鋼筋混凝土框架的抗震設計.ppt

5.5 鋼筋混凝土框架的抗震設計,一、一般概念,1、梁與柱的彎曲延性,實驗表明變形能力隨軸壓比增大而急劇降低。,N為組合軸壓力設計值；b、h為截面的短長邊；fc為混凝土抗壓強度設計值。,軸壓比： 柱組合的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設計值乘積之比，即,它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強度，還是受壓區(qū)混凝土先達到其極限壓應變的主要指標。,配筋率對延性影響也很大。,配筋率對延性影響也很大。,配筋率增大則彎曲延性差。適當提高混凝土強度等級，可使配筋率減少彎曲延性改善。,截面中配置受壓鋼筋可以改善構件的彎曲延性。,2、受剪構件的剪跨比及破壞特征,h0為截面有效高度。,剪跨比：,構件在彎矩和剪力共同作用下,受剪破壞與剪跨比有關.,脆性破壞,當 且配筋箍適量時,發(fā)生剪壓破壞；,延性破壞,在水平地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接通過梁的跨高比和柱的高厚比表示。,設反彎點在構件中央,對于梁,對于柱,1）平面或樓層有局部薄弱環(huán)節(jié)，不能發(fā)揮整體抗震能力。,3、震壞房屋在設計上存在的問題,2）梁柱變形能力不足，構件過早破壞；,3）梁柱節(jié)點箍筋不足，節(jié)點受震破壞，梁柱失去了相互 之間的聯(lián)系；,4）砌體添充墻破壞；,5）其他。,1）框架塑性效應較多地發(fā)生在梁端，底層柱的塑性效應 較晚形成；,4、框架結構抗震設計的正確指導思想,2）梁柱在彎曲破壞前，避免發(fā)生其它形式破壞，如剪切 破壞、粘結破壞等；,3）在梁、柱破壞之前，節(jié)點應有足夠的強度即變形能力；,4）重視非結構構件設計。,強柱弱梁，強剪弱彎，更強的節(jié)點,兩種破壞形式,二、“強柱弱梁”框架的抗震設計,弱柱型,弱梁型,為了使塑性鉸首先在梁中出現(xiàn)，同一節(jié)點柱的抗彎能力要大于梁的抗彎能力。,抗震規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者外，柱端組合彎矩設計值應符合下列公式要求,9度和一級框架結構尚應符合：,為了不使框架底層柱過早出現(xiàn)塑性鉸，規(guī)范規(guī)定：一、二、三級框架底層柱底截面組合的彎矩設計值應分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25、1.15。,1.梁、柱的抗剪強度要高于它的抗彎強度（強剪弱彎）,9度和一級框架結構尚應符合：,三、梁、柱延性破壞之前不發(fā)生其它脆性破壞的抗震設計,為了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應按強剪弱彎的原則調整框架梁端部截面組合的剪力設計值：,一、二、三級框架梁,跨高比大于2.5時：,剪壓比：截面內平均剪應力與混凝土抗壓強度設計值之比，即,2.梁、柱截面的剪壓比不宜過大,剪壓比過大,混凝土會過早發(fā)生斜壓破壞,箍筋不能充分發(fā)揮作用,它對構件的變形能力也有顯著影響。因此應控制。,跨高比等于或小于2.5時：,剪跨比宜大于2，剪跨比按下式計算：,3.梁、柱的剪跨比要有所限制,反彎點位于中部時，可按構件凈長與2倍截面高度之比計算。,N為組合軸壓力設計值；b、h為柱的短長邊；fc為混凝土抗壓強度設計值。,軸壓比： 柱組合的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土抗壓強度設計值乘積之比,即：,4、柱的軸壓比不宜過大,它是控制偏心受拉邊鋼筋先到抗拉強度，還是受壓區(qū)混凝土先達到其極限壓應變的主要指標。,柱的變形能力隨軸壓比增大而急劇降低。,規(guī)范規(guī)定：,柱軸壓比不應超過下表，但類場地上的較高高層建筑柱軸壓比限值應適當減小。,為此，框架梁的縱向配筋應符合下列要求：,為了提高梁的正截面塑性鉸轉動延性，梁的縱向配筋率不宜過高。,5、縱向鋼筋的配筋率應該合適,（a)梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%；梁端截面最大配筋率應使梁端截面的受壓區(qū)相對高度（即截面受壓區(qū)高度與有效高度比）應滿足：一級不應大于0.25,二、三級不應大于0.35;,（b)梁端或任何可能屈服截面處，下部與上部配筋量的比值，一級不應小于0.5,二三級不應小于0.3。,（c)沿梁全長頂面和底面的配筋，一二級不應少于 且分別不應少于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的1/4，三四級不應少于 。,柱的縱向配筋應符合下列要求：,對于柱：,（a)宜對稱布置；,（b)截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋間距不宜大于200mm;,（c)縱向鋼筋的最小配筋率應按下表采用。,（d)柱的總配筋率不應大于5%。,（e)一級且剪跨比大于2的柱，每側縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。,框架節(jié)點破壞的主要形式是節(jié)點核心區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞。,四、框架的節(jié)點設計,節(jié)點主要受剪力和壓力的組合作用，節(jié)點核心區(qū)未開裂前，箍筋應力很小，基本上是混凝土承受剪力。約當剪力達到核心區(qū)極限抗剪能力6070%時，混凝土突然發(fā)生對角貫通裂縫，節(jié)點剛度明顯降低，箍筋應力也突然增大，個別甚至屈服，此后斜裂縫增多贈寬，箍筋陸續(xù)達到屈服。,節(jié)點區(qū)的破壞與交于節(jié)點的梁、柱破壞順序有關，弱柱強梁型的節(jié)點區(qū)破壞嚴重。,直交梁對節(jié)點核心區(qū)有明顯約束作用。滿足一定條件的四邊有梁的節(jié)點，核心區(qū)混凝土抗剪強度可提高50 100%。節(jié)點區(qū)的破壞與交于節(jié)點的梁、柱破壞順序有關，弱柱強梁型的節(jié)點區(qū)破壞嚴重。,根據(jù)強節(jié)點的設計要求，框架節(jié)點的設計準則是：,1.