1、土木工程抗震土木工程抗震b任課教師任課教師朱俊鋒朱俊鋒第第4 4章章 鋼筋混凝土框架結構抗震設計鋼筋混凝土框架結構抗震設計 一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析二、框架結構抗震設計的一般規定二、框架結構抗震設計的一般規定 三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合 四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計五、框架結構抗震構造措施五、框架結構抗震構造措施【基本內容基本內容】一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析1 1、框架梁的震害、框架梁的震害u震害一般發生在梁端。縱向梁的破壞重于橫向梁。在豎向震害一般發生在梁端。縱向梁的破壞重于橫向梁。在豎向

2、荷載與地震作用下，梁端承受反復作用的剪力和彎矩，出現荷載與地震作用下，梁端承受反復作用的剪力和彎矩，出現上下貫通的垂直裂縫或者交叉斜裂縫。上下貫通的垂直裂縫或者交叉斜裂縫。u當梁內抗剪鋼筋配置不足時發生脆性剪切破壞，梁端附近當梁內抗剪鋼筋配置不足時發生脆性剪切破壞，梁端附近產生斜裂縫產生斜裂縫;u當梁內抗彎鋼筋配置不足時發生彎曲破壞當梁內抗彎鋼筋配置不足時發生彎曲破壞;u當梁主筋在節點內錨固不足時發生錨固破壞當梁主筋在節點內錨固不足時發生錨固破壞(拔出拔出)一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析2 2、框架柱的震害、框架柱的震害u柱頂：在彎矩、剪力、軸力的復合作用下，柱頂周圍有水柱頂：在彎矩

3、、剪力、軸力的復合作用下，柱頂周圍有水平裂縫或交叉斜裂縫，嚴重者會發生混凝土被壓碎，箍筋拉平裂縫或交叉斜裂縫，嚴重者會發生混凝土被壓碎，箍筋拉斷，縱筋受壓屈曲呈燈籠狀。斷，縱筋受壓屈曲呈燈籠狀。一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析綿竹市武都鎮某建筑底層柱上端破壞綿竹市武都鎮某建筑底層柱上端破壞一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析u柱底：震害相對于柱頂較輕。柱底：震害相對于柱頂較輕。一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析u短柱短柱( (柱剪跨比不大于柱剪跨比不大于2 2或柱凈高與柱截面高度之比小于或柱凈高與柱截面高度之比小于4 4的的柱柱) )：剛度較大，分擔的水平地震剪力大，而剪跨比

4、較小，容：剛度較大，分擔的水平地震剪力大，而剪跨比較小，容易導致脆性剪切破壞。易導致脆性剪切破壞。一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析u角柱：處于雙向偏壓狀態，受結構整體扭轉影響大，受力狀角柱：處于雙向偏壓狀態，受結構整體扭轉影響大，受力狀態復雜，而受橫梁的約束相對減弱，震害比內柱嚴重。態復雜，而受橫梁的約束相對減弱，震害比內柱嚴重。一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析3 3、梁柱節點破壞、梁柱節點破壞u在反復荷載作用下，節點核心區混凝土處于剪壓復合應力狀在反復荷載作用下，節點核心區混凝土處于剪壓復合應力狀態。態。u當節點約束箍筋過少或梁筋錨固長度不足時，會出現交叉斜當節點約束箍筋過少

5、或梁筋錨固長度不足時，會出現交叉斜裂縫，導致剪切破壞。裂縫，導致剪切破壞。一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析4 4、填充墻的震害、填充墻的震害u破壞原因：墻體受破壞原因：墻體受剪承載力低，變形能剪承載力低，變形能力小，墻體與框架缺力小，墻體與框架缺乏有效的拉結。乏有效的拉結。u破壞規律：框架結破壞規律：框架結構的下部填充墻破壞構的下部填充墻破壞重于上部重于上部(框架結構的框架結構的變形為剪切型，下部變形為剪切型，下部層間變形大層間變形大)一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析一、框架結構震害分析一、框架結構

6、震害分析二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定1 1、框架結構房屋最大適用高度、框架結構房屋最大適用高度結構結構類型類型非抗震非抗震設計設計設防烈度設防烈度6 6度度7 7度度8 8度度( (0.20g) )8 8度度(0.30g)9 9度度框架框架706050403524現澆鋼筋混凝土框架結構房屋適用的最大高度現澆鋼筋混凝土框架結構房屋適用的最大高度(m)注：注：房屋高度指室外地面到主要屋面板頂板的高度房屋高度指室外地面到主要屋面板頂板的高度( (不包括局不包括局部突出屋頂部分部突出屋頂部分) )；表中框架，不包括異形柱框架；表中框架，不包括異形柱框架；超過表內高度的房

7、屋，應進行專門研究和論證，采取有效超過表內高度的房屋，應進行專門研究和論證，采取有效的加強措施。的加強措施。2 2、框架結構房屋適用高寬比、框架結構房屋適用高寬比 結構體系結構體系非抗震非抗震設計設計設防烈度設防烈度6 6度、度、7 7度度8 8度度9 9度度框架框架5 54 43 3- -鋼筋混凝土框架結構適用的最大高寬比鋼筋混凝土框架結構適用的最大高寬比二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定3 3、框架結構抗震等級、框架結構抗震等級u抗震等級：根據結構類型、設防烈度、房屋高度和場地類抗震等級：根據結構類型、設防烈度、房屋高度和場地類別將結構劃分為不同的等級進行抗震設計

