1、第五章 高層框架結構截面設計與構造要求 5.1 一般規定5.2 截面設計5.2 框架梁構造要求5.3 框架柱構造要求5.4 鋼筋的連接與錨固本章主要內容：5.1 一般規定 考慮到地震作用的隨機性，框架結構應設計成雙向梁柱抗側力體系，并通過節點連接，形成空間受力體系。主體結構中的節點除個別部位外，不應采用鉸接。根據以前對框架結構震害的研究經驗，抗震設計的框架結構不宜采用單跨框架，單跨框架超靜定次數較少，安全儲備不夠，在地震時容易形成機構，不宜作為抗震設計的框架形式。 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， 同時應考慮梁

2、荷載對柱子的偏心影響。 為承托隔墻，又要盡量減少梁軸線與柱軸線的偏心距， 可采用梁上挑板承托墻體的處理方法。 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5.1）等措施，試驗表明，此法能明顯改善梁柱節點承受反復荷載的性能。 bx/lx1/2bx/bb2/3 (5-1)bb+bx+xbc/2 圖5-1 梁的水平加腋示意圖 為滿足梁的剛度和承載力要求， 節省材料和有利的建筑空間， 有時可將梁設計成梁端下部加腋形式。 這種加腋梁在進行框架的內力和

3、位移計算時， 可采用等效線剛度代替變截面加腋梁的實際線剛度。 當梁兩端加腋對稱時， 其等效線剛度為加腋梁中間部分截面的線剛度乘以等效剛度系數。 圖5-2 梁端下部加腋形式 框架結構空間的分隔通常要用到大量的的填充墻及隔墻，墻體材料宜選用輕質墻體。抗震設計時，框架結構如采用砌體填充墻，其布置應符合下列要求：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所造成的扭轉。抗震設計時，砌體填充墻及隔墻應具有自身穩定性，并應符合下列規定：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，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

4、框架梁或樓板密切結合。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，并應采用鋼絲網砂漿面層加強。 抗震設計的框架結構中，當僅布置少量鋼筋混凝土剪力墻時，結構分析計算應考慮該剪力墻與框架的協同工作。如樓、電梯間位置較偏而產生較大的

5、剛度偏心時，宜采取將此種剪力墻減薄、開豎縫、開結構洞、配置少量單排鋼筋等措施，減小剪力墻的作用，并宜增加與剪力墻相連之柱子的配筋。 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。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，應采用框架承重，不應采用砌體墻承重。現澆框架梁、柱、節點的混凝土強度等級，按一級抗震等級設計時，不應低于C30；按二四級和非抗震設計時，不應低于C20。 現澆框架梁的混凝土強度等級不宜大于C40；框架柱的混凝土強度等級，抗震設防烈度為9度時不宜大于C60，抗震設防烈度為8度時不宜大于C70。 抗震設計時，框架結構的樓梯間應符合下列規定：1.樓梯

6、間的布置應盡量減小其造成的結構平面不規則。2.宜采用現澆鋼筋混凝土樓梯，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。 新增有關樓梯間的要求 本條為新增加內容。根據震害調查的情況，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。 在框架結構中，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。若其位置布置不當會造成結構平面不規則，抗震設計時應盡量避免出現這種情況。抗震設計時，樓梯間為主要疏散通道，其結構應有足夠的抗倒塌能力，

7、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、柱的抗震等級可與所在的框架結構相同。震害調查中發現框架結構中的樓梯板破壞嚴重，被拉斷的情況非常普遍。設計中需注意加強構造措施并宜采用雙層配筋。 不與框架柱（包括框 剪結構中的柱）相連的次梁,可按非抗震設計。與梁相連的次梁不參與抗震，其構造可按非抗震要求設計，即梁端箍筋不需加密，僅需滿足抗剪要求；其間距可按非抗震構件的要求；箍筋彎90即可；縱筋錨固、搭接等可按非抗震要求。如一端與梁、另一端與框架柱相連，則與框架柱相連的一端應滿足框架梁的要求。次梁的設計5.2 截面設計 在構件中形成塑性鉸后，會導致塑

