同濟(jì)大學(xué) 高層建筑 第三章 37

1、第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 3. .1010 框架梁、柱截面設(shè)計(jì)和配筋構(gòu)造框架梁、柱截面設(shè)計(jì)和配筋構(gòu)造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟步驟一：結(jié)構(gòu)布置步驟一：結(jié)構(gòu)布置步驟二：截面初選步驟二：截面初選1 1、框架梁的截面尺寸、框架梁的截面尺寸 主梁截面高度主梁截面高度 b bb b1 11 1h h = =( ( ) )l l1 10 01 18 8：主梁計(jì)算跨度：主梁計(jì)算跨度b bl l0 0b bl l / /h h 4 4b b2 20 00 0mmmmb bh / bh / b4 42 2、框架柱的截面尺寸、框架柱的截面尺寸矩形截面柱的邊長(zhǎng)，非抗震設(shè)計(jì)不宜小于矩形截面柱的邊長(zhǎng)，非抗

2、震設(shè)計(jì)不宜小于250mm250mm，抗震設(shè)計(jì)不宜小于抗震設(shè)計(jì)不宜小于300mm300mm，圓柱截面直徑不宜小于，圓柱截面直徑不宜小于350mm350mm第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.框架柱的軸壓比限值框架柱的軸壓比限值 ( (影響柱承載力和延性的參數(shù)影響柱承載力和延性的參數(shù)) ) N NN Nccccc cN N = = f bhf bh第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸壓比是影響柱的延性的重要因軸壓比是影響柱的延性的重要因素之一，柱的變形能力隨素之一，柱的變形能力隨軸壓比軸壓比增大而急劇降低增大而急劇降低，尤其在高軸壓，尤其在高軸壓比下，增加箍筋對(duì)改善柱變形能比下，增

3、加箍筋對(duì)改善柱變形能力的作用并不明顯。力的作用并不明顯。 所以，抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)限制柱的軸所以，抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)限制柱的軸壓比不能太大，其實(shí)質(zhì)就是希望壓比不能太大，其實(shí)質(zhì)就是希望框架柱在地震作用下，仍能框架柱在地震作用下，仍能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)大偏心受壓下的彎曲破壞大偏心受壓下的彎曲破壞，使柱，使柱具有延性性質(zhì)。具有延性性質(zhì)。 第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)表明，在矩形柱或圓形柱內(nèi)設(shè)置矩形試驗(yàn)表明，在矩形柱或圓形柱內(nèi)設(shè)置矩形核心柱核心柱，不但可，不但可以以提高柱的受壓承載力提高柱的受壓承載力，還可以提，還可以提高柱的變形能力高柱的變形能力。在壓、。在壓、彎、剪作用下，當(dāng)柱出現(xiàn)彎、剪裂縫，在大變形情

4、況下芯柱彎、剪作用下，當(dāng)柱出現(xiàn)彎、剪裂縫，在大變形情況下芯柱可以有效地減小柱的壓縮，保持柱的外形和截面承載力，特可以有效地減小柱的壓縮，保持柱的外形和截面承載力，特別對(duì)于承受高軸壓的短柱，更有利于提高變形能力，延緩倒別對(duì)于承受高軸壓的短柱，更有利于提高變形能力，延緩倒塌。塌。第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 規(guī)范規(guī)定：柱軸壓比不應(yīng)超過(guò)下表，但規(guī)范規(guī)定：柱軸壓比不應(yīng)超過(guò)下表，但類(lèi)場(chǎng)地上的類(lèi)場(chǎng)地上的較高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。較高層建筑柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。ccccc cN N = = f bhf bh0.900.950.800.850.70.700.750.6框架框架-剪力墻框支剪

5、力墻三二一結(jié)構(gòu)類(lèi)型抗震等級(jí)柱軸壓比限制第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟三：匯集荷載及荷載計(jì)算步驟三：匯集荷載及荷載計(jì)算 豎向恒荷載豎向恒荷載 豎向活荷載豎向活荷載 水平風(fēng)荷載水平風(fēng)荷載 地震作用地震作用步驟四：內(nèi)力計(jì)算步驟四：內(nèi)力計(jì)算 豎向恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算豎向恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算 豎向活荷載作用下內(nèi)力計(jì)算豎向活荷載作用下內(nèi)力計(jì)算 水平風(fēng)荷載作用下內(nèi)力計(jì)算水平風(fēng)荷載作用下內(nèi)力計(jì)算 地震作用下內(nèi)力計(jì)算地震作用下內(nèi)力計(jì)算第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟六：控制截面及控制截面內(nèi)力調(diào)整步驟六：控制截面及控制截面內(nèi)力調(diào)整 梁柱軸線(xiàn)端內(nèi)力調(diào)整至構(gòu)件邊緣端梁柱軸線(xiàn)端內(nèi)力調(diào)整至構(gòu)件邊緣端

