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1、工程結(jié)構(gòu)抗震 5 多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計 5.1 概述 5.2 抗震設(shè)計的一般要求 5.3 框架內(nèi)力與位移計算 5.4 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計 5.5 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計例題 工程結(jié)構(gòu)抗震 結(jié)構(gòu)概念的理解應(yīng)該比較重要，記 一下： 柱子的軸壓比：還有剪跨比(柱截面承受的彎距與剪力相對大小的一個參數(shù)。表示為：M/Vh，h表示柱截面高度。此值大于2稱該柱為長柱。小于2為短柱。) 軸力與抗壓強度與截面積的乘積之比 ，一般和抗震時柱子的延性息息相關(guān)(同時和剪跨比也有很大關(guān)系)，軸壓比越小，變形能力越強，反之亦然 ， 柱子和梁比起來，它的變形能力比較差，但是柱子在結(jié)構(gòu)中的地位比梁大，所以要對它的變

2、形能力作更多的要求，軸壓比，剪跨比的限制就是因此而來的 軸壓比是為了控制小偏心受壓(脆性)， 在規(guī)范中也有限值，按抗震等級分：柱軸壓比限值 結(jié)構(gòu)類型 抗震等級一 二 三框架結(jié)構(gòu) 0.7 0.8 0.9 框架抗震墻板柱抗震墻及筒體 0.75 0.85 0.95 部分框支抗震墻 0.6 0.7 工程結(jié)構(gòu)抗震 結(jié)構(gòu)設(shè)計幾個限值的意義 1、 軸壓比：主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求，見抗規(guī)6.3.7和6.4.6，在剪力墻的軸壓比計算中，軸力取重力荷載代表設(shè)計值，與柱子的不一樣。 2、剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī)5.2.5。 3、側(cè)向剛度比：主要為控制

3、結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性。位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響?？刂票壤秊?.5。見抗規(guī)3.4.2、3.4.3。 4、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī)4.3.5。 5、剛重比：主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)。 6、剪跨比： 梁的剪跨比，剪力的位置a與h0的比值。剪跨比影響了剪應(yīng)力和正應(yīng)力之間的相對關(guān)系，因此也決定了主應(yīng)力的大小和方向，也影響著梁的斜截面受剪承載力和破壞的方式；同時 也反映在受剪承載力的公式上。 柱的剪跨比： 若反彎點在柱子層高范圍內(nèi)，可取 柱子的剪跨比小于2時，需要全長加密，見混凝土規(guī)范11

4、.4.12、11.4.17。 工程結(jié)構(gòu)抗震 7、剪壓比（梁柱截面上的名義剪應(yīng)力V/fcbh0與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值）：梁塑性鉸區(qū)的截面剪壓比對梁的延性、耗能能力及保持梁的強度、剛度有明顯的影響，當(dāng)剪壓比大于0.15的時候，梁的強度和剛度有明顯的退化現(xiàn)象，此時再增加箍筋用量，也不能發(fā)揮作用，因此對梁柱的截面尺寸有所要求。 8、軸壓比：軸壓比是指有地震作用組合的柱組合軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和砼軸心受壓抗壓強度設(shè)計值乘積的比值，是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。軸壓比限值的依據(jù)是理論分析和試驗研究并參照國外的類似條件確定的，其基準(zhǔn)值是對稱配筋柱大小偏心受壓狀態(tài)的軸壓比分界值。

5、9、跨高比：梁的跨高比（梁的凈跨與梁截面高度的比值）對梁的抗震性能有明顯的影響。梁（非剪力墻的連梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受彎構(gòu)件進行計算的。 10、延性比：延性比即為彈塑性位移增大系數(shù)。延性是指材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)在初始強度沒有明顯退化的情況下的非彈性變形能力。延性比主要分為三個層面，即截面的延性比、構(gòu)件的延性比和結(jié)構(gòu)的延性比。結(jié)構(gòu)的延性比多指框架或者剪力墻等結(jié)構(gòu)的水平荷載-頂層水平位移（P-delta）、水平荷載-層間位移等曲線。 工程結(jié)構(gòu)抗震 多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括：多層和高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系包括： 框架結(jié)構(gòu)、框架框架結(jié)構(gòu)、框架- -抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)抗震墻結(jié)

6、構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架和框架- -筒體結(jié)構(gòu)等。筒體結(jié)構(gòu)等。 鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等鋼筋混凝土框架房屋：鋼筋混凝土縱梁、橫梁和柱等 構(gòu)件組成承重體系的房屋。構(gòu)件組成承重體系的房屋。 框架框架- -抗震墻結(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加抗震墻構(gòu)成?？拐饓Y(jié)構(gòu)：在框架房屋中增加抗震墻構(gòu)成。 鋼筋混凝土框架房屋層數(shù)一般在十層以下。鋼筋混凝土框架房屋層數(shù)一般在十層以下。 抗震墻主要承受水平荷載，框架主要承受豎向荷載?？拐饓χ饕惺芩胶奢d，框架主要承受豎向荷載。 5.1 概述 工程結(jié)構(gòu)抗震 抗震墻抗震墻 框架房屋框架房屋 框架框架- -抗震墻抗震墻 工程結(jié)構(gòu)抗震 一、框架梁、柱的震

