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轮苏
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1 第 6 章钢筋混凝土框架件

2 6.1 延性框架的概念 6.2 框架梁 6.3 框架柱 6.4 梁柱节点核芯区抗震 6.5 钢筋的连接和锚固

3 6.1 延性耗能框架的概念延性是指强度或承载力没有大幅度下降情况下的屈服后变形能力 ; 耗能能力是件或耗散地震能量的能力, 用往复荷载作用下件或的力 - 变形滞回曲线包含的面积度量

4 6.1 延性耗能框架的概念对钢筋混凝土框架抗震性能的认识 1) 梁铰机制 ( 整体机制 ) 优于柱铰机制 ( 局部机制 )

5 6.1 延性耗能框架的概念梁铰机制不形成倒塌机柱铰机制形成倒塌机梁铰数量多于柱铰梁铰容易实现

6 6.1 延性耗能框架的概念强柱弱梁局部加强

7 6.1 延性耗能框架的概念对钢筋混凝土框架抗震性能的认识 2) 弯曲 ( 压弯 ) 破坏优于剪切破坏弯曲破坏剪切破坏

8 6.1 延性耗能框架的概念强剪弱弯弯曲破坏剪切破坏

9 6.1 延性耗能框架的概念对钢筋混凝土框架抗震性能的认识 3) 大偏压破坏优于小偏压破坏小偏压件的相对受压区度大, 延性和耗能能力降低

10 6.1 延性耗能框架的概念控制轴压比配置箍筋小偏压件的相对受压区度大, 延性和耗能能力降低

11 6.1 延性耗能框架的概念对钢筋混凝土框架抗震性能的认识 4) 避免核芯区破坏及纵筋锚固破坏梁柱核芯区破坏为剪切破坏, 可能导致框架失效 ; 伸入核芯区的纵筋与混凝土之间的粘破坏, 会导致梁端转角增大, 从而增大间位移

12 6.1 延性耗能框架的概念强核芯区强锚固梁柱核芯区破坏为剪切破坏, 可能导致框架失效 ; 伸入核芯区的纵筋与混凝土之间的粘破坏, 会导致梁端转角增大, 从而增大间位移

13 6.1 延性耗能框架的概念钢筋混凝土延性耗能框架抗震 1) 强柱弱梁 2) 强剪弱弯 3) 强核心区强锚固 4) 局部加强 5) 限制轴压比, 加强柱箍筋约束

14 6.2 框架梁震害

15 6.2.1 框架梁的破坏形态与延性破坏形态 : 剪切破坏弯曲破坏 6.2 框架梁抗震剪切破坏 : 脆性破坏, 延性小, 耗能差

16 弯曲破坏 : 6.2 框架梁抗震少筋破坏脆性破坏, 延性小, 耗能差超筋破坏脆性破坏, 延性小, 耗能差适筋破坏延性破坏

17 6.2 框架梁抗震梁截面抗弯 1 ) 梁纵向配筋与延性的关影响适筋梁延性大小的因素之 : 相对受压区度应变分布 1 应变分布 2

18 双筋矩形截面适筋梁的相对受压区度 c y s c y s f f f f 1 1 ' ' α ρ α ρ ξ = ρ s,ρ s - 分别为受拉钢筋和受压钢筋的配筋率 1 α 与混凝土强度等级有关的等效矩形应力图形数 6.2 框架梁抗震

19 增大受拉钢筋的配筋率, 相对受压区度增大 ; 增大受压钢筋的配筋率, 相对受压区度减小 6.2 框架梁抗震 c y s c y s f f f f 1 1 ' ' α ρ α ρ ξ =

20 减小梁端塑性铰区范围内截面的相对受压区度的措施 : 限制梁端顶面受拉钢筋的配筋率梁端底面配置定量的受压钢筋 6.2 框架梁抗震 c y s c y s f f f f 1 1 ' ' α ρ α ρ ξ =

21 2) 梁截面抗弯验算受弯承载力验算公式无地震作用组合时 : 6.2 框架梁抗震有地震作用组合时 :