6、 豎向荷載梁端出現(xiàn)塑鉸產(chǎn)生的塑性?xún)?nèi)力重分布豎向荷載梁端出現(xiàn)塑鉸產(chǎn)生的塑性?xún)?nèi)力重分布步驟七：內(nèi)力組合、確定最不利內(nèi)力步驟七：內(nèi)力組合、確定最不利內(nèi)力步驟八：截面尺寸驗(yàn)算步驟八：截面尺寸驗(yàn)算1 1、框架梁受剪截面應(yīng)符合下列要求、框架梁受剪截面應(yīng)符合下列要求無(wú)地震作用組合時(shí)無(wú)地震作用組合時(shí)c c c c0 0V V 0 0. .2 25 5 f f b bh h步驟五：側(cè)移驗(yàn)算步驟五：側(cè)移驗(yàn)算 側(cè)移不滿(mǎn)足要求回到步驟一側(cè)移不滿(mǎn)足要求回到步驟一第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有地震作用組合時(shí)有地震作用組合時(shí) 跨高比跨高比大于大于2.52.5的梁及剪跨比的梁及剪跨比大于大于2 2的柱的柱c c c

7、 c0 0R RE E1 1V V ( (0 0. .2 2f f b bh h ) ) 跨高比跨高比不大于不大于2.52.5的梁及剪跨比的梁及剪跨比大于大于2 2的柱的柱c c c c0 0R RE E1 1V V ( (0 0. .1 15 5f f b bh h ) ) 混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C50C50時(shí)取時(shí)取1.01.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80C80時(shí)取時(shí)取0.80.8；當(dāng)混；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)在凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50C50和和C80C80之間時(shí)可按線(xiàn)性?xún)?nèi)插取用之間時(shí)可按線(xiàn)性?xún)?nèi)插取用 矩形截面的寬度，矩形

8、截面的寬度，T T形截面、形截面、I I形截面的腹板寬度形截面的腹板寬度 梁柱截面計(jì)算方向有效高度梁柱截面計(jì)算方向有效高度Cb0h第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2、框架柱截面應(yīng)符合下列要求、框架柱截面應(yīng)符合下列要求 柱剪跨比不宜小于柱剪跨比不宜小于2 2 柱截面高寬比不宜大于柱截面高寬比不宜大于3 300/ 22 c cc cc cV VH HH HMM V Vh hV Vh hh h 長(zhǎng)柱，發(fā)生彎曲破壞長(zhǎng)柱，發(fā)生彎曲破壞 短柱，發(fā)生剪切破壞短柱，發(fā)生剪切破壞 極短柱，發(fā)生剪切斜拉破壞極短柱，發(fā)生剪切斜拉破壞2 2 1.5 注意：軸壓比和剪跨比是影響柱延性的重要參數(shù)注意：軸壓比和剪

9、跨比是影響柱延性的重要參數(shù)第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟九：延性設(shè)計(jì)調(diào)整步驟九：延性設(shè)計(jì)調(diào)整1 1、框架梁、框架梁dede的強(qiáng)剪弱彎調(diào)整的強(qiáng)剪弱彎調(diào)整一、二、三級(jí)抗震需調(diào)整，四級(jí)無(wú)需調(diào)整一、二、三級(jí)抗震需調(diào)整，四級(jí)無(wú)需調(diào)整() / l lr rV Vb bb bb bn nG Gb bV V MMMMl lV V 9 9度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合1.1() / l lr rb bu ub bu un nG Gb bV VMMMMl lV V 分別為梁左右端逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蚪孛娼M合的彎分別為梁左右端逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蚪孛娼M合的彎矩設(shè)