8、性內力重分布，使得結構內力與按彈性理論計算結果有較大差別。另一方面，為了施工、尤其是鋼筋布置的方便，也需要對內力進行調整。豎向荷載下框架梁彎矩的塑性調幅 在豎向荷載下，梁端截面往往有較大的負彎矩，如按彎矩計算配筋，負鋼筋將過于密集，施工難度較大。而強柱弱梁的設計原則又要求塑性鉸首先出現在梁端，因此設計中可以把梁端負彎矩進行調幅，降低負彎矩，以減少配筋面積。 現澆框架，支座彎矩調幅系數可取0.80.9；裝配整體式框架，支座彎矩調幅系數可取0.70.8；裝配整體式框架中，矩調幅系數取得低的原因是，由于梁、柱在節點的裝配過程中，鋼筋焊接或混凝土澆注不密實等原因，節點可能會產生變形。根據實測結果可知，

9、節點變形會使梁端彎矩較計算結果減少約10%。框架梁端截面負彎矩調幅后，梁跨中截面彎矩應按平衡條件相應增大。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截面彎矩設計值的 50%。應先對豎向荷載作用下的框架梁彎矩進行調幅，再與水平荷載產生的框架梁彎矩進行組合。2、梁設計剪力調整為了保證框架梁塑性鉸區的強剪弱彎，建筑抗震設計規范規定，一三級抗震時應調整設計剪力。 VGb梁在重力荷載代表值(9度時高層建筑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； 分別為梁左右端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設計值，一級框架兩端彎矩均為負彎矩時，絕對值較小

10、的彎矩應取零；vb 梁端剪力增大系數，一級取1.3，二級取1.2，三級取1.1。一級框架結構及9度時尚應符合 框架梁端截面組合的剪力設計值，當為一級框架及9度時的框架，需按實配鋼筋計算正截面抗震受彎承載力。 當樓板與梁整體現澆時，板內配筋對梁的抗彎承載力有相當影響，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本規程建議為梁兩側各6倍板厚。3.框架柱內力調整(1)強柱弱梁原則的實現強柱弱梁要求節點處柱端截面所承受的彎矩之和應不小于梁端所承受彎矩之和，即 對二、三級框架結構的柱端彎矩增大系數由02規程的1.2、1.1分別提高至1.5、1.3。由于本規程的

11、框架結構不含四級，故取消了四級的規定。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的調整，無需同時滿足（6.2.1-2）式的要求。對二、三級框架，僅提高了柱端彎矩增大系數，未要求采用實配反算。但當框架梁按最小配筋構造配筋時，為避免出現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“強柱弱梁”的情況宜采用實配反算的方法進行柱的受彎承載力設計，但實配系數c不得低于1.1。 純框架結構（不包括其他類型中的框架）的底層柱下端，在強震作用下不能避免出現塑性鉸。為提高抗震安全度，推遲塑性鉸的出現，將框架結構底層柱下端彎矩設計值增大系數c由02規程一、二、三級的1.5、1.25、1.15分別調整為

12、1.7、1.5、1.3。一、二、三級的框架柱和框支柱組合的剪力設計值應按下式調整：為滿足框架柱、框支柱“強剪弱彎”的要求，作了以下修訂。 （1）對純框架結構，二、三級時柱端剪力增大系數由02規程的1.2、1.1分別提高至1.3、1.2。 （2）對其他結構的框架，增加了四級框架柱的為1.1的要求。抗震設計時，框架角柱承受雙向地震作用，扭轉效應較大，應對其彎矩設計值、剪力設計值增大10%。本次增加四級框架柱也應符合上述要求。框架節點核芯區 節點核芯區是保證框架承載力和實現“強節點弱桿件”的關鍵， 對抗震等級為一、二級框架的節點核芯區，應進行抗震驗算； 三、四級框架節點核芯區， 可不進行抗震驗算，