7、害一、框架梁、柱的震害 梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早發(fā)生梁柱變形能力不足，構(gòu)件過早發(fā)生破壞。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，破壞。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更易發(fā)生破壞。尤其是角柱和邊柱更易發(fā)生破壞。 1 1、柱頂、柱頂 柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。斷，縱筋壓曲成燈籠狀。 主要原因：節(jié)點處彎矩、剪力、軸主要原因：節(jié)點處彎矩、剪力、軸力都較大，受力復(fù)雜，箍筋配置不足，力都較大，受力復(fù)雜，箍筋配置不足，錨固不好等。錨固不好等。 破壞不易修復(fù)。破壞不易修復(fù)

8、。 工程結(jié)構(gòu)抗震 2 2、柱底、柱底 與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。 工程結(jié)構(gòu)抗震 3 3、短柱、短柱 當(dāng)柱高小于當(dāng)柱高小于4 4倍柱截面高度（倍柱截面高度（H/b4)H/b4)時形成短柱。時形成短柱。 短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。 工程結(jié)構(gòu)抗震 4 4、角柱、角柱 由于雙向受彎、受剪由于雙向受彎、受剪, ,加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重。加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重。 工程結(jié)構(gòu)抗震 5、框架梁 震害多在梁端，為剪切破壞。 在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（因彎剪作用）。 在

9、梁負彎矩鋼筋切斷處由于抗剪能力削弱也易產(chǎn)生裂縫，造成梁剪切破壞。 原因：梁端屈服后產(chǎn)生的剪力較大，超過梁的受剪能力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復(fù)荷載作用下混凝土抗剪強度降低等因素引起的。 工程結(jié)構(gòu)抗震 6、梁柱節(jié)點 節(jié)點核心區(qū)產(chǎn)生對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪碎剝落，節(jié)點內(nèi)箍筋很少或沒有放置箍筋時，柱縱向筋壓曲外鼓。 梁筋錨固破壞。錨固長度不足，從節(jié)點內(nèi)拔出，將混凝土拉裂。 裝配式框架構(gòu)件連接處易發(fā)生脆斷，剖口焊接鋼筋處易拉斷，焊接處后澆混凝土開裂或散落。 原因：節(jié)點受彎承載力不足，約束混凝土太少，梁筋錨固長度不足及施工質(zhì)量引起。 工程結(jié)構(gòu)抗震 二、填充墻的震害二、填充墻的震害 砌體填充

10、墻剛度大而承載砌體填充墻剛度大而承載力低，首先承受地震作用而遭力低，首先承受地震作用而遭破壞。一般破壞。一般7 7度即出現(xiàn)裂縫，度即出現(xiàn)裂縫，8 8度和度和8 8度以上地震作用下，裂縫度以上地震作用下，裂縫明顯增加，甚至部分倒塌，一明顯增加，甚至部分倒塌，一般是上輕下重，空心砌體墻重般是上輕下重，空心砌體墻重于實心砌體墻，砌快墻重于磚于實心砌體墻，砌快墻重于磚 墻。墻。 框架框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)上部較嚴剪力墻結(jié)構(gòu)上部較嚴重，框架結(jié)構(gòu)下部震害嚴重。重，框架結(jié)構(gòu)下部震害嚴重。 工程結(jié)構(gòu)抗震 填充墻破壞的主要原因是：墻體受剪承載填充墻破壞的主要原因是：墻體受剪承載力低，變形能力小，墻體與框架缺乏有效

11、的拉力低，變形能力小，墻體與框架缺乏有效的拉結(jié)，在往復(fù)變形時墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。結(jié)，在往復(fù)變形時墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。 工程結(jié)構(gòu)抗震 三、抗震墻的震害三、抗震墻的震害 在強震作用下，抗震墻的震害主要表現(xiàn)在墻肢之間連梁的剪切破在強震作用下，抗震墻的震害主要表現(xiàn)在墻肢之間連梁的剪切破壞。主要是由于連梁跨度小，高度大形成深梁，在反復(fù)荷載作用下形壞。主要是由于連梁跨度小，高度大形成深梁，在反復(fù)荷載作用下形成成X X型剪切裂縫，為剪切型脆性破壞，尤其是在房屋型剪切裂縫，為剪切型脆性破壞，尤其是在房屋1/31/3高度處的連梁高度處的連梁破壞更為明顯。破壞更為明顯。 工程結(jié)構(gòu)抗震 四、其他 1、伸

