结构抗震设计第05章课件

1框架结构框架结构由纵横梁、柱组成的承重骨架并承受侧力作用的结构。优点：平面布置灵活，自重较轻，因而产生的地震作用较小。缺点：侧向刚度较小，水平位移大，容易引起非结构构件的破坏，对高层建筑不经济。三大基本结构体系（1）2抗震墙结构抗震墙结构由纵横方向的钢筋混凝土墙体承受重力荷载和侧向力作用的结构。优点：整体性好，侧向刚度大，强度与变形均能满足抗震设计要求。缺点：自重大，平面布置不灵活，基础处理要求高。三大基本结构体系（2）3框架框架-抗震墙结构抗震墙结构在框架中设置一些抗震墙，主要由框架承担竖向荷载，由抗震墙承担侧向力的结构。优点：取长补短，平面布置灵活，水平刚度适中，有较强的抗震性能。三大基本结构体系（3）4单层钢筋混凝土柱厂房结构单层钢筋混凝土柱厂房结构由柱、屋盖以及山墙等组成横向抗侧力体系；由柱、支撑、联系梁，吊车梁、和纵墙等组成纵向抗侧力体系。屋盖重量大，整体性较差，对抗震不利。5设计内容设计内容概念设计抗震计算多遇地震烈度下的抗震承载力验算 多遇地震烈度下的结构侧移验算 罕遇地震烈度下薄弱层弹塑性变形验算构造要求65.1 震害及其分析震害及其分析结构布置不合理场地影响强度和延性不足连接松散75.1.1 结构布置不合理造成的震害结构布置不合理造成的震害结构平面不对称造成的震害结构平面不对称造成的震害 扭转和局部应力集中扭转和局部应力集中竖向刚度突变造成的震害竖向刚度突变造成的震害 薄弱层薄弱层防震缝宽度不足产生的震害防震缝宽度不足产生的震害 碰撞碰撞8结构平面不对称造成的震害结构平面形状不对称结构的平面形状对称但结构的刚度分布不对称质量中心与刚度中心不重合-扭转和局部应力集中9 (a)柔性底层房屋的破坏 (b)中间层刚度突变房屋的破坏图5.3 竖向刚度突变造成的破坏竖向刚度突变造成的震害竖向刚度突变造成的震害 结构刚度沿竖向分布突然变化时，在刚度突变处形成地震中的薄弱部位，产生较大的应力集中或塑性变形集中。如果不对可能出现的薄弱部位采取相应的措施，就会产生严重的震害。10防震缝宽度不足产生的震害防震缝宽度不足产生的震害 唐山地震时，一些高层建筑由于预留的防震缝宽度不足，出现了房屋相互碰撞而引起损坏的现象。如天津友谊宾馆，东段为八层框架结构，高35.5m，西段为十一层的框架剪力墙结构，高45.9m，东西段之间设置宽为15cm的防震缝，结构按7度进行抗震设防。唐山地震时该房屋处于8度区，震后主体结构基本完好，但由于防震缝宽度不足，房屋发生碰撞，缝两侧墙体、屋面等刚性建筑构造均遭局部破坏。11场地、地基对上部结构造成的震害主要有两个方面：(1)地基失效导致房屋不均匀沉降甚至倒塌 1964年日本新泻地震，因砂土液化造成一幢四层公寓大楼连同基础倾斜了80。5.1.2 场地影响产生的震害场地影响产生的震害12(2)建筑物的自振周期接近场地的卓越周期 场地土质条件影响地震波的传播特性，使建筑物产生不同的地震反应，当房屋的自振周期与场地地基土的卓越周期相近时，有可能发生类共振而加重房屋的震害，有时即使烈度不高，但结构物的破坏比预计的严重得多。例如1972年12月的尼加拉瓜6.5级地震中，采用框筒体系的17层美洲银行大楼震害轻微，而相邻的采用框架结构体系的15层中央银行大楼却遭到了严重破坏，主要原因是中央银行大楼的自振周期与地基的卓越周期相近。135.1.3 框架结构的震害主要是由于强度和延性不足引起柱的震害重于梁 由于框架柱既要承受较大的竖向荷载，又要承受往复的水平地震作用，受力复杂并且本身延性较差角柱的震害重于一般柱 扭转柱上端的震害重于下端 一般柱下端箍筋较密14框架柱框架柱 剪切破坏荷载：反复剪力 现象：斜裂缝或交叉裂缝结果：裂缝宽度比较大，难以修复，属脆性破坏原因：短柱，剪跨比小(a)柱身剪切破(b)半高填充墙引起柱剪切破坏图5.4 柱的剪切破坏15框架柱框架柱 压弯破坏荷载：轴力和变号弯矩现象：混凝土压碎剥落，主筋压曲成灯笼状。