13、但應符合相應的構造措施。 強節點是指在節點區配置足夠的箍筋、保證混凝土的強度及密實性。節點的破壞試驗表明，破壞過程大致可分為兩個階段：第一階段為通裂階段。當作用于節點核心混凝土的剪力達到極限承載力的6070%時，核心區出現貫通斜裂縫，此時鋼筋應力很小（不超過20MPa），剪力主要由混凝土承擔。第二階段為破裂階段。隨反復荷載逐漸加大，貫通裂縫加寬，剪力主要由箍筋承擔，箍筋應力陸續達到屈服。在混凝土擠碎前達到最大承載能力。節點的設計即以第二階段作為極限狀態。 影響框架節點區承載力和延性的因素主要有：(1) 梁板對節點區的約束作用(2) 軸壓力對節點區混凝土抗剪強度和節點延性的影響(3) 剪壓比和配

14、箍率對節點區混凝土抗剪強度的影響(4) 梁縱筋滑移對結構延性的影響9度和一級其它情況一、二級框架梁柱節點核心區組合的剪力設計值，應按下列公式計算：5.3 框架梁的構造要求 一、框架梁的縱向鋼筋配置要求 框架結構的主梁截面高度hb可按（1/101/18）lb確定，lb為主梁計算跨度；梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁的截面寬度不宜小于200mm，梁截面的高寬比不宜大于4。 當梁高較小或采用扁梁時，除驗算其承載力和受剪截面要求外，尚應滿足剛度和裂縫的有關要求。在計算梁的撓度時，可扣除梁的合理起拱值，對現澆梁板結構，宜考慮梁受壓翼緣的有利影響。 抗震設計時，為提高梁端塑性鉸區截面的塑性轉動能力，梁端

15、箍筋應加密。為使梁端塑性鉸區截面有較大的塑性轉動能力，抗震設計時，計入受壓鋼筋作用的梁端截面混凝土受壓區高度與有效高度之比值，一級不應大于0.25，二、三級不應大于0.35；縱向受拉鋼筋的最小配筋百分率min（%），非抗震設計時，不應小于0.2和45ft/fy二者的較大值；抗震設計時，不應小于表中規定的數框架梁縱向受拉鋼筋最小配筋百分率 為增加受壓區混凝土的延性，減小框架梁端塑性鉸區范圍內截面受壓區高度，抗震設計時，梁端截面的底面與頂面縱向鋼筋截面面積的比值，除按計算確定外，一級框架梁不應小于 0.5，二、三級框架梁不應小于 0.3。 梁截面上部和下部至少應各配置兩根縱向鋼筋，其截面面積不應小

16、于梁支座處上部鋼筋中較大截面面積的四分之一；且對抗震等級為一、二級時，鋼筋直徑不應小于14mm；三、四級時，鋼筋直徑不應小于12mm。 一、二、三級抗震等級的框架梁，貫通中柱的每根縱向鋼筋的直徑，分別不宜大于與縱向鋼筋相平行的柱截面尺寸的1/20；對圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長的1/20。 二、框架梁的箍筋配置要求無地震組合梁中箍筋的間距應符合下列規定：（1）梁中箍筋的最大間距宜符合表5-5的規定，當 時，箍筋的配筋率尚不應小于 ，箍筋不同直徑、肢數和間距的百分率值見表5-6； 表5-5 框架梁箍筋構造要求抗震等級梁端箍筋加密區非加密區箍筋最大間距(mm)箍筋最小直徑最小面積

17、配箍率一h/4，6d，100mm10，d/40-035f/f二h/4，8d，100mm8，d/40-030f/f三h/4，8d，150mm8，d/40-025 f/f四h/4，8d，150mm6，d/40-020 f/f梁的縱向鋼筋配置，尚應符合： 抗震設計時，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于2.5，不應大于2.75；當梁端受拉鋼筋的配筋率大于2.5時，受壓鋼筋的配筋率不應小于受拉鋼筋的一半。（梁的縱向鋼筋最大配筋率不再作為強制性條文，“不應大于2.5%”改為“不宜大于2.5%” ）5.4 框架柱構造要求 柱截面尺寸宜符合下列規定:1.矩形截面柱的邊長，非抗震設計時不宜小于250mm，抗震設計

