共有n層,第j層內(nèi)有m個柱子,各柱剪力為Vjl、Vj2、…、Vji,…,Vjm,根據(jù)層剪力平衡的條件有:
式中:Vji——第j層第i柱所承受的剪力;
m——第j層內(nèi)的柱子數(shù):
dji——第j層第i柱的側(cè)移剛度;
VPj——第j層的層剪力。第46頁,共141頁,星期六,2024年,5月七、計算柱端彎矩各柱端彎矩由該柱剪力和反彎點高度計算。上部各層柱:上下端的彎矩相等,即:
Mji上=Mji下=Vjihj/2
(j=2,3,…,n;i=1,2,…,m)底層柱:上端彎矩M1i上=V1ih1/3
下端彎矩M1i下=2V1ih1/3
(i=1,2,…,m)第47頁,共141頁,星期六,2024年,5月八、計算梁端彎矩梁端彎矩可由節(jié)點平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件求得。1、邊節(jié)點:Mj=Mj上+Mj下
2、中間節(jié)點:第48頁,共141頁,星期六,2024年,5月九、求其它內(nèi)力1、由梁兩端的彎矩,根據(jù)梁的平衡條件,可求出梁的剪力;2、由梁的剪力,根據(jù)結(jié)點的平衡條件,可求出柱的軸力。小結(jié):歸納起來,反彎點法的計算步驟如下:
(1)多層多跨框架在水平荷載作用下,當(dāng)(ib/ic≥5)時,可采用反彎點法計算桿件內(nèi)力。(2)計算各柱側(cè)移剛度;并按柱側(cè)移剛度把層間總剪力分配到每個柱。(3)根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎點位置,計算柱端彎矩。(4)根據(jù)結(jié)點平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件計算梁端彎矩。第49頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.4.4改進反彎點法——D值法反彎點法在考慮柱側(cè)移剛度d時,假設(shè)橫梁的線剛度無窮大(結(jié)點轉(zhuǎn)角為0),對于層數(shù)較多的框架,梁柱相對線剛度比較接近,甚至有時柱的線剛度反而比梁大。反彎點法計算反彎點高度y時,假設(shè)柱上下結(jié)點轉(zhuǎn)角相等,這樣誤差也較大。1933年日本武藤清提出了①修正柱的側(cè)移剛度和②調(diào)整反彎點高度的方法。修正后的柱側(cè)移剛度用D表示,故稱為D值法。D值法也要解決兩個主要問題:確定柱側(cè)移剛度和反彎點高度。第50頁,共141頁,星期六,2024年,5月一、修正后柱側(cè)移剛度D值的計算1、影響柱側(cè)移剛度的因素柱本身的線剛度ic;結(jié)點約束(上、下層橫梁的剛度ib);樓層位置(剪力及分布)。2、基本假定(對圖中12柱)(1)柱12及與其上下相鄰的柱的線剛度均為ic;(2)柱12及與其上下相鄰的柱的層間位移相等即δ1=δ2=δ3=δ;(3)各層梁柱結(jié)點轉(zhuǎn)角相等,即:
θ1=θ2=θ3;(4)與柱12相交的橫梁線剛度分別為i1,i2。第51頁,共141頁,星期六,2024年,5月3、柱側(cè)移剛度D值柱的側(cè)移剛度,定義與d值相同,但D值與位移δ和轉(zhuǎn)角θ均有關(guān)。
由:α—柱側(cè)移剛度修正系數(shù),反映梁柱剛度比對柱側(cè)移剛度的影響。
第52頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、柱反彎點處的剪力
有了D值以后,與反彎點法類似,假定同一樓層各柱的側(cè)移相等,可得各柱的剪力:第53頁,共141頁,星期六,2024年,5月三、確定柱反彎點高度比1、影響柱反彎點高度的主要因素是柱上下端的約束條件。①當(dāng)兩端固定或兩端轉(zhuǎn)角完全相等時,反彎點在中點(θj-1=θj,Mj-1=Mj)。②兩端約束剛度不相同時,兩端轉(zhuǎn)角也不相等,θj≠θj-i,反彎點移向轉(zhuǎn)角較大的一端,也就是移向約束剛度較小的端。③當(dāng)一端為鉸結(jié)時(支承轉(zhuǎn)動剛度為0),彎矩為0,即反彎點與該端鉸重合。第54頁,共141頁,星期六,2024年,5月第55頁,共141頁,星期六,2024年,5月2、柱反彎點位置確定反彎點高度比γ
