截面設計構造

截面設計和結構構造概述建筑結構設計有非抗震和抗震設計之分。對非抗震設計的結構，根據(jù)構件控制截面的最不利內力組合設計值進行配筋計算并注意滿足相關的構造要求即可；對抗震設計的結構，還要根據(jù)結構的抗震等級對各構件采取相應的抗震措施，即根據(jù)相應的抗震措施的要求對內力組合得到的控制截面設計值進行調整，以此進行截面配筋計算，并滿足諸如控制梁截面的受壓區(qū)高度，柱（墻）的軸壓比限值，構件的剪跨比限值，設置箍筋加密區(qū)，滿足縱筋和箍筋的配筋（箍）率及節(jié)點和錨固設計要求等抗震構造措施和其他細部構造要求。對結構進行抗震設計的基本思想和原則是以“三個水準“為抗震設防目標，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。抗震設防的目的是使建筑經(jīng)抗震設防后，減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟損失。我國目前采用二階段設計實現(xiàn)上述三個水準設防目標。第一階段設計使承載力驗算，取第一水準烈度（眾值烈度）的地震作用對結構進行彈性分析。這樣，當遭受第二水準烈度時，結構進入非彈性工作階段，但非彈性變形或結構體系的損壞控制在可修復的范圍，滿足了“中震可修”的目標。對大多數(shù)的結構，時通過概念設計和抗震構造措施來滿足第三水準設計要求。只有對特殊要求的建筑，地震時易倒塌的結構以及有明顯薄弱層的不規(guī)則結構，在進行第一階段設計外，還要進行第二階段設計（彈塑性變形驗算），實現(xiàn)第三水準的設防要求。根據(jù)《高規(guī)》規(guī)定，對非抗震設計的結構，各構件的承載力應滿足式（9-1）的要求；對抗震設計的結構，各構件的承載力則應同時滿足式（9-1）和式（9-2）的要求。無地震作用組合YoS<R（9-1）有地震作用組合 S<R/yre（9-2）式中Y疽-結構重要性系數(shù)，對安全等級為一級或設計使用年限為100年以上的結構構件，不應小于1.1；對安全等級為二級或設計使用年限為50年的結構構件，不應小于1.0；S---荷載效應組合設計值，按式（8-1），（8-2）確定；R---構件承載力設計值；Yre---承載力抗震調整系數(shù)，按表9-1采用。承載力抗震調整系數(shù)構件類別梁軸壓比小于0.15的柱軸壓比不小于0.15的柱剪力墻各類構件節(jié)點八'、受力狀態(tài)受彎偏壓偏壓偏壓局部承壓受剪，偏壓受剪YRE0.750.750.800.851.00.850.85抗震要求進行截面設計和構造要求時，先要確定所設計的框架-剪力墻結構中框架和剪力墻的抗震等級。一般的工業(yè)與民用建筑抗震設防類別屬丙類建筑，決定抗震等級時所考慮的設防烈度按表9-2選定，再根據(jù)此設防烈度及結構類型，結構實際高度按表9-3可確定A級高度丙類建筑高層框架-剪力墻結構的抗震等級。9-2框架的截面設計和構造要求框架的截面設計包括框架梁，框架柱以及框架節(jié)點三部分。為了使框架結構具有良好

的延性，在抗震措施上可歸納為以下幾點:決定抗震等級應考慮的設防烈度 表9-2建筑類別設防烈度丙類6789決定抗震等級時考慮的設防烈度I類場地6678II?IV類場地土6789A級高度丙類建筑框架-剪力墻結構的抗震等級 表9-3結構類型決定抗震等級應考慮的設防烈度6789框架-剪力墻結構高度<60>60<60>60<60>60<50框架四三三二二一一剪力墻三二一一一注：1.抗震設計的高層建筑，當?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y構的嵌固端時，地下一層的抗震等級按上部結構采用，地下一層以下結構的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級；地下室中超出上部主樓范圍且無上部結構的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。2.與主樓連為整體的裙樓的抗震等級不應低于主樓的抗震等級，主樓結構在裙樓頂部上，下各一層應適當加強抗震構造措施。（1） 強柱弱梁即有意識地調整柱端彎矩的設計值，控制梁柱的相對強度，使塑性鉸首先在梁端出現(xiàn)，避免或減少柱的塑性鉸。（2） 強剪弱彎即通過調整柱端或梁端的剪力設計值，控制柱或梁的破壞形態(tài)，使構件抗彎承載力小于抗剪承載力，保證發(fā)生塑性的彎曲破壞前不過早地發(fā)生脆性的剪切破壞；（3） 強節(jié)點強錨固即加強節(jié)點區(qū)和錨固區(qū)的整體性和承載力，不在梁和柱塑性鉸充分發(fā)揮作用前節(jié)點或錨固方面的破壞。