建筑结构系列电子教案第三部分

建筑结构系列电子教案

钢筋混凝土结构

框架结构梁柱的设计

Reinforced Concrete Structure

Design of Members of Frame Structure

主讲：张自荣

2007－13

1.框架梁的设计

2.框架柱的设计

3.梁柱节点设计

4.梁柱节点构造

一、延性框架的设计原则：

强柱弱梁

强剪弱弯

强节点、强锚固

1.强柱弱梁：

①含义：框架塑性铰应要较多较早地发生在梁端，底层柱的塑性铰要较晚形成。

②原因：梁铰机制优于柱铰机制

框架屈服机制

梁铰机制（整体机制）优于柱铰机制（局部机制）

梁铰分散，不至于形成倒塌机构；柱铰集中，形成倒塌机构。

梁铰数量多，塑性转动能力要求低；柱铰数量少，塑性转动能力要求高。

梁是受弯构件，容易实现大的延性和耗能能力；柱是压弯构件，不容易实现大的延性和耗能能力。

梁铰机制（整体机制）优于柱铰机制（局部机制）

实现强柱弱梁：为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。（放大柱端弯矩）

2.强剪弱弯：

①含义：梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切破坏、粘结破坏等； ②原因：弯曲（压弯）破坏优于剪切破坏

梁柱剪切破坏是脆性破坏，延性小，滞回曲线耗能能力差；

弯曲（压弯）破坏是延性破坏，延性大，滞回曲线耗能能力大。

实现强剪弱弯：放大梁、柱端剪力

2.强剪弱弯：

弯曲（压弯）破坏优于剪切破坏

2.强剪弱弯：

柱：大偏压破坏优于小偏压破坏

大偏压破坏是延性破坏，延性大，耗能能力强；

小偏压破坏是脆性破坏，延性小，耗能能力差。

实现大偏压破坏：控制轴压比(n)≤允许轴压比[n]

加大配箍率ρsv

N 为组合轴压力设计值；b 、h 为截面的边长；fc 为混凝土抗压强度设计值。

bh

f N n c

3.强节点、强锚固：

①含义：在梁柱破坏前，节点应有足够的承载及变形能力

②原因：梁柱节点核心区破坏为剪切破坏，节点破坏导致框架失效。

伸入核心区的纵筋与混凝土之间黏结破坏会导致梁端转角加大，从而加大层间位移。实现强节点、强锚固：节点设计，加大锚固

§4.6 框架结构构件设计

一、延性框架的设计原则：

强柱弱梁

强剪弱弯

强节点、强锚固

二、延性框架杆件抗震设计

（一）框架梁的截面设计

（二）框架柱的截面设计

（三）框架节点的设计

（四）框架梁柱节点构造措施

（一）框架梁的设计

梁的控制截面与内力

梁的正截面配筋计算

梁的斜截面配筋计算

（一）框架梁的设计－控制截面

框架梁的控制截面与内力：

梁两端截面的-Mmax、±V max

梁跨中的＋Mmax

内力由框架结构受力分析及内力组合得出。

框架梁可考虑塑性内力重分布对支座截面进行弯矩调幅。

框架梁应对两端及跨中控制截面相应内力进行截面配筋计算

梁的正截面配筋计算

正截面承载力计算：

框架梁的计算截面：

✓跨中正弯矩：T 形截面

✓支座负弯矩：矩形截面

框架梁的截面配筋：

✓按照钢筋混凝土受弯构件计算

梁的斜截面配筋计算

1.剪压比的限制(受剪截面尺寸限值)

跨高比大于2.5 的梁和连梁

跨高比不大于2.5的连梁

梁的斜截面配筋计算

2.按“强剪弱弯”原则调整梁的剪力

一、二、三级的框架梁剪力设计值应按下式调整

一级框架结构及9 度时尚应符合

梁的斜截面配筋计算

3.斜截面承载力计算：

框架梁一般依靠箍筋而不设弯起筋承担剪力：

以端截面处剪力设计值计算所需箍筋。

考虑抗震要求，需满足支座处箍筋的加密要求，除梁端外，其余截面按非加密箍筋要求设置。

在反复荷载作用下，混凝土斜截面强度有所降低，考虑乘以0.6的系数

)20.0(10bh f V c c RE

βγ≤)

15.0(10bh f V c c RE βγ≤

G b n R b L b Vb b V l M M V ++=/)(ηG b

n R bua L bua V l M M V ++=/)(1.1)105.1(1)25.142.0(10000h s

A f bh f V h s A f bh f V sv yv t RE b sv yv t RE

b ++≤+≤

λγγ

（二）框架柱的设计

框架柱正截面承载力

正截面承载力计算纵筋用量

✓由柱上下端内力组合值计算纵筋，在不能辨别何种内力组合对配筋起控制作用时，应分别计算，取配筋最大值。

✓由于水平荷载的方向不定，框架柱均按对称配筋计算。

按“强柱弱梁”原则复核柱的配筋

1.一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：

按“强柱弱梁”原则复核柱的配筋

2.一、二、三级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5、

1.25 和1.15。

⏹底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置

⏹注：底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。

3.角柱在1、2条的基础上弯矩再提高1.1倍

计算长度

一般多层房屋的钢筋混凝土框架（有侧移）：

现浇楼盖：底层柱：L 0＝1.0H

其余层柱：L 0＝1.25H

装配式楼盖：底层柱：L 0＝1.25H

其余层柱：L 0＝1.50H

可按无侧移考虑的钢筋混凝土框架：

现浇楼盖：L 0＝0.70H

装配式楼盖：L 0＝1.0H

框架柱斜截面承载力

1.剪压比的限制（受剪截面尺寸限值）

剪跨比大于2的柱

∑∑∑∑==bua C

b c C M M

M M

2.1:,9尚应符合度时一级框架结构及η1

.1,2.1,4.1二三级分别为柱端弯矩增大系数，一−→−c η