1、 4 8框架梁 柱和节点抗震设计thedesignofresistingseismfortheframebeams columns andnodes 一 设计原则designingprinciples 一 结构设计延性的保证ensuringductilityonstructuraldesign结构应有足够的延性 而延性是以塑性铰的转动能力来度量的 所以在进行结构抗震设计时 应控制塑性较的生成位置 并保证其转动能力 一般应遵循下列原则 1 强柱弱梁 柱的强度大于梁的强度并控制柱梁相对强度 使塑性铰首先在梁中出现 因为塑性铰在柱中出现 使其框架结构侧向变形大幅增大 严重时出现倒塌并不易修复 2 强
2、剪弱弯 要保证构件在延性弯曲破坏之前不发生脆性剪切破坏 要求构件的抗剪强度大于抗弯强度 3 强节点 弱构件 节点在M N V共同作用下 受力复杂 往往出现交叉的斜裂缝而导致破坏 且破坏不易修复加固 所以要求节点承载力高于相邻构件 二 材料要求thematerialdemands 1 砼concrete砼强度等级对构件抗震性能有较大影响 过低 砼与钢粘结作用较差 钢筋受力易滑移 过高 脆性明显 影响结构延性 所以 1 按一级抗震等级设计 砼强度等级 C302 按二三级抗震等级设计 砼强度等级 C20 2 钢筋reinforcement 1 级别 对延性影响较大 而延性随钢筋级别提高而降低 所以纵
3、筋宜采用 级钢 箍筋宜采用 级钢筋2 强屈比与超强比 a 钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度比值 1 25 即使结构在出现塑性铰后有足够的转动能力 避免钢筋过早拉断 b 钢筋实测屈服的强度与钢筋强度标准值的比值 使 强柱弱梁 强剪弱弯 设计原则实现 二 框架梁的设计与构造thedesign measuresaboutframebeams设计原则 1 梁形成塑性绞后仍有足够的受剪承载力 2 梁纵筋屈服后 塑性绞区段应具有较好的延性和耗能能力 3 妥善解决梁纵筋锚固问题 一 梁的截面尺寸thedimensioncrosssection 一般情况下h h b 4 防止形成剪切型薄腹梁l0 h 4 防止形
4、成剪切型短梁 二 配筋要求thedemandsofreinforcements 1 砼受压区高度 x 0 25h0 一级 x 0 35h0 二 三级 2 纵向受拉钢筋配筋率 min 2 5 3 梁端截面的底面配筋量 顶面配筋量 0 5 一级 0 3 二 三级 4 梁顶面和底面配筋 2 14 一 二级 2 12 三 四级 且不应少于梁顶面和底面纵筋中较大截面积的1 4 5 梁内贯通中柱的每根纵筋直径 一 二级均不宜大于柱该方向截面尺寸的1 20 6 梁端箍筋加密区范围内的构造要求 P274表4 66 三 梁的正截面抗弯承载力计算theflexuralanalysis calculationsof
5、beams按式 4 38 4 39 4 41 求出的控制截面组合弯矩后 即可按一般的钢砼构件计算 s s As 四 梁的斜截面抗剪承载力计算theshearinganalysis calculationsofbeams1 剪压比限制 最小截面的限制 theratiolimitationofsheartocompression剪压比是梁内平均剪应力与砼抗压强度设计值之比 剪压比过大 砼就会过早产生发生斜压破坏 跨高比 2 5时 考虑反复荷载的不利影响 跨高比 2 5时 2 按 强剪弱弯 的原则调整梁截面剪力Theprinciplesof strongershearingcapacity weak
6、erflexurecapacity foradjustingshearingforces 4 167 一 二 三级框架 4 168 9度 一级框架3 斜载面受剪承载力的计算theshearingcalculationsofbeams 均布荷载作用下 4 169 集中荷载作用下 4 170 三 框架柱的设计与构造thedesign 二 配筋要求thedemandsofreinforcements 1 宜采用对称配筋2 截面尺寸大于400mm时 纵向钢筋间距 200mm 3 一侧 min 总 5 4 绑扎接头应避开柱端的箍箍加密区 5 边柱和角柱在地震作用下产生小偏心受拉 柱内纵筋应比计算值增加2
7、5 三 轴压比的限制thelimitationofcompression 是影响柱延性的重要因素之一 随轴压比提高 柱剪跨比的减少 柱的变形能力变差 有时可能出现脆性破坏 所以要保证柱延性 其轴压比不应超过P219表4 54规定 不满足应加大截面或提高砼强度等级 四 柱的正截面承载力计算theflexuralanalysis calculationsofcolumns1 按 强柱弱梁 的原则调整柱端弯矩值Theprinciplesof strongercolumn weakerbeam foradjustingbendingmomentofcolumn end 使塑性铰首先在梁中出现 使框架具