原因：柱子轴压比过大，主筋不足，箍筋过稀，箍筋部接口处弯曲角度不足等都会导致这种破坏。破坏大多出现在梁底与柱顶交接处。结果：一种脆性破坏，较难修复。图5.5 柱顶压曲破坏16框架柱框架柱 弯曲破坏荷载：变号弯矩原因：柱子纵筋不足现象：柱周圈水平裂缝结果：裂缝宽度一般比较小，较易修复。17框架梁的框架梁的破坏 斜截面破坏 由于抗剪强度不足，在梁端附近产生斜裂缝或混凝土剪压破坏，这种破坏属于脆性破坏。正截面破坏 在水平地震反复作用下，梁端产生较大的变号弯矩，导致竖向周圈裂缝，严重时将出现塑性铰。18 锚固破坏 当梁的主筋在节点内锚固长度不足，或锚固构造不当，或节点区混凝土碎裂时，钢筋与混凝土之间的粘结力遭到破坏，钢筋滑移，甚至从节点拔出。这种破坏也属于脆性破坏，应注意防止。19板、板、框架节点框架节点的的破坏板的破坏不太多，出现的震害有：板四板的破坏不太多，出现的震害有：板四角的角的4545斜裂缝，平行于梁的通长裂缝斜裂缝，平行于梁的通长裂缝等。等。在地震的反复作用下，框架节点主要承在地震的反复作用下，框架节点主要承受剪力和压力，当受剪力和压力，当节点核芯区抗剪强度节点核芯区抗剪强度不足时，将导致核芯区产生交叉斜裂缝，不足时，将导致核芯区产生交叉斜裂缝，边节点的混凝土保护层剥落。边节点的混凝土保护层剥落。205.1.4 填充墙填充墙 由于填充墙的刚度较大，而其抗剪强度较低，所以，填充墙的往往破坏先于框架梁柱，一般7度时即出现裂缝。填充墙的破坏消耗了一部分地震能量，在一定程度上保护了框架结构。震害形态：大部分是墙面产生斜裂缝或交叉裂缝，房屋端部的窗间墙或门窗洞口的边角部位破坏尤为严重，在窗口上下墙面上也常见水平裂缝。墙面高大而开洞面积又大时，有整片墙倒塌的可能。9度区以上填充墙大部分倒塌，空心砖填充墙尤为严重。影响因素：框架与填充墙之间的连接，墙面开洞，砂浆强度等级，施工质量等。21图5.8 抗震墙墙肢底部破坏5.1.5 抗震墙的震害抗震墙的震害 连梁和墙肢底层的破坏是抗震墙的主要震害。开洞抗震墙中，由于洞口应力集中，连梁端部在约束弯矩下容易形成垂直的弯曲裂缝；若连梁跨高比较小，梁腹还容易出现斜裂缝。若连梁抗剪强度不足，可能发生剪切破坏，使墙肢间失去联系，抗震墙承载力降低。22独立墙肢或开洞墙的墙肢，底部截面弯矩和剪力最大，破坏一般发生在底部。当墙肢剪跨比较大时，墙肢可能发生弯曲破坏，也可能发生剪切破坏；当墙肢剪跨比较小时，墙肢发生剪切破坏。弯曲破坏时出现水平裂缝，剪切破坏则出现斜裂缝（图5.8）。剪切破坏是脆性破坏，而弯曲破坏延性较好。235.1.6 单层钢筋混凝土柱厂房单层钢筋混凝土柱厂房 地震震害调查表明，凡是正规设计的单层钢筋混凝土柱厂房，即使未经抗震设防，由于设计时考虑了风荷载和吊车的水平制动力，所以，一般而言，在7度区主体结构基本完好，在8度区主体结构有不同程度的破坏，9度以上地区厂房破坏较重，甚至部分或全部倒塌。由此可见，只要设计得当，单层钢筋混凝土柱厂房就能具有较好的抗震性能。下面就厂房各部分的震害作一介绍。241屋盖系统屋盖系统 单层厂房的屋盖，尤其是重型屋盖，集中了厂房的大部分质量，地震作用很大，是厂房主体结构最易遭受破坏的部位。屋盖系统包括屋面板、屋架、天窗架，震害主要表现为：大型屋面板的震害主要是震落、错位，甚至造成屋架失去侧向支承而倒塌。天窗架的主要震害是天窗架立柱根部水平开裂或折断。屋架本身的震害主要是端头混凝土酥裂掉角，支承大型屋面板的支墩折断，端节间上弦剪断等。25图5.9 厂房屋盖大面积塌落，屋支撑较完善处屋架未倒 屋架更严重的震害是倒塌。在9度及以上地震区中，屋盖局部倒塌或全部倒塌是比较普遍的。原因很多，除了屋面板与屋架焊接不良屋盖支撑布置不完善，屋架与柱顶连接不可靠等而造成屋架失稳倒塌（图5.9）的直接原因外，常见的间接原因有天窗架倒塌砸坏了屋架，高低跨厂房高处围护砖墙倒塌而砸坏了低跨屋盖，采用端山墙承重方案、山墙破坏造成端开间屋盖倒塌等。