高層框架結構設計.docx

1、高層框架結構設計6.1一般規(guī)定6.2截面設計6.3框架梁構造要求6.4框架柱構造要求6.5鋼筋的連接和錨固第一章6.1一般規(guī)定6.1.1框架結構應設計成雙向梁柱抗側力體系。主體結構除個別部位外，不應采用釵接。6.1.2抗震設計的框架結構不應采用單跨框架。6.1.3框架結構的填充墻及隔墻宜選用輕質墻體?？拐鹪O計時，框架結構如采用砌體填充墻，其布置應符合下列規(guī)定：SMc=1.2SMg(6.2.1-1)2其他情況:SMC=%£Mb(6.2.1-2)式中：節(jié)點上、下柱端截面順時針或逆時針方向組合彎矩設計值之和；上、下柱端的彎矩設計值,可按彈性分析的彎矩比例進行分配；EM,節(jié)點左、右梁端截面逆

2、時針或順時針方向組合彎矩設計值之和；當抗震等級為一級且節(jié)點左、右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩應取零；SMbua節(jié)點左、右梁端逆時針或順時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值之和，可根據(jù)實際配筋面積(計入受壓鋼筋和梁有效翼緣寬度范圍內的樓板鋼筋)和材料強度標準值并考慮承載力抗震調整系數(shù)計算；yc柱端彎矩增大系數(shù)；對框架結構，二、三級分別取1.5和1.3；對其他結構中的框架，一、二、三、四級分別取14、和1.1。6.2.2抗震設計時，、二、三級框架結構的底層柱底截面的彎矩設計值，應分別采用考慮地震作用組合的弩矩值與增大系數(shù)1.7、的乘積。底層框架柱縱向鋼

3、筋應按上、下端的不利情況配置。6.2.3抗震設計的框架柱、框支柱端部截面的剪力設計值，、二、三、四級時應按下列公式計算：1一級框架結構和9度時的框架：V=1.2(帽+AC)/Hn(6.2.3-1)2其他情況：=缶例+就)/乩(6.2.3-2)式中：此分別為柱上、下端順時針或逆時針方向截面組合的彎矩設計值，應符合本規(guī)程第6.2.1條、6.2.2條的規(guī)定；AC、岐一別為柱上、下端順時針或逆時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值，可根據(jù)實配鋼筋面積、材料強度標準值和重力荷載代表值產(chǎn)生的軸向壓力設計值并考慮承載力抗震調整系數(shù)計算；Hn柱的凈高；缶柱端剪力增大系數(shù)。對框架結構，二、三級分別取1

4、.3、1.2；對其他結構類型的框架，一、:二級分別取1.4和1.2,三、四級均取1.1。6.2.4抗震設計時，框架角柱應按雙向偏心受力構件進行正截面承載力設計。一、二、三、四級框架角柱經(jīng)按本規(guī)程第.3條調整后的彎矩、剪力設計值應乘以不小于1.1的增大系數(shù)。6.2.5抗震設計時，框架梁端部截面組合的剪力設計值，_、二、三級應按下列公式計算；四級時可直接取考慮地震作用組合的剪力計算值。1一級框架結構及9度時的框架：v=1.KML+KJ/Zn+VGb（6.2.5-1）2其他情況：v=Vvb（Ml+ML）/Zn+VCb（6.2.5-2）式中：MU林分別為梁左、右端逆時針或順時針方向截面

5、組合的彎矩設計值。當抗震等級為一級且梁兩端彎矩均為負彎矩時，絕對值較小一端的彎矩應取零；ML、帽分別為梁左、右端逆時針或順時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值,可根據(jù)實配鋼筋面積（計入受壓鋼筋，包括有效翼緣寬度范圍內的樓板鋼筋）和材料強度標準值并考慮承載力抗震調整系數(shù)計算；4梁的凈跨；VCb梁在重力荷載代表值（9度時還應包括豎向地震作用標準值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值，7vb梁剪力增大系數(shù)，一、二、三級分別取1.3、1.2和.6框架梁、柱，其受剪截面應符合下列要求:1持久、短暫設計狀況V<0.25pcfcbh0(6.2.6-1)2地震設計狀況跨高