8、，以體現在同樣烈別將結構劃分為不同的等級進行抗震設計，以體現在同樣烈度下不同的結構體系、不同高度和不同場地條件有不同的抗度下不同的結構體系、不同高度和不同場地條件有不同的抗震要求。震要求。結構類型結構類型設防烈度設防烈度框架框架結構結構6 6度度7 7度度8 8度度9 9度度高度高度(m)(m)24242424242424框架框架四四三三三三二二二二一一一一大跨度框架大跨度框架三三二二一一一一u大跨度框架：指跨度不小于大跨度框架：指跨度不小于18m的框架。的框架。二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定3 3、框架結構抗震等級、框架結構抗震等級u抗震等級：根據結構類型、設防

9、烈度、房屋高度和場地類抗震等級：根據結構類型、設防烈度、房屋高度和場地類別將結構劃分為不同的等級進行抗震設計，以體現在同樣烈別將結構劃分為不同的等級進行抗震設計，以體現在同樣烈度下不同的結構體系、不同高度和不同場地條件有不同的抗度下不同的結構體系、不同高度和不同場地條件有不同的抗震要求。震要求。二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定u當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級，

10、但不應低于四級。一級，但不應低于四級。u地下室中無上部結構的部分，抗震構造措施地下室中無上部結構的部分，抗震構造措施的抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。的抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。4 4、框架結構防震縫的設置、框架結構防震縫的設置 (1)(1)框架結構房屋的防震縫寬度，當高度不超過框架結構房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時不應小時不應小于于100mm；高度超過；高度超過15m時，時，6 6度、度、7 7度、度、8 8度和度和9 9度分別每增度分別每增加高度加高度5m、4m、3m和和2m，宜加寬，宜加寬20mm。二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定u防

11、震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑物分割為若干規則單元的縫隙。物分割為若干規則單元的縫隙。4 4、框架結構防震縫的設置、框架結構防震縫的設置 二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定u防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑物分割為若干規則單元的縫隙。物分割為若干規則單元的縫隙。(2)(2)防震縫兩側結構體系不同時，防震縫宜按需要較寬防震縫防震縫兩側結構體系不同時，防震縫宜按需要較寬防震縫的結構類型確定；的結構類型確定；4 4、框架結構防震縫的

12、設置、框架結構防震縫的設置 二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定u防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑物分割為若干規則單元的縫隙。物分割為若干規則單元的縫隙。(3)(3)防震縫兩側的房屋高度不同時，防震縫寬度可按較低的房防震縫兩側的房屋高度不同時，防震縫寬度可按較低的房屋高度確定。屋高度確定。(4)(4)防震縫宜沿房屋全高設置，地下室、基礎可不設防震縫。防震縫宜沿房屋全高設置，地下室、基礎可不設防震縫。4 4、框架結構防震縫的設置、框架結構防震縫的設置 二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的

13、一般規定定u防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑防震縫：為減輕不規則體形對抗震性能的不利影響，將建筑物分割為若干規則單元的縫隙。物分割為若干規則單元的縫隙。(5)(5)當相鄰結構的基礎存在較大沉降差時，宜增大防震縫寬度。當相鄰結構的基礎存在較大沉降差時，宜增大防震縫寬度。(6)(6)抗震設計時，伸縮縫、沉降縫的寬度均應符合防震縫寬度的抗震設計時，伸縮縫、沉降縫的寬度均應符合防震縫寬度的要求。要求。5 5、框架結構布置、框架結構布置 (1)(1)框架結構中，框架應雙向設置，設計成雙向梁柱抗側力體系。框架結構中，框架應雙向設置，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

14、用鉸接。主體結構除個別部位外，不應采用鉸接。二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定(2)(2)甲、乙類建筑以及高度大于甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應采用單跨的丙類建筑，不應采用單跨框架結構；高度不大于框架結構；高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結構。的丙類建筑不宜采用單跨框架結構。5 5、框架結構布置、框架結構布置 (3)(3)框架結構抗震設計時，不應采用部分由砌體墻承重之混合框架結構抗震設計時，不應采用部分由砌體墻承重之混合形式。框架結構中的樓、電梯間及局部出屋頂的電梯機房、樓形式。框架結構中的樓、電梯間及局部出屋頂的電梯機房、樓梯間、水箱間等，

15、應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。梯間、水箱間等，應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定5 5、框架結構布置、框架結構布置 二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定(4)(4)框架梁、柱中心線宜重合。當梁柱中心線不能重合時，在框架梁、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柱節點核心區受力和構造的不利影響，計算中應考慮偏心對梁柱節點核心區受力和構造的不利影響，以及梁荷載對柱子的偏心影響。以及梁荷載對柱子的偏心影響。u梁、柱中心線之間的偏心距，梁、柱中心線之間的偏心距，9 9度抗震設計時不應大于

16、柱截度抗震設計時不應大于柱截面在該方向寬度的面在該方向寬度的1/4；68度抗震設計時不宜大于柱截面在度抗震設計時不宜大于柱截面在該方向寬度的該方向寬度的1/4。5 5、框架結構布置、框架結構布置 二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定(5)(5)框架結構的填充墻及隔墻宜選用輕質墻體，砌體填充墻框架結構的填充墻及隔墻宜選用輕質墻體，砌體填充墻及隔墻應具有自身穩定性，其布置應符合下列規定：及隔墻應具有自身穩定性，其布置應符合下列規定：u避免形成上、下層剛度變化過大；避免形成短柱。避免形成上、下層剛度變化過大；避免形成短柱。u減少因抗側剛度偏心而造成的結構扭轉。減少因抗側剛度偏