18、時，四級不宜小于300mm，一、二、三級時不宜小于400mm；圓柱直徑，非抗震和四級抗震設計時不宜小于350mm，一、二、三級時不宜小于450mm。2.柱剪跨比宜大于2。3.柱截面高寬比不宜大于3。柱的軸壓比是指柱考慮地震作用組合的軸向壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比。軸壓比較小時，在水平地震作用下，柱將發生大偏心受壓的彎曲型破壞，柱具有較好的位移延性；反之，柱將發生小偏心受壓的壓潰型破壞，柱幾乎沒有位移延性。結構類型抗震等級一二三四框架結構0.650.750.85板柱-剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒、筒中筒結構0.750.850.90.95部分框支剪力墻結構0

19、.60.7 框架結構受到的水平荷載可能來自正反兩個方向，故柱的縱向鋼筋宜采用對稱配筋。 為了改善框架柱的延性，使柱的屈服彎矩大于其開裂彎矩，保證柱屈服時具有較大的變形能力，要求柱全部縱向鋼筋的配筋率不應小于表 中的規定值，且柱截面每一側縱向鋼筋配筋率不應小于0.2%；同時，柱全部縱向鋼筋的配筋率，非抗震設計時不宜大于 5%、不應大于 6%，抗震設計時不應大于 5%；一級二級三級四級框架中柱、邊柱1-00-80-70-6框架角柱、框支柱1.10.90.80.7注：柱全部縱向受力鋼筋最小配筋百分率，當采用HRB400級鋼筋時，應按表中數值減小0-1；當混凝土強度等級為C60及以上時，應按表中數值增

20、加0-1。柱縱向受力鋼筋最小配筋百分率，規程是以500MPa級鋼筋為基準的，采用335MPs級、400MPs級縱向受力鋼筋時，應分別按表中數值增加0.1和0.05采用； 柱內箍筋形式常用的有普通箍筋和復合箍筋兩種; 抗震設計時，為提高柱潛在塑性鉸區截面的塑性轉動能力，柱在塑性鉸區范圍內的箍筋應加密。柱箍筋加密區的范圍：底層柱的上端和其他各層柱的兩端，應取矩形截面柱之長邊尺寸（或圓形截面柱之直徑）、柱凈高之1/6和500mm三者之最大值范圍；底層柱剛性地面上下各500mm的范圍;底層柱柱根以上1/3柱凈高的范圍；剪跨比不大于2的柱和因填充墻等形成的柱凈高與截面高度比不大于4的范圍;一級及二級框架

21、角柱和需要提高變形能力的柱的全高范圍. 柱箍筋加密區的箍筋肢距，一級不宜大于 200mm，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。每隔一根縱向鋼筋宜在兩個方向有箍筋約束；采用拉筋組合箍時，拉筋宜緊靠縱向鋼筋并勾住封閉箍。 柱箍筋加密區的箍筋間距和直徑：一般情況下應按下表采用； （1）當承受均布荷載時，在跨度中部1/3區段內，剪力較小，允許洞口高度不應大于梁高的0.4倍。如大于以上范圍，應通過承載力驗算，合理配筋。 （2）在梁兩端接近支座處開洞不宜過大，且必須通過計算，加強配筋。 （3）當梁跨中有集中荷載時，應根據具體情況另行考慮。框架梁上開洞的要求為新增內容 新增考慮施工的要求 柱箍筋的配筋形式，應考慮澆筑混凝土的工藝要求，在柱截面中心部位應留出澆筑混凝土所用導管的空間。5.5 鋼筋的連接與錨固 非抗震設計時，框架梁、柱的縱