1、5.5 5.5 钢筋混凝土框架的抗震设计钢筋混凝土框架的抗震设计 5.5.多遇地震下楼层内最大弹性层间位移应符合下式（多遇地震下楼层内最大弹性层间位移应符合下式（5.5.15.5.1）huee-多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；eu-计算楼层层高；计算楼层层高；he-弹性层间位移角限值，按下表采用。弹性层间位移角限值，按下表采用。1/250多、高层钢结构多、高层钢结构1/1000钢筋混凝土框支层钢筋混凝土框支层1/1000钢筋混凝土抗震墙、筒中筒钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/800钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、
2、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心筒核心筒1/550钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架 结构类型结构类型e五、框架结构梁柱及节点延性设计的一般概念五、框架结构梁柱及节点延性设计的一般概念1 1、梁与柱的弯曲延性、梁与柱的弯曲延性实验表明柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低。实验表明柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低。N N为组合轴压力设计值；为组合轴压力设计值；b b、h h为截面的短长边；为截面的短长边；f fc c为混为混凝土抗压强度设计值。凝土抗压强度设计值。轴压比轴压比(6.3.66.3.6条条）柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强
3、度设计值乘积之比，即压强度设计值乘积之比，即 它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。cbhfN/配筋率对延性影响也很大。配筋率对延性影响也很大。配筋率对延性影响也很大：配筋率对延性影响也很大：配筋率增大则弯曲延性差；适当提高混凝土强度等级，配筋率增大则弯曲延性差；适当提高混凝土强度等级，可使配筋率减少弯曲延性改善。可使配筋率减少弯曲延性改善。截面中配置受压钢筋可以改善构件的弯曲延性。截面中配置受压钢筋可以改善构件的弯曲延性。2 2、受剪构件的剪跨比及破坏特征、受剪构件的
4、剪跨比及破坏特征h0 0为截面有效高度。为截面有效高度。剪跨比：剪跨比：0/VhM构件在弯矩和剪力共同作用下构件在弯矩和剪力共同作用下,受剪破坏与剪跨比有关受剪破坏与剪跨比有关.当当 或构件为超配箍时或构件为超配箍时,发生斜压型破坏；发生斜压型破坏；5.11当当 且构件为低配箍时且构件为低配箍时,发生斜拉型破坏；发生斜拉型破坏；32脆性破坏脆性破坏325.11当当 且配筋箍适量时且配筋箍适量时,发生剪压破坏；发生剪压破坏；延性破坏延性破坏 在水平地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接通过梁的在水平地震作用下，梁柱的剪跨比可以直接通过梁的跨高比和柱的高厚比表示。跨高比和柱的高厚比表示。设反弯点在构件中
5、央：设反弯点在构件中央：blclbVcVbMcM对于梁：对于梁：跨高比21212000bbbbbbbbbbhlhVlVhVM对于柱：对于柱：高宽比21212000cccccccccchlhVlVhVM1 1）平面或楼层有局部薄弱环节，不能发挥整体抗震能力。）平面或楼层有局部薄弱环节，不能发挥整体抗震能力。3 3、震坏房屋在设计上存在的问题、震坏房屋在设计上存在的问题2 2）梁柱变形能力不足，构件过早破坏；）梁柱变形能力不足，构件过早破坏；3 3）梁柱节点箍筋不足，节点受震破坏，梁柱失去了相互）梁柱节点箍筋不足，节点受震破坏，梁柱失去了相互 之间的联系；之间的联系；4 4）砌体填充墙破坏；）砌体
6、填充墙破坏；5 5）其他。）其他。1 1）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应）框架塑性效应较多地发生在梁端，底层柱的塑性效应 较晚形成；较晚形成；4 4、框架结构抗震设计的正确指导思想、框架结构抗震设计的正确指导思想2 2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切）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；破坏、粘结破坏等；3 3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力；）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力；4 4）重视非结构构件设计。）重视非结构构件设计。强柱弱梁，强剪弱弯，更强的节点强柱弱梁，强剪弱弯，更强的节点两种破坏形式：梁
7、铰机制（两种破坏形式：梁铰机制（强柱弱梁强柱弱梁）柱铰机制（柱铰机制（强梁弱柱强梁弱柱）二、二、“强柱弱梁强柱弱梁”框架的抗震设计框架的抗震设计弱柱型弱柱型弱梁型弱梁型 为了使为了使塑性铰首先在梁中出现塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。力要大于梁的抗弯能力。对于抗震等级为一、二、三、四级的框架，进行对于抗震等级为一、二、三、四级的框架，进行考虑地震作用组合的框架梁柱截面抗震验算时，一般考虑地震作用组合的框架梁柱截面抗震验算时，一般不直接用按上述方法得到的地震作用组合内力作为内不直接用按上述方法得到的地震作用组合内力作为内力设计值，而还需要进行一定
8、得内力调整；对于一、力设计值，而还需要进行一定得内力调整；对于一、二、三级框架，还应进行节点核心区抗震验算。二、三级框架，还应进行节点核心区抗震验算。抗震规范规定：一、二、三、四级框架的梁柱节点处，抗震规范规定：一、二、三、四级框架的梁柱节点处，除顶层和柱轴压比小于除顶层和柱轴压比小于0.150.15者外，柱端组合弯矩设计值应符者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求（合下列公式要求（6.2.26.2.2条条）bccMM一级框架和一级框架和9 9度的一级框架结构可不符合上式，度的一级框架结构可不符合上式，但应符合下式：但应符合下式：buacMM2.1cM-节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组