10、計(jì)值。當(dāng)抗震等級(jí)為一級(jí)且梁兩端彎矩均為負(fù)彎矩時(shí)，矩設(shè)計(jì)值。當(dāng)抗震等級(jí)為一級(jí)且梁兩端彎矩均為負(fù)彎矩時(shí)，絕對(duì)值較小一端的彎矩應(yīng)取零絕對(duì)值較小一端的彎矩應(yīng)取零 梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級(jí)分別取梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級(jí)分別取1.31.3、1.21.2、1.11.1 梁的凈跨梁的凈跨 考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡(jiǎn)支梁考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡(jiǎn)支梁 分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值VbVb n nl lGbGbV Vl lr rb bb bMM 、MM 梁按實(shí)際配筋計(jì)算的抗彎承載能力梁按實(shí)際配筋計(jì)算的抗彎承載能力ulrlrbbubbuMM 、MM第三

11、章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2、強(qiáng)柱弱梁調(diào)整（適用于一、二、三級(jí)框架）、強(qiáng)柱弱梁調(diào)整（適用于一、二、三級(jí)框架） C CC Cb bMM MM 9 9度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合1.2 C Cb bu uMMMM 節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚪M節(jié)點(diǎn)上下柱端截面順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚪M合合 彎矩設(shè)計(jì)值之和，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值，彎矩設(shè)計(jì)值之和，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值， 可按彈性分析的彎矩比例進(jìn)行分配可按彈性分析的彎矩比例進(jìn)行分配 節(jié)點(diǎn)左右梁端截面順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚪M合節(jié)點(diǎn)左右梁端截面順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚪M合彎矩設(shè)計(jì)值之和，當(dāng)抗震等級(jí)為一級(jí)且節(jié)

12、點(diǎn)左右梁端均彎矩設(shè)計(jì)值之和，當(dāng)抗震等級(jí)為一級(jí)且節(jié)點(diǎn)左右梁端均為負(fù)彎矩時(shí)，絕對(duì)值較小的彎矩取為零為負(fù)彎矩時(shí)，絕對(duì)值較小的彎矩取為零 柱端彎矩增大系數(shù)，柱端彎矩增大系數(shù)， 一、二、三級(jí)分別取一、二、三級(jí)分別取1.41.4、1.21.2、1.11.1 C CMM MMb bC C 第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 3、框架柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整（適用于一、二、三級(jí)框架）、框架柱強(qiáng)剪弱彎調(diào)整（適用于一、二、三級(jí)框架）()/ t tb bv vc cC CC Cn nV V MMMMH H9 9度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)符合1.2() / t tb bc c

13、u uc cu un nV VMMMMH H 分別為柱上下端順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚍謩e為柱上下端順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚪孛娼M合的彎矩設(shè)計(jì)值截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值、t tb bC CC CMMMM4 4、構(gòu)造要求、構(gòu)造要求 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二、三級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層柱底截面抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二、三級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層柱底截面的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別采用考慮地震作用組合的彎矩值的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別采用考慮地震作用組合的彎矩值與增大系數(shù)與增大系數(shù)1.51.5、1.251.25和和 1.151.15的乘積。的乘積。第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟十：抗彎承載力計(jì)算步驟十：抗彎承載力計(jì)算110 y ys sc cy

14、ys sc cy ys sf f A A f f b bx xf f A A f f b bh h f f A A 1002100210.5 u uc cy ys sc cy ys sx xMMMM f f b bx x h hf f A Ah ha a f f b bh h f f A Ah ha a1 1、框架梁抗彎承載力計(jì)算框架梁抗彎承載力計(jì)算 無(wú)地震作用組合時(shí)無(wú)地震作用組合時(shí) 由矩形截面受彎極限狀態(tài)平衡條件可以得到由矩形截面受彎極限狀態(tài)平衡條件可以得到第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ys1 cys1 c0ysf Af bxf Af bhf A REREu1 c0ys021 c0y

15、s01xMMf bx hf A ha21f bh10.5f A ha 抗震設(shè)計(jì)時(shí)梁兩端受壓區(qū)高度限制具體要求如下：抗震設(shè)計(jì)時(shí)梁兩端受壓區(qū)高度限制具體要求如下：一級(jí)抗震一級(jí)抗震 X X0.25h0.25h0 0b b0 0 ， AsAsAsAs0.50.5；二、三級(jí)抗震二、三級(jí)抗震 X X0.35h0.35h0 0b b0 0， AsAsAsAs0.3 0.3 地震作用組合時(shí)地震作用組合時(shí) 第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11001100(/2 )()1(/2 )()c cc cc cc cc cy yS Sc cr r E Ec cc cc cc cc cy yS Sc cr r E

