第6章 框架梁柱设计及步骤

(2) N min 和相应的M
的原则进行内力组合 目的：求出控制截面的 最不利内力
(3)Nmax和相应的M (可能小偏压)
（4）M 比较大，N比较小或比较大
框架梁： 两端支座
M max 上下部主筋
Vmax 箍筋
跨中
M max 下部主筋
2021/4/27
27
框架梁、柱设计步骤
步骤八：截面尺寸验算
500mm三者之最大值范围；
➢ 底层柱刚性地面上下各500mm范围；
➢ 底层柱柱根以上1/3柱净高的范围；
➢ 剪跨比不大于2的柱全高范围；
➢ 一级及二级框架角柱的全高范围；
(3) 箍筋最大间距与最小直径
2021/4/27
19
体积配箍率
s
箍筋 v v fc / f yv v 体积配箍率
v
sh lsh
Mb ——节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设
计值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时， 绝对值较小的弯矩取为零 C ——柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.4、1.2、1.1
2021/4/27
28
框架梁、柱设计步骤
步骤八：截面尺寸验算 2、框架柱截面应符合下列要求 ➢ 柱剪跨比不宜小于2 ➢ 柱截面高宽比不宜大于3 剪跨比——影响钢筋混凝土柱破坏形态的重要参数
M VH 0 / 2 H0
Vhc Vhc 2hc
2 ——长柱，发生弯曲破坏 2 ——短柱，发生剪切破坏 1.5 ——极短柱，发生剪切斜拉破坏
M ——按简支梁计算时跨中弯矩
M 1、M 2 ——经内力调整并组合后的支座弯矩
2021/4/27
25
框架梁、柱设计步骤
步骤七：内力组合、确定最不利内力 （恒荷载起控制，无风）
S 1.35SGK 0.7 1.4SQK
（活荷载起控制，有风）
S 1.2SGK 1.0 1.4SQK 0.6 1.4SWK
2021/4/27
MV N
22
框架梁、柱设计步骤五～八
步骤五：侧移验算 ➢ 侧移不满足要求回到步骤一
步骤六：控制截面及控制截面内力调整 ➢ 梁柱轴线端内力调整至构件边缘端 ➢ 竖向荷载梁端出现塑铰产生的塑性内力重分布
2021/4/27
23
步骤六 组合前的内力调整
（1）将梁柱轴线端内力调 整至构件边缘端（控制 截面）的内力，当梁柱 截面高度较小时，此项 调整可略去（偏安全）
径的较大值，二、三级250mm和20倍箍筋直径的较大值，
四级不宜大于300mm
➢ 箍筋应有1350弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10倍箍筋
直径和75mm的较大值
2021/4/27
12
§ 6.3 框架柱抗震设计
6.3.1 柱延性影响因素
剪跨比 M
Vh
剪跨比反映了柱端弯矩和剪力的相对大小 剪跨比大于2为长柱。
2021/4/27
3
§ 6.1 延性框架的概念设计
➢ 在“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计原则下，地震区的 结构都应该设计成延性结构。即在中等地震下，允许结构某些部位出 现塑性铰。只要进行合理的延性结构设计，结构可以通过塑性变形消 耗地震能量，做到“大震不倒”（而不是靠承载力抵抗大震）
2021/4/27
( 1.75
1
ft bh0
f yv
Asv s
h0 )
2021/4/27
9
§ 6.2 框架梁抗震设计
6.2.3 梁的抗剪验算
➢ 地震作用组合时
V
Vcs
1
RE
(0.42 ft bh0
1.25 f yv
Asv s
h0 )
集中荷载为主的梁
V
Vcs
1
RE
( 1.05
1
f t bh0
f yv
Asv s
hb / b 4
2、框架柱的截面尺寸 ➢ 矩形截面柱的边长，非抗震设计不宜小于250mm，抗震设
计不宜小于300mm，圆柱截面直径不宜小于350mm
2021/4/27
21
框架梁、柱设计步骤
步骤三：汇集荷载及荷载计算 ➢ 竖向恒荷载 ➢ 竖向活荷载 ➢ 水平风荷载 ➢ 地震作用
步骤四：内力计算 ➢ 竖向恒荷载作用下内力计算 ➢ 竖向活荷载作用下内力计算 ➢ 水平风荷载作用下内力计算 ➢ 地震作用下内力计算
部分框支剪力墙结构的框支柱内力调整
2、柱正截面受弯承载力验算：按压弯构件计算
6.3.3 受剪承载力验算
1 剪力设计值
强剪弱弯调整（适用于一、二、三级框架）
V
vc
(
M
t C
M
b C
)
/
H
n
根据实配 钢筋和强
9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合 度标准值
V
1.2(
M
t cu
M
b cu
)
/
Hn
计算