262柱子柱子 震害调查显示，单层厂房的钢筋混凝土柱在7度区无明显震害，8、9度区裂而不倒，10度区倒塌的也是少数。但是柱子的局部震害还是普遍的，常见的有：(1)柱顶 上柱根部或吊车梁面标高处 下柱根部27 (1)柱顶 由于直接承受来自屋盖强大的纵向、横向和竖向地震作用，受力复杂，当柱顶设计欠妥，如箍筋过稀、锚筋太细、焊连单薄等，柱顶会因强度不足而发生连接件被拔出或松动、引起混凝土劈裂或酥碎（图5.10a），尤其是柱间支撑的柱头，吸收的水平地震力更大，更易发生这种震害。(a)屋架与柱头破坏28图5.11 上柱折断 上柱根部或吊车梁面标高处 该部位因截面突变，容易造成应力、变形集中，当抗弯强度不足时，便会产生水平裂缝，甚至折断倒塌（图5.10b、c）（图5.11）。(b)上柱根部震害 (c)柱肩节点破坏29 下柱根部 在下柱靠近地面处出现水平裂缝（图5.10d），严重的使混凝土剥落，纵筋压弯屈曲，在9度以上高烈度区也曾发生过柱根折断使厂房倒塌的例子。此外，在柱间支撑下端节点处，柱子常被强大的支撑作用力剪断。(d)下柱根部震害303支撑系统支撑系统 在支撑系统中，以天窗架垂直支撑的震害最重，其次是柱间支撑和屋盖支撑。厂房的纵向刚度主要取决于支撑系统，纵向地震作用主要由支撑体系承担。支撑系统若未经抗震设计，而按构造设置，当支撑数量不足或支撑杆长细比过大时，撑杆会被压曲；当支撑连接节点薄弱时，会发生节点脱焊、锚件被拔出等震害。如果支撑体系部分失效或完全失效，则将使主体结构错位或倾倒。314围护墙围护墙 厂房的墙体有外围护墙、封墙、山墙及内隔墙等。单层厂房的围护墙多采用外贴式的自承重砖墙，墙体高，自重大，强度低。如果与主体结构拉结不好，圈梁与柱子连接弱，地震时使墙体处于悬伸状态，则墙体容易开裂、外倾或倒塌。震害调查发现，围护墙体在7度区已有少量开裂与轻微破坏、外闪，8度区已有局部墙体倒塌，9度区则有大面积的墙体严重开裂与倒塌。一般山墙的山尖部分与柱顶以上的檐墙部分动力反应大，与主体结构拉结少，破坏较严重，发生向外倾斜或倒塌；不等高厂房高跨的封墙大多数向低跨屋盖一侧倾倒，严重时把低跨屋盖砸坏；在伸缩缝两侧的墙面由于缝宽过小，地震时造成墙体互相碰撞而损坏。如果加强围护墙与主体结构的联结，并采用轻质墙板或大型钢筋混凝土墙板，则可以减轻震害。325.2 多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震设计一般多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震设计一般规定规定 多层和高层钢筋混凝土房屋的抗震设计一般规定，是指导这类房屋抗震设计的大原则，在进行抗震设计时要首先满足这些规定，然后才能做进一步的抗震计算。这些规定包括各种结构体系的适用最大高度、抗震等级、防震缝的设置、抗震墙的设置、对基础的要求等。如果由于种种原因而不能满足这些规定，就要采取有效的加强措施，甚至需要经过审批。335.2.1 5.2.1 房屋的最大适用高度房屋的最大适用高度 不同的结构体系，其抗震性能不同，技术经济指标随着房屋的高度增长而变化。在水平荷载作用下，房屋的内力是房屋高度平方的函数、房屋的水平位移是房屋高度4次方的函数。因此，规范根据各种结构体系的特点、从安全和经济等多方面的综合考虑，规定了现浇钢筋混凝土房屋的适用最大高度，如表5.1所示。