框架结构抗震设计说明书

四、梁最小截面尺寸
• 如果梁截面尺寸太小，则截面上剪应力 将很高，此时，仅用增加配箍得方法不 能有效地限制斜裂缝过早出现及混凝土 碎裂。因此，要用下式校核截面最小尺 寸，不满足时应加大尺寸或提高混凝土 等级：
• 无地震组合时：Vb 0.25c fcbbhb0
• 有地震组合时：
当梁跨高比大于2.5时，Vb
2、受弯承载力计算
（1）跨中截面 M=180kN-m
（2）边支座柱边截面
抵抗正弯矩 Mmax = 210kN-m 抵抗负弯矩- Mmax = -420kN-m （3）中支座柱边
三、梁的抗剪配筋（斜截面承 载力计算）
无地震作用组合的剪力，按下式验算（以均布荷 载为例）：
Vb

0.7
ftbbhb0
1.25 f yv
4．延性框架，不仅要保证梁、 柱构件必 须具有延性外，还必须保证各构件的连 接部分—节点区不出现脆性剪切破坏， 同时还要保证支座连接和锚固不发生破 坏。
三、框架抗震措施要点
1．强柱弱梁 要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁 端出现，尽量避免和减少柱子中的塑性铰；
2．强剪弱弯 对于梁、柱构件，要保证构件出现塑性铰而不 过早剪坏，因此，要使构件抗剪承载力大于塑 性铰抗弯承载力，为此要提高构件的抗剪承载 力；
• 柱承受柱、弯、剪的共同作用，为保证延性，首先 要防止脆性的剪切破坏，还要避免几乎没有延性的 小偏压破坏。
一、剪跨比、轴压比和破坏形态
剪跨比： • 影响钢筋混凝土柱破坏形态的主要因素
是剪跨比。剪跨比是反映柱截面承受弯 矩和剪力相对大小的一个参数，表示为：
——柱端部截面的弯矩与剪力； ——柱截面高度。
1．要保证框架结构有一定的延性，梁、柱构件 需要具有足够的延性，钢筋混凝土构件的剪切 破坏是脆性的，或者延性很小。因此，构件不 能过早剪坏；
2．框架结构中，塑性铰出现在梁上比较有利。 梁端的塑性铰可以很多而结构不致形成机构， 每一个塑性铰都可以吸收和耗散一部分地震能 量，故对每一个塑性铰要求可以放低，比较容 易实现。此外，梁是受弯构件，具有较好的延 性。
当
时，为长柱；
当
时，为短柱；
当
时，为极短柱。
构造要求：
[例]抗震框架梁的配筋计算
（抗震等级二级）
• 条件：某三跨十层框架，边跨跨长（中-中）为5.7m， 柱宽500mm，梁宽b=250mm，梁高h=600mm，as=35mm， 混凝土C30，纵筋HRB335，箍筋HPB235。作用于梁上 的重力荷载值为52kN/m。在重力荷载和地震作用组 合下边跨一层梁上的弯矩值是：
框架顶点水平位移是由各个杆件的变形形
成的。当各杆件都处于弹性阶段时，结构
变形是弹性的。当杆件屈服后，结构就出
现塑性变形。框架中，塑性铰可能出现在
梁上，也可能出现在柱上，因此，梁、柱
构件都应由良好的延性。构件的延性以构
件的变形或塑性铰转动能力来衡量，称为
构件位移延性比
或截面曲率延性
比
二、延性结构的要求和分析
形成塑性铰，中和轴上升，直到压区混凝土被压 碎而破坏，延性破坏。 • 剪切破坏是脆性的，或者延性很小。 • 要防止梁在屈服以前出现剪切破坏，即要求强剪 弱弯。
二、梁的抗弯配筋 （正截面承载力计算）
• 梁的抗弯配筋数量将影响梁的塑性变形 能力。
• 试验表明：在受压区配置钢筋或者加大 混凝土受压区宽度（T形梁）都能使梁的 塑性变形阶段加长，改善延性。
部纵筋为受拉钢筋，计算时取钢筋标准
强度；
—— 内力组合得到的框架梁左、 右端的设计弯矩，如果两端都不可能出 现正弯矩，则令一端弯矩为0；
——竖向荷载作用下按简支梁计算得 到的剪力；
Vb ——梁剪力增大系数，一、二、三级 分别取1.3、1.2和1.1。
式中的系数（1.1）是考虑到某些不可预 见因素可能使梁端弯矩增大而设的增大 系数。例如：纵筋的实际强度往往大于 规范给定的标准强度，它会使抗弯承载 能力提高，从而导致剪力增大。
“强剪弱弯”的抗震设计目标。设计剪
力按即下式计算：
V
Vb
M
l b