9.2.1框架梁框架梁的截面設計包括正截面抗彎承載力計算和斜截面抗剪承載力計算，然后再結合構造要求統(tǒng)一調整和布置縱向鋼筋和箍筋。9.2.1.1正截面抗彎承載力計算框架梁兩端截面一般承受正。負雙向彎矩的作用，為保證有較好的延性，梁端截面需設計成雙筋截面，跨中截面則可視為具體情況設計成單筋或雙筋截面?？蚣芰赫孛婵箯澇休d力可按下式進行：(1)無地震作用組合M<afbx(h-x/2)+f'A(h-a')b 1cb bo ysbo s(9-3)(2)afbx+fA=fA1cb ys ys有地震作用組合(9-4)M<上[以fbx(h-x/2)+f'A(h-a')]by 1cb bo ysbo s(9-5)afbx+f'A=fA1cb ys ys(9-6)抗震設計時，為保證塑性鉸區(qū)有足夠的延性，梁端箍筋加密區(qū)的截面受壓區(qū)高度x和受壓鋼筋面積應滿足以下要求:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"4一級 x<0.25h,-^^>0.5 （9-7）S\o"CurrentDocument"A二三級 x<0.35七，-a^>0.3 （9-8）SA^其他情況 X<E~AS無規(guī)定 （9-9）S當As=0時為單筋截面，As。0時為雙筋截面，設計時一般先按式（9-10）確定氣，再由式（9-3），（9-4）或（9-5），（9-6）確定x和A$，然后按式（9-7）?（9-9）進行驗算。A，=yM/f（h—a） （9-10）SREbybos9.2.1.2 斜截面抗剪承載力計算（1） 框架梁截面尺寸應滿足下列條件：1） 無地震作用組合時V<0.25Pfbh （9-11）b ccbbo2） 有地震作用組合時跨高比大于2.5的梁；<上（0.2。fbh） （9-12）by ccbbo跨高比不大于2.5的梁：<—（0.15。fbh） （9-13）by ccbbo式中七——混凝土強度影響系數(shù)。C50及以下取1.0，C80取0.8,C50和C80之間時可線性內插。（2） 框架梁剪力設計值的調整如前所述，按照“強剪弱彎”的要求，配筋計算前要適當調高框架梁端部截面的剪力設計值，一，二，三級應按式（9-14）計算；四級可直接取考慮地震作用組合的剪力設計值。9度抗震設計的結構和一級框架結構尚應符合《高規(guī)》式（6.2.5-2）的要求。(9-14)式中Mlb'M;——分別為梁左，右端考慮地震作用組合的彎矩設計值，Mlb'Mb應分別按順時針和逆時針兩個方向計算，取較大者;匕人——考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡支梁計算的梁端截面剪力設計值；nvb——剪力增大系數(shù)，一，二，三級分別取1.3，1.2和1.1；ln——梁的凈跨。（3）框架梁斜截面承載力計算1） 無地震作用組合AV<（0.7fbh+1.25ffh） （9-15）b tbbo y^vsbo2） 有地震作用組合V<L（0.42fbh+1.25fAs^h） （9-16）by tbbo y^vgbo對于集中荷載較大（集中荷載對支座截面產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75%以上）的框架梁，則按下式計算：V^^（^^5fbh+fAs^h）by人+1tbbo y^vgboRE式中人——計算截面的剪跨比，可取x=a/hbo，a為集中荷載作用點到節(jié)點邊緣的距離，當人>3時，取入=3；當人<1.5時，取入=1.5。9.2.1.3框架梁的構造要求、（1） 縱向鋼筋1）非抗震設計1?縱向受拉鋼筋最小配筋率不應小于0.2和45f/fy二者的較大值；2?梁兩端節(jié)點處的負鋼筋應伸入邊柱，伸入柱內的水平段及垂直段投影長度分別不應小于0.4匕和15d;頂層梁短節(jié)點處的負鋼筋伸入邊柱的總長度不應小于la；?梁支座截面的負彎矩鋼筋自柱邊緣算起的伸入梁內的長度取l〃/4-'/3（'為梁的凈跨）；、?梁跨中上部，至少應配置2012的架力筋與梁支座的負筋搭接，其搭接長度為150mm.2）抗震設計?縱向受拉鋼筋的配筋率不應小于表9-4的規(guī)定；且梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大于2.5%；?抗震設計的框架梁均應配置貫通全跨的上部和下部鋼筋；一二級抗震設計時，鋼筋直徑不應小于14mm，且分別不應小于梁兩端上部和下部縱向鋼筋中較大截面面積的1/4;三，四級抗震設計時，鋼筋的直徑不應小于12mm;梁縱向受拉鋼筋最小配筋百分率（％） 表9-4抗震等級支座（取較大值）跨中（取較大值）抗震等級支座（取較大值）跨中（取較大值）一級0.40和80ft/fy0.30和65ft/fy三，四級0.25和55f/fy0.20和45ft/fy二級0.30和65f/fy0.25和55ft/fy?