8、有较好的变形能力 一 二 三级框架 4 172 9度和一级框架 4 173 式中 柱端弯矩增大系数 一级1 4 二级为1 2 三级1 1 节点上 下柱端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值之和 同一节点左右梁反时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值之和 同一节点左 右梁端反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩之和 说明 1 对于轴压比轴压比小于0 15和顶层柱 其具有和梁相近的变形能力 不必满足上述要求 2 当柱的组合弯矩设计值不能满足上述要求时 应按上式取值进行柱正截面承载力计算 柱上 下端的弯矩值按上 下柱的线刚度进行分配 3 框架底层柱根部对整体框架的延性起控制作用 规
9、范 规定 一 二 三 四级框架的底层柱底截面的组合弯矩设计值应分别乘以增大系数1 70 1 50 1 3 1 2 五 柱的斜截面承载力计算Theshearingcalculationsofcolumns 1 剪压比的限制theratiolimitationofsheartocompression 柱内平均剪应力与砼轴心抗压强度设计值之比 同梁一样以限制柱的截面最小尺寸来达到 当剪跨比 2时 4 174 剪跨比 2时 4 175 2 按 强剪弱弯 的原则调整柱截面剪力Theprinciplesof strongershearingcapacity weakerflexurecapacity fo
10、radjustingshearingForcesaboutbeams 一 二 三 四级框架结构 4 176 9度 一级框架结构 4 177 式中 vc 柱剪力增大系数 一级为1 4 二级为1 2 三级为1 1 另外 对角柱考虑到扭转作用 规范 规定对一 二 三级框架结构的角柱按调整后弯矩 剪力设计值 尚应乘以 1 10的增大系数 3 斜截面承载力验算Theshearingcalculationsofcolumns 4 178 当N为拉力时 4 179 四 柱梁节点设计Thedesignofnodeaboutbeam column设计原则 1 保证节点核心区混凝土的强度和配置足够数量的箍筋 2
11、采取加强约束等构造措施 抗震规范 规定 一 二 三级框架的节点核心区应进行抗震验算 四级框架节点核心区可不进行抗震验算 但应符合抗震构造措施的要求 1 节点核心区组合剪力设计值 Theshearingvaluesofnodeaboutbeam column 通常 4 183 9度 1级框架 4 184 节点剪力增大系数 一级为1 35 二级为1 2 2 节点水平截面的限制条件 节点剪压比限制 thelimitationofcross sectionfornode 为防止节点核心区剪应力不致于过高 避免早出斜裂缝而导致砼 首先压碎破坏 节点核心区水平截面积应满足 正交梁约束影响系数 节点截面有效
12、宽度 1 当梁柱轴线重合且梁宽不小于该侧柱宽1 2时 2 当梁柱轴线重合但梁宽小于该侧柱宽1 2时 3 当梁柱轴线不重合 梁传到节点的剪力将偏向一侧 取较小者 取较小者 3 受剪承载力计算theshearingcalculationsofnodes 一 二级框架 9度时 4 10抗震构造措施themeasuresofresistingseism 一 梁柱端部箍筋的配置thereinforcementsonthecolumn beam end 为防止节点附近产生剪切破坏 规范 规定 在梁柱端部一定范围内 加密箍筋 一般称梁柱端部与箍筋加密区 一 梁端加密区箍筋的配置thereinforcemen
13、tsaboutencryptingsectiononcolumn beamend 1 加密区的长度 箍筋最大间距Snax及Dmin见P274表4 66 其中配筋率 2 0 时 dmin应增大2mm 2 加密区箍筋肢距 一级 取大者二 三级 取大者四级 300mm 二 柱端加密区箍筋的配置thetiesaboutencryptingsectiononcolumn beamend 1 加密区的范围 1 柱端 2 底层柱 柱根 1 3hn 刚性地面上下各500mm 刚性地面 3 对hn hc 4 因剪跨比 2 取全高4 一 二级框架角柱取全高2 加密区箍筋的间距和直径 P166表6 18 3 柱箍筋加密区箍筋肢距 每隔一根纵筋宜在两个方向有箍筋约束 取最大值 4 柱箍筋加密区的体积配筋率 一级为 0 8 二级 0 6 四 三级 0 4 三 钢筋锚固与接头anchor二 三 四级宜采用机构接头 也可采用搭接接头和焊接接头