——反彎點到柱下端距離與柱全高的比值。①柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比γ0γ0
——標(biāo)準(zhǔn)框架(各層等高、各跨相等、各層梁和柱線剛度不變的多層框架)在水平荷載作用下求得的反彎點高度比。標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比的值γ0已制成表格。根據(jù)框架總層數(shù)n及該層所在樓層j以及梁柱線剛度比K值,可從表中查得標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比γ0。第56頁,共141頁,星期六,2024年,5月②上下梁剛度變化的影響——修正值γ1
當(dāng)某柱的上梁與下梁的剛度不等,反彎點位置有變化,應(yīng)將γ0加以修正,修正值為γ1。當(dāng)i1+i2<i3+i4時,令αl=(i1+i2)/(i3+i4)<1,根據(jù)α1和K值查出γ1,這時反彎點應(yīng)向上移,γl取正值。當(dāng)i1+i2>i3+i4時,令α1=(i3+i4)/(i1+i2),仍由α1和K值從附表21中查出γ1,這時反彎點應(yīng)向下移,γl取負值。對于底層柱,不考慮γ1修正值。第57頁,共141頁,星期六,2024年,5月第58頁,共141頁,星期六,2024年,5月③上下層高度變化的影響——修正值γ2和γ3層高有變化時,反彎點也有移動。令上層層高和本層層高之比h上/h=α2,由α2、K可查得修正值γ2。當(dāng)α2>1時,γ2為正值,反彎點向上移。當(dāng)α2<1時,γ2為負值,反彎點向下移。令下層層高和本層層高之比h下/h=α3,由
α3
、K可查修正值γ3。當(dāng)α3>1時,γ2為負值,反彎點向下移。當(dāng)α3<1時,γ2為正值,反彎點向上移。第59頁,共141頁,星期六,2024年,5月第60頁,共141頁,星期六,2024年,5月④修正后柱的反彎點高度比γ各層柱的反彎點高度比由下式計算:
γ=γ0+γ1+γ2+γ3
各層柱的反彎點高度為:
y=γh=(γ0+γ1+γ2+γ3)h柱反彎點位置及剪力確定后,其余計算與反彎點法相同。第61頁,共141頁,星期六,2024年,5月橫梁不貫通的框架內(nèi)力的計算第62頁,共141頁,星期六,2024年,5月①D值計算及剪力分配柱AF(最下層):柱DG(一般層):第63頁,共141頁,星期六,2024年,5月柱EH(一般層):柱BD(最下層):第64頁,共141頁,星期六,2024年,5月柱CE(最下層):第65頁,共141頁,星期六,2024年,5月D值計算及剪力分配第66頁,共141頁,星期六,2024年,5月柱DG、EH并聯(lián)得柱DB、EC并聯(lián)得串聯(lián)得第67頁,共141頁,星期六,2024年,5月剪力分配剛架BGHC分配到的剪力為0.87P,故有第68頁,共141頁,星期六,2024年,5月②反彎點高度DBCFAGHE第69頁,共141頁,星期六,2024年,5月③彎矩計算及彎矩圖DBCFAGHE第70頁,共141頁,星期六,2024年,5月DBCFAGHE0.410.410.320.640.960.501.061.060.510.711.220.710.461.170.58彎矩圖第71頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.5水平荷載作用下側(cè)移的近似計算方法一根懸臂柱在均布荷載作用下,由彎矩作用和剪力作用引起的變形曲線形狀不同。由剪力引起的變形——剪切型:愈到底層,相鄰兩點間的相對變形愈大,當(dāng)q向右時,曲線凹向左。由彎矩引起的變形——彎曲型:愈到頂層,相鄰兩點間的相對變形愈大,當(dāng)q向右時,曲線凹向右。第72頁,共141頁,星期六,2024年,5月由剪力引起的變形(剪切型)由彎矩引起的變形(彎曲型)第73頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.5.1框架的變形特點1、梁柱桿件彎曲產(chǎn)生的側(cè)移,與懸臂柱剪切變形的曲線形狀相似——稱為剪切型變形曲線。2、柱軸向變形形成的側(cè)移曲線,與懸臂柱彎曲變形形狀相似——稱為彎曲型變形曲線??蚣艿目傋冃斡杉羟凶冃魏蛷澢冃蝺刹糠纸M成;在層數(shù)不多的框架中,柱軸向變形引起的側(cè)移很小,常可忽略;在高度較大的框架中,柱軸向力加大,柱軸向變形引起的側(cè)移不能忽略;二者疊加以后的側(cè)移曲線仍以剪切型為主。第74頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.5.2框架變形的計算一、梁柱彎曲變形產(chǎn)生的側(cè)移