框架梁上部（下部）縱向鋼筋伸入端節(jié)點的錨固長度，當采用直線錨固時，不應小于l^,且伸過柱節(jié)點中心線的長度不應小于5倍的梁縱向鋼筋直徑；當采用彎折錨固時，梁上部（下部）縱向鋼筋應向下（上）彎折，錨固端彎折前的水平投影長度不應小于0.41^，彎折后的垂直投影長度不應小于15d;其中最小錨固長度l^按以下規(guī)定計算：一，二級'aE=1.15匕，三級le=1.051,四級lE=1.00l;4?頂層梁端節(jié)點處的負鋼筋應伸入邊柱對邊柱對邊并向下彎到底；5?框架梁上部縱向鋼筋應貫穿中間節(jié)點，一，二級抗震等級框架梁貫通中柱的每根縱筋的直經(jīng)，均不宜大于該方向柱子截面尺寸的1/20;6?抗震設計的框架梁不宜采用彎起鋼筋抗剪；7?一，二級抗震等級的框架梁中的縱向鋼筋接頭宜采用焊接或機械連接；8?梁縱筋的排列既要滿足最小凈距的要求，也不宜選用直徑很大的鋼筋；縱筋的最少根數(shù)應照顧到箍筋肢數(shù)的需要。同一受力截面內的梁底筋或面筋（指受力筋），其直徑不宜相差兩級。（2） 箍筋1）非抗震設計?箍筋應沿梁全長配置。當梁的剪力設計值大于0.7fbho時，其箍筋面積配箍率應滿足P“>0.24ft/匚；?箍筋的最大間距應符合表9-5的規(guī)定，最小直徑應符合表9-6的要求；表9-5非抗震設計梁箍筋的最大間距表9-5hbVb>0.7fbht<0.7fbhhbVb>0.7fbh.<0.7fbh?W300mm150200500V?W800mm250350300V匕W500mm200300匕>800mm300400注：在縱向受拉鋼筋搭接長度范圍內，箍筋間距不應大于100mm，且不應大于搭接鋼筋較小直徑的5倍；在縱向受壓鋼筋搭接長度范圍內，箍筋間距不應大于200mm，且不應大于搭接鋼筋較小直徑的10倍。、非抗震設計梁箍筋的最小直徑（mm） 表9-6梁高hb箍筋直徑（mm）?W800mm6?>800mm8注：在受力鋼筋搭接長度范圍內，箍筋直徑不應小于d/4,d為搭接鋼筋直徑。2）抗震設計?沿梁全長箍筋面積配箍率應符合下列規(guī)定：一級 p“>0.30〃匚二級 p>0.28f/f、sv ty^三，四級 Psv>026〃fyv2-梁端箍筋的加密區(qū)長度，箍筋最大間距和最小直徑應滿足表9-7的要求；梁端箍筋加密區(qū)長度，箍筋最大間距和最小直徑 表9-7抗震等級加密區(qū)長度（取較大值）（mm）箍筋最大間距（取較小值）（mm）箍筋最小直徑（mm）一2.0?，500匕/4或6d或10010二1.5?，500h」4或8d或1008三1.5?，500h」4或8d或1508四1.5?，500h」4或8d或1506注；1?d為縱筋直徑，hb為梁截面高度；?當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，箍筋最小直徑應按表內數(shù)值增大2mm.?在箍筋加密區(qū)范圍內的箍筋肢距；一級不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二，三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于300mm;?第一個箍筋與節(jié)點邊緣的距離小于或等于50mm;?箍筋應有135。彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應小于10倍箍筋直徑和75mm的較大值。（3） 其他構造鋼筋1） 作用在梁上的集中荷載，可首先考慮由吊筋承受。除吊筋外，宜再增加附近箍筋（間距@50）每側各3~4個；2） 為加強梁構件混凝土抗收縮及抗溫度變形的能力，凡梁高h》450mm均應設腰筋。按構造配置的腰筋豎向間距不超過200mm，長度伸至梁端即可；如系按計算（抗扭或側向抗彎）而設置，則其伸入梁端的長度匕歸應滿足受拉鋼筋的錨固要求；連接腰筋的拉筋直徑用06-08，其間距一般為箍筋的兩倍。9.2.2框架柱框架柱承受壓（拉），彎，剪的共同作用，一般正截面按抗彎承載力進行設計，配置縱向鋼筋，斜截面則按抗剪承載力進行設計，配置箍筋。此外，為了使柱子有較好的延性，還要保證柱子的截面尺寸，控制柱子的軸壓比。9.2.2.1截面尺寸和軸壓比（1） 抗震框架柱的截面邊長不宜小于300mm，截面高寬比不宜大于3,柱子剪跨比宜大于2；（2） 框架柱的軸壓比Rn=N/fAc不宜超過表9-8規(guī)定；（3） 矩形截面框架柱的截面尺寸還應符合下列條件：1）無地震作用組合。V＜0.25Pfbh （9-18）C Cccco2）有地震作用組合。剪跨比大于2的柱 V＜上（0.2。fbh） （9-19）Cy Cccco剪跨比不大于2的柱 V＜上（0.15。fbh） （9-20）Cy Cccco七含義同式（9