页数：81页文件大小：1.62 MB来源： 建筑抗震设计ppt课件
本课件系统讲解多高层钢筋混凝土结构抗震设计，从扭转破坏、薄弱层等震害分析切入，说明平面与竖向布置原则，随后展开框架结构设计要点、反弯点法与D值法、三强三弱内力调整，并以八层框架为例演示重力荷载、刚度、周期、地震作用与内力组合全过程，最后讲解梁、柱、节点的抗震设计与延性构造。
重点掌握内容：
第一节 多高层钢筋混凝土结构的震害及其分析
1.1 结构布置不合理而产生的震害：
2.2 框架结构的震害
1. 整体破坏形式：框架的整体破坏形式按破坏性质可分为延性破坏和脆性破坏，按破坏机制可分为梁铰机制（强柱弱梁型）和柱铰机制（强梁弱柱型）。
2. 局部破坏形式：（1）构件塑性铰处的破坏。
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2.2 结构布置
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第三节 钢筋混凝土框架结构的抗震设计
3.1 框架结构的设计要点：
3.2 D值法
在一般情况下，柱的抗侧刚度还与梁的线刚度有关，柱的反弯点高度也与梁柱线刚度比、上下层梁的线刚度比、上下层等层高变化等因素有关。柱的反弯点位置取决于其上下端弯矩的比值。
影响柱反弯点位置的因素有：侧向外荷载的形式、梁柱线刚度比、结构总层数及该柱所在的层次、柱上下横梁线刚度比、上层层高的变化、下层层高的变化等。
3.3 地震作用效应的调整——“三强三弱”
通过内力组合得出的设计内力，还需进行调整以保证梁端的破坏先于柱端的破坏（强柱弱梁的原则）、弯曲破坏先于剪切破坏（强剪弱弯的原则）、构件的破坏先于节点的破坏（强节点弱构件的原则）。
3.4 梁柱构造要求
柱的轴力越大，其延性越差，故引入轴压比的概念。轴压比n定义为 n=N/(Acfc)，其中N为柱内力组合后的轴压力设计值，Ac为柱的全截面面积，fc为混凝土抗压强度设计值。当n较小时为大偏心受压构件，呈延性破坏；当n较大时为小偏心受压构件，呈脆性破坏；轴压比较大时箍筋对延性的影响变小。
为保证地震时柱的延性，规范规定了轴压比的上限值。
框架结构设计的过程及内容：
结构布置及构件截面尺寸确定——计算简图——荷载计算——重力荷载代表值计算——水平（地震）作用计算——内力计算（竖向、水平向）——内力组合——截面强度计算——变形验算——构造措施等。
一、水平地震作用的计算
（一）计算简图：横向框架；纵向框架跨度，层高，荷载作用位置和大小。
（一）水平地震作用的计算
二、水平地震作用下框架内力计算
（1）反弯点法
内力计算步骤：层间剪力分配到柱——计算柱弯矩——根据节点平衡计算梁弯矩。
（2）D值法（改进反弯点法）：考虑上下梁刚度的影响，对反弯点位置加以修正。计算步骤如下：
① 计算各层柱的侧移刚度D：D=a×（12ic/h2），a为修正系数，由梁柱线刚度比确定；ic为柱线刚度。
α取值：区分边柱与中柱、一般层与底层，按梁柱线刚度比查表确定。
② 计算各柱分配剪力：按各柱侧移刚度D占该层总刚度的比例分配层间剪力。
③ 确定反弯点高度y：
④ 计算柱端弯矩：上端与下端弯矩分别由柱剪力与反弯点高度求得。
⑥ 梁端剪力
⑦ 计算柱轴力N，为各层柱上梁端剪力之和
⑤ 计算梁端弯矩：将柱端弯矩按梁线刚度分配到梁端。
三、框架结构设计例题
某综合服务楼，主体为8层钢筋混凝土框架结构，空心砖填充墙，局部9层，梁板柱均为现浇。柱网布置、建筑层高及横剖面简图见图，底层柱截面尺寸：中柱650mm×650mm，边柱550×550mm。柱混凝土1～3层C40，4～9层C30。楼板采用双向连续板。纵横向框架梁截面400mm×650mm，梁混凝土C30。设防烈度8度，设计基本地震加速度为0.20g，Ⅰ类场地土，设计地震分组为二组，抗震等级为二级。要求进行横向框架设计。
计算步骤：
【解】（1）重力荷载计算
恒荷载取全部，活荷载取50%，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处，其代表值为：9层1800kN，8层11570kN，2～7层9597kN，底层9623kN。
（2）梁柱刚度计算（为计算框架的自振周期）
① 梁的线刚度：对于现浇混凝土框架梁，考虑板的影响时，边框架 Ib=1.5I0，中框架 Ib=2.0I0。
注意区分不同位置的框架柱刚度影响因素：层位置；混凝土等级；截面尺寸；层高。还有：边框架；中框架；边柱；中柱等。
② 柱的侧移刚度D值：按各柱所在层位置与边中柱、边中框架的区别分别计算。