用D值法計算側(cè)移
框架某層側(cè)移剛度的定義是單位層間側(cè)移所需的層剪力;當(dāng)已知框架結(jié)構(gòu)第j層所有柱的Dij值及層剪力Vpj后,可得近似計算層間側(cè)移的公式:各層側(cè)移絕對值是該層以下各層層間側(cè)移之和。頂點側(cè)移即所有層(n層)層間側(cè)移之總和。第75頁,共141頁,星期六,2024年,5月
二、柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移
一般當(dāng)H>50m或H/B>4時,要計算柱軸向變形產(chǎn)生的側(cè)移。一般框架在水平荷載作用下,只有兩根邊柱軸力(一拉一壓)較大,中柱軸力很小。
第76頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.6.1控制截面及最不利內(nèi)力類型一、梁兩端支座截面最大負彎矩及最大剪力;在水平荷載作用下,端截面還有正彎矩;組合前應(yīng)經(jīng)過換算求得柱邊截面的彎矩和剪力。11.6框架的內(nèi)力組合第77頁,共141頁,星期六,2024年,5月跨中截面——最大正彎矩。第78頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、柱
控制截面為上、下兩個端截面,柱子多設(shè)計成對稱配筋。要考慮下述四種可能組合:(1)|M|max及相應(yīng)的N;(2)Nmax及相應(yīng)的M;(3)Nmin及相應(yīng)的M。(4)|M|比較大(不是絕對最大),但N比較小或N比較大(不是絕對最小或絕對最大)。
柱子還要組合最大剪力Vmax。第79頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.6.2豎向活荷載的最不利布置計算機計算逐層逐跨單獨布置。
簡化計算活荷載一次性布置,即滿布計算內(nèi)力,為了安全起見,可以把框架梁的彎矩乘以1.1—1.2的放大系數(shù)?;詈奢d分跨布置。第80頁,共141頁,星期六,2024年,5月
由彈性靜力計算得到的內(nèi)力需要先進行局部調(diào)整,然后進行內(nèi)力組合。豎向荷載下框架梁彎矩塑性調(diào)幅1、降低支座負彎矩,以減少配筋面積。對于現(xiàn)澆框架,0.8~0.9(調(diào)幅系數(shù));對于裝配整體式框架,支座彎矩乘0.7~0.8(鋼筋焊接或接縫不密實等原因,節(jié)點可能產(chǎn)生變形。根據(jù)實測結(jié)果可知,節(jié)點變形會使梁端彎矩較彈性計算值減小約10%,再考慮梁端允許出現(xiàn)塑性鉸)。11.6.3內(nèi)力調(diào)整第81頁,共141頁,星期六,2024年,5月跨中彎矩乘以1.1~1.2增大系數(shù);調(diào)幅后各彎矩滿足以下要求:M
0≥0.5M
0.5(M
1+M
2)+M
0≥M
M
為調(diào)整后的彎矩;M為按簡支計算的該梁跨中彎矩。第82頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.7框架梁、柱的截面配筋及構(gòu)造要求11.7.1框架橫梁
現(xiàn)澆框架橫梁正截面及斜截面的配筋,按受彎構(gòu)件進行計算??v向鋼筋的彎起和切斷位置,按彎矩包絡(luò)圖確定。但當(dāng)q/g≦3或考慮塑性內(nèi)力重分布對支座彎矩進行調(diào)幅時,其彎起和切斷位置與梁板結(jié)構(gòu)相同??拐鹪O(shè)計不宜設(shè)彎起筋,梁的下部縱筋一般不在跨中截斷。第83頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.7.2框架柱