34表5.1 现浇钢筋混凝土房屋的适用最大高度 （m）结构类型烈 度6789框架60554525框架抗震墙13012010050抗震墙14012010060部分框支抗震墙12010080不应采用框架核心筒15013010070筒中筒18015012080板柱抗震墙403530不应采用注：1 房屋高度是指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶分）;2 框架核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；3 分框支抗震墙指首层或底部两层框支抗震墙结构；4 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度；5 超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。35 抗震等级主要用于确定房屋的抗震措施。钢筋混凝土房屋的抗震措施包括内力调整和抗震构造措施。显然，地震烈度不同、房屋的重要性不同，抗震要求就不同；同样烈度下不同结构体系、不同高度，抗震要求也不同；在同一结构体系中，次要抗侧力构件的抗震要求可低于主要抗侧力构件的抗震要求。为了体现不同情况下抗震设计要求的差异，达到经济合理的目的,规范把抗震等级分为四级，其中第一级代表最高的抗震设计要求，第四级代表最低的要求。在进行钢筋混凝土房屋抗震强度验算和确定抗震构造措施之前，应根据烈度、结构类型以及房屋高度，按表5.2确定结构的抗震等级。5.2.2 房屋的抗震等级房屋的抗震等级36表表5.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级结 构 类 型烈 度6789框架结构高 度（m）30303030303025框 架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度公共建筑三二一一框架抗震墙结构高 度（m）60606060606050框 架四三三二二一一抗 震 墙三二一一一抗震墙结构高 度（m）80808080808060抗 震 墙四三三二二一一部分框支抗震墙结构抗 震 墙三二二一框支层框架二二一一筒体结构框架核心筒框 架三二一一核心筒二二一一筒中筒外 筒三二一一内 筒三二一一板柱抗震墙结构板柱的柱三二一抗 震 墙二二二37 在确定钢筋混凝土房屋抗震等级时，还在确定钢筋混凝土房屋抗震等级时，还应注意几个问题：应注意几个问题：(1)当框架当框架抗震墙结构有足够的抗震墙时，抗震墙结构有足够的抗震墙时，其框架部分是次要抗侧力构件，才能按框架其框架部分是次要抗侧力构件，才能按框架抗震墙结构中的框架确定抗震等级抗震墙结构中的框架确定抗震等级。具体。具体来说，就是在基本振型地震作用下，框架部来说，就是在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆分承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的力矩的50%时，其框架部分的抗震等级按框时，其框架部分的抗震等级按框架架抗震墙结构的规定划分；否则，其框架抗震墙结构的规定划分；否则，其框架部分的抗震等级按框架结构确定，最大适用部分的抗震等级按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。高度可比框架结构适当增加。38框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：(5.1)式中 Mc 框架抗震墙结构在基本振型地震作用下 框架部分承受的地震倾覆力矩；n 结构层数；m 框架层的柱子根数；Vij在基本振型地震作用下框架部分第i层第j根 框架柱的计算地震剪力；hi 第i层层高。39(2)裙房与主楼相连，裙房屋面部位的主楼上下各一层受刚度与承载 力突变影响较大，抗震措施需要适当加强，裙房除应按本身确定抗震等级外，不应低于主楼的抗震等级。裙房与主楼之间设防震缝时，应按裙房本身确定抗震等级；在大震作用下裙房与主楼可能发生碰撞，也需要采取加强措施。