17、心而造成的結構扭轉。(6)(6)框架單獨柱基有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設置框架單獨柱基有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設置基礎系梁：基礎系梁：l一級框架和一級框架和iviv類場地的二級框架；類場地的二級框架；l各柱基礎底面在重力荷載代表值作用下的壓應力差別較大；各柱基礎底面在重力荷載代表值作用下的壓應力差別較大；l基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大。基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大。l地基主要受力層范圍內存在軟弱黏性土層、液化土層或嚴重地基主要受力層范圍內存在軟弱黏性土層、液化土層或嚴重不均勻土層；不均勻土層；l樁基承臺之間。樁基承臺之間。二、框架結構抗震設計的一般規二、框

18、架結構抗震設計的一般規定定6 6、框架結構設計原則、框架結構設計原則 (1)(1)強柱弱梁強柱弱梁u強柱弱梁：使框架結構塑性鉸優先出現在梁端而非柱端的強柱弱梁：使框架結構塑性鉸優先出現在梁端而非柱端的設計原則和要求。設計原則和要求。(2)(2)強剪弱彎強剪弱彎u強剪弱彎：使構件中與正截面受彎承載力對應的剪力低于強剪弱彎：使構件中與正截面受彎承載力對應的剪力低于該構件斜截面受剪承載能力的設計要求。該構件斜截面受剪承載能力的設計要求。(3)(3)強節點弱構件強節點弱構件u強節點弱構件：使連接節點的抗彎、抗剪、抗拉等承載力強節點弱構件：使連接節點的抗彎、抗剪、抗拉等承載力大于構件承載力，保證節點有足

19、夠的承載力和剛度，保證結大于構件承載力，保證節點有足夠的承載力和剛度，保證結構整體性的設計要求。構整體性的設計要求。二、框架結構抗震設計的一般規二、框架結構抗震設計的一般規定定1 1、框架計算單元、框架計算單元u計算單元：取相鄰兩框架柱距的一半。計算單元：取相鄰兩框架柱距的一半。l橫向承重方案：取橫向框架作為計算單元，認為全部豎向橫向承重方案：取橫向框架作為計算單元，認為全部豎向荷載由橫向框架承擔。荷載由橫向框架承擔。l縱向承重方案：取縱向框架作為計算單元，認為全部豎向縱向承重方案：取縱向框架作為計算單元，認為全部豎向荷載由縱向框架承擔。荷載由縱向框架承擔。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三

20、、框架結構內力計算及荷載效應組合1 1、框架計算單元、框架計算單元u在水平荷載作用下，各方向的水平力全部由與該方向平行在水平荷載作用下，各方向的水平力全部由與該方向平行的框架承擔，與該方向垂直的框架不參與工作，即橫向水平的框架承擔，與該方向垂直的框架不參與工作，即橫向水平力由橫向框架承擔，縱向水平力由縱向框架承擔。力由橫向框架承擔，縱向水平力由縱向框架承擔。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合u水平力為風荷載時，每榀框架只承擔計算單元范圍內的風水平力為風荷載時，每榀框架只承擔計算單元范圍內的風荷載值。荷載值。u水平力為地震作用時，每榀框架承擔的水平力按各榀框架水

21、平力為地震作用時，每榀框架承擔的水平力按各榀框架的抗側移剛度比例分配。的抗側移剛度比例分配。1 1、框架計算單元、框架計算單元三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合2 2、豎向荷載作用下框架內力計算、豎向荷載作用下框架內力計算(1)(1)分層法分層法u基本假定：基本假定：l框架的側移忽略不計，即不考慮框架側移對內力的影響；框架的側移忽略不計，即不考慮框架側移對內力的影響；l每層梁上的荷載對其它層梁、柱內力的影響忽略不計，僅每層梁上的荷載對其它層梁、柱內力的影響忽略不計，僅考慮對本層梁、柱內力的影響。考慮對本層梁、柱內力的影響。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、

22、框架結構內力計算及荷載效應組合(2)(2)彎矩二次分配法彎矩二次分配法u假定：某一節點的不平衡彎矩只對與該節點相交的各桿件假定：某一節點的不平衡彎矩只對與該節點相交的各桿件的遠端有影響，而對其余桿件的影響忽略不計。的遠端有影響，而對其余桿件的影響忽略不計。u計算時，先對各節點不平衡彎矩進行第一次分配，并向遠計算時，先對各節點不平衡彎矩進行第一次分配，并向遠端傳遞端傳遞( (傳遞系數均取傳遞系數均取1/2) )，再將因傳遞彎矩而產生的新的不，再將因傳遞彎矩而產生的新的不平衡彎矩進行第二次分配，整個彎矩分配和傳遞過程結束。平衡彎矩進行第二次分配，整個彎矩分配和傳遞過程結束。三、框架結構內力計算及荷