22 6.2.3 梁截面抗剪验算 6.2 框架梁抗震 1) 剪力值确定剪力值的原则 : 二三级框架梁端箍筋加密区 : 强剪弱弯非加密区以及四级和非抗震框架梁 : 取最不利组合得到的剪力

23 二三级框架梁端箍筋加密区剪力值 V b 6.2 框架梁抗震

24 6.2 框架梁抗震 M bl M r b - 分别为梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩值, 级框架两端均为负弯矩时, 绝对值较小的弯矩应取零 ;

25 6.2 框架梁抗震 l n - 梁的净跨 ; V Gb - 梁在重力荷载代表值作用下, 按简支梁算的梁端截面剪力值 ; η Vb - 梁端剪力增大数, 级取 1.3, 二级取 1.2, 三级取 1.1

26 6.2 框架梁抗震级框架及 9 度时应符合

27 6.2 框架梁抗震 M bual M bua r - 分别为梁左右端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力,M bua = M bu /γ RE,M bu 为根据实配钢筋面积 ( 入受压钢筋 ) 和材料强度标准值算所得梁端截面的实际受弯承载力,γ RE 取 0.75;

28 6.2 框架梁抗震 2) 受剪承载力验算受剪承载力验算公式无地震作用组合时 : 有地震作用组合时 :

29 6.2.4 造措施 1) 最小截面尺寸造要求剪压比限值 6.2 框架梁抗震

30 6.2.4 造措施造要求梁宽度不宜小于 200mm 截面宽比不宜大于 4 净跨与截面度之比不宜小于 4

31 6.2.4 造措施剪压比限值截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值无地震作用组合时 : V 0.25β c f c b b h b0 β c 混凝土强度影响数

32 6.2.4 造措施剪压比限值有地震作用组合时 : 跨比大于 2.5 的梁 V 1 γ RE (0.2β f 跨比不大于 2.5 的梁 V 1 γ RE c c (0.15β f c b c b b h b b0 h ) b0 )

33 6.2.4 造措施 2) 相对受压区度梁端混凝土受压区度限值 : 级框架梁 x 0.25h b0 二三级框架梁 x 0.35h b0 ( 强制 ) 其他 x ξ b h b0

34 6.2.4 造措施 3) 纵向钢筋梁纵向受拉钢筋的最小配筋百分率 (%)( 强制 ) 截面非抗震抗震等级级二级三四级支座 ( 取较大值 ) 跨中 ( 取较大值 ) 0.2 和 45f t /f y 0.4 和 0.3 和 0.25 和 80f t /f y 65f t /f y 55f t /f y 0.3 和 0.25 和 0.2 和 65f t /f y 55f t /f y 45f t /f y

35 6.2.4 造措施沿全长顶面和底面至少两根纵筋二级时 : 直径不小于 14mm 和其他要求三四级和非抗震时 : 直径不小于 12mm 二级时贯通中柱的梁纵筋最大直径 : 不大于柱在该方向截面尺寸的 1/20

36 6.2.4 造措施抗震时 ( 强制 ) 梁端顶面受拉钢筋的配筋率 : 不应大于 2.5% 梁端底面受压钢筋面积 A 与顶面受 s 拉钢筋面积 A 的比值 : s 级 A /A 0.5 s s 二三级 A /A 0.3 s s

37 6.2.4 造措施 4) 箍筋梁端箍筋加密区的箍筋配置 : 加密区长度箍筋最大间距限值箍筋最小直径梁端箍筋加密的作用 : 约束混凝土, 增大塑性变形能力, 防止纵向钢筋过早压屈

38 6.2.4 造措施梁端箍筋加密区的长度箍筋的最大间距和最小直径 ( 强制 ) 抗震等级加密区长度 (mm) ( 取较大值 ) 箍筋最大间距 (mm) ( 取最小值 ) 级 2 h b, 500 h b /4, 6d, 二级 1.5 h b, 500 h b /4, 8d, 箍筋最小直径 (mm) 三级 1.5 h b, 500 h b /4, 8d, 四级 1.5 h b, 500 h b /4, 8d, 150 6