40(3)带地下室的多层和高层建筑，当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时（见本节后叙），地下室顶板可视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响地下一层。地面以下地震响应虽然逐渐减小，但地下一层的抗震等级不能降低，应与上部结构相同；地下二层及以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。41 (4)抗震设防类别为甲、乙、丁类的建筑，应按本书第2章所述的规定调整抗震设防烈度后，再根据表5.2确定抗震等级。当8度乙类建筑高度超过表5.1规定的范围时，应经专门研究采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。42高层钢筋混凝土房屋宜避免采用不规则建筑结构方案，宜采用合理的结构方案而不设防震缝，同时采用合适的计算方法和有效的措施，以消除不设防震缝带来的影响。5.2.3 防震缝的设置防震缝的设置43 当需要设防震缝时，可以结合沉降缝要求贯通到地基，当无沉降问题时也可以从基础或地下室以上贯通。当有多层地下室形成大底盘，上部结构为带裙房的单塔或多塔结构时，可将裙房用防震缝自地下室以上分隔，地下室顶板应有良好的整体性和刚度，能将上部结构地震作用分布到地下室结构。防震缝的缝宽应不小于规范规定的最小宽度，并且应在防震缝两侧采取抗撞措施。因为震害表明，规范规定的防震缝最小宽度，在强烈地震下相邻结构仍可能局部碰撞而损坏，但宽度过大会给立面处理造成困难。44防震缝最小宽度应符合：框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。框架抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用项规定数值的70%，抗震墙结构房屋的防震缝宽度可采用项规定数值的50%；且均不宜小于70mm。45 防震缝两侧结构类型不同时，宜按需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。8度、9度框架结构房屋，防震缝两侧结构高度、刚度或层高相差较大时，可在防震缝两侧房屋的尽端沿全高设置垂直于防震缝的抗撞墙，以减少防震缝两侧碰撞时的破坏。每一侧抗撞墙的数量不应少于两道，宜分别对称布置，墙肢长度可不大于一个柱距，框架和抗撞墙的内力应按设置和不设置抗撞墙两种情况分别进行分析，并按不利情况取值。防震缝两侧抗撞墙的端柱和框架的边柱，箍筋应沿房屋全高加密。抗撞墙的设置如图5.12所示。46图5.12 抗撞墙示意图475.2.4 结构布置要求结构布置要求 多层和高层钢筋混凝土房屋结构布置时，应使传力途径尽量简单而直接，力求结构的平面布置和竖向布置使质量和刚度均匀、对称、刚度中心与质量中心接近，减少扭转和应力集中，避免竖向产生过大的刚度突变，避免形成薄弱层。结构布置除了要满足本书第1章所述的原则外，还应遵守下列要求：48(1)框架结构和框架抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向设置，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距不宜大于柱宽的1/4。因为柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间有较大偏心距时，在地震作用下可能导致核芯区受剪面积不足，对柱带来不利的扭转效应。当偏心距超过1/4柱宽时，应具体分析并采取有效措施，如采用水平加腋梁及加强柱箍筋等。