6、比大于2.5的梁及四跨比大于2的柱:Vw4(O.2Mbho)(6.2.6-2)/RE跨高比不大于2.5的梁及剪跨比不大于2的柱：VV二(0.15"就。)(6.2.6-3)/RE框架柱的剪跨比可按下式計算：,A=Mc/(VCAO)(6.2.6-4)式中：V梁、柱計算截面的剪力設計值；A框架柱的剪跨比：反彎點位于柱高中部的框架柱,可取柱凈高與計算方向2倍柱截面有效高度之比值；Mc柱端截面未經(jīng)本規(guī)程第..4條調整的組合彎矩計算值，可取柱上、下端的較大值；Vc柱端截面與組合彎矩計算值對應的組合剪力計算值；&混凝土強度影響系數(shù)；當混凝土強度等級不大于C50時

7、取1.0當混凝土強度等級為C80時取0.8；當混凝土強度等級在C50和C80之間時可按線性內插取用；h形截面的寬度，T形截面、工形截面的腹板寬度，Ao梁、柱截面計算方向有效高度.6.2.7抗震設計時,一、二、三級框架的節(jié)點核心區(qū)應進行抗震驗算；四級框架節(jié)點可不進行抗震驗算。各抗震等級的框架節(jié)點均應符合構造措施的要求。6.2.8矩形截面偏心受壓框架柱，其斜截面受剪承載力應按下列公式計算：1持久、短暫設計狀況<板客曲0+AAo+O.07N(6.2.8-1)人十1s2地震設計狀況yW去(土普+/yvQ+°O56N)(6.2.8-2)式中：A框架柱的剪跨比；當人VI時，取A=l;當義&

8、gt;3時,取人=3；N考慮風荷載或地震作用組合的框架柱軸向壓力設計值，當N大于0.3fcAc時，取0.3fcAc；6.2.9當矩形截面框架柱出現(xiàn)拉力時，其斜截面受剪承載力應按下列公式計算：1持久、短暫設計狀況</|九泌。+R牛如一0.2N(6.2.9-1)2地彼設計狀況VW擊+/yv-y-A00.2N)(6.2.9-2)式中：N與剪力設計值V對應的軸向拉力設計值，取絕對值；義框架柱的剪跨比。當公式(6.2.91)右端的計算值或公式(6.2.92)右端括號內的計算值小于人牛加時，應取等于人牛膈，且f空h。WWW值不應小于0.36如。6.2.10本章未作規(guī)定的框架梁、柱和框支梁、柱截面的其

9、他承載力驗算,應按照現(xiàn)行國家標準混凝土結構設計規(guī)范GB50010的有關規(guī)定執(zhí)行。條文說明6.2截面設計6.2.1由于框架柱的延性通常比梁的延性小，一旦框架柱形成了塑性釵，就會產(chǎn)生較大的層間側移，并影響結構承受垂直荷載的能力。因此，在框架柱的設計中，有目的地增大柱端彎矩設計值，體現(xiàn)強柱弱梁的設計概念。本次修訂對強柱弱梁”的要求進行了調整，提高了框架結構的要求，對二、三級框架結構柱端彎矩增大系數(shù)Vc由02規(guī)程的1.2、1.1分別提高到1.5、1.3。因本規(guī)程框架結構不含四級，故取消了四級的有關要求。一級框架結構和9度時的框架應按實配鋼筋進行強柱弱梁驗算。本規(guī)程的高層建筑，9度時抗震等級只有一級，無

10、二級。當樓板與梁整體現(xiàn)澆時，板內配筋對梁的受彎承載力有相當影響,因此本次修訂增加了在計算梁端實際配筋面積時，應計入梁有效翼緣寬度范圍內樓板鋼筋的要求。梁的有效翼緣寬度取值，各國規(guī)范也不盡相同，建議一般情況可取梁兩側各6倍板厚的范圍。本次修訂對二、三級框架結構僅提高了柱端彎矩增大系數(shù),未要求采用實配反算。但當框架梁是按最小配筋率的構造要求配筋時，為避免出現(xiàn)因梁的實際受彎承載力與彎矩設計值相差太多而無法實現(xiàn)強柱弱梁"的情況，宜采用實配反算的方法進行柱子的受彎承載力設計。此時公式(6.231)中的實配系數(shù)1.2可適當降低，但不應低于l.lo6.2.2研究表明，框架結構的底層柱下端，在強震下