框架柱屬于偏心受壓構(gòu)件,一般采用對稱配筋。中柱一般按單向偏心受壓構(gòu)件計算,還應(yīng)考慮在平面外按軸心受壓柱驗算;邊柱一般按雙向偏心受壓考慮。此外還應(yīng)進行斜截面抗剪承載力計算。若偏心距eo>0.55ho時,還應(yīng)進行裂縫寬度計算。第84頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.7.3一般構(gòu)造要求一、混凝土的強度等級
混凝土強度等級不宜低于C15;當(dāng)采用HRB335級鋼筋時,混凝土強度等級不宜低于C20;當(dāng)采用HRB400和RRB400鋼筋以及對承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件,混凝土強度等級不得低于C20。對于一級抗震等級的框架梁、柱、節(jié)點不應(yīng)低于C30;按二、三、四級抗震等級設(shè)計時,其混凝土強度不應(yīng)低于C20;對剪力墻,其混凝土強度不應(yīng)低于C20。第85頁,共141頁,星期六,2024年,5月設(shè)防烈度為8度時,混凝土強度等級不宜超過C70;設(shè)防烈度為9度時,不宜超過C60。二、鋼筋普通縱向受力鋼筋宜選用HRB400級、HRB335級鋼筋;箍筋宜選用HRB335級、HPB300級鋼筋。第86頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.7.4連接構(gòu)造配筋
構(gòu)件連接是框架設(shè)計的一個重要部分??蚣艿倪B接構(gòu)造,包括梁與柱、柱與柱、柱與基礎(chǔ)的配筋構(gòu)造。一、梁與柱的連接構(gòu)造⑴中間層中節(jié)點
框架中間節(jié)點梁上部縱筋應(yīng)貫穿中間節(jié)點,該鋼筋自柱邊伸向跨中的截斷位置應(yīng)根據(jù)梁端負彎矩確定。梁下部縱筋的錨固要求:當(dāng)計算中不利用其下部鋼筋強度時,錨固長度可按簡支梁V>0.7ftbho的情況采用,否則,其下部縱筋應(yīng)伸入節(jié)點內(nèi)錨固,見下圖。第87頁,共141頁,星期六,2024年,5月第88頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑵中間層端節(jié)點
框架中間層端節(jié)點應(yīng)將梁的上部縱筋伸至節(jié)點外邊并向下彎折,如下圖所示。當(dāng)柱截面尺寸足夠時,框架梁的上部縱筋可采用直線方式伸入節(jié)點。梁下部縱筋在端節(jié)點的錨固要求與中間節(jié)點相同。框架柱縱筋應(yīng)貫穿中間層中節(jié)點和端節(jié)點。柱縱筋接頭位置應(yīng)盡量選擇在層高中間和彎矩較小的區(qū)域。第89頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑶頂層中節(jié)點
頂層柱的縱筋在節(jié)點內(nèi)錨固。第90頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑷頂層端節(jié)點第91頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、柱與柱連接構(gòu)造
上下柱的鋼筋宜采用焊接,也可采用搭接(d≤22mm時)。一般在樓板面(對現(xiàn)澆樓板)或梁頂面(對裝配式樓板)設(shè)施工縫。下柱鋼筋伸出搭接長度lb:當(dāng)偏心距eo≤0.2h時,按受壓鋼筋取用,當(dāng)eo>0.2h時,按受拉鋼筋取用。在搭接長度范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)滿足搭接處箍筋要求。柱縱筋根數(shù)不同時,接頭位置不同。第92頁,共141頁,星期六,2024年,5月