39 6.2.4 造措施非加密区 : 箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的 2 倍加密区箍筋肢距 : 级 : 不大于 200mm 和 20 倍箍筋直径的较大者二三级 : 不大于 250mm 和 20 倍箍筋直径的较大者四级 : 不大于 300mm

40 抗震框架梁 : 封闭箍, 135 o 弯钩弯钩直段的长度 : 不小于 10 倍箍筋直径和 75mm 的较大值纵筋搭接长度范围内箍筋的间距

41 6.2.4 造措施抗震时, 沿梁全长箍筋面积配筋率 : 级 : 二级 : ρ ρ 三四级 : sv sv 0.30 f / 0.28 f / ρ sv t t f yv f t yv 0.26 f / f yv

42 6.2.4 造措施非抗震框架梁的箍筋要求 : 混凝土规

43 6.3 框架柱抗震震害 : 柱端混凝土压碎, 箍筋拉断, 纵筋压屈呈灯笼状

44 6.3 框架柱抗震 X 形斜裂缝剪切破坏

45 6.3 框架柱抗震影响柱延性耗能的主要因素 1) 剪跨比 M C V C 柱端截面组合的弯矩算值和组合的剪力算值 ; h c0 算方向柱截面的有效度

46 6.3 框架柱抗震剪跨比对破坏形态的影响剪跨比大于 2, 长柱 : 压弯破坏 ; 剪跨比 1.5 2, 短柱 : 剪切破坏, 若箍筋足够, 也可能为剪压破坏 ; 剪跨比不大于 1.5, 极短柱 : 般为剪切斜压破坏, 工程中应尽量避免

47 6.3 框架柱抗震 2) 轴压比柱的平均轴向压应力与混凝土轴心抗压强度值的比值

48 6.3 框架柱抗震柱的延性与截面混凝土相对受压区度有关, 相对受压区度与轴压比有关, 因此, 柱的延性与轴压比有关限制柱的轴压比, 实现大偏心受压破坏

49 6.3 框架柱抗震 3) 箍筋配置箍筋的作用 : 抵抗剪力, 约束混凝土, 防止纵筋压屈箍筋约束程度的度量 : 配箍特征值

50 6.3 框架柱抗震箍筋形式对约束效果的影响

51 6.3 框架柱抗震普通箍复合箍螺旋箍复合螺旋箍连续复合矩形螺旋箍

52 6.3 框架柱抗震柱正截面承载力验算 1) 轴力弯矩值无地震作用组合, 框架顶柱, 轴压比小于 0.15 的柱 : 取最不利内力组合作为轴力弯矩值

53 6.3.2 柱正截面承载力验算有地震作用组合的二三四级框架柱 : 轴力取最不利内力组合值弯矩调整增大 ( 强柱弱梁等 )

54 6.3.2 柱正截面承载力验算 a) 按强柱弱梁要求调整柱端弯矩值强柱弱梁 : 节点上下柱端截面在轴力作用下的实际受弯承载力之和应大于节点左右梁端截面实际受弯承载力之和

55 6.3.2 柱正截面承载力验算 ~ 四级框架 M c = η M c b η c - 柱端弯矩增大数, 级取 1.7, 二级取 1.5, 三级取 1.2, 四级取 1.1 其他框架, 级 1.4, 二级 1.2, 三四级

56 6.3.2 柱正截面承载力验算级框架及 9 度时尚应符合 M 2 c = 1. M bua M bua = M bu /γ RE M bu 为实配受弯承载力

57 6.3.2 柱正截面承载力验算 b) 框架柱嵌固端弯矩增大二三四级框架的底柱下端截面组合的弯矩算值, 应分别乘以增大数和 1.2

58 6.3.2 柱正截面承载力验算 c) 框支柱框支柱承受的最小地震剪力 : 柱数不少于 10 根时, 总和不小于剪力的 20% 柱数少于 10 根时, 每根柱不小于剪力的 2%