M Ct 、M—Cb —分别为柱上下端顺时针或逆向组合的弯矩设计值
轴压比
c
N f c bh
[c ]
箍筋 箍筋的3个作用：抗剪、约束混凝土、防止纵近压屈。
v v
f yv fc
2021/4/27
13
§ 6.3 框架柱抗震设计
s
6.3.1 柱延性影响因素
箍筋
v v
f yv fc
v 体积配箍率
v
sh lsh
l1l2 s
l sh——箍筋总长
sh ——箍筋单肢面积
行分配
Mb —节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计
值之和，当抗震等级为一级且节点左右梁端均为负弯矩时，绝
对值较小的弯矩取为零
C —柱端弯矩增大系数，一、二、三级分别取1.4 1.2 1.1
2021/4/27
15
（2）框架结构柱固端弯矩增大 抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设 计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.5、 1.25和 1.15的乘积。 （3）角柱：上述调整后的弯矩设计值再乘1.1增大系数。
（风荷载起控制，有风）
S 1.2SGK 0.7 1.4SWK 1.01.4SQK
（地震作用起控制）
S 1.2SGE 1.3SEHK
2021/4/27
26
框架梁、柱设计步骤
在恒、活、风及地震作
步骤七：内力组合、确定最不利内力
用分别计算内力后，要 按照“可能与最不利”
框架柱： 上下端
(1) M 和相应的N max
M bl、M—br —分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设
计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对
值较小一端的弯矩应取零
Vb ——梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.3、1.2、1.1
ln ——梁的净跨
VGb ——考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁
分析的梁端截面剪力设计值
n As bS
As为单肢箍筋截面面积，n为肢数，s为箍筋梁跨方向间距， b为梁宽
（3）箍筋构造（箍筋加密要求、直径和间距）
➢ 箍筋加密区长度:(一级) 2hb和500 ,(二～四级) 1.5hb和500
➢ 第一个箍筋应设置在距支座边缘50mm处
➢ 箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级200mm和20倍箍筋直
l1l2 s
l sh——箍筋总长
sh ——箍筋单肢面积
l1、l2 ——箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长
s ——箍筋间距
2021Βιβλιοθήκη Baidu4/27
20
框架梁、柱设计步骤
步骤一：结构布置
步骤二：截面初选
1、框架梁的截面尺寸
主梁截面高度
l0 / hb 4
hb
(1 8
~
1 12
)lb
b 200mm
lb ：主梁计算跨度
2021/4/27
18
6.3.4 框架柱构造
➢ 4 箍筋要求
(1)箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二三级
不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大
于300mm。
(2)柱箍筋加密区范围：
➢ 底层柱的上端和其他各层柱的两侧，应取矩形截面柱之长
边 尺 寸 （ 或 圆 形 截 面 柱 之 直 径 ） 、 柱 净 高 之 1/6 和
2021/4/27
6
§ 6.2 框架梁抗震设计
6.2.3 梁的抗剪验算
➢框梁箍筋与延性 满足强剪弱弯要求 满足抗震构造措施要求 ➢剪力设计值
2021/4/27
7
§ 6.2 框架梁抗震设计
6.2.3 梁的抗剪验算
➢ 剪力设计值
框架梁强剪弱弯调整：一、二、三级需调整，四级不调整
V
Vb
(M
l b
M
r b
2021/4/27
24
步骤六 组合前的内力调整
（2）竖向荷载（只限于竖向荷载）可考虑梁端出现塑铰产生 的塑性内力重分布。通常是降低支座负弯矩，以减少支座 处上部配筋，方便施工
➢ 支座负弯矩调整系数，对于现浇梁可取0.8～0.9，支座弯矩 确定后，为了安全，跨中弯矩必须满足两个要求
M 0 M (M1 M 2 ) / 2 M 0 M / 2
l1、l2 ——箍筋包围的混凝土核心面积的两个边长
s ——箍筋间距
2021/4/27
14
6.3.2 框架柱压弯承载力验算
1、轴力、弯矩设计值
（1）强柱弱梁