下注伸入上柱搭接鋼筋的根數(shù)及直徑應(yīng)滿足上柱要求,當(dāng)上下柱鋼筋直徑不同時,搭接長度應(yīng)按上柱計算;當(dāng)上下柱截面不同時,按下圖選擇。第93頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.8鋼筋混凝土框架的抗震設(shè)計11.8.1框架結(jié)構(gòu)的震害一、鋼筋混凝土柱破壞形式⑴柱端彎剪破壞:柱上、下端出現(xiàn)水平、斜裂縫,混凝土剝落,箍筋外鼓崩斷,柱筋屈曲,柱端形成塑性餃。⑵柱身剪切破壞:柱出現(xiàn)交叉或S形裂縫,箍筋屈服。⑶角柱破壞:由于受彎、剪、扭共同作用,柱身錯動,鋼筋由柱內(nèi)撥出,震害重。第94頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑷短柱破壞:短柱剛度大,易產(chǎn)生剪切破壞。⑸柱破壞的原因:抗彎和抗剪承載力不足;箍筋太稀,對混凝土約束很差;在壓、彎、剪作用下,柱的截面承載力達到極限。二、梁破壞形式
⑴地震作用下,梁端縱向鋼筋屈服,出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫和交叉斜裂縫。梁負彎矩鋼筋切斷處由于抗彎能力削弱也容易產(chǎn)生裂縫,造成梁剪切破壞。第95頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑵梁剪切破壞的主要原因:梁端屈服后產(chǎn)生的剪力較大;而其箍筋較??;反復(fù)荷載作用下混凝土抗剪強度降低。三、梁柱節(jié)點破壞形式⑴節(jié)點核心區(qū)剪切破壞:產(chǎn)生對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫,混凝土剪碎剝落;箍筋很少或沒箍筋時,柱縱向鋼筋壓曲外鼓。⑵梁筋錨固破壞:梁縱向鋼筋錨固長度不足,從節(jié)點內(nèi)拔出,將混凝土拉裂。⑶節(jié)點連接破壞:裝配式框架構(gòu)件連接處容易發(fā)生坡口焊接鋼筋拉斷。預(yù)制構(gòu)件接縫處后澆混凝土開裂或散落。第96頁,共141頁,星期六,2024年,5月⑷節(jié)點破壞的主要原因:節(jié)點的受剪承載力不足;箍筋太少;梁筋錨固長度不夠;施工質(zhì)量差。四、框架填充墻破壞形式⑴嵌砌磚填充墻容易產(chǎn)生斜裂縫,特殊部位的墻體破壞會更加嚴重。烈度較高時墻體容易倒塌。由于框架變形屬剪切型,下部層間位移大,填充墻震害呈現(xiàn)“下重上輕”的現(xiàn)象。⑵填充墻破壞的主要原因:墻體受剪承載力低,變形能力??;墻體與框架缺乏有效的拉結(jié)。五、鋼筋的搭接不合理,造成搭接處破壞第97頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.8.2框架抗震設(shè)計的一般規(guī)定一、抗震結(jié)構(gòu)的多道抗震設(shè)防
結(jié)構(gòu)多道抗震設(shè)防的概念,一是要求結(jié)構(gòu)具有良好的吸能和耗能能力,二是要求結(jié)構(gòu)具有盡可能多的贅余度。結(jié)構(gòu)的吸能和耗能能力,主要依靠結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在預(yù)定部位產(chǎn)生塑性鉸,一般來說,靜不定的次數(shù)越高,對結(jié)構(gòu)的抗震越有利,這要求在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位設(shè)置一系列容許發(fā)生的屈服區(qū),使這些并不危險的部位有意識地首先形成塑性鉸或塑性區(qū),或發(fā)生可以修復(fù)的破壞,從而使主要的承重構(gòu)件得到很大程度的保護。第98頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、結(jié)構(gòu)布置原則框架結(jié)構(gòu)的平面布置和沿高度方向的布置原則應(yīng)符合“規(guī)則結(jié)構(gòu)”的規(guī)定??蚣軕?yīng)雙向設(shè)置,梁中線與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的l/4;框架單獨柱基有下列情況之一時,宜沿兩個主軸方向設(shè)置基礎(chǔ)連系梁:①一級框架和Ⅳ類場地的二級框架;②各柱基承受的重力荷載代表值相差較大;③基礎(chǔ)埋置較深或埋深差別較大;④樁基承臺之間;⑤地基主要受力層范圍內(nèi)有液化土層、軟弱粘性土層和嚴重不均勻土層。第99頁,共141頁,星期六,2024年,5月