23、載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合u計算步驟：計算步驟：l計算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩，并將各節點不平計算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩，并將各節點不平衡彎矩進行第一次分配。衡彎矩進行第一次分配。l將所有桿端的分配彎矩向遠端傳遞，傳遞系數取將所有桿端的分配彎矩向遠端傳遞，傳遞系數取1/2。l將各節點因傳遞彎矩而產生的新的不平衡彎矩進行第二次將各節點因傳遞彎矩而產生的新的不平衡彎矩進行第二次分配，使各節點處于平衡狀態。分配，使各節點處于平衡狀態。l將各桿端的固端彎矩，分配彎矩和傳遞彎矩相加，得到各將各桿端的固端彎矩，分配彎矩和傳遞彎矩相加，得到各桿端彎矩。桿端彎矩。三、框架結構內

24、力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合3 3、水平荷載作用下框架結構內力計算、水平荷載作用下框架結構內力計算(1)(1)反彎點法反彎點法u基本假定：基本假定：l梁的線剛度無限大，節點不發生轉動。梁的線剛度無限大，節點不發生轉動。l各柱反彎點位置固定：底層柱反彎點距柱底嵌固端各柱反彎點位置固定：底層柱反彎點距柱底嵌固端2/3柱柱高處，其余各層柱反彎點均位于柱高高處，其余各層柱反彎點均位于柱高1/2處。處。l不考慮梁、柱的軸向變形，同一層各節點水平位移相等。不考慮梁、柱的軸向變形，同一層各節點水平位移相等。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合(2)(

25、2)改進反彎點法改進反彎點法(d(d值法值法) )u柱的側移剛度不僅與柱本身線剛度和層高有關，而且還與柱的側移剛度不僅與柱本身線剛度和層高有關，而且還與梁的線剛度有關；柱的反彎點高度不是定值，隨梁柱線剛度梁的線剛度有關；柱的反彎點高度不是定值，隨梁柱線剛度比、該柱所在層位置、上下層梁間的線剛度比、上下層層高比、該柱所在層位置、上下層梁間的線剛度比、上下層層高一級房屋總層數的不同而發生變化。一級房屋總層數的不同而發生變化。212cidh稱為柱的側移剛度系數，反映了節點轉動降低了柱的抗稱為柱的側移剛度系數，反映了節點轉動降低了柱的抗側移能力。側移能力。u優點：考慮了節點轉動對柱側移剛度的影響；考慮

26、了柱優點：考慮了節點轉動對柱側移剛度的影響；考慮了柱反彎點位置的變化。反彎點位置的變化。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合u計算步驟：計算步驟：計算各柱的側移剛度計算各柱的側移剛度d212cidh計算各柱分配到的地震剪力計算各柱分配到的地震剪力vik1ikiknimmdvdvik第第i層第層第k根柱分配到的剪力；根柱分配到的剪力；dik第第i層第層第k根柱的側移剛度；根柱的側移剛度；dim第第i層第層第m根柱的側移剛度，設該層共有根柱的側移剛度，設該層共有n根柱。根柱。確定各柱的反彎點位置確定各柱的反彎點位置三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計

27、算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合計算各柱柱端彎矩計算各柱柱端彎矩u第第i層第層第k根柱上下端彎矩按下式計算：根柱上下端彎矩按下式計算：上端：上端：(1)tikikikyvhm下端：下端：bikikikyvhmhik第第i層第層第k根柱柱高。根柱柱高。計算各梁梁端彎矩計算各梁梁端彎矩u由節點平衡條件，節點處上、下柱端彎矩之和等于左、右由節點平衡條件，節點處上、下柱端彎矩之和等于左、右梁端彎矩之和，節點左、右梁端彎矩的大小按梁的線剛度大梁端彎矩之和，節點左、右梁端彎矩的大小按梁的線剛度大小分配。小分配。計算各梁的梁端剪力計算各梁的梁端剪力左端：左

28、端：bcimmii左左左右右端：右端：bcimmii右右左右u根據桿件平衡條件，梁端剪力按下式計算：根據桿件平衡條件，梁端剪力按下式計算：bmvvl左右計算各柱的軸力計算各柱的軸力u柱上端軸力等于該柱上端節點兩側梁端剪力與該柱所對應柱上端軸力等于該柱上端節點兩側梁端剪力與該柱所對應的上層柱下端軸力的代數和。的上層柱下端軸力的代數和。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合4 4、控制截面、控制截面(1)(1)框架梁：框架梁：l梁端支座截面梁端支座截面( (左端、右端左端、右端) )：在豎向荷載作用下，支座截面：在豎向荷載作用下，支座截面可能產生最大負彎矩和最大剪力；

29、在水平荷載作用下，支座截可能產生最大負彎矩和最大剪力；在水平荷載作用下，支座截面還會出現正彎矩。面還會出現正彎矩。l跨中截面：一般產生最大正彎矩，有時也可能出現負彎矩。跨中截面：一般產生最大正彎矩，有時也可能出現負彎矩。u框架梁控制截面最不利內力類型：框架梁控制截面最不利內力類型：l梁端支座截面：梁端支座截面：mmax、mmax和和vmaxl梁跨中截面：梁跨中截面： mmax、mmax三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合(2)(2)框架柱框架柱l控制截面：柱上、下兩端截面控制截面：柱上、下兩端截面u控制截面最不利內力類型：控制截面最不利內力類型：l mmax 及

30、相應的及相應的n、v；lnmax及相應的及相應的m、vlnmin及相應的及相應的m、vl m 比較大比較大( (不是絕對最大不是絕對最大) )，但，但n比較小或比較小或n比較大比較大( (不是絕對最小或絕對最大不是絕對最小或絕對最大) )三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合u結構受力分析所得內力是結構受力分析所得內力是構件軸線處內力，梁支座截構件軸線處內力，梁支座截面是指柱邊緣處梁端截面，面是指柱邊緣處梁端截面，柱上、下端截面是指梁頂和柱上、下端截面是指梁頂和梁底處柱端截面。梁底處柱端截面。u內力組合時應將各種荷載內力組合時應將各種荷載作用下梁柱軸線的彎矩值和作