11、不能避免出現(xiàn)塑性釵。為了提高抗震安全度，將框架結構底層柱下端彎矩設計值乘以增大系數(shù),以加強底層柱下端的實際受彎承載力，推遲塑性釵的出現(xiàn)。本次修訂進一步提高了增大系數(shù)的取值，一、二三級增大系數(shù)由02規(guī)程的5.1.15分別調整為1.7、1.5、1.3。增大系數(shù)只適用于框架結構，對其他類型結構中的框架，不作此要求。6.2.3框架柱、框支柱設計時應滿足強剪弱彎”的要求。在設計中,需要有目的地增大柱子的剪力設計值。本次修訂對剪力放大系數(shù)作了調整,提高了框架結構的要求,二、三級時柱端剪力增大系數(shù)rive由02規(guī)程的1.2.L1分別提高到1.3、L2;對其他結構的框架，擴大了進行強剪弱彎設計的

12、范圍，要求四級框架柱也要增大，要求同三級。6.2.4抗震設計的框架，考慮到角柱承受雙向地震作用，扭轉效應對內力影響較大，且受力復雜,在設計中應予以適當加強，因此對其彎矩設計值、剪力設計值增大10%o02規(guī)程中，此要求僅針對框架結構中的角柱；本次修訂擴大了范圍，并增加了四級要求。6.2.5框架結構設計中應力求做到，在地震作用下的框架呈現(xiàn)梁校型延性機構,為減少梁端塑性鉉區(qū)發(fā)生脆性剪切破壞的可能性，對框架梁提出了梁端的斜截面受剪承載力應高于正截面受彎承載力的要求，即強剪弱彎”的設計概念。梁端斜截面受剪承載力的提高，首先是在剪力設計值確定中，考慮了梁端彎矩的增大，以體現(xiàn)強剪弱彎”的要求。對一級抗震等級

13、的框架結構及9度時的其他結構中的框架，還考慮了工程設計中梁端縱向受拉鋼筋有超配的情況，要求梁左、右端取用考慮承載力抗震調整系數(shù)的實際抗震受彎承載力進行受剪承載力驗算。梁端實際抗震受彎承載力可按下式計算：My=as）/RE（6）式中：A縱向鋼筋的抗拉強度標準值；梁縱向鋼筋實際配筋面積。當樓板與梁整體現(xiàn)澆時,應計入有效翼緣寬度范圍內的縱筋，有效翼緣寬度可取梁兩側各6倍板厚。對其他情況的一級和所有二、三級抗震等級的框架梁的剪力設計值的確定，則根據(jù)不同抗震等級，直接取用梁端考慮地震作用組合的彎矩設計值的平衡剪力值,乘以不同的增大系數(shù)。6.2.7本次修訂增加了三級框架節(jié)點的抗震受剪承載力驗算要求,取消了

14、02規(guī)程中"各抗震等級的頂層端節(jié)點核心區(qū)，可不進行抗震驗算”的規(guī)1避免形成上、下層剛度變化過大。2避免形成短柱。3減少因抗側剛度偏心而造成的結構扭轉。6.1.4抗震設計時，框架結構的樓梯間應符合下列規(guī)定：1樓梯間的布置應盡量減小其造成的結構平面不規(guī)則。2宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓梯，樓梯結構應有足夠的抗倒塌能力。3宜采取措施減小樓梯對主體結構的影響。4當鋼筋混凝土樓梯與主體結構整體連接時,應考慮樓梯對地震作用及其效應的影響，并應對樓梯構件進行抗震承載力驗算。6.1.5抗震設計時，砌體填充墻及隔墻應具有自身穩(wěn)定性，并應符合下列規(guī)定：1砌體的砂漿強度等級不應低于M5,當采用磚及混凝土砌塊時，

15、砌塊的強度等級不應低于MU5;采用輕質砌塊時,砌塊的強度等級不應低于MU2.5。墻頂應與框架梁或樓板密切結合。定及02規(guī)程的附錄C。節(jié)點核心區(qū)的驗算可按現(xiàn)行國家標準混凝土結構設計規(guī)范GB50010的有關規(guī)定執(zhí)行。6.2.10本條為02規(guī)程第.13條的合并。本規(guī)程未作規(guī)定的承載力計算，包括截面受彎承載力、受扭承載力、剪扭承載力、受壓（受拉）承載力、偏心受拉（受壓）承載力、拉（壓）彎剪扭承載力、局部承壓承載力、雙向受剪承載力等,均應按現(xiàn)行國家標準混凝土結構設計規(guī)范GB50010的有關規(guī)定執(zhí)行。2砌體填充墻應沿框架柱全高每隔500mm左右設置2根直徑6mm的拉筋，6度時拉筋宜沿墻全