9、合的弯矩设计值之和节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和;bM-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；buaM-节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积实配钢筋面积（考（考 虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩 值之和；值之和；c-柱端弯矩增大系数，一、二、三、四级为柱端弯矩增大系数，一、二、三、四级为1.71.7、1.51.5、1.31.3、1.21.2。为了不使框架为了不使框架底层柱
10、底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三、四级二、三、四级框架底层柱底截面框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数以增大系数1.71.7、1.51.5、1.31.3、1.21.2。（。（6.2.36.2.3条条）1.1.梁、柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度梁、柱的抗剪强度要高于它的抗弯强度（6.2.46.2.4条）条）GbnrblbVbbVlMMV9 9度和一级框架结构尚应符合：度和一级框架结构尚应符合：三、梁、柱延性破坏之前不发生其它脆性破坏的抗震设计三、梁、柱延性破坏之前不发生其它脆性破坏的抗震设计 为了避免梁在弯曲破坏前发生
11、剪切破坏，应按为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按强剪强剪弱弯弱弯的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值：的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值：一、二、三级框架梁一、二、三级框架梁,其梁端剪力设计值调整为：其梁端剪力设计值调整为：GbnrbualbuabVlMMV1.1GbV-梁在重力荷载代表值（梁在重力荷载代表值（9 9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标度时高层建筑还应包括竖向地震作用标 准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；rblbMM、-分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向正截面组合的弯矩设计值分别为梁左、右端逆时针或顺时
12、针方向正截面组合的弯矩设计值;Vb-梁的剪力增大系数，一级为梁的剪力增大系数，一级为1.3,1.3,二级为二级为1.2,1.2,三级为三级为1.11.1。nl-梁的净跨；梁的净跨；rbualbuaMM、-分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积(考考虑受压筋虑受压筋)和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯值；和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯值；()/btvcccnVMMH9 9度和一级框架结构应符合：度和一级框架结构应符合：（6.2.56.2.5条）条）一、二、三级框架柱和框支柱一、二、三级框架柱和框支柱,其组其组合的端
13、剪力设计值调整为：合的端剪力设计值调整为：1.2()/btcuacuanVMMHnH-柱的净高柱的净高tbccMM、-分别为柱上下端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值分别为柱上下端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值;V c-梁的剪力增大系数，一、二、三、四级为梁的剪力增大系数，一、二、三、四级为1.51.5、1.31.3、1.21.2、1.11.1。V-柱端截面组合剪力值；柱端截面组合剪力值；tbcuacuaMM、-分别为柱上下端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积和材分别为柱上下端逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩值；料强度标准值计算的抗弯承
14、载力所对应的弯矩值；2.2.一、二、三、四级框架柱和框支柱的组合剪力设计值一、二、三、四级框架柱和框支柱的组合剪力设计值cbfbhV0/跨高比大于跨高比大于2.52.5时：时：剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比，即：比，即：)2.0(10bhfVcREb2.2.梁、柱截面的剪压比不宜过大梁、柱截面的剪压比不宜过大（6.2.96.2.9条条）剪压比过大剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分箍筋不能充分发挥作用发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响。因此应控制。它对构件的变形能力也有显著影响。因此
15、应控制。跨高比等于或小于跨高比等于或小于2.52.5时：时：)15.0(10bhfVcREbbV-梁端部截面组合的剪力设计值；梁端部截面组合的剪力设计值；0h-梁的截面有效高度；梁的截面有效高度；cf-混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；b-梁的截面宽度；梁的截面宽度；RE-承载力抗震调整系数。承载力抗震调整系数。0hVMcc 剪跨比宜大于剪跨比宜大于2 2，剪跨比按下式计算：，剪跨比按下式计算：3.3.梁、柱的剪跨比要有所限制梁、柱的剪跨比要有所限制（6.2.9条条）-剪跨比，取两端计算结果的较大值；剪跨比，取两端计算结果的较大值；cV-端截面组合剪力计算值；端截面组合剪力计