49 (2)框架抗震墙和板柱抗震墙结构中，抗震墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比，不宜超过表5.3的规定；超过该限值时，需考虑楼、屋盖平面内变形对楼层水平地震作用分配的影响，而不能再采用楼、屋盖在其自身平面内刚度无限大的假定。楼、屋盖类型烈 度6789现浇、叠合梁板4432装配式楼盖332.5不宜采用框支层和板柱抗震墙的现浇板2.52.52不应采用表5.3.3 抗震墙之间楼、屋盖的长宽比50(3)采用装配式楼、屋盖时，应采取措施保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。采用配筋现浇面层时，厚度不宜小于50mm。(4)在框架抗震墙结构中，抗震墙是主要抗侧力构件，竖向布置应均匀连续，墙中不宜开设大洞口，以防止刚度突变或承载力削弱；抗震墙宜贯通房屋全高，其厚度应逐渐减小，且横向与纵向抗震墙宜相连以增大刚度；抗震墙洞口宜上下对齐，洞边距端柱不宜小于300mm；房屋较长时，刚度较大的纵向抗震墙不宜设置在房屋的端开间，以减小纵向抗震墙对房屋温度变形的约束；一、二级抗震墙的洞口连梁，跨高比不宜大于5，且梁截面高度不宜小于400mm，使作为抗震墙第一道防线的连梁具备一定的耗能能力、具有适当的刚度和承载力。51(5)抗震墙结构和部分框支抗震墙结构中的抗震墙设置，应符合下列要求：较长的抗震墙宜开设洞口，将一道抗震墙分成长度较均匀的若干墙段，洞口连梁的跨高比宜大于6，各墙段的高宽比不应小于2，避免剪切破坏，提高变形能力。墙肢的长度沿结构全高不宜有突变；抗震墙有较大洞口时，以及一、二级抗震墙的底部加强部位，洞口宜上下对齐。52 矩形平面的部分框支抗震墙结构，其框支层的楼层侧向刚度不应小于相邻非框支层侧向刚度的50%；框支层落地抗震墙间距不宜大于24m，框支层的平面布置尚宜对称，且宜设抗震筒体，如图5.3.2所示。部分框支抗震墙属于抗震不利的结构体系，建筑抗震设计规范的抗震措施限于框支层不超过两层。图5.3.2 部分框支抗震墙示意图53 由于在水平荷载作用下抗震墙的弯矩和剪力均在底部最大，故需要加强抗震墙的底部。加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，在此范围内要增加边缘构件箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施，以避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。5.2.5 抗震墙的加强部位抗震墙的加强部位54抗震墙底部加强部位的范围是：部分框支抗震墙结构的抗震墙，其底部加强部位的高度，可取框支层加框支层以上二层的高度及落地抗震墙总高度的1/8二者的较大值，且不大于15m；其他结构的抗震墙，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8及底部二层二者的较大值，且不大于15m。55带有大底盘的高层抗震墙（包括筒体）结构，抗震墙（筒体）墙肢的底部加强部位可取地下室顶板以上H/8，加强范围应向下延伸到地下一层，在大底盘顶板以上至少包括一层。裙房与主楼相连时，加强范围也宜高出裙房至少一层。带有大底盘的抗震墙结构，抗震墙加强部位如图5.14所示。图5.14 带有大底盘的高层抗震墙结构的抗震墙加强部位示意图56 (1)框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁，以加强基础的整体性，减小基础之间的不均匀沉降：一级框架和类场地的二级框架；各柱基承受的重力荷载代表值差别比较大；基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大；地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层和严重不均匀土层；桩基承台之间。