12、縮縫寬度太小，地震時發(fā)生碰撞造成震害。 如：天津友誼賓館，東西段之間沒有15cm抗震縫，在唐山地震時，防震縫處不少面積因碰撞而掉落。 2、建造在軟弱地基上的高柔建筑物，因Tg=T1發(fā)生共振，烈度不高但其破壞的例子屢見不鮮。 如：1976年委內(nèi)瑞拉發(fā)生6.5級地震，距震中56km的加拉加斯沖積場地上有4幢10至12層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)公寓倒塌。 1976年唐山發(fā)生7.8級地震，距震中70km的天津塘沽地區(qū)，地質(zhì)條件為淤泥粘土層的天津堿廠蒸發(fā)塔工程，高55m的框架結(jié)構(gòu)，7層以上部分倒塌。 3、建造在軟弱地基上或液化土層上的框架結(jié)構(gòu)，在地震時常因地基不均勻沉陷使上部結(jié)構(gòu)傾斜甚至倒塌。 工程結(jié)構(gòu)抗震

13、5.2 抗震設(shè)計的一般要求 5.2.1、結(jié)構(gòu)體系選擇 在震區(qū)應(yīng)綜合考慮如下條件： 1、現(xiàn)澆混凝土房屋適用的最大高度（表5.1） 2、房屋高寬比限值（表5.2） 3、建筑物剛度與場地條件有關(guān)。 4、基礎(chǔ)形式及埋置深度 如：天然地基時埋深不小于1/12建筑物高度 天然樁基時埋深不小于1/15建筑物高度 5、應(yīng)注意技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.2.2 結(jié)構(gòu)布置 1、基本原則 2、框架結(jié)構(gòu) 3、框架抗震墻 4、抗震墻 5、抗震縫 1、基本原則： 結(jié)構(gòu)平面應(yīng)力求簡單規(guī)則，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)對稱均勻布置，盡量使結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時引起結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)及局部應(yīng)力集中。 結(jié)構(gòu)的豎向布置，應(yīng)使其質(zhì)量

14、沿高度方向均勻布置，避免結(jié)構(gòu)剛度突變，并應(yīng)盡可能降低建筑物的重心，易利結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。 合理設(shè)置變形縫。 加強樓屋蓋的整體性。 盡可能做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理。 工程結(jié)構(gòu)抗震 2、框架結(jié)構(gòu)布置 適用范圍： 10層以下住宅、辦公及各類公共建筑與工業(yè)建筑。有方格式及內(nèi)廊式兩類. 宜雙向設(shè)置承重框架 樓梯間、電梯間不宜設(shè)置在結(jié)構(gòu)單元的兩端及拐角處。 框架結(jié)構(gòu)沿高度不宜突變。 遵守強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點、強錨固等原則進行延性框架的設(shè)計。 工程結(jié)構(gòu)抗震 3、框架抗震墻結(jié)構(gòu)布置 適用范圍： 1020層的房屋。 抗震墻在結(jié)構(gòu)平面的布置應(yīng)對稱均勻。 抗震墻應(yīng)沿結(jié)構(gòu)縱橫設(shè)置，且縱橫向抗震墻宜相互倆聯(lián)合成T形

15、、L形、十字形等剛度較大的截面，以提高抗震墻的利用效率。 圖5.4 框架抗震墻結(jié)構(gòu)平面布置示意 工程結(jié)構(gòu)抗震 抗震墻與柱中線宜重合，當(dāng)不能重合時，柱中線與抗震墻中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。 抗震墻應(yīng)盡可能靠近房屋的端部，但不宜布置在外墻。 抗震墻應(yīng)設(shè)置在墻面不需要開大洞的位置，開洞口時應(yīng)上下對齊，抗震等級為一、二級的聯(lián)肢墻的洞口不應(yīng)采用弱連系梁。（見表5.4） 抗震墻宜貫通全高，沿豎向截面不宜由較大突變，以保證結(jié)構(gòu)豎向的剛度基本均勻。 工程結(jié)構(gòu)抗震 4、抗震墻的結(jié)構(gòu)布置 適用范圍： 20-30層高層居住建筑 較長的抗震墻可通過開洞口的弱連系梁而形成若干墻段，各段高寬比不應(yīng)小于2。 抗

16、震墻洞口上下對齊，墻肢與連梁明確。一、二級抗震墻底部加強部位不宜有錯洞墻。 工程結(jié)構(gòu)抗震 框支抗震墻宜少設(shè)，若設(shè)，抗震墻的截面面積不應(yīng)小于相鄰上層抗震墻截面面積的50%，框支層落地抗震間距不宜大于24m。 底部兩層框支抗震墻結(jié)構(gòu)的布置宜對稱，且宜設(shè)置抗震筒體。 落地抗震墻之間樓蓋長寬比不應(yīng)超過表5.3。 工程結(jié)構(gòu)抗震 抗震墻布置的具體要求抗震墻布置的具體要求 （1 1）樓（電）梯間、豎井等使樓面開洞的豎向通道，不）樓（電）梯間、豎井等使樓面開洞的豎向通道，不 宜設(shè)在結(jié)構(gòu)單元端部角區(qū)及凹角處；宜設(shè)在結(jié)構(gòu)單元端部角區(qū)及凹角處； 這種豎向通道不宜獨立設(shè)在柱網(wǎng)之外的中間位置。這種豎向通道不宜獨立設(shè)在柱