MC C Mb （一、二、三级）
MC 1.2 Mbu （9度、一级）
MC —节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计
值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例进
)
/
ln
VGb
9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合
V
1.1(M
l bu
M
r bu
)
/ ln
VGb
M bl、M—br —分别为梁左右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设
计值。当抗震等级为一级且梁两端弯矩均为负弯矩时，绝对
值较小一端的弯矩应取零
Vb ——梁剪力增大系数，一、二、三级分别取1.3、1.2、1.1
4
§ 6.1 延性框架的概念设计
➢ 框架柱的轴压比限值 (影响柱
N
承载力和延性的参数)
c
N f c bh
[c
]
2021/4/27
5
§ 6.2 框架梁抗震设计
6.2.1 框梁破坏形态与延性
梁的破坏类型（弯曲、剪切破坏）
6.2.2 梁截面抗弯设计
➢梁截面配筋与延性 受压区高度小，延性好 受压钢筋能改善延性（要求一定量的受压钢筋） ➢梁截面抗弯验算
1、框架梁受剪截面应符合下列要求
无地震作用组合时 V 0.25 c fcbh0
有地震作用组合时
➢ 跨高比大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱
V
1
RE
(0.2 c f c bh0 )
➢ 跨高比不大于2.5的梁及剪跨比大于2的柱
V
1
RE
(0.15 c
f c bh0 )
C
——砼强度影响系数，强度等级不大于C50时取1.0；当 为C80时取0.8；在C50和C80之间时可按线性内插取用
ln ——梁的净跨
VGb
——考虑地震作用组合的重力荷载代表值作用下，按简支梁 分析的梁端截面剪力设计值
2021/4/27
8
§ 6.2 框架梁抗震设计
6.2.3 梁的抗剪验算
框架梁受剪承载力
➢ 无地震作用组合时
V
Vcs
0.7 ft bh0
1.25 f yv
Asv s
h0
集中荷载为主的梁
V
Vcs
注意：轴压比和剪跨比是影响柱延性的重要参数
2021/4/27
29
框架梁、柱设计步骤
步骤九：延性设计调整 1、框架梁强剪弱弯调整 一、二、三级抗震需调整，四级无需调整 9度抗震设V计的结Vb构(M 和一bl 级M 框架br )结/ l构n 尚 V应G符b 合
V
1.1(M
l bu
M
r bu
)
/
ln
VGb
h0 )
2021/4/27
10
6.2.4 框架梁构造要求
1、框架梁设计应符合下列要求 （1）纵向受拉钢筋的最小配筋率，非抗震设计时不应小于0.2
和 45 ft / f y 二者的较大值；抗震设计时，不应小于规范规 定数值
2021/4/27
11
6.2.4 框架梁构造要求
（2）框架梁截面配箍率
sv
2021/4/27
30
框架梁、柱设计步骤 步骤九：延性设计调整
2、强柱弱梁调整（适用于一、二、三级框架）
MC C Mb
9度抗震设计的结构和一级框架结构尚应符合
MC 1.2 Mbu
MC ——节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设
计值之和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析的弯矩比例 进行分配
2 受剪承载力
V
Vcs
( 1.75
1
ft bh0
f yv
Asv s
h0
0.07N)
V
Vcs
1
RE
( 1.05
1
ft bh0
f yv
Asv s
h0 0.056 N )
2021/4/27
17
6.3.4 框架柱构造
➢ 1 最小截面尺寸（防止斜压破坏） ➢ 2 纵向钢筋 ➢ 3 轴压比限值
第六章 钢筋混凝土框架构件设计
2021/4/27
1
➢框架内力组合及最不利内力 ➢框架抗震设计的延性要求 ➢框架梁截面设计和配筋构造 ➢框架柱截面设计和配筋构造 ➢框架节点核心区截面设计
2021/4/27
2
§ 6.1 延性框架的概念设计
1、延性结构设计原则 （1）强柱弱梁（或强墙弱梁）
要控制梁、柱的相对强度，使塑性铰首先在梁端出现，尽 量避免或减少柱子中的塑性铰 （2）强剪弱弯 （3）强节点、强锚固 （4）局部加强 （5）限制轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束 2、保证延性的抗震措施 （1）先划分抗震等级（分四个等级） （2）根据抗震等级，按延性设计原则控制 计算：内力调整 构造：截面尺寸、主筋、箍筋、锚固等要求