31、用下梁柱軸線的彎矩值和剪力值換算到梁柱邊緣處，剪力值換算到梁柱邊緣處，然后進行內力組合。然后進行內力組合。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合5 5、彎矩調幅、彎矩調幅l超靜定結構具有塑性內力重分布性質，在豎向荷載作用下，超靜定結構具有塑性內力重分布性質，在豎向荷載作用下，可以適當降低梁端負彎矩。可以適當降低梁端負彎矩。l調幅系數：現澆框架梁端負彎矩，調幅系數：現澆框架梁端負彎矩，=0.80.9；裝配整體式梁；裝配整體式梁端負彎矩，端負彎矩，=0.70.8。l框架梁端負彎矩調幅后，梁跨中彎矩應按平衡條件相應增大。框架梁端負彎矩調幅后，梁跨中彎矩應按平衡條件相應增

32、大。( (將調幅后的梁端彎矩與簡支梁彎矩圖疊加，得到跨中彎矩將調幅后的梁端彎矩與簡支梁彎矩圖疊加，得到跨中彎矩) )l截面設計時，框架梁跨中截面正彎矩設計值不應小于豎向荷截面設計時，框架梁跨中截面正彎矩設計值不應小于豎向荷載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩設計值的載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩設計值的50%50%。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合6 6、活荷載不利布置、活荷載不利布置l滿跨布置：在多層和高層民用建筑中，樓面活荷載一般不滿跨布置：在多層和高層民用建筑中，樓面活荷載一般不大大( (約約2kn/m2) )，與恒載及水平荷載產生的內力相比，所占比，與恒載

33、及水平荷載產生的內力相比，所占比例很小。可以不考慮活荷載的不利布置，按照活荷載全部作例很小。可以不考慮活荷載的不利布置，按照活荷載全部作用于框架梁上進行內力計算，對梁跨中彎矩乘以用于框架梁上進行內力計算，對梁跨中彎矩乘以1.11.2的放的放大系數，以考慮活荷載不利布置對跨中彎矩的影響。大系數，以考慮活荷載不利布置對跨中彎矩的影響。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合l彎矩調幅應在內力組合之前進行。應先對豎向荷載作用下彎矩調幅應在內力組合之前進行。應先對豎向荷載作用下框架梁的彎矩進行調幅，再與水平作用產生的框架梁彎矩進框架梁的彎矩進行調幅，再與水平作用產生的框架梁

34、彎矩進行組合。行組合。l只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以進行調幅，水平荷載只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以進行調幅，水平荷載作用下的梁端彎矩不能進行調幅。作用下的梁端彎矩不能進行調幅。7 7、內力組合、內力組合u進行框架結構構件截面設計時，應根據可能出現的最不利進行框架結構構件截面設計時，應根據可能出現的最不利情況進行荷載效應組合。框架結構抗震設計時，應考慮兩種情況進行荷載效應組合。框架結構抗震設計時，應考慮兩種基本組合：基本組合：(1)(1)地震作用效應與重力荷載代表值效應的組合地震作用效應與重力荷載代表值效應的組合geehkgehrersssgeehk1.21.3rersssu注：在進行地

35、震作用效應組合計算時，水平地震作用應考注：在進行地震作用效應組合計算時，水平地震作用應考慮左地震和右地震兩種情況。慮左地震和右地震兩種情況。u房屋高度小于房屋高度小于60m的建筑，一般不考慮風荷載與地震作用的建筑，一般不考慮風荷載與地震作用的組合；豎向地震地震作用一般不考慮。的組合；豎向地震地震作用一般不考慮。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合(2)(2)豎向永久荷載與可變荷載的荷載效應組合豎向永久荷載與可變荷載的荷載效應組合u無地震作用時，結構受到全部永久荷載和可變荷載的作用，無地震作用時，結構受到全部永久荷載和可變荷載的作用，考慮全部豎向荷載作用的荷載效應

36、組合。考慮全部豎向荷載作用的荷載效應組合。l由可變荷載效應控制的組合由可變荷載效應控制的組合gkq1k1gqsss只有一個可變荷載只有一個可變荷載gkq1k1.21.4sssgkqgq10.9nikiisss一般情況一般情況gkqq11.20.9nikiisss三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合l由永久荷載效應控制的組合由永久荷載效應控制的組合gkqgq1nikiciisss gkqq11.35nikiciisss 三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合(2)(2)豎向永久荷載與可變荷載的荷載效應組合豎向永久荷載與可變荷載的荷載效

37、應組合u無地震作用時，結構受到全部永久荷載和可變荷載的作用，無地震作用時，結構受到全部永久荷載和可變荷載的作用，考慮全部豎向荷載作用的荷載效應組合。考慮全部豎向荷載作用的荷載效應組合。三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合(3)(3)框架梁的內力組合設計值框架梁的內力組合設計值u框架梁端一般是在考慮地震作用的組合時出現最不利的內框架梁端一般是在考慮地震作用的組合時出現最不利的內力，跨中正彎矩則是在考慮和不考慮地震作用的組合時均有力，跨中正彎矩則是在考慮和不考慮地震作用的組合時均有可能發生最不利的內力。可能發生最不利的內力。l梁端負彎矩設計值：梁端負彎矩設計值：1.