将各层不同柱的刚度都计算出来。
将各层柱的总刚度汇总，得到各楼层的层间总刚度。
（3）自振周期计算
按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数a0=0.6。计算公式为：将各层的重力荷载代表值看作水平荷载，计算其产生的框架顶点位移。
由层间剪力V与层间刚度求得层间位移，再累加得到各楼层的累积位移，用于按顶点位移法计算基本周期。
（4）横向地震作用计算
地震作用按8度设计基本地震加速度0.2g，Ⅰ类场地，设计地震分组按二组，则Tg=0.3s，αmax=0.16，采用底部剪力法计算。
由于T=0.715＞1.4Tg=0.425，故应考虑顶点附加地震作用。
顶点附加地震作用：按顶部附加地震作用系数δn计算后，与各层地震作用一并进行分配。
各层地震作用分配：按各层重力荷载代表值与高度的乘积比例分配。
注意：第9层考虑鞭梢作用（局部突出屋面的小屋地震作用效应放大3倍）；第8层考虑顶点附加地震作用。
（5）弹性层间变形验算
按多遇地震作用下的层间剪力计算各层弹性层间位移，并与规范规定的弹性层间位移角限值比较。
（6）地震作用下框架的内力分析
作为例题，此处取横向框架KJ-4为例，KJ-4柱端弯矩计算结果详见相应成果表。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，推测为柱端弯矩计算成果表或内力图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
地震作用下框架梁端弯矩：将柱端弯矩在梁端分配，使梁端弯矩与柱端弯矩相平衡。
地震作用下的梁端剪力及柱轴力：由梁端弯矩求得梁端剪力，梁端剪力之合为柱轴力。
四、竖向荷载作用下框架内力计算：分层法和弯矩二次分配法。
1）分层法（弯矩分配法）
3）弯矩调幅：考虑塑性内力重分布，可将梁端弯矩调幅，减小梁端弯矩。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，推测为竖向荷载作用下的框架内力图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，推测为竖向荷载作用下的框架内力计算图表。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
竖向荷载下梁端剪力和柱轴力计算：由竖向荷载作用下的梁端弯矩求得梁端剪力，再自上而下累加得到柱轴力。
五、内力组合
通过内力计算，获得了在不同荷载作用下产生的构件内力标准值。根据可能出现的最不利情况进行构件的内力组合，所得设计内力值用于截面设计。一般有两种组合：
具体对于框架来说，对框架梁、框架柱的控制截面进行内力组合。
i）框架梁（取不利组合）
关于梁跨中弯矩的求法：用平衡求出，或求出剪力为零的位置x，该位置处的弯矩即为梁跨中最大弯矩。
ii）框架柱内力不利组合：柱上下端为控制截面，取不利组合。
六、位移计算
当满足相应条件时，进行弹塑性位移计算。验算步骤：
⑴楼层屈服强度的确定
楼层屈服强度（剪力）的确定示意：
b、计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。根据破坏机制：
柱端截面有效受弯承载力由节点的弯矩平衡得出，且不大于柱的极限弯矩。
当且一柱端先达到屈服，此时另一端的受弯承载力按刚度求得。
上柱下端屈服的情况：按上柱下端达到屈服后节点平衡确定另一端承载力。
下柱上端屈服的情况：按下柱上端达到屈服后节点平衡确定另一端受弯承载力。
c、计算第i层第j根柱的受剪承载力
d、第i层各柱总的屈服强度
⑶薄弱层的层间弹塑性位移计算；⑷层间弹塑性位移验算。
框架计算步骤
§5.4 钢筋混凝土框架结构构件设计
（一）框架梁抗震设计
1、设计要求及计算要点：
2、框架梁受剪承载力验算
⑴梁剪力设计值：要充分估计梁端实际配筋屈服并产生超强时有可能产生的最大剪力。
——梁左右端顺时针或逆时针组合设计弯矩。对一级框架两端均为负值时，取绝对值较小的一侧。一、二、三级框架：V=ηvb（Mbl+Mbr）/ln+VGb，q为重力荷载代表值；ηvb为梁端剪力增大系数，对于一、二、三级框架分别取1.3、1.2、1.1。
⑶梁斜截面受剪承载力
⑵剪压比限值（梁最小截面尺寸要求）：梁截面尺寸应满足剪压比限值，避免发生斜压破坏。
3、提高梁延性的措施。主要影响因素：截面尺寸、纵筋配筋率、剪压比、配箍率、钢筋及混凝土的强度。
⑷梁端加密箍筋：
| 抗震等级 | 加密区长度（取较大值） | 箍筋最大间距（取最小值） | 箍筋最小直径 |
