第六章 典型结构抗震设计的原则和步骤(二)本科版.pptx

0.15 f cbh0
V 0.25 f cbh0 V 按规定调整后的梁端截面组合的剪力设计值 无地震作用组合时： b—
二、框架梁、柱与节点的抗震设计
2、框架梁斜截面承载力验算
(3)斜截面承载力验算
考虑地震作用组合的矩形、T形和工字形截面 框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：
出现负弯矩。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
(2)框架柱 控制截面最不利内力类型： 控制截面：柱上、下两端截面 ∣Mmax∣及相应的N、V； Nmax及相应的M、V Nmin及相应的M、V Vmax及相应的M、 N ∣M∣比较大(不是绝对最大)，但N比较小或N 比较大(不是绝对最小或绝对最大)
一、框架结构内力计算及荷载效应组合 7、内力组合 进行框架结构构件截面设计时，应根据可能出现
的最不利情况进行荷载效应组合。框架结构抗震设
计时，应考虑两种基本组合： 注：在进行地震作用效应组合计算时，水平地震 (1) 地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合 作用应考虑左地震和右地震两种情况。 R R S房屋高度小于 G S GE Eh S S 1.2S GE 1.3S Ehk 60m 的建筑，一般不考虑风荷载与 Ehk
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
(4)框架柱的内力组合设计值 当框架柱在竖向荷载作用下仅沿结构某一主
轴方向偏心受压，且所考虑的水平地震作用方
向也与此方向平行时，框架柱沿此方向单向偏 心受压。
1.2 1.3 1.2 1.4 MM MM M x xGE xEhk M x xGk xQk 有地震作用的组合 无地震作用的组合： N 1.2 1.3 NN NN N 1.2 1.4 GEGk Ehk Qk
l r
【例
题】
例2：某高层框架结构，抗震等级为一级，框架
梁截面尺寸b×h=250mm×600mm，采用C30
级混凝土，纵筋采用HRB335级，箍筋采用
HPB235级，已知梁的两端截面配筋均为：
梁顶4Φ22，梁底3Φ22，梁净跨ln=5.6m，
VGb=100.8kN，h0=565mm，a s as 35mm，试
确定该框架梁的梁端剪力设计值。
【例
【解】
顺时针方向 逆时针方向
M
l bua bua
题】
11 335 1140 (565 35) 269.9 kNkN m m aa 335 1520 (565 35) 359.8 ff A s h A h 00 s 0.75 0.75 RE RE
m n
Sd =j S + S G G k Q L c Qi k j j i i i =2 i 1
j 1 i =1
楼面和屋面活荷载考虑设计使用年限的调整系数 L 结构设计使用年限（年）
L
5 0.9
50 1.0
100 1.1
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
(3)框架梁的内力组合设计值 框架梁端一般是在考虑地震作用的组合时 梁端负弯矩设计值： 出现最不利的内力，跨中正弯矩则是在考虑 M 1.2M GE 1.3M Ehk 取较大值 M 1.2M Gk 1.4M Qk 和不考虑地震作用的组合时均有可能发生最 不利的内力。 梁端正弯矩设计值(重力荷载效应往往有利， γGE=1.0)
④内力组合：包括地震作用组合及非地震作用组合。
⑤截面及节点设计（配筋计算）：注意内力值的调整。
⑥弹塑性位移验算 。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合 1、框架计算单元
计算单元：取相邻两框架柱距的一半。 横向承重方案：取横向框架作为计算单元，认为全部竖向 荷载由横向框架承担。 纵向承重方案：取纵向框架作为计算单元，认为全部竖向 荷载由纵向框架承担。
1 1.05 f t bh 0 f V b 集中荷载为主作用下： 均布荷载作用下： RE 1
yv
Asv h0 s
λ λ =a/h0，a为集中荷 s—计算截面的剪跨比，可取 箍筋间距； fyv—箍筋的抗拉强度设计值； λ<1.5时，取λ＝ 载作用点至节点边缘的距离；当 Asv；当 —配置在同一截面内箍筋各肢面积之和。 1.5 λ>3时，取λ＝3。