16、算值；cM-端截面组合弯矩计算值；端截面组合弯矩计算值；0h-截面有效高度。截面有效高度。反弯点位于中部时，可按构件净长与反弯点位于中部时，可按构件净长与2 2倍截面高度之比倍截面高度之比计算。计算。N N为组合轴压力设计值；为组合轴压力设计值；b b、h h为柱的短长边；为柱的短长边；fcfc为混凝土抗为混凝土抗压强度设计值。压强度设计值。轴压比：轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比压强度设计值乘积之比,即：即：4 4、柱的轴压比不宜过大、柱的轴压比不宜过大 它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混它
17、是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主要指标。凝土先达到其极限压应变的主要指标。柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低。cbhfN/规范规定：规范规定：柱轴压比不应超过下表，但柱轴压比不应超过下表，但类场地上的较高高类场地上的较高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。（层建筑柱轴压比限值应适当减小。（6.3.66.3.6条条）0.85 0.900.9 0.950.750.850.650.75框架框架框架框架-剪力墙剪力墙三三 四四二二一一结构类型结构类型抗震等级抗震等级柱轴压比限制柱轴压比限制 为此，框架梁的纵向配筋应符合下列要求：为此
18、，框架梁的纵向配筋应符合下列要求：（6.3.36.3.3条条）为了提高梁的正截面塑性铰转动延性，梁的纵向配筋率为了提高梁的正截面塑性铰转动延性，梁的纵向配筋率不宜过高。不宜过高。5 5、纵向钢筋的配筋率应该合适、纵向钢筋的配筋率应该合适 （a)a)梁端纵向梁端纵向受拉受拉钢筋的配筋率不应大于钢筋的配筋率不应大于2.5%2.5%；梁端截面；梁端截面最大配筋率应使梁端截面的最大配筋率应使梁端截面的受压区相对高度受压区相对高度（即截面受压区（即截面受压区高度与有效高度比）应满足：一级不应大于高度与有效高度比）应满足：一级不应大于0.25,0.25,二、三级二、三级不应大于不应大于0.35;0.35;
19、（b)b)梁端或任何可能屈服截面处，梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部下部与上部配筋量的比配筋量的比值，一级不应小于值，一级不应小于0.5,0.5,二、三级不应小于二、三级不应小于0.30.3。（c)c)沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于 且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的的1/41/4，三四级不应少于，三四级不应少于 。一、二级框架梁内贯通中柱。一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，不宜大于柱在该方向截面尺寸的的每根纵向钢筋的直径，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1
20、/201/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的长的1/20.1/20.（6.3.46.3.4条条）142122 柱的纵向配筋应符合下列要求：柱的纵向配筋应符合下列要求：对于柱：对于柱：（a)a)宜对称布置；宜对称布置；（b)b)截面尺寸大于截面尺寸大于400mm400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm;200mm;（c)c)纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用。纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用。（6.3.76.3.7条条）表中：括号内数值用于框架柱表中：括号内数值用于框架柱0.5（0.6）0.70.
21、6（0.7）0.80.7（0.8）0.90.9（1.0）1.1中柱和边柱中柱和边柱角柱角柱四四三三二二一一类别类别抗震等级抗震等级 （d)d)柱的柱的总配筋率不应大于总配筋率不应大于5%5%（6.3.86.3.8条条）。（e)e)一级且剪跨比大于一级且剪跨比大于2 2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于宜大于1.2%1.2%。（6.3.86.3.8条条）梁、柱纵向钢筋的接头与锚固应符合规范规定。梁、柱纵向钢筋的接头与锚固应符合规范规定。6 6、梁、柱纵向钢筋的接头与锚固、梁、柱纵向钢筋的接头与锚固 加密箍筋可以约束混凝土，改善混凝土的变形性能，提加密箍筋可以约束混凝土，改
22、善混凝土的变形性能，提高构件的延性、防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压高构件的延性、防止混凝土过早地压溃及防止纵向钢筋的压曲失稳。曲失稳。加密位置、箍筋直径、箍筋间距等应符合规范规定。加密位置、箍筋直径、箍筋间距等应符合规范规定。7 7、箍筋在一定范围内应加密、箍筋在一定范围内应加密（详见（详见6.3.96.3.9条条）框架节点破坏的主要形式是框架节点破坏的主要形式是节点核心区剪切破坏和钢节点核心区剪切破坏和钢筋锚固破坏筋锚固破坏。四、框架的节点设计四、框架的节点设计 节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开节点主要受剪力和压力的组合作用，节点核心区未开裂前，箍筋应力很小，基本上是混
23、凝土承受剪力。约当剪裂前，箍筋应力很小，基本上是混凝土承受剪力。约当剪力达到核心区极限抗剪能力力达到核心区极限抗剪能力606070%70%时，混凝土突然发生时，混凝土突然发生对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，对角贯通裂缝，节点刚度明显降低，箍筋应力也突然增大，个别甚至屈服，此后斜裂缝增多赠宽，箍筋陆续达到屈服。个别甚至屈服，此后斜裂缝增多赠宽，箍筋陆续达到屈服。节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。弱柱强梁型的节点区破坏严重。直交梁直交梁对节点核心区有明显约束作用。满足一定条对节点核心区有明显约束作