38、21.31.21.4geehkgkqkmmmmmm 取較大值取較大值l梁端正彎矩設計值梁端正彎矩設計值( (重力荷載效應往往有利，重力荷載效應往往有利，ge=1.0) )1.31.0ehkgemmml梁端剪力設計值：梁端剪力設計值：(3)(3)框架梁的內力組合設計值框架梁的內力組合設計值u框架梁端一般是在考慮地震作用的組合時出現最不利的內框架梁端一般是在考慮地震作用的組合時出現最不利的內力，跨中正彎矩則是在考慮和不考慮地震作用的組合時均有力，跨中正彎矩則是在考慮和不考慮地震作用的組合時均有可能發生最不利的內力。可能發生最不利的內力。1.21.31.21.4geehkgkqkvvvvvv取較大值

39、取較大值l跨中正彎矩設計值：跨中正彎矩設計值：1.21.31.21.4geehkgkqkmmmmmm取較大值取較大值三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合(4)(4)框架柱的內力組合設計值框架柱的內力組合設計值u當框架柱在豎向荷載作用下僅沿結構某一主軸方向偏心受當框架柱在豎向荷載作用下僅沿結構某一主軸方向偏心受壓，且所考慮的水平地震作用方向也與此方向平行時，框架壓，且所考慮的水平地震作用方向也與此方向平行時，框架柱沿此方向單向偏心受壓。柱沿此方向單向偏心受壓。l無地震作用的組合：無地震作用的組合：1.21.41.21.4xxgkxqkgkqkmmmnnnl有地震作

40、用的組合有地震作用的組合1.21.31.21.3xxgexehkgeehkmmmnnn三、框架結構內力計算及荷載效應組合三、框架結構內力計算及荷載效應組合例例1 1：某高：某高50m，三跨十二層的鋼筋混凝土框架結構，頂層左，三跨十二層的鋼筋混凝土框架結構，頂層左邊跨的跨度為邊跨的跨度為6.0m，梁上永久荷載標準值為，梁上永久荷載標準值為35kn/m。可變荷。可變荷載標準值為載標準值為8kn/m，經計算梁左邊跨的內力標準值如表所示，經計算梁左邊跨的內力標準值如表所示，由水平地震作用產生的梁端彎矩標準值由水平地震作用產生的梁端彎矩標準值 。梁。梁端彎矩調幅系數為端彎矩調幅系數為0.85。試求地震效

41、應組合時，左邊跨梁的梁。試求地震效應組合時，左邊跨梁的梁端彎矩設計值。端彎矩設計值。荷載荷載左端彎矩左端彎矩右端彎矩右端彎矩永久荷載永久荷載可變荷載可變荷載50kn m70kn m16kn m28kn m46ehkkn mm 【例例 題題】【解解】 (1)(1)確定梁左、右端彎矩設計值：確定梁左、右端彎矩設計值： 500.5( 16)58lkkn mm 700.5 ( 28)84rkkn mm 梁端負彎矩調幅系數為梁端負彎矩調幅系數為0.85，調幅后的梁端彎矩標準值為：，調幅后的梁端彎矩標準值為： 58 0.8549.3lkkn mm 840.8571.4rkkn mm 在地震作用效應組合時，

42、梁端彎矩設計值為：在地震作用效應組合時，梁端彎矩設計值為： 1.2( 49.3)1.3 ( 46)118.96lbkn mm 1.2 ( 71.4)1.3 ( 46)145.48rbkn mm 【例例 題題】調幅前左端彎矩標準值調幅前左端彎矩標準值調幅前右端彎矩標準值調幅前右端彎矩標準值調幅后左端彎矩標準值調幅后左端彎矩標準值調幅后右端彎矩標準值調幅后右端彎矩標準值左端設計值左端設計值右端設計值右端設計值四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計( (一一) )框架梁截面抗震設計框架梁截面抗震設計1 1、正截面受彎承載力驗算、正截面受彎承載力驗算u考慮地震作用效應組合時，框架

43、梁正截面抗震受彎承載力考慮地震作用效應組合時，框架梁正截面抗震受彎承載力應滿足：應滿足：1uremmu在計算中，計入縱向受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區高度在計算中，計入縱向受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區高度應符合下列要求：應符合下列要求：一級：一級： 00.25xh二、三級：二、三級： 00.35xh2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗算(1)框架梁端剪力設計值調整框架梁端剪力設計值調整 u一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：下式調整： lrbbbgbvbnmmvvlvb梁端截面組合的剪力設計值；梁端截面組合的剪

44、力設計值；ln梁的凈跨；梁的凈跨；vb梁端剪力增大系數，一級取梁端剪力增大系數，一級取1.3，二級取，二級取1.2，三級取，三級取1.1；vgb梁在重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪梁在重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值；力設計值；u四級框架梁，取地震組合下的剪力設計值。四級框架梁，取地震組合下的剪力設計值。四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗算u一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：下式調整： lrbbbgbvbn