框架結(jié)構(gòu)中的填充墻在平面和豎向宜均勻?qū)ΨQ布置,砌體填充墻宜與柱脫開或采用柔性連接。砌體砂漿強度等級不低于M5,墻頂與框架梁密切結(jié)合,沿框架柱全高每隔500mm設(shè)2Ф6拉筋,其深入墻內(nèi)的長度不小于墻長的1/5且不小于700mm(6、7度時)或沿墻全長貫通(8、9度時).墻長大于5m時,墻頂與梁宜有拉接,墻長超過層高兩倍時,宜設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱;墻高超過4m時,墻體半高宜設(shè)置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁。第100頁,共141頁,星期六,2024年,5月三、截面尺寸選擇⑴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。⑵柱的截面尺寸
柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm;圓柱直徑不宜小于350mm;截面長邊與短的邊長比不宜大于3;剪跨比宜大于2。柱的截面尺寸需滿足柱的軸壓比的要求。(軸壓比是指柱組合的軸壓力設(shè)計值N與柱的全截面面積A和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fc的乘積的比值,即
uN=N/fcA
??拐鸬燃墳橐患墪r不超過0.7,二級不超過0.8,三級不超過0.9。第101頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.8.3抗震框架的一般設(shè)計原則一、強柱弱梁原則
梁端受拉鋼筋的屈服先于柱端受拉鋼筋的屈服。二、強剪弱彎原則
構(gòu)件的抗剪承載能力應(yīng)高于該構(gòu)件的抗彎承載能力。三、強節(jié)點、強錨固原則強節(jié)點——抗剪驗算,在節(jié)點區(qū)配置足夠的箍筋,并保證混凝土的強度及密實性。強錨固——處理好縱向鋼筋在節(jié)點區(qū)的錨固構(gòu)造。第102頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.8.4地震作用計算
多層框架結(jié)構(gòu)在一般情況下應(yīng)沿兩個主軸方向分布考慮水平地震作用,各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。對高度不超過40m,以剪切變形為主,且剛度與質(zhì)量沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法計算水平地震作用。采用D值法計算框架內(nèi)力和側(cè)移。第103頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.8.5框架截面抗震驗算一、框架梁1、框架梁的正截面受彎承載力計算⑴抗震設(shè)計中的正截面承載力計算直接采用靜載作用下的承載力計算公式:ME
MuE/
RE=Mu/
RE(或
REME
Mu)⑵除按計算確定外,框架梁梁端截面的底部和頂部縱向受力鋼筋截面面積的比值需滿足下列要求:
一級抗震等級As底/As≥0.5;二、三級抗震等級As底/As≥0.3。
∴框架梁兩端(支座截面)必須是雙筋截面。⑶為保證結(jié)構(gòu)延性,一級抗震等級,x/ho≤0.25,二、三級抗震等級,x/ho≤0.35;且梁端縱向受拉鋼筋配筋率不應(yīng)大于2.5%。第104頁,共141頁,星期六,2024年,5月
2、框架梁斜截面受剪承載力計算(1)抗震設(shè)計中采用與非抗震設(shè)計中不同的斜截面受剪承載力計算公式(R=Vu=Vc+Vs,RE=VuE=0.6Vc+Vs)
即:
Vb
VuE/
RE=(0.6Vc+Vs)/
RE
或
REVb(0.6Vc+Vs)(2)承載力計算(抗震設(shè)計)一般框架梁:
REVb≤0.42ftbh0+1.25fyvAsvh0/s
集中荷載作用下(包括有多種荷載,其中集中荷載對節(jié)點邊緣產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況)的框架梁:
REVb≤1.05ftbh0/(