59 6.3.2 柱正截面承载力验算二级框支柱由地震作用产生的轴力应分别乘以增大数算轴压比时, 附加轴力不乘以增大数二级框支柱的顶柱上端和底柱下端, 其组合的弯矩值应分别乘以增大数 1.5 和 1.25

60 6.3.2 柱正截面承载力验算 d) 角柱按上述方法调整后的组合弯矩值再乘以不小于 1.10 的增大数

61 6.3.2 柱正截面承载力验算 2) 柱正截面受弯承载力验算按压弯件验算承载力 ; 抗震框架的角柱按双向偏心件验算压弯承载力 ; 有地震作用组合时需考虑承载力抗震调整数

62 6.3.3 受剪承载力验算 1) 剪力值二三四级框架柱两端和框支柱两端的箍筋加密区 : 强剪弱弯其他 : 不利内力组合剪力算值

63 6.3.3 受剪承载力验算 b t vc c c n 强剪弱弯 V = η ( M + M )/ H b t Mc, Mc 分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面的弯矩值 ( 取调整增大后的值, 包括角柱的增大数 ), 且取顺时针方向之和及反时针方向之和两者的较大值 ; H n 柱的净 ; 柱剪力增大数, 二三四级分 η vc 别取和 1.1 其他级 1.4, 二级 1.2, 三四级 1.1

64 6.3.3 受剪承载力验算 b t M, M 强剪弱弯级框架及 9 度时应满足 : cua cua b t cua cua n V = 1.2( M + M ) / H 分别为轴压力值作用下柱的上下端顺时针或反时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值, 根据实配钢筋面积材料强度标准值和轴压力等确定 ; H n 柱的净

65 6.3.3 受剪承载力验算 2) 截面受剪承载力验算无地震作用组合有地震作用组合

66 6.3.3 受剪承载力验算 N>0.3f c b c h c 时 : 取 N=0.3f c b c h c λ<1 时 : 取 λ=1 λ>3 时 : 取 λ=3

67 6.3.3 受剪承载力验算轴力为拉力时 : 轴力项改为 -0.2N 轴力为拉力算值小于时 : 取等于 f yv A s sv h c0 yv, 且不小于 f A s sv h c f t bhc0

68 6.3.4 框架柱造措施 1) 最小截面尺寸边长 : 不小于 300 mm( 非抗震 ) 和 400mm( 抗震 ) 圆柱 : 直径不小于 350mm 和 450mm 截面边长比 : 不宜大于 3

69 6.3.4 框架柱造措施剪压比限值 ( 最小抗剪截面面积 ) 无地震作用组合 : V c 0.25β c f c b c h c0 有地震作用组合 : 剪跨比大于 2 的柱 V c (0.2β c f c b c h c0 )/γ RE 剪跨比不大于 2 的柱框支柱 V c (0.15β c f c b c h c0 )/γ RE

70 2) 纵向钢筋柱类型纵向钢筋的最小总配箍率 (%)( 强制 ) 抗震等级级二级三级四级非抗震中柱边柱角柱框支柱框架柱造措施 0.7 采用 400MPa 钢筋增加 0.05,335MPa 钢筋增加 0.1, 于 C60 时应增加 0.1

71 6.3.4 框架柱造措施 2) 纵向钢筋每侧配筋率不应小于 0.2,( 强制 ) Ⅳ 类场地且较的增加 0.1 ( 强制 )

72 6.3.4 框架柱造措施 2) 纵向钢筋非强制对称配置 ; 截面尺寸大于 400mm 的柱, 纵向钢筋间距不宜大于 200mm; 柱总配筋率不应大于 5%; 级且剪跨比不大于 2 的柱, 每侧纵向钢筋配筋率不宜大于 1.2%;

73 2) 纵向钢筋边柱角柱及抗震墙边柱在地震作用组合产生小偏心受拉时, 柱内纵筋总截面面积应比算值增加 25%; 纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区框架柱造措施非强制