24、用。满足一定条件的四边有梁的节点，核心区混凝土抗剪强度可提高件的四边有梁的节点，核心区混凝土抗剪强度可提高5050100%100%。节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有。节点区的破坏与交于节点的梁、柱破坏顺序有关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。关，弱柱强梁型的节点区破坏严重。根据强节点的设计要求，框架节点的设计准则是：根据强节点的设计要求，框架节点的设计准则是：（1 1）节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱）的承）节点的承载力不应低于其连接构件（梁、柱）的承载力；载力；（2 2）多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；）多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；（3 3）罕遇地震时，节点承载力的降低
25、不得危及竖向荷载）罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；的传递；（4 4）节点配筋不应使施工过分困难。）节点配筋不应使施工过分困难。图图 交叉节点示意图交叉节点示意图1.1.节点核心区受剪承载力的验算（附录节点核心区受剪承载力的验算（附录D D）（1 1）节点核心区组合的剪力设计值按下式确定）节点核心区组合的剪力设计值按下式确定bcsbsbbjbjhHahahMV0019 9度和一级框架应符合度和一级框架应符合bcsbsbbuajhHahahMV00115.1sa-梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；梁截面有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；-强节点系数
26、，强节点系数，一、二、三级框架一、二、三级框架取取1.51.5、1.351.35、1.21.2。jb-柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；cH0bh-梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；bh-梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可取平均值；bM-节点左右节点左右梁端梁端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和；顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和；buaM-节点左右节点左右梁端梁端纵向受拉钢筋实际配筋面积（考虑受压筋）和材纵向受拉钢筋实际配筋面
27、积（考虑受压筋）和材 料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩值之和。料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩值之和。（2 2）框架节点核心区截面受剪承载力的验算）框架节点核心区截面受剪承载力的验算sahAfbbNhbfVsbsvjyvcjjjjtjREj005.01.11一、二、三级框架：一、二、三级框架：9 9度一级时度一级时sahAfhbfVsbsvjyvjjtjREj09.01-混凝土抗拉强度设计值；混凝土抗拉强度设计值；tfN-对应与组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值；对应与组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值；s-箍筋间距；箍筋间距；yvf-箍筋抗拉强度设计值；箍筋抗拉强度设
28、计值；svjA-核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积核心区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积;四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构四级框架节点核心区可不进行抗震验算，但应符合构造措施的要求。造措施的要求。图图:节点受力节点受力 节点核芯区有效验算宽度，应按下列规定采用：节点核芯区有效验算宽度，应按下列规定采用：1）核芯区截面有效验算宽度）核芯区截面有效验算宽度:当验算方向的梁截面不小于该当验算方向的梁截面不小于该侧柱截面宽度的侧柱截面宽度的1/2时，可取用该侧柱截面宽度，当小于柱截时，可取用该侧柱截面宽度，当小于柱截面宽度的面宽度的1/2时，可采用
29、下列两者的较小值：时，可采用下列两者的较小值：0.520.5()0.25jbcjcjbccjbccbbhbbbbhbbbhee式中：为节点核芯区的截面有效验算宽度；为梁截面宽度；、为验算方向柱截面高度和宽度）当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时，核芯区的截面有效验算宽度可采用上款和下式计算结果的较小值。b式中为梁与柱中线的偏心距1(0.30)1/2jjcjjREjjf b h为防止节点核芯区混凝土承受过大的斜压应力而先于钢筋破坏，节点核芯区的尺寸不能太小。节点核芯区的剪力设计值，应符合下列结果：V式中，为正交梁的约束影响系数，楼板为现浇，梁柱中线重合四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的，且正交方向梁高度不小于框架柱高度的3/4时，可采用1.5，9度时宜采用1.25，其它情况均采用1.0。h 为节点核芯区的截面高度，可0.85RE采用验算方向的柱截面高度；为承载力抗震调整系数，可取为 预应力框架结构的抗震设计要求 详见新规范附录C