+1)+fyvAsvh0/s第105頁,共141頁,星期六,2024年,5月
梁端剪力設(shè)計值應(yīng)根據(jù)強剪弱彎的原則加以調(diào)整,對以、二、三級抗震等級分別取1.3、1.2和1.1的梁端剪力增大系數(shù)。為防止在箍筋為充分發(fā)揮作用前混凝土過早壓碎,必須限制梁的截面尺寸。當(dāng)跨高比大于2.5時,應(yīng)符合下式要求Vb≤0.20fcβcbho/
RE第106頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、框架柱
1、柱的正截面承載力計算公式:
(NE
NuE/
RE=Nu/
RE)(對大偏心受壓柱)第107頁,共141頁,星期六,2024年,5月2、柱端彎矩調(diào)整——計算偏心距e0時(1)按“強柱弱梁”要求調(diào)整“強柱弱梁”要求:柱端彎矩放大
Mc倍
靜力平衡條件:Muc0+Mdc0=Mbl+Mbr
9度和一級框架尚應(yīng)滿足:
Mc
1.2
Mbu
∑Mc——同一節(jié)點上下柱端截面設(shè)計彎矩之和;∑Mb——同一節(jié)點左右梁端截面設(shè)計彎矩之和;∑Mbu——同一節(jié)點左右梁端截面抗彎承載力之和。
mc——強柱系數(shù);對一、二、三級抗震等級,
M分別為1.4、
1.2、1.1。頂層柱及軸壓比小于0.15的柱,彎矩可以不調(diào)整。
第108頁,共141頁,星期六,2024年,5月
(2)按“強底層柱”要求調(diào)整抗震設(shè)計時,一、二、三級框架結(jié)構(gòu)底層柱下端截面彎矩設(shè)計值,應(yīng)按考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計值分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25和1.15。計算偏心距e0=M/N時,采用按“強柱弱梁”、“強底層柱”要求調(diào)整后的柱端彎矩Mc。第109頁,共141頁,星期六,2024年,5月3、柱的斜截面承載力(1)計算公式:
(VE
VuE/
RE,
VuE=0.6Vc+Vs)
即:Vb=
VuE/
RE=(0.6Vc+Vs)/
RE
軸力為壓力:軸力為拉力:Vc——設(shè)計剪力(取按以下要求調(diào)整后的值);——框架柱的剪跨比,
=M/(Vhc0);設(shè)計時可近似取
=Hc0/(2hc),(Hc0為柱凈高),當(dāng)
>3時,取
=3,當(dāng)
<1時取
=1。N——為與設(shè)計剪力相應(yīng)的軸向壓力;對極短柱(Hc0/hc<3),驗算時要求:當(dāng)N>0.3fcbchc0時,取N=0.3fcbchc0。當(dāng)N為拉力時,公式右端不小于(fyvAsvhc0/s)/
Re,且此值不小于0.36fcbchc0。第110頁,共141頁,星期六,2024年,5月(2)剪力調(diào)整①按柱“強剪弱彎”要求調(diào)整
平衡條件:
強剪弱彎要求——剪力Vc0放大
vc倍,對一、二、三級抗震等級,
cv分別為1.4、1.2、1.1。9度和一級框架尚應(yīng)符合:
Mtc、Mbc——由內(nèi)力組合得到的柱上、下端的最不利設(shè)計彎矩;
Mtcu、Mbcu——柱上、下端截面的抗彎承載力,可按實際配筋面積和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值確定;
②“角柱”剪力調(diào)整
一、二、三級抗震等級的框架角柱,經(jīng)前述調(diào)整后的剪力設(shè)計值尚應(yīng)乘以不小于1.1的增大系數(shù)。第111頁,共141頁,星期六,2024年,5月三、節(jié)點核心區(qū)