74 3) 轴压比限值框架柱造措施柱轴压比限值 ( 剪跨比大于 2, 混凝土强度等级不于 C60) 短柱降 0.05 极短柱专门研究 C65-C70 降 0.05 C75-C80 降 0.1 IV 类场地上较的降箍筋约束较强时刻适当增加最大不应超过 1.05

75 6.3.4 框架柱造措施普通箍复合箍螺旋箍复合螺旋箍连续复合矩形螺旋箍

76 6.3.4 框架柱造措施轴压比算式 : N 轴压力如何取? 有地震作用组合的值无地震作用组合的抗震框架是否需要限制柱的轴压比?

77 6.3.4 框架柱造措施由轴压比限值表 : 抗震等级, 轴压比限值小有剪力墙或筒时, 轴压比限值大框支柱, 轴压比限值小

78 4) 箍筋加密区范围柱箍筋加密区 : 可能形成塑性铰的区段长柱刚性地面框架柱造措施柱端柱根柱端

79 6.3.4 框架柱造措施柱全加密箍筋 : 剪跨比不大于 2 的柱 ( 短柱 ) 净与截面度之比不大于 4 的柱二级框架的角柱框支柱需要提变形能力的柱

80 6.3.4 框架柱造措施 5) 箍筋加密区的配箍量最小配箍特征值最大间距最小直径最大肢距

81 6.3.4 框架柱造措施最小配箍特征值影响最小配箍特征值 λ 的因素 : min 框架的抗震等级抗震等级,λ min 大柱的轴压比轴压比,λ min 大箍筋形式约束好,λ min 小

82 6.3.4 框架柱造措施由规范规定的箍筋最小配箍特征值, 算最小体积配箍率配置箍筋 : 取混凝土不低于 C35, 级不小于 0.8%, 二级不小于 0.6 %, 三四级不小于 0.4%

83 体积配箍率 : 框架柱造措施箍筋体积 / 外围箍筋包围的混凝土体积体积配箍率算式 ( 扣除重叠部分的箍筋体积 ): ρ = a l /( ll s) v sk sk 12

84 6.3.4 框架柱造措施箍筋的最大间距和最小直径柱箍筋加密区箍筋的最大间距和最小直径 ( 强制 ) 抗震箍筋最大间距箍筋最小等级 ( 取较小值,mm) 直径 (mm) 级 6d, 二级 8d,100 8 三级 8d,150 ( 柱根 100) 四级 8d,150 ( 柱根 100) 8 6( 柱根 8)

85 加密区箍筋的最大间距和最小直径 ( 强制 ) 级框架柱的箍筋直径大于 12mm 且箍筋肢距不大于 150mm 以及二级框架柱的箍筋直径不小于 10mm 且箍筋肢距不大于 200mm 时, 除柱根外最大间距应允许采用 150mm; 三级框架柱的截面尺寸不大于 400mm 时, 箍筋最小直径应允许采用 6mm;

86 加密区箍筋的最大间距和最小直径 ( 强制 ) 四级框架柱剪跨比不大于 2 或柱中全部纵筋配筋率大于 3% 时, 箍筋直径不应小于 8mm; 剪跨比不大于 2 的柱, 箍筋间距不应大于 100mm

87 6.3.4 框架柱造措施箍筋肢距箍筋加密区 : 级不大于 200mm, 二三级不大于 250mm 和 20 倍箍筋直径的较大者, 四级不大于 300mm

88 6.3.4 框架柱造措施非加密区箍筋体积配箍率 : 不小于加密区的 50% 箍筋间距 : 不应大于加密区箍筋间距的 2 倍, 且二级不大于纵筋直径的 10 倍, 三四级不大于纵筋直径的 15 倍