M
r b
ln
VGb
对于9度抗震设计的结构和一级抗震的框
架结构尚应符合：
V

1.1
M
l bua
ln
M
r bua
VGb
其中：
、 M l bua
Mr bua
—
框架梁左、右端的抗弯承
载力，按梁的实际配筋计算。当一端取
上部纵筋为受拉钢筋时，另一端应取下
剪跨比 时，称为长柱，一般会出现弯 曲破坏；
剪跨比
时，称为短柱，一般会出现
剪切破坏。当提高混凝土强度或者配有
足够的钢箍时，可能出现具有一定延性
的剪压破坏；
剪跨比
时，称为极短柱，一般发
生脆性的剪切斜拉破坏，抗震性能不好，
设计时应尽量避免。
框架柱中反弯点大都接近中点，为了设计 方便，往往用柱的长细比近似表示剪跨 比的大小，设 为柱净高，则：
• 由于地震具有不确定性，不可能绝对防止在柱中出 现塑性铰。为了有安全储备，要设计延性柱。
• 国内、外历次大地震中，由钢筋混凝土柱失效造成 的震害是很多的，房屋是否能够破坏而不倒，很大 程度上与柱的延性好坏有关。
• 近年来，国内外对钢筋混凝土柱的抗震性能作了大 量试验研究，提出了延性柱的设计方法及一些抗震 措施。
其中：
——受拉、受压钢筋 面积
而在跨中截面和非抗震设计时，只 要求不出现超筋破坏情况，即
由抗弯承载力确定截面配筋，按下式 计算： （1）无地震作用组合时：
（2）有地震作用组合时：
式中 由内力组合得到； 为承载力 抗震调整系数，见下表：
• 梁截面抗弯配筋数量不能过少，也不能过 多，配筋率见下述（规程6.3.2条2、3 款）：
剪力V = 230kN
（2）剪力设计值的确定
为保证“强剪弱弯”的实b
M
l b

M
r b
ln
VGb
[《高规》式（6.2.5-1）]，对二级抗震等 级，调整系数为1.2。
（3）截面尺寸验算
（4） Asv / s的确定
（5）构造要求
（6）非加密区箍筋
第三节 框架柱抗震设计
边支座柱边的弯矩Mma=210kN-m，- Mma= -420kN-m 中支座柱边的弯矩Mma=175kN-m，- Mma= -360kN-m 跨中Mmax=180kN-m;边跨梁中的最大剪力Vma=230kN 要求：根据计算和构造要求配置钢筋。
解答：1、基本数据（1）材料强度（2）几何尺 寸
（3）承载力抗震调整系数（受弯0.75,受剪0.85）
• 一、梁的破坏形态与延性 • 钢筋混凝土梁有两种破坏可能：弯曲破
坏与剪切破坏 • 弯曲破坏时，由于纵筋配筋率的影响，
可能出现三种破坏形态：
• 1．少筋破坏： • 受拉钢筋配置过少，钢筋屈服后立即被拉断而发
生断裂破坏，脆性破坏； • 2．超筋破坏： • 受拉钢筋配置过多，钢筋没屈服前混凝土就被压
碎而丧失承载能力，脆性破坏； • 3．适筋破坏： • 受拉钢筋配置合理，钢筋屈服后，由于钢筋流幅
• 影响梁延性的因素可以归纳为一点：相
对受压区高度
，其中为截面名义
压区高度 ，为截面有效高度。
• 当 （界限相对受压区高度）时，出现超 筋破坏现象。
• 在适筋梁范围内， 越小，构件延性越好。
• 由矩形截面受弯极限状态平衡条件可以得
到：

(s


' s
)
fy
/
fc
• 其中： ——受拉、受压钢筋配筋率；
目标:
通过本章学习，了解框架抗震设计方法、概 念和要点。掌握框架梁、框架柱的剪力、 弯矩大小的计算方法以及构造要求。掌握 框架梁、柱节点的剪力、弯矩大小的计算 方法以及构造要求。
第一节 框架抗震设计方法 （延性框架的概念）
虽然梁、柱截面的一般配筋计算以及构造在 一般的钢筋混凝土教材中已有讨论，但是 在抗震设计时，对钢筋混凝土构件有特殊 要求。本章重点讨论框架梁、柱以及节点 的抗震设计方法，并适当补充一些非抗震 情况下的设计要求。
Asv s
hb0
在反复荷载作用下，钢筋混凝土斜截面抗剪承载 力有所降低，因此，抗震设计中，按下式验算：
Vb

1
RE
(0.42
f t bb hb 0
1.25
f yv
Asv s
hb0 )
为了保证在出现塑性铰时梁不被剪坏，
即实现强剪弱弯，一、二、三级抗震设
计时，梁端部塑性铰区的设计剪力要根
据梁的抗弯承载能力的大小决定,满足
3．塑性铰出现在柱中的时候，很容易形成破坏 机构。
如果在同一层柱上、下都出现了塑性铰，该层
结构变形将迅速增大，成为不稳定结构而倒塌， 在抗震结构中应绝对避免出现这种被称为软弱 层的情况。同时，柱是压弯构件，受到很大的 轴力作用，导致柱的延性较小，而且作为结构 的主要承载部分，柱子破坏将引起严重后果， 不易修复甚至引起结构倒塌。因此，柱子中出 现塑性铰是不利的。

1
RE
0.2c
f c bb hb 0

当梁跨高比不大于2.5时，Vb

1
RE
0.15c
f c bb hb 0

其中： ——设计剪力，一、二、三级抗
震时按前面的计算公式计算
[例]受剪承载力计算（条件同前例）
• （1）重力荷载引起的剪力值 重力荷载引起的梁内最大剪力
VGb 52kN / m 5.2m / 2 135 .2kN 重力荷载和地震荷载作用组合下跨中的最大