三、四級抗震等級的框架節(jié)點核心區(qū)可不進行抗震驗算,但應(yīng)符合抗震構(gòu)造措施要求(核心區(qū)的箍筋配置不低于柱端加密區(qū)的箍筋配置)。而一、二級抗震等級的框架應(yīng)進行節(jié)點核心區(qū)的抗震受剪承載力計算。第112頁,共141頁,星期六,2024年,5月11.8.6鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求一、框架梁抗震構(gòu)造要求⑴縱向鋼筋配置①縱向受拉鋼筋配筋率不小于下表規(guī)定的數(shù)值。表11.2框架梁縱向受拉鋼筋的最小配筋率(%)第113頁,共141頁,星期六,2024年,5月②通長鋼筋的配筋,沿梁全長頂面和底面至少應(yīng)各配置兩根通長的縱向鋼筋。對一、二級抗震等級鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm,且分別不少于梁端頂面和底面縱向受力鋼筋中較大截面面積的l/4;對三、四級抗震等級,鋼筋直徑不小于12mm。⑵箍筋配置①梁端箍筋加密區(qū)梁端設(shè)置的第一個箍筋距框架節(jié)點邊緣不應(yīng)大于50mm。在框架梁梁端應(yīng)設(shè)置箍筋加密區(qū)。加密區(qū)長度、箍筋間距、直徑應(yīng)滿足下表的要求、當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率超過2%時,表中箍筋直徑應(yīng)增大2mm。第114頁,共141頁,星期六,2024年,5月表11.3框架梁端箍筋加密區(qū)的構(gòu)造要求注:表中h為梁截面高度,d為梁縱筋直徑。第115頁,共141頁,星期六,2024年,5月②箍筋肢數(shù)梁端加密區(qū)長度內(nèi)的箍筋肢距:對一級抗震不宜大于200mm和箍筋直徑20倍中較大值;對二、三級抗震,不宜大于250mm和箍筋直徑20倍中較大值;對四級抗震,不宜大于300mm。③配箍率沿梁全長箍筋的配筋率不應(yīng)小于0.3ft/fyv(一級抗震)、0.28ft/fyv(二、三級抗震)和0.26ft/fyv
(四級抗震)。④非加密區(qū)箍筋非加密區(qū)的箍筋間距不宜大于加密區(qū)箍筋間距的2倍。第116頁,共141頁,星期六,2024年,5月二、框架柱的抗震構(gòu)造要求⑴柱的縱向鋼筋要求①最小配筋率要求每一側(cè)的配筋率不應(yīng)小于0.2%,全部縱向受力鋼筋配筋率不應(yīng)小于下表中規(guī)定數(shù)值。對Ⅳ類場地上較高的高層建筑,最小配筋率應(yīng)按表中數(shù)值增加0.1。表11.4柱全部受力鋼筋最小配筋率(%)注:柱全部縱向鋼筋最小配筋率,當(dāng)采用HRB400級鋼筋時,應(yīng)按表中數(shù)值減小0.1;當(dāng)混凝土強度等級為C60及以上時,應(yīng)按表中數(shù)值增加0.1。第117頁,共141頁,星期六,2024年,5月②全部縱向受力鋼筋配筋率不應(yīng)大于5%,柱的縱向鋼筋宜對稱配置。截面尺寸大于400mm的柱,縱向鋼筋的間距不宜大于200mm。當(dāng)按一級抗震等級設(shè)計且柱的剪跨比≤2時,柱每側(cè)縱向鋼筋的配筋率不宜大于1.2%。⑵柱的箍筋要求①箍筋加密區(qū)框架柱上下兩端箍筋應(yīng)加密。加密區(qū)長度應(yīng)取柱截面長邊尺寸(或截面直徑〕、柱凈高的1/6和500mm中三者的最大值。一、二級抗震等級的角柱應(yīng)沿柱全高加密箍筋。加密區(qū)的箍筋間距、直徑應(yīng)符合下表的要求。第118頁,共141頁,星期六,2024年,5月表11.5框架梁端箍筋加密區(qū)的構(gòu)造要求注:表中h為梁截面高度,d為梁縱筋直徑。底層柱的柱根是指地下室的頂面或無地下室情況的基礎(chǔ)頂面;柱根加密區(qū)長度應(yīng)取不小于該層柱凈高的1/3;當(dāng)有剛性地面時,除柱端箍筋加密區(qū)外,尚應(yīng)在剛性地面上、下各500mm的高度范圍內(nèi)加密箍筋。第119頁,共141頁,星期六,2024年,5月②加密區(qū)外箍筋在柱箍筋加密區(qū)之外,箍筋的體積配箍率不宜小于加密區(qū)的一半。對一、二級抗震等級,箍筋間距不應(yīng)大于10d,對三、四級抗震等級,箍筋間距不應(yīng)大于15d(d為縱向鋼筋直徑)⑶柱軸壓比一、二、三級抗震等級的各類結(jié)構(gòu)的框架柱和框支柱,其軸壓比不宜大于下表規(guī)定限值。對Ⅳ類場地上較高的高層建筑,柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。第120頁,共141頁,星期六,2024年,5月
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