89 抗震框架柱 : 封闭箍, 135 o 弯钩弯钩直段的长度 : 不小于 10 倍箍筋直径和 75mm 的较大值

90 非抗震框架柱的箍筋要求 : 混凝土规

91 6.4 梁柱节点核芯区抗震破坏形态

92 6.4 梁柱节点核芯区抗震剪力值强核芯区 : 梁端钢筋屈服时, 核芯区不应剪切屈服中, 取梁端截面达到受弯承载力时的核芯区剪力作为其剪力值采用梁端弯矩值代替受弯承载力, 以简化算四级框架和非抗震框架的核芯区, 可不进行验算

93 6.4 梁柱节点核芯区抗震中柱节点受力简图

94 6.4 梁柱节点核芯区抗震取上半部分为隔离体, 由平衡条件可得核芯区剪力 V j, 由梁柱平衡求出 V c, 代入 :

95 6.4 梁柱节点核芯区抗震二三级框架核芯区剪力值 : η jb 核芯区剪力增大数, 级取 1.5, 二级取 1.35, 三级 1.2 其他中的框架,

96 6.4 梁柱节点核芯区抗震 9 度时和级框架应符合

97 6.4.2 受剪承载力验算 ) ' 0.05 ( s a h A f b b N h b f V s b svj yv c j j j j t j RE j + + η η γ 9 度的级框架时 ) ' ( s a h A f h b f V s b svj yv j j t j RE j + η γ 6.4 梁柱节点核芯区抗震

98 6.4 梁柱节点核芯区抗震轴力 N 的影响 : N >0.5f c b c h c 时 : 取 N=0.5f c b c h c N 为拉力时 : 取 N=0 b 核芯区截面有效验算宽度, j

99 b j 节点核心区的截面有效算宽度 ; (1) 当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的 1/2 时, 可采用该侧柱截面宽度 ;

100 b j 节点核心区的截面有效算宽度 ; (2) 当验算方向的梁截面宽度小于柱截面宽度的 1/2 时, 可采用下列二者的较小值 :

101 b j 节点核心区的截面有效算宽度 ; (3) 当梁柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的 1/4 时, 可采用下列三者的较小值 :

102 6.4 梁柱节点核芯区抗震 η j 梁的约束影响数 :1.5(9 度时 1.25),1.0

103 6.4 梁柱节点核芯区抗震剪压比限值 : 剪压比较大, 易发生斜压破坏, 增加箍筋量也无法提截面抗剪承载力

104 6.4 梁柱节点核芯区抗震造措施箍筋的最大间距和最小直径符合柱端箍筋加密区的要求最小配箍特征值和体积配箍率

105 最小配箍特征值和体积配箍率二三级框架节点核心区配箍特征值分别不宜小于和 0.08, 体积配箍率分别不宜小于 0.6% 0.5% 和 0.4% ( 比柱略严格 )

106 6.4 梁柱节点核芯区抗震造措施箍筋的最大间距和最小直径符合柱端箍筋加密区的要求最小配箍特征值和体积配箍率短柱体积配箍率四级和非抗震框架核心区

107 6.5 钢筋的连接和锚固纵向钢筋的连接以及纵向钢筋在核芯区的锚固钢筋的连接保证两根钢筋之间力的传递方法 : 机械连接, 绑扎搭接和焊接

108 6.5.2 核芯区钢筋锚固非抗震

109 抗震

110 第次作业 1 对图示的风荷载进行分析图示风作用下, 各立面的风是吸力还是压力? 是什么方向? 的总风荷载是哪个方向? 如果要算与其成 90 0 方向的总风荷载, 其大小与前者相同吗? 为什么?

111 第次作业 2 算个框架剪力墙的总风荷载平面即图示的平面,16, 3m, 总度为 48m 由现行荷载规范上找出你所在地区的基本风压值, 按 50 年重现期算地面粗糙度为 C 类试求出总风荷载合力作用线及其沿度的分布

112

第三章单层厂房排架结构

第三章单层厂房排架结构第五章多层框架结构一结构的形式和布置 1. 结构形式布置结构形式框架 : 由梁和柱所组成的杆系结构可用于 50m 以下的多层房屋中一结构的形式和布置 1. 结构形式布置结构形式 ---- 按施工方法分 * 现浇式 : 整体性能好, 抗震性能