框架构件设计

框架构件设计

6. 3 框架的基本抗震构造措施抗规

一、延性结构的概念

延性：是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有足够塑性变形能力的一种性能。一般用延性比表示。

二、延性对结构抗震性能的影响

延性越好，结构的抗震能力也就越好。

在大震下，即使结构构件达到屈服，仍然可以通过屈服截面的塑性变形来消耗地震能，避免发生脆性破坏。在大震后的余震发生时，因为塑性铰的出现，结构的刚度明显变小，周期变长，所受地震力会明显减小，震害减轻。

因此在地震区，结构必须具备一定的延性。并且设防烈度越高、结构高度越大，对延性的要求也越高。

二、延性对结构抗震性能的影响

结构的耗能能力用往复荷载作用下构件或结构的力-变形滞回曲线包含的面积度量。在相同的变形情况下，滞回曲线包含的面积越大，则耗能能力越大，对抗震有利。

梁的耗能能力大于柱的耗能能力，构件弯曲破坏的耗能能力大于剪切破坏的耗能能力。三、延性框架设计的一般原则

1、强柱弱梁

从抗弯角度来讲，要求柱端截面的屈服弯矩要大于梁端截面的屈服弯矩，使塑性铰尽可能出现在梁的端部，从而形成强柱弱梁。

在梁端出现塑性铰，一方面框架结构不会变成倒塌机制，而且塑性铰的数目多，消耗地震能的能力强；另一方面，受弯构件具有较高的延性，结构的延性有保障。

必须注意以下几点：

1、对工人的管理不亚于对混凝土强度的控制；

2、柱子与楼板体系的混凝土应分别浇灌；

3、混凝土的保护层必须得到保证；

4、钢筋的绑扎务必按照规定办理；

5、混凝土的蜂窝现象不可草率处理。

2、强剪弱弯

要求构件的抗剪能力要比其抗弯承载能力对应的剪力强，从而推迟或避免梁、柱构件过早发生剪切破坏。

构件弯曲破坏的耗能能力大于剪切破坏的耗能能力。

3、强节点（核芯区）、强锚固

节点区域受力复杂，容易发生破坏。节点的可靠与否是关系梁、柱能否可靠工作的前提，必须做到强节点。钢筋锚固的好坏是构件能否发挥承载力的关键。

4、局部加强

提高和加强柱根部（加密箍筋）以及角柱、框支柱等受力不利部位的承载能力和抗震构造措施。

5、控制柱的轴压比

轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比。 5.4.2 框架

梁设计

框架的延性主要取决于框架梁，因此，在框架梁的设计中，应对梁的延性给予足够的重视。 一、梁的破坏形态与延性 1、破坏形态

钢筋混凝土梁的破坏形态有两种形式：弯曲破坏和剪切破坏。剪切破坏属于延性小、耗能能力差的脆性破坏，应通过强剪弱弯设计，避免剪切破坏。 2、弯曲破坏 三种形态： 少筋破坏 超筋破坏 适筋破坏

3、梁截面配筋与延性 由力的平衡来看：

即使是适筋梁，梁的延性也与受拉钢筋的配筋率有直接的关系。受拉钢筋配筋率越低，梁的延性越好。受压钢筋配筋率越高，梁的压区高度就越小，塑性铰的转动能力就越强，梁的延性就越好。 三、梁抗剪承载力验算 1.框架梁箍筋与延性

须在梁的两端设置箍筋加密区，来保证塑性区具有良好的塑性转动能力，同时为了防止混凝土压溃前受压钢筋过早压屈。 2.梁剪力设计值

为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按“强剪弱弯”的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值。 4.剪压比限值

剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比。

剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响。因此应控制。

提高梁延性的措施

（1）梁截面尺寸的要求

➢ 梁宽≥200mm ➢ 梁宽/柱宽≥1/2 ➢ 粱的高宽比≤4

➢ 粱净跨/截面高≥4；框架主梁一般h=(1/8~1/12)lb （2）梁端箍筋加密

（3）梁纵筋的配筋率及纵筋配置

为了提高梁的正截面塑性铰转动延性，梁的纵向配筋率不宜过高。 为此，框架梁的纵向配筋应符合下列要求：

bx

f f A f A cm y s y s =-''

（a)梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%；梁端截面最大配筋率应使梁端截面的受压区相对高度（即截面受压区高度与有效高度比）应满足：一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35；

（b)梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部配筋量的比值（A ’s/As ），一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。

（c)沿梁全长顶面和底面的配筋，一二级不应少于 且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4，三四级不应少于

（d ）为防止粘结破坏，一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20，对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20

箍筋构造

（1）箍筋加密区长度 ①一级抗震

≥2h b 且≥500mm ②二～四级抗震 ≥1.5h b 且≥500mm

（2）箍筋加密区的构造要求 框架梁箍筋构造要求

➢ 不能采用弯起钢筋抗剪；

➢ 箍筋的数量和间距应满足表6-2的要求，当纵筋配筋率大于2%时，箍筋直径比 表

内数值还要增加2mm ；

➢ 为了防止破坏转移到箍筋加密区之外，沿梁全长箍筋面积配箍率应符合表中非加密

区的要求，同时不小于加密区箍筋数量的一半。 ➢ 箍筋必须采用封闭式，加135º弯钩，且保证弯钩长度和施工质量。

122φ142φ

10d和

75mm

的较

5.4.3 框架柱设计

一、框架柱的破坏形态

角柱的破坏比中柱和边柱严重。因为是双向偏心受压，并有扭转的作用。

短柱——柱的长细比不大于4的柱子。（由于它的线刚度大，在地震作用下会产生较大的剪力，容易产生斜向或交叉的剪切裂缝，其破坏时脆性的）。

一、柱子的破坏形态

1.弯曲破坏

通常发生在柱顶或柱底截面。破坏时压区混凝土压碎、主筋压屈；受拉钢筋有时能达到屈服，有时则达不到屈服。

2.剪切受压破坏