17、網(wǎng)之外的中間位置。 工程結(jié)構(gòu)抗震 （2 2）縱橫向抗震墻成組布置）縱橫向抗震墻成組布置 縱橫向抗震墻宜合并布置為縱橫向抗震墻宜合并布置為L L形、形、T T形和口字形。形和口字形。 兩片墻組成聯(lián)肢墻兩片墻組成聯(lián)肢墻 工程結(jié)構(gòu)抗震 （3 3）合理調(diào)整抗震墻的長度）合理調(diào)整抗震墻的長度 為了保證抗震墻具有足夠的的延性為了保證抗震墻具有足夠的的延性, ,不發(fā)生脆性的不發(fā)生脆性的剪切破壞，每一道抗震墻（包括單片墻、小開口墻和聯(lián)剪切破壞，每一道抗震墻（包括單片墻、小開口墻和聯(lián)肢墻）不應(yīng)過長，總高度與總長度之比宜大于肢墻）不應(yīng)過長，總高度與總長度之比宜大于2 2。 較長的單片墻可以留出結(jié)構(gòu)洞口，劃分成聯(lián)肢

18、墻的較長的單片墻可以留出結(jié)構(gòu)洞口，劃分成聯(lián)肢墻的兩個墻肢。兩個墻肢。 工程結(jié)構(gòu)抗震 （4 4）抗震墻的最大間距）抗震墻的最大間距 抗震墻間距不應(yīng)過大?？拐饓﹂g距不應(yīng)過大。 抗震墻之間無大洞口的樓、屋蓋的長寬比宜滿足下抗震墻之間無大洞口的樓、屋蓋的長寬比宜滿足下表要求：表要求： 不宜采用不宜采用 裝配式樓蓋裝配式樓蓋 現(xiàn)澆、疊合梁扳現(xiàn)澆、疊合梁扳 9度度 8度度 6、7度度 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 4335.22 抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比 抗震墻之間的樓、屋蓋有較大開洞時，長寬比還應(yīng)減小?？拐饓χg的樓、屋蓋有較大開洞時，長寬比還應(yīng)減小。 當(dāng)超過上述要求時，應(yīng)計入樓蓋平面內(nèi)的變形影

19、響。當(dāng)超過上述要求時，應(yīng)計入樓蓋平面內(nèi)的變形影響。 5、抗震縫的布置同第四章規(guī)定。 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.2.35.2.3、結(jié)構(gòu)的抗震等級、結(jié)構(gòu)的抗震等級 地震作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有下列特點：地震作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有下列特點： 1 1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；、地震作用越大，房屋的抗震要求越高； 2 2、結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能；、結(jié)構(gòu)的抗震能力主要取決于主要抗側(cè)力構(gòu)件的性能； 3 3、房屋越高，地震反應(yīng)越大，抗震要求越高。、房屋越高，地震反應(yīng)越大，抗震要求越高。 地震作用與烈度、場地等有關(guān)，從經(jīng)濟角度考慮，對地震作用與烈度、場地等有關(guān)，從經(jīng)

20、濟角度考慮，對不同烈度、場地的結(jié)構(gòu)的抗震要求可以有明顯的差別。不同烈度、場地的結(jié)構(gòu)的抗震要求可以有明顯的差別。 主、次抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求應(yīng)有差別。主、次抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求應(yīng)有差別。 抗震等級是確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震計算和抗震措施的標(biāo)準(zhǔn)?？拐鸬燃壥谴_定結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震計算和抗震措施的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)防烈度、房屋高度、建筑類別、結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)件在根據(jù)設(shè)防烈度、房屋高度、建筑類別、結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的重要程度確定，共分四個等級，一級最高。結(jié)構(gòu)中的重要程度確定，共分四個等級，一級最高。 抗震等級與結(jié)構(gòu)類型、烈度有關(guān)，見表5.4查用。 工程結(jié)構(gòu)抗震 甲、乙、丁類建筑應(yīng)按抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)中的抗震措施所要甲、乙、丁類建