45、mmvvl 、 分別為梁左、右端反時針或順時針方向考慮地震組分別為梁左、右端反時針或順時針方向考慮地震組合的彎矩設計值；合的彎矩設計值；lbmrbm(2)框架梁端剪力設計值調整框架梁端剪力設計值調整 u 和和 之和，應分別取順時針和反時針方向計算的兩之和，應分別取順時針和反時針方向計算的兩端考慮地震組合的彎矩設計值之和的較大值端考慮地震組合的彎矩設計值之和的較大值；一級框架梁一級框架梁兩端彎矩均為負彎矩時，絕對值較小一端的彎矩應取零。兩端彎矩均為負彎矩時，絕對值較小一端的彎矩應取零。lbmrbm四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計u一級框架結構和一級框架結構和9 9度的

46、一級框架梁可不按上式調整，但應符度的一級框架梁可不按上式調整，但應符合下列要求：合下列要求：1.1lrbuabuabgbnmmvvl2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗算u一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：下式調整： lrbbbgbvbnmmvvl 、 分別為梁左、右端反時針或順時針方向根據實分別為梁左、右端反時針或順時針方向根據實配鋼筋面積配鋼筋面積( (考慮受壓鋼筋和相關樓板鋼筋考慮受壓鋼筋和相關樓板鋼筋) )和材料強度標準和材料強度標準值計算的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值。值計算的正截面抗震

47、受彎承載力所對應的彎矩值。lbuamrbuam(1)框架梁端剪力設計值調整框架梁端剪力設計值調整 四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計u一級框架結構和一級框架結構和9 9度的一級框架梁可不按上式調整，但應符度的一級框架梁可不按上式調整，但應符合下列要求：合下列要求：1.1lrbuabuabgbnmmvvl2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗算u一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：下式調整： lrbbbgbvbnmmvvl0assykbuarefhaam fyk縱向鋼筋的抗拉強度標準

48、值；縱向鋼筋的抗拉強度標準值； 梁縱向鋼筋實際配筋面積。當樓板與梁整體現澆時，梁縱向鋼筋實際配筋面積。當樓板與梁整體現澆時，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兩側各6 6倍板厚。倍板厚。asa(1)框架梁端剪力設計值調整框架梁端剪力設計值調整 四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計u一級框架結構和一級框架結構和9 9度的一級框架梁可不按上式調整，但應符度的一級框架梁可不按上式調整，但應符合下列要求：合下列要求：1.1lrbuabuabgbnmmvvl2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗

49、算u一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按一、二、三級框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：下式調整： lrbbbgbvbnmmvvl0assykbuarefhaam (1)框架梁端剪力設計值調整框架梁端剪力設計值調整 lbuamrbuamu 和和 之和，應分別按順時針和反時針方向進行之和，應分別按順時針和反時針方向進行計算，并取其較大值。計算，并取其較大值。四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗算(2)梁截面尺寸驗算梁截面尺寸驗算u有地震作用組合時，按規定調整后的梁端截面組合的剪有地震作用組合時，

50、按規定調整后的梁端截面組合的剪力設計值應符合下列要求：力設計值應符合下列要求：跨高比跨高比( (l0/h) )大于大于2.5時：時：010.2bcrebfvh跨高比跨高比(l0/h)不大于不大于2.5時：時： 010.15bcrebfvhvb按規定調整后的梁端截面組合按規定調整后的梁端截面組合的剪力設計值；的剪力設計值；fc混凝土軸心抗壓強度設計值；混凝土軸心抗壓強度設計值；h0梁截面有效高度；梁截面有效高度；b梁截面寬度。梁截面寬度。u無地震作用組合時無地震作用組合時00.25cvbfh四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承

51、載力驗算(3)斜截面承載力驗算斜截面承載力驗算u考慮地震作用組合的矩形、考慮地震作用組合的矩形、t t形和工字形截面框架梁，形和工字形截面框架梁，其斜截面受剪承載力應符合下列規定：其斜截面受剪承載力應符合下列規定： l一般均布荷載作用下：一般均布荷載作用下： 0010.421.25svbtyvreabffvhhsft混凝土軸心抗拉強度設計值；混凝土軸心抗拉強度設計值；s箍筋間距；箍筋間距；fyv箍筋的抗拉強度設計值；箍筋的抗拉強度設計值；asv配置在同一截面內箍筋各肢面積之和。配置在同一截面內箍筋各肢面積之和。四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計l集中荷載作用下集中荷載

52、作用下( (包含均布、集中荷載，其中集中荷載包含均布、集中荷載，其中集中荷載對梁端產生的剪力占總剪力值對梁端產生的剪力占總剪力值75%75%以上的情況以上的情況) )的框架梁：的框架梁：0011.051svbtyvreabffvhhs2 2、框架梁斜截面承載力驗算、框架梁斜截面承載力驗算(3)斜截面承載力驗算斜截面承載力驗算u考慮地震作用組合的矩形、考慮地震作用組合的矩形、t t形和工字形截面框架梁，形和工字形截面框架梁，其斜截面受剪承載力應符合下列規定：其斜截面受剪承載力應符合下列規定： 計算截面的剪跨比，可取計算截面的剪跨比，可取 =a/h0，a為集中荷載作用點至節為集中荷載作用點至節點邊

53、緣的距離；當點邊緣的距離；當3時，取時，取3。四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計例例1 1：某框架梁截面尺寸：某框架梁截面尺寸bh=250mm550mm，h0=515mm，抗震等級為二級。梁左右兩端截面考慮地震作用組合的最不抗震等級為二級。梁左右兩端截面考慮地震作用組合的最不利彎矩設計值：利彎矩設計值：(1)(1)順時針方向順時針方向 175rbkn mm420lbkn mm(2)(2)逆時針方向逆時針方向： 360rbkn mm 210lbkn mm 梁凈跨梁凈跨ln=7.0m，重力荷載代表值產生的梁端截面剪力設計值，重力荷載代表值產生的梁端截面剪力設計值vgb=1