l b
梁净跨ln=7.0m，重力荷载代表值产生的梁端截面
剪力设计值VGb=135.2kN，采用C30混凝土，纵向 受力钢筋采用HRB335级，箍筋采用HPB235级，试 确定梁端截面组合的剪力设计值。
【例
【解】 顺时针 逆时针
题】
M b M b 420 175 595kN m
l r
荷载作用下，可以适当降低梁端负弯矩。 调幅系数：现浇框架梁端负弯矩，β=0.8~0.9； 装配整体式梁端负弯矩，β=0.7~0.8。 框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡 条件相应增大。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
5、弯矩调幅 截面设计时，框架梁跨中截面正弯矩设计值不 应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩 设计值的50%。 弯矩调幅应在内力组合之前进行。应先对竖向 荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作 用产生的框架梁弯矩进行组合。 只有竖向荷载作用下的梁端弯矩可以进行调幅， 水平荷载作用下的梁端弯矩不能进行调幅。
二、框架梁、柱与节点的抗震设计 2、框架梁斜截面承载力验算 (2)梁截面尺寸验算 有地震作用组合时，按规定调整后的梁端截 面组合的剪力设计值应符合下列要求： 跨高比(l0/h)大于2.5时：
Vb 1
跨高比(l0/h)不大于2.5时： V b
RE 1
RE
0.2 f cbh0
第六章
典型结构抗震设计的原则和步骤
【基本内容】 一、框架结构内力计算及荷载效应组合
二、框架梁、柱与节点的抗震设计
三、框架结构抗震构造措施
框 架 计 算 步 骤
①确定计算简图、几何参数计算、静力荷载统计。
②地震作用计算：用底部剪力法或振型分解反应谱法计 算水平地震作用。
③内力计算：计算各项非地震荷载作用下的内力；计算 水平地震作用下的层间剪力并用D值法计算各构件内 力（并同时进行弹性层间位移验算）；用分层法或弯 矩二次分配法计算重力荷载代表值作用下的内力。
二、框架梁、柱与节点的抗震设计
(一)框架梁截面抗震设计 1、正截面受弯承载力验算
在计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土 考虑地震作用效应组合时，框架梁正截面
抗震受弯承载力应满足： 受压区高度应符合下列要求：
1 x 0.25 一级： h0 M Mu
二、三级： x 0.35h 0
RE
二、框架梁、柱与节点的抗震设计
【例
题】
例1：某框架梁截面尺寸b×h=250mm×550mm，
h0=515mm，抗震等级为二级。梁左右两端截面考
虑地震作用组合的最不利弯矩设计值：
(1)顺时针方向： M 420kN m
l b
M b 175kN m
r
r
(2)逆时针方向：M 210kN m M b 360kN m
M 1.3M Ehk 1.0M GE
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
(3)框架梁的内力组合设计值 梁端剪力设计值：
V 1.2V GE 1.3V Ehk V 1.2V Gk 1.4V Qk 取较大值
跨中正弯矩设计值：
M 1.2M GE 1.3M Ehk 取较大值 M 1.2M Gk 1.4M Qk
一、框架结构内力计算及荷载效应组合 1、框架计算单元
在水平荷载作用下，各方向的水平力全部由与该方向平行 的框架承担，与该方向垂直的框架不参与工作，即横向水平 力由横向框架承担，纵向水平力由纵向框架承担。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合 1、框架计算单元
水平力为风荷载时，每榀框架只承担计算单元范 围内的风荷载值。
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M
l b
r Mb
V Gb
二、框架梁、柱与节点的抗震设计
2、框架梁斜截面承载力验算