21、筑應(yīng)按抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)中的抗震措施所要求的設(shè)防烈度按上表確定抗震等級。求的設(shè)防烈度按上表確定抗震等級。 當(dāng)框架當(dāng)框架- -抗震墻結(jié)構(gòu)有足夠的抗震墻時抗震墻結(jié)構(gòu)有足夠的抗震墻時, ,其框架部分是次要其框架部分是次要抗側(cè)力構(gòu)件抗側(cè)力構(gòu)件, ,可按框架可按框架- -抗震墻結(jié)構(gòu)中的框架確定抗震等級?？拐饓Y(jié)構(gòu)中的框架確定抗震等級。否則按框架結(jié)構(gòu)確定等級。區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是看框架部分承受的地否則按框架結(jié)構(gòu)確定等級。區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是看框架部分承受的地震傾覆力矩是否大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的震傾覆力矩是否大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%50%。 nimjiijchVM11框架承受的地震傾覆力矩可按下式計算：框架承受的地震傾覆力矩

22、可按下式計算： cM-框架框架- -抗震墻結(jié)構(gòu)在基本振型地震作用下框架部分承受的地震傾抗震墻結(jié)構(gòu)在基本振型地震作用下框架部分承受的地震傾 覆力矩；覆力矩； n-結(jié)構(gòu)層數(shù)；結(jié)構(gòu)層數(shù)； m-框架框架i i層柱的根數(shù)；層柱的根數(shù)； ijV-第第i i層層j j根框架柱的計算地震剪力；根框架柱的計算地震剪力； ih-第第i i層層高。層層高。 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.3 框架內(nèi)力與位移計算框架內(nèi)力與位移計算 框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的步驟見框圖5.7。其抗震計算的內(nèi)容一般包括： （1）結(jié)構(gòu)動力特性分析，主要是結(jié)構(gòu)自振周期的確定； （2）結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計算，包括多遇烈度下的地震荷載與結(jié)構(gòu)側(cè)移； （3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析與位移

23、計算； （4）截面抗震設(shè)計等。 5.3.1 水平地震作用計算 一般在結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用全部由該方向抗側(cè)力框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)。 框架結(jié)構(gòu)自振周期的計算： 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.3.2 水平地震作用下框架內(nèi)力的計算(D值法) D值法計算框架內(nèi)力的方法同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)教材所講方法。 （1）計算各層柱的側(cè)移剛度D （5.6） （5.7） 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 （2）計算各柱所分配的剪力 (5.8) ijV工程結(jié)構(gòu)抗震 （3）確定反彎點高度y 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 （6）計算梁端剪力 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.3.3 豎向荷載

24、作用下框架內(nèi)力計算 豎向荷載作用下的梁端彎矩一般要進行調(diào)幅，方法同混凝土教材內(nèi)容。支座彎矩經(jīng)過調(diào)幅降低后，跨中彎矩相應(yīng)增加，調(diào)幅后跨中彎矩不應(yīng)小于簡支情況下跨中彎矩的50%。如圖5.14，跨中彎矩為： (5.15)2121212134MMMMMM工程結(jié)構(gòu)抗震 5.3.4 內(nèi)力組合 在框架抗震設(shè)計時，一般應(yīng)考慮以下兩種基本組合。 （1）地震作用效應(yīng)與重力荷載代表值效應(yīng)的組合 值。截面設(shè)計用的內(nèi)力設(shè)計取上述最不利情況作為準(zhǔn)值?；詈奢d產(chǎn)生的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值；恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標(biāo)組合全部恒荷載與活荷載的）豎向荷載效應(yīng)，包括（標(biāo)準(zhǔn)值。水平地震作用效應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)值；下重力荷載代表值效應(yīng)相應(yīng)于水平地震作用QGQGEh

25、GEEhGE)16. 5(3 . 12 . 12)16. 5(3 . 12 . 1SSSSSSSSSS工程結(jié)構(gòu)抗震 以框架梁、柱為例，說明內(nèi)力組合方法 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 當(dāng)?shù)卣鹱饔米宰笙蛴視r，離左端為 x 位置的截面彎矩方程為： 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.3.5 框架結(jié)構(gòu)位移驗算 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.4 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計 5.4.1 框架梁截面設(shè)計 梁端抗震設(shè)計的基本要求： 梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力； 梁筋屈服后，塑性鉸區(qū)段應(yīng)有較好的延性和耗能能力； 妥善解決梁筋錨固問題 1、框架梁抗剪承載力驗算 （1）梁剪力設(shè)計值 為

26、了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應(yīng)按強剪弱彎的原則調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設(shè)計值： 工程結(jié)構(gòu)抗震 GbnrblbVbbVlMMV9 9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： 一、二、三級框架梁一、二、三級框架梁 GbnrbualbuabVlMMV 1.1GbV-梁在重力荷載代表值（梁在重力荷載代表值（9 9度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)度時高層建筑還應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo) 準(zhǔn)值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值；準(zhǔn)值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計值； rblbMM、-分別為梁左、右端逆時針或順時針方向正截面組合的彎矩設(shè)計值分別為梁左、右端逆時針或順時針方