16、EN Nx x f fb bN Ne e f fb bx xh hx xf fA Ah ha a N Nx x f fb bN Ne e f fb bx xh hx xf fA Ah ha a 有有地地震震作作用用合合 地震作用組合時(shí)地震作用組合時(shí) 2 2、框架柱抗彎承載力計(jì)算、框架柱抗彎承載力計(jì)算 無(wú)地震作用組合時(shí)無(wú)地震作用組合時(shí) 假定大偏心假定大偏心11001(/ 2)() r rE Ec cc cc cc cc cy yS Sc cr rE E N Nx x f f b bN Ne e f f b b x x h hx xf f A Ah ha a 第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

17、步驟十一：抗剪承載力計(jì)算步驟十一：抗剪承載力計(jì)算1 1、框架梁抗剪承載力計(jì)算、框架梁抗剪承載力計(jì)算 無(wú)地震作用組合時(shí)無(wú)地震作用組合時(shí)s sv vc cs st t0 0y yv v0 0A AV V V V = = 0 0. .7 7f f b bh h +1 1. .2 25 5f fh hs ss sv vc cs st t0 0y yv v0 0A A1 1. .7 75 5V V V V= = ( (f f b bh h +f fh h ) )1 1+ s s 集中荷載為主的梁集中荷載為主的梁第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 1、框架梁抗剪承載力計(jì)算、框架梁抗剪承載力計(jì)算 地震

18、作用組合時(shí)地震作用組合時(shí) 集中荷載為主的梁集中荷載為主的梁001(0.421.25) s sv vc cs st ty yv vR RE EA AV VV Vf f b bh hf fh h s s0011.05()1 s sv vc cs st ty yv vR RE EA AV V V Vf fb bh hf fh h s s第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2 2、框架柱抗剪承載力計(jì)算、框架柱抗剪承載力計(jì)算 無(wú)地震作用組合時(shí)無(wú)地震作用組合時(shí) 地震作用組合時(shí)地震作用組合時(shí)001.75(0.07)1 s sv vc cs st ty yv vA AV VV Vf f b bh hf fh

19、 hN N s s0011.05(0.056)1 s sv vc cs st ty yv vR RE EA AV VV Vf f b bh hf fh hN N s s0.30.3， c cc cc cc cN Nf f A AN Nf f A A第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有拉力情況下有拉力情況下 無(wú)地震作用組合時(shí)無(wú)地震作用組合時(shí) 地震作用組合時(shí)地震作用組合時(shí)001.75(0.02)1 s sv vc cs st ty yv vA AV VV Vf f b bh hf fh hN N s s0011.05(0.02)1 s sv vc cs st ty yv vR RE EA AV

20、 VV Vf f b bh hf fh hN N s s第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟十二：構(gòu)造要求步驟十二：構(gòu)造要求1 1、框架梁設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求、框架梁設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求（1 1）縱向受拉鋼筋的最小配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小）縱向受拉鋼筋的最小配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于于0.20.2和和 二者的較大值；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)小二者的較大值；抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值于規(guī)范規(guī)定數(shù)值45/t ty yf ff f第三章第三章 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2 2）框架梁的體積配箍率）框架梁的體積配箍率 s ss sv vn n A A b b S S AsAs為單肢箍筋截面面積，為

21、單肢箍筋截面面積，n n為肢數(shù)，為肢數(shù)，s s為箍筋梁跨方向?yàn)楣拷盍嚎绶较蜷g距，間距，b b為梁寬為梁寬說(shuō)明：說(shuō)明： 箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度:(:(一級(jí)一級(jí)) ,() ,(二二 四級(jí)四級(jí)) ) 第一個(gè)箍筋應(yīng)設(shè)置在距支座邊緣第一個(gè)箍筋應(yīng)設(shè)置在距支座邊緣50mm50mm處處 箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)的箍筋肢距：一級(jí)箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)的箍筋肢距：一級(jí)200mm200mm和和2020倍箍倍箍筋直徑的較大值，二、三級(jí)筋直徑的較大值，二、三級(jí)250mm250mm和和2020倍箍筋直徑的倍箍筋直徑的較大值，四級(jí)不宜大于較大值，四級(jí)不宜大于300mm300mm 箍筋應(yīng)有箍筋應(yīng)有13501350彎鉤，彎鉤端頭直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于彎鉤，彎鉤端頭直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于1010倍倍箍筋直徑和箍筋直徑和75mm75mm的較大值的較大值2500和和b bh h1.5500和和b bh h第三章第三章 框架結(jié)