(1)框架梁端剪力设计值调整 一级框架结构和9度的一级框架梁可不按上式 调整，但应符合下列要求： l a r f h as A s 0 yk bua M M bua M 1.1 V Gb bua V b l nRE al r A M M bua —分别为梁左、右端反时针或顺时针 sbua 、 f 纵向钢筋的抗拉强度标准值； — 梁纵向钢筋实际配筋面积。当楼板与梁整 yk— 方向根据实配钢筋面积 (考虑受压钢筋和相关楼 体现浇时，应计入有效翼缘宽度范围内的纵筋， l r M bua 和 M bua 之和，应分别按顺时针和反时针方 板钢筋 )和材料强度标准值计算的正截面抗震受 有效翼缘宽度可取梁两侧各6倍板厚。 弯承载力所对应的弯矩值。 向进行计算，并取其较大值。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
6、活荷载不利布置 满跨布置：在多层和高层民用建筑中，楼面活 荷载一般不大(约2kN/m2)，与恒载及水平荷载产 生的内力相比，所占比例很小。可以不考虑活荷 载的不利布置，按照活荷载全部作用于框架梁上 进行内力计算，对梁跨中弯矩乘以1.1~1.2的放大 系数，以考虑活荷载不利布置对跨中弯矩的影响。
M b M b 210 360 570kN m
l r
顺时针方向的弯矩和较大，取
r M M b 595kN m l b
抗震等级为二级，取ηvb=1.2，VGb=135.2kN，
ln=7.0m
595 Mb Mb V Gb 1.2 135.2 237.2kN V b vb 7.0 ln
水平力为地震作用时，每榀框架承担的水平力按 各榀框架的抗侧移刚度比例分配。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合 2、竖向荷载作用下框架内力计算
(1)分层法 (2)弯矩二次分配法
3、水平荷载作用下框架结构内力计算 (1)反弯点法
(2)改进反弯点法(D值法)
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
4、控制截面 (1)框架梁： 框架梁控制截面最不利内力类型： 梁端支座截面 (左端、右端)：在竖向荷载作用 下，支座截面可能产生最大负弯矩和最大剪力； 梁端支座截面：－Mmax、＋Mmax和Vmax 在水平荷载作用下，支座截面还会出现正弯矩。 梁跨中截面： －Mmax、＋Mmax 跨中截面：一般产生最大正弯矩，有时也可能
2、框架梁斜截面承载力验算
(1)框架梁端剪力设计值调整 一、二、三级框架梁，其梁端截面组合的剪力设
计值应按下式调整：
ln l r M 和rM b 之和，应分别取顺时针和反时针方 l b l — 梁的净跨； n M M b b —分别为梁左、右端反时针或顺时针 V 、 梁端截面组合的剪力设计值； V — 梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分 b— Gb 向计算的两端考虑地震组合的弯矩设计值之和 η — 梁端剪力增大系数，一级取 1.3 ，二级取 1.2 ， vb 的较大值；一级框架梁两端弯矩均为负弯矩时， 方向考虑地震组合的弯矩设计值； 析的梁端截面剪力设计值； 四级框架梁，取地震组合下的剪力设计值。 三级取1.1； 绝对值较小一端的弯矩应取零。 V b vb
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
结构受力分析所得内力 是构件轴线处内力，梁支
座截面是指柱边缘处梁端
截面，柱上、下端截面是 指梁顶和梁底处柱端截面。 内力组合时应将各种荷 载作用下梁柱轴线的弯矩
值和剪力值换算到梁柱边
缘处，然后进行内力组合。
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
5、弯矩调幅
超静定结构具有塑性内力重分布性质，在竖向
地震作用的组合；竖向地震地震作用一般不考虑。
RE
RE
一、框架结构内力计算及荷载效应组合
(2)竖向永久荷载与可变荷载的荷载效应组合 由永久荷载效应控制的组合 由可变荷载效应控制的组合 无地震作用时，结构受到全部永久荷载和可变荷
m n 载的作用，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合。 Sd = G j SG j k + Q1 L1 SQ1k + Qi Li ci SQi k