27、向正截面組合的彎矩設(shè)計值; ; Vb-梁的剪力增大系數(shù)，一級為梁的剪力增大系數(shù)，一級為1.3,1.3,二級為二級為1.2,1.2,三級為三級為1.11.1。 nl-梁的凈跨；梁的凈跨； rbualbuaMM 、-分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積( (考考慮受壓筋慮受壓筋) )和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎值；和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎值； 工程結(jié)構(gòu)抗震 0bhfVc跨高比大于跨高比大于2.52.5時：時： 剪壓比：截面內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強度設(shè)計值之剪壓比：截面內(nèi)平均剪應(yīng)力與混凝土抗壓強度設(shè)計值

28、之比，即比，即 )2.0(10bhfVcRE（2 2）剪壓比限值）剪壓比限值 剪壓比過大剪壓比過大, ,混凝土?xí)^早發(fā)生斜壓破壞混凝土?xí)^早發(fā)生斜壓破壞, ,箍筋不能充分箍筋不能充分發(fā)揮作用發(fā)揮作用, ,它對構(gòu)件的變形能力也有顯著影響。因此應(yīng)控制。它對構(gòu)件的變形能力也有顯著影響。因此應(yīng)控制。 跨高比等于或小于跨高比等于或小于2.52.5時：時： )15.0(10bhfVcREV-梁端部截面組合的剪力設(shè)計值；梁端部截面組合的剪力設(shè)計值； 0h-梁的截面有效高度；梁的截面有效高度； cf-混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值； b-梁的截面寬度；梁的截面寬度； RE-承載力抗震調(diào)整系

29、數(shù)。承載力抗震調(diào)整系數(shù)。 工程結(jié)構(gòu)抗震 （3）梁斜截面受剪承載力 ；，取對于一、二級框架短梁；，一般取承載力抗震調(diào)整系數(shù)全部截面面積；同一截面箍筋各肢的；箍筋抗拉強度設(shè)計值0 . 185. 02 . 1056. 01REsvyv0svyv0cREbAfhsAfbhfV工程結(jié)構(gòu)抗震 2、提高粱延性的措施 （1）梁截面尺寸的要求 梁寬200mm 梁寬/柱寬1/2 粱的高寬比4 粱凈跨/截面高4 （2）梁端箍筋加密 符合表5.9規(guī)定 (3)梁縱筋的配筋率及縱筋配置 為了提高梁的正截面塑性鉸轉(zhuǎn)動延性，梁的縱向配筋率不宜過高。 工程結(jié)構(gòu)抗震 為此，框架梁的縱向配筋應(yīng)符合下列要求： （a)梁端縱向受拉鋼筋

30、的配筋率不應(yīng)大于2.5%；梁端截面最大配筋率應(yīng)使梁端截面的受壓區(qū)相對高度（即截面受壓區(qū)高度與有效高度比）應(yīng)滿足：一級不應(yīng)大于0.25,二、三級不應(yīng)大于0.35; （b)梁端或任何可能屈服截面處，下部與上部配筋量的比值，一級不應(yīng)小于0.5,二三級不應(yīng)小于0.3。 （c)沿梁全長頂面和底面的配筋，一二級不應(yīng)少于 且分別不應(yīng)少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的1/4，三四級不應(yīng)少于 。 142122工程結(jié)構(gòu)抗震 5.4.2 框架柱截面設(shè)計 框架柱抗震設(shè)計的基本要求： 強柱弱梁，使柱盡量不出現(xiàn)塑性鉸； 在彎曲破壞前不發(fā)生剪切破壞，使柱由足夠的抗剪能力； 加強約束，配置必要的約束箍筋。 工程結(jié)構(gòu)

31、抗震 兩種破壞形式兩種破壞形式 弱柱型弱柱型 弱梁型弱梁型 為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點柱的抗彎能為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點柱的抗彎能力要大于梁的抗彎能力。力要大于梁的抗彎能力。 1、強柱弱梁 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 抗震規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除頂抗震規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于層和柱軸壓比小于0.150.15者外，柱端組合彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下者外，柱端組合彎矩設(shè)計值應(yīng)符合下列公式要求列公式要求 bccMM9 9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合：度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： buacMM 2.1cM-節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向

32、組合的彎矩設(shè)計值之和節(jié)點上下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和; ; bM-節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和；節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩設(shè)計值之和； buaM-節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積（考節(jié)點左右梁端截面逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積（考 慮受壓筋）和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩慮受壓筋）和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎矩 值之和；值之和； c-柱端彎矩增大系數(shù)，一級為柱端彎矩增大系數(shù)，一級為1.4,1.4,二級為二級為1.2,1.2,三級為三級為1.11.1。 為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)

33、塑性鉸，規(guī)范規(guī)定：一、為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性鉸，規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)大系數(shù)1.51.5、1.251.25、1.151.15。 工程結(jié)構(gòu)抗震 2、強剪弱彎 （1）柱剪力設(shè)計值 柱的抗剪強度要高于它的抗彎強度（強剪弱彎） nVHMMVbctcc9度和一級框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合： 一、二、三級框架梁 nHMMVbcuatcua2.1bctcMM、-分別為柱上、下端逆時針或順時針方向正截面 組合的彎矩設(shè)計值; cV-柱的剪力增大系數(shù)，一級為1.4,二級為1.2,三級1.1。 nH-柱的凈高； bc