|---|---|---|---|
| 一级 | 2hb，500mm | 6d，hb/4，100mm | φ10 |
| 二级 | 1.5hb，500mm | 8d，hb/4，100mm | φ8 |
| 三级 | 1.5hb，500mm | 8d，hb/4，150mm | φ8 |
| 四级 | 1.5hb，500mm | 8d，hb/4，150mm | φ6 |
⑸通长纵筋：一、二级框架不小于相应要求，且不小于受力纵筋面积的1/4；三、四级框架不少于相应要求。
4、梁筋锚固：防止锚固破坏。
⑴梁筋锚固方式：直线型和弯折型。
⑵反复荷载下：混凝土粘结强度退化率为0.75，抗震所需的锚固长度应在原锚固长度上有所增加。一、二级与三级、四级框架分别有相应要求。⑶弯折筋的弯折段不能太小。
5、控制塑性铰位置：通过合理配筋方式使梁的预期塑性铰离开柱边不小于梁高也不小于500mm处。
方法：附加短纵筋、附加短腰筋、弯筋。要求柱边截面比塑性铰处受弯承载力提高25%以上。
（二）框架柱抗震设计
设计原则及要点：
1、轴压比的概念：轴向压应力与混凝土抗压强度之比。
轴压比是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。轴压比越大，柱子的延性越差；柱子的破坏形态也随轴压比的增大由大偏心破坏向小偏心破坏过渡。抗震结构要求柱子有足够的延性且为大偏心破坏，故控制轴压比的限值。
轴压比 n = N/(Acfc)，N为组合轴压力设计值。
| 结构类型 | 一级 | 二级 | 三级 |
|---|---|---|---|
| 框架柱 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
| 框支柱 | 0.6 | 0.7 | — |
| 框架—抗震墙、板柱—抗震墙及筒体 | 0.75 | 0.85 | 0.95 |
说明：源文件框支柱一行仅列出前两级限值，三级限值原文缺失，表中以“—”标注。
2、强柱弱梁——柱设计弯矩的取值。要求：塑性铰出现在梁上（如何设计？）
作法：（以下所述内容主要针对一、二、三级框架。）
⑴节点上、下柱端的弯矩设计值：ΣMc=ηcΣMb，ηc对于一、二、三级框架分别为1.4、1.2、1.1。
⑵底层柱、角柱内力：一、二、三级框架底层柱底截面的组合弯矩设计值应分别乘以1.5、1.25和1.15的增大系数，角柱内力按上述调整后进一步放大10%。
⑶柱的轴力按组合值取。
⑷柱的配筋计算，注意承载力抗震调整系数。
3、强剪弱弯——设计剪力取值。要求：在弯曲破坏之前不发生剪切破坏。
作法：⑴柱剪力设计值 V=ηvc（Mct+Mcb）/Hn，ηvc为柱剪力增大系数，一、二、三级框架分别取1.4、1.2、1.1。
⑵剪压比限值，柱截面尺寸不能太小。
短柱：剪跨比过小、刚度较大的柱易发生脆性剪切破坏，应采取全高加密箍筋等措施。
⑶柱斜截面受剪承载力：按混凝土与箍筋共同抗剪计算。
4、加强柱端约束：在柱端一定范围内加密箍筋。
加密箍筋的作用：承担剪力；约束混凝土；提高抗压强度；提高变形能力；防止纵向压曲。
加密箍筋注意事项：
⑴范围：取柱截面长边尺寸、柱净高1/6和500mm中的最大值，底层柱柱根以上及刚性地面上下各500mm。短柱、角柱全高加密。
⑵箍筋的最大间距与最小直径：
| 抗震等级 | 最大间距（取较小值） | 最小直径 |
|---|---|---|
| 一级 | 6d，100mm | φ10 |
| 二级 | 8d，100mm | φ8 |
| 三级 | 8d，150mm | φ8 |
| 四级 | 8d，150mm | φ8 |
⑶箍筋最小体积配筋率；⑷箍筋型式：普通箍、复合箍、螺旋箍。
⑸肢距：加密区一级≤200，二、三级≤250或20倍d，四级≤300；每隔一个纵筋在两个方向有箍筋约束。非加密区：箍筋量不少于加密区的50%。
（6）柱纵向钢筋的配置：最小配筋率和最大配筋率要求。最小配筋率如三级框架中柱、边柱0.7%；最大配筋率为5%，注意防止粘结不足破坏。当柱边尺寸大于400mm时，纵向钢筋间距不宜大于200mm。
（三）框架节点抗震设计（以下所述内容主要针对一、二级框架。）
节点设计准则：
1、节点核心区受剪承载力验算
⑴剪力设计值：节点的受力情况——作用于节点的剪力来源于边梁的开裂，由节点承担拉筋的锚固。
一、二级框架边节点：由梁受拉筋的拉力确定柱受剪力，柱的计算高度取相应值。
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