54、35.2kn，采用，采用c30c30混凝土，縱向受力鋼筋采用混凝土，縱向受力鋼筋采用hrb335hrb335級，級，箍筋采用箍筋采用hpb235hpb235級，試確定梁端截面組合的剪力設計值。級，試確定梁端截面組合的剪力設計值。【解解】順時針順時針 420175595lrbbkn mmm逆時針逆時針 210360570lrbbkn mmm順時針方向的彎矩和較大，取順時針方向的彎矩和較大，取595lrbbkn mmm【例例 題題】例例1 1：某框架梁截面尺寸：某框架梁截面尺寸bh=250mm550mm，h0=515mm，抗震等級為二級。梁左右兩端截面考慮地震作用組合的最不抗震等級為二級。梁左右兩

55、端截面考慮地震作用組合的最不利彎矩設計值：利彎矩設計值：(1)(1)順時針方向順時針方向 175rbkn mm420lbkn mm(2)(2)逆時針方向逆時針方向： 360rbkn mm 210lbkn mm 梁凈跨梁凈跨ln=7.0m，重力荷載代表值產生的梁端截面剪力設計值，重力荷載代表值產生的梁端截面剪力設計值vgb=135.2kn，采用，采用c30c30混凝土，縱向受力鋼筋采用混凝土，縱向受力鋼筋采用hrb335hrb335級，級，箍筋采用箍筋采用hpb235hpb235級，試確定梁端截面組合的剪力設計值。級，試確定梁端截面組合的剪力設計值。【解解】u抗震等級為二級，取抗震等級為二級，取

56、vb=1.2，vgb=135.2kn，ln=7.0m5951.2135.2237.27.0lrbbbgbvbnmmknvvl【例例 題題】例例2 2：某高層框架結構，抗震等級為一級，框架梁截面尺寸：某高層框架結構，抗震等級為一級，框架梁截面尺寸bh=250mm600mm，采用，采用c30級混凝土，縱筋采用級混凝土，縱筋采用hrb335級，級，箍筋采用箍筋采用hpb235級，已知梁的兩端截面配筋均為：級，已知梁的兩端截面配筋均為：梁頂梁頂422，梁底，梁底322，梁凈跨，梁凈跨ln=5.6m，vgb=100.8kn，h0=565mm， ，試確定該框架梁的梁端剪力設計值。，試確定該框架梁的梁端剪力

57、設計值。35ssmmaa【解解】011335 1520(56535)359.80.75labuassykrekn mfhama逆時針方向逆時針方向011335 1140(56535)269.90.75rabuassykrekn mfhama359.8269.9629.7lrbuabuakn mmm【例例 題題】例例2 2：某高層框架結構，抗震等級為一級，框架梁截面尺寸：某高層框架結構，抗震等級為一級，框架梁截面尺寸bh=250mm600mm，采用，采用c30級混凝土，縱筋采用級混凝土，縱筋采用hrb335級，級，箍筋采用箍筋采用hpb235級，已知梁的兩端截面配筋均為：級，已知梁的兩端截面配筋

58、均為：梁頂梁頂422，梁底，梁底322，梁凈跨，梁凈跨ln=5.6m，vgb=100.8kn，h0=565mm， ，試確定該框架梁的梁端剪力設計值。，試確定該框架梁的梁端剪力設計值。35ssmmaa【解解】011335 1140(56535)269.90.75labuassykrekn mfhama順時針方向順時針方向011335 1520(56535)359.80.75rabuassykrekn mfhama269.9359.8629.7lrbuabuakn mmm629.71.11.1100.8224.495.6lrbuabuabgbnmmknvvl【例例 題題】( (二二) )框架柱截面

59、抗震驗算框架柱截面抗震驗算1 1、柱端彎矩設計值的調整、柱端彎矩設計值的調整一、二、三、四級框架的梁柱節點處，除框架頂層和柱軸一、二、三、四級框架的梁柱節點處，除框架頂層和柱軸壓比小于壓比小于0.15外，柱端組合的彎矩設計值應符合下式要求：外，柱端組合的彎矩設計值應符合下式要求：cbcmm 節點上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設節點上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設計值之和；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；例進行分配； 節點左右梁端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設節點左右梁端截面反時針或順時針方向組合的

60、彎矩設計值之和；當抗震等級為一級的框架節點左右梁端均為負彎計值之和；當抗震等級為一級的框架節點左右梁端均為負彎矩時，絕對值較小的彎矩應取零；矩時，絕對值較小的彎矩應取零；cmbm四、框架梁、柱與節點的抗震設計四、框架梁、柱與節點的抗震設計( (二二) )框架柱截面抗震驗算框架柱截面抗震驗算(1)(1)柱端彎矩設計值的調整柱端彎矩設計值的調整一、二、三、四級框架的梁柱節點處，除框架頂層和柱軸一、二、三、四級框架的梁柱節點處，除框架頂層和柱軸壓比小于壓比小于0.15外，柱端組合的彎矩設計值應符合下式要求：外，柱端組合的彎矩設計值應符合下式要求：cbcmm 柱端彎矩增大系數；對框架結構，一級取柱端彎