34、uatcuaMM 、-分別為柱上、下端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積(考慮受壓筋)和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的抗彎承載力所對應(yīng)的彎值； 工程結(jié)構(gòu)抗震 （2）剪壓比限值 參考梁剪壓比的限值。 （3）柱斜截面受剪承載力 箍筋間距。箍筋的全部截面面積；同一截面內(nèi)各肢水平；，取承載力抗震調(diào)整系數(shù)；時，取值，當(dāng)柱軸向壓力或拉力設(shè)計考慮地震作用組合的；時，取；當(dāng)時，取；當(dāng)柱的計算剪跨比，式中：式計算：其斜截面承載力應(yīng)按下當(dāng)框架柱出現(xiàn)拉力時，力按下式計算：框架柱斜截面受剪承載sAhbfNhbfNNhHNhsAfhbfVNhsAfhbfVllsvREccccccc0nc0svyvc0ccREcoc0svyvc0

35、ccREco85. 03 . 03 . 033112)35. 5(0.16-5 . 116. 01)34. 5(0.0565 . 116. 01工程結(jié)構(gòu)抗震 3、控制柱的軸壓比 軸壓比：柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設(shè)計值乘積之比,即： 它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強度，還是受壓區(qū)混凝土先達到其極限壓應(yīng)變的主要指標(biāo)。 柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低。 值?；炷量箟簭姸仍O(shè)計邊尺寸；分別為柱的短邊、長、組合壓力設(shè)計值；ccfhbhbfNccccNN/工程結(jié)構(gòu)抗震 0.90 0.95 0.80 0.85 0.7 0.70 0.75 0.6 框架框架 框架框架-剪力墻剪力

36、墻 框支柱框支柱 三三 二二 一一 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型 抗震等級抗震等級 柱軸壓比限制柱軸壓比限制 規(guī)范規(guī)定： 柱軸壓比不應(yīng)超過下表，但類場地上的較高高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。 工程結(jié)構(gòu)抗震 柱的縱向配筋應(yīng)符合下列要求：柱的縱向配筋應(yīng)符合下列要求： （a)a)宜對稱布置；宜對稱布置； （b)b)截面尺寸大于截面尺寸大于400mm400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm;200mm; （c)c)縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)按下表采用。縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)按下表采用。 0.6 0.8 0.7 0.9 0.8 1.0 1.0 1.2 中柱和邊柱中柱和邊柱 角柱、框支柱

37、角柱、框支柱 四四 三三 二二 一一 類別類別 抗震等級抗震等級 （d)d)柱的總配筋率不應(yīng)大于柱的總配筋率不應(yīng)大于5%5%。 （e)e)一級且剪跨比大于一級且剪跨比大于2 2的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不的柱，每側(cè)縱向鋼筋配筋率不宜大于宜大于1.2%1.2%。 4、柱內(nèi)縱向鋼筋的配置 工程結(jié)構(gòu)抗震 5、加強柱端約束 加密箍筋可以：承擔(dān)柱子剪力；約束混凝土，改善 混凝土的變形性能，提高構(gòu)件的延性；防止混凝土過早 地壓潰及防止縱向鋼筋的壓曲失穩(wěn)。 加密位置、箍筋直徑、箍筋間距等應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。 工程結(jié)構(gòu)抗震 框架節(jié)點破壞的主要形式是節(jié)點核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。 5.4.3 框架的節(jié)點設(shè)計 節(jié)點

38、主要受剪力和壓力的組合作用，節(jié)點核心區(qū)未開裂前，箍筋應(yīng)力很小，基本上是混凝土承受剪力。約當(dāng)剪力達到核心區(qū)極限抗剪能力6070%時，混凝土突然發(fā)生對角貫通裂縫，節(jié)點剛度明顯降低，箍筋應(yīng)力也突然增大，個別甚至屈服，此后斜裂縫增多贈寬，箍筋陸續(xù)達到屈服。 節(jié)點區(qū)的破壞與交于節(jié)點的梁、柱破壞順序有關(guān)，弱柱強梁型的節(jié)點區(qū)破壞嚴重。 工程結(jié)構(gòu)抗震 根據(jù)強節(jié)點的設(shè)計要求，框架節(jié)點的設(shè)計準(zhǔn)則是： （1）節(jié)點的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件（梁、柱）的承載力； （2）多遇地震時，節(jié)點應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作； （3）罕遇地震時，節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷載的傳遞； （4）節(jié)點配筋不應(yīng)使施工過分困難。 直交梁對節(jié)點核心區(qū)