16、長貫通，7、8、9度時拉筋應沿墻全長貫通。3墻長大于5m時，墻頂與梁（板）宜有鋼筋拉結；墻長大于8m或層高的2倍時，宜設置間距不大于4m的鋼筋混凝土構造柱；墻高超過4m時,墻體半高處（或門洞上皮）宜設置與柱連接且沿墻全長貫通的鋼筋混凝土水平系梁。4樓梯間采用砌體填充墻時,應設置間距不大于層高且不大于4m的鋼筋混凝土構造柱,并應采用鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強。6.1.6框架結構按抗震設計時，不應采用部分由砌體墻承重之混合形式?？蚣芙Y構中的樓、電梯間及局部出屋頂?shù)碾娞輽C房.樓梯間、水箱間等,應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。6.1.7框架梁、柱中心線宜重合。當梁柱中心線不能重合時，在計算中應考慮偏心對梁

17、柱節(jié)點核心區(qū)受力和構造的不利影響，以及梁荷載對柱子的偏心影響。梁、柱中心線之間的偏心距，9度抗震設計時不應大于柱截面在該方向寬度的1/4;非抗震設計和68度抗震設計時不宜大于柱截面在該方向寬度的1/4,如偏心距大于該方向柱寬的1/4時，可采取增設梁的水平加腋（圖6.1.7）等措施。設置水平加腋后，仍須考慮梁柱偏心的不利影響。圖6.1.7水平加腋梁1一梁水平加腋1梁的水平加腋厚度可取梁截面高度，其水平尺寸宜滿足下列要求:；bjZx<1/2<2/3兒+札+尤23/2(6.1.7-1)(6.1.7-2)(6.1.7-3)式中:如一梁水平加腋寬度（mm）；1-梁水平加腋長度（mm）；一梁截

18、面寬度（mm）;be一沿偏心方向柱截面寬度（mm）3X-非加腋側梁邊到柱邊的距離（mm）。2梁采用水平加腋時，框架節(jié)點有效寬度但宜符合下式要求：1）當1=0時，房按下式計算：bjW機+垣（6.1.7-4）2）當zUO時，缶?。?.1.7-5）和（6.1.76）二式計算的較大值，且應滿足公式（6.1.7-7）的要求：bjW侃+&+z（6.17*5）.們<知+2了（6.1.7-6）bj<&b+0.5hc（6.1.7.-7）式中：hc柱截面高度（mm）。6.1.8不與框架柱相連的次梁，可按非抗震要求進行設計。條文說明6.1一般規(guī)定6.1.2本次修訂將02規(guī)程的"

19、不宜"改為“不應"，進一步從嚴要求。震害調查表明，單跨框架結構，尤其是層數(shù)較多的高層建筑，震害I:匕較嚴重。因此，抗震設計的框架結構不應采用冗余度低的單跨框架。單跨框架結構是指整棟建筑全部或絕大部分采用單跨框架的結構，不包括僅局部為單跨框架的框架結構。本規(guī)程第8.1.3條第1、2款規(guī)定的框架-剪力墻結構可局部采用單跨框架結構；其他情況應根據(jù)具體情況進行分析、判斷。6.1.3本條為02規(guī)程第6.1.4條的修改，02規(guī)程第6.1.3條改為本規(guī)程第6.1.7條?？蚣芙Y構如采用砌體填充墻，當布置不當時，常能造成結構豎向剛度變化過大；或形成短柱；或形成較大的剛度偏心。由于填充墻是由建

20、筑專業(yè)布置，結構圖紙上不予表示，容易被忽略。國內、外皆有由此而造成的震害例子。本條目的是提醒結構工程師注意防止砌體（尤其是磚砌體）填充墻對結構設計的不利影響。6.1.42008年汶川地震震害進一步表明，框架結構中的樓梯及周邊構件破壞嚴重。本次修訂增加了樓梯的抗震設計要求?？拐鹪O計時，樓梯間為主要疏散通道，其結構應有足夠的抗倒塌能力，樓梯應作為結構構件進行設計。框架結構中樓梯構件的組合內力設計值應包括與地震作用效應的組合，樓梯梁、柱的抗震等級應與框架結構本身相同?？蚣芙Y構中，鋼筋混凝土樓梯自身的剛度對結構地震作用和地震反應有著較大的影響，若樓梯布置不當會造成結構平面不規(guī)則，抗震設計時應盡量避免出現(xiàn)這種情況。震害調查中發(fā)現(xiàn)框架結構中的樓梯板破壞嚴重，被拉斷