39、有明顯約束作用。滿足一定條件的四邊有梁的節(jié)點，核心區(qū)混凝土抗剪強度可提高50 100%。節(jié)點區(qū)的破壞與交于節(jié)點的梁、柱破壞順序有關(guān)，弱柱強梁型的節(jié)點區(qū)破壞嚴重。 工程結(jié)構(gòu)抗震 1.節(jié)點核芯區(qū)抗剪承載力的驗算 （1 1）節(jié)點核芯區(qū)組合的剪力設(shè)計值）節(jié)點核芯區(qū)組合的剪力設(shè)計值 bcsbsbbjhHahahMV00c1工程結(jié)構(gòu)抗震 9 9度和一級框架尚應(yīng)符合度和一級框架尚應(yīng)符合 bcsbsbbuajhHahahMV00115.1sa -梁截面有效高度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值；梁截面有效高度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值； -節(jié)點剪力增大系數(shù)，一級取節(jié)點剪力增大系數(shù)，一級取1.35,

40、1.35,二級取二級取1.21.2。 c-柱的計算高度，可采用節(jié)點上下柱反彎點之間的距離；柱的計算高度，可采用節(jié)點上下柱反彎點之間的距離； cH0bh-梁受壓鋼筋合力點至受壓邊緣的距離；梁受壓鋼筋合力點至受壓邊緣的距離； bh-梁的截面高度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值；梁的截面高度，節(jié)點兩側(cè)梁截面高度不等時可取平均值； bM-節(jié)點左右梁端順時針或反時針方向截面組合的彎矩設(shè)計值之和；節(jié)點左右梁端順時針或反時針方向截面組合的彎矩設(shè)計值之和； buaM-節(jié)點左右梁端縱向受拉鋼筋實際配筋面積（考慮受壓筋）和節(jié)點左右梁端縱向受拉鋼筋實際配筋面積（考慮受壓筋）和 材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的受彎承載力所對

41、應(yīng)的彎矩值之和。材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的受彎承載力所對應(yīng)的彎矩值之和。 工程結(jié)構(gòu)抗震 （2 2）節(jié)點核芯區(qū)截面受剪承載力的驗算）節(jié)點核芯區(qū)截面受剪承載力的驗算 sahAfbbNhbfVsbsvjyvcjjjjjREj0c05.01.11一、二級框架：一、二級框架： 9 9度時度時 sahAfhbfVsbsvjyvjjjREj0c9.01-混凝土抗壓強度設(shè)計值；混凝土抗壓強度設(shè)計值； cfN-對應(yīng)與組合剪力設(shè)計值的上柱組合軸向壓力較小值；對應(yīng)與組合剪力設(shè)計值的上柱組合軸向壓力較小值； s-箍筋間距；箍筋間距； yvf-箍筋抗拉強度設(shè)計值；箍筋抗拉強度設(shè)計值； svjA-核心區(qū)有效驗算寬度范圍內(nèi)同一截

42、面驗算方向箍筋的總截面面積核心區(qū)有效驗算寬度范圍內(nèi)同一截面驗算方向箍筋的總截面面積; ; 三、四級框架節(jié)點核心區(qū)可不進行抗震驗算，但應(yīng)符三、四級框架節(jié)點核心區(qū)可不進行抗震驗算，但應(yīng)符合構(gòu)造措施的要求。合構(gòu)造措施的要求。 工程結(jié)構(gòu)抗震 （3）節(jié)點截面有效高度 。梁與柱中線的偏心距效寬度、高度；分別為節(jié)點截面的有、高；分別為柱截面的寬、較小值：時，可采用下列三者的心距不大于柱寬的當(dāng)梁柱軸線不重合，偏值：可采用下列二者的較小時，該側(cè)柱截面寬度的方向的梁截面寬度小于當(dāng)梁柱軸線重合但驗算：可采用該側(cè)柱截面寬度時，于該側(cè)柱截面寬度的方向的梁截面寬度不小當(dāng)梁柱軸線重合且驗算ehbhbhbbbbbhbbbbh

43、bbbbbjjjjjjjjjccccbccbccbce25.05 .05 . 04/1. c5 .02/1. b2/1. a工程結(jié)構(gòu)抗震 （4）剪壓比限值 節(jié)點核芯區(qū)同樣要控制剪壓比，但可適當(dāng)放寬，需滿足式（5.42）（5.43）的要求，參考梁剪壓比驗算方法。 （5）框架節(jié)點構(gòu)造要求 有關(guān)要求見表5.12、5.13 柱中縱向受力鋼筋，不宜在節(jié)點切斷。 工程結(jié)構(gòu)抗震 2、梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)的錨固 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 5.5 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計例題 工程結(jié)構(gòu)抗震 1 6 5 4 3 2 10 9 8 7 19 22 25 30 29 28 11 12 13 16 20 18 17 15 14 27 26 24 23 21 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震 工程結(jié)構(gòu)抗震