5.2.6 对基础的要求对基础的要求57(2)框架抗震墙结构中的抗震墙基础和部分框支抗震墙结构的落地抗震墙基础，应有良好的整体性和抗转动的能力，以避免在地震作用下抗震墙基础产生较大的转动而降低抗震墙的抗侧力刚度。(3)主楼与裙房相连且采用天然地基时，在地震作用下要同时满足三个条件：（5.2）式中 、分别是按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力、边缘最大压力、任意点处的压力；调整后的地基抗震承载力。58（4）地下室作为上部结构的嵌固部位时，地下室层数不宜小于2层。地下室结构应能将上部结构的地震剪力传递到全部地下室结构，应能承受上部结构屈服超强及地下室本身的地震作用。为此，应避免在地下室顶板开设大洞口，并应采用现浇梁板结构，其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%；地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍，地下室柱截面每一侧的纵向钢筋面积，除满足计算要求外，不应小于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍，位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。当进行方案设计时，侧向刚度比可用下列剪切刚度比估计：（5.3）（5.4）式中：G0，G1为地下室及地上一层的混凝土剪变模量；A0,A1为地下室及地上一层的折算受剪面积；Aw为在计算方向上，抗震墙全部有效面积；Ac为全部柱截面面积；h0，h1为地下室及地上一层的层高。59 框架结构的抗震设计过程如图5.15所示，其中抗震计算内容包括：结构动力特性分析，主要是结构自振周期计算和振型计算；地震作用计算；地震作用效应计算，即地震作用所引起的内力和位移的计算；地震作用效应与其他荷载效应的组合；根据抗震设计的要求进行结构内力调整；结构构件抗震承载力验算；多遇地震作用下结构侧移的验算；根据需要做罕遇地震作用下结构薄弱层弹塑性变形验算。5.3 框架结构的抗震计算与构造要点框架结构的抗震计算与构造要点60图5.14 框架结构抗震设计过程61延性的三个层次（1）截面的延性截面的延性取决于破坏形式（是剪切破取决于破坏形式（是剪切破坏还是弯曲破坏），弯曲破坏时截面的延性取坏还是弯曲破坏），弯曲破坏时截面的延性取决于受压区高度，受压区高度越小截面的转动决于受压区高度，受压区高度越小截面的转动就越大、截面延性越好；就越大、截面延性越好；（2）构件的延性构件的延性取决于构件的约束条件、塑取决于构件的约束条件、塑性铰出现的次序和截面的延性；性铰出现的次序和截面的延性；（3）结构的延性结构的延性取决于构件的延性以及各构取决于构件的延性以及各构件之间的强度对比。件之间的强度对比。结构的延性越好耗散地震能量的能力就越强。延性一般指极限变形与屈服变形之比，延性有截面、构件和结构三个层次。625.3.1 框架结构内力调整框架结构内力调整框架结构的震害经验和试验研究结果表明，框架结构抗震设计必须遵守三条原则：“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”。这里所谓的“强”和“弱”都是相对而言的，是指前后两者的强度对比。这三条原则就是框架结构内力调整的依据，内力调整是在框架结构内力组合之后、构件截面强度验算之前进行的。63“强柱弱梁”与“强梁弱柱”图5.16 框架结构的两种破坏机制“强柱弱梁”型框架，梁先于柱屈服，柱子除底层柱根部可能屈服之外均基本处于弹性状态，这样，整个框架将成为总体机制，有较大的内力重分布和耗能能力，极限层间位移增大，抗震性能好“强梁弱柱”型框架，柱子先出现塑性铰，而梁处于弹性状态，形成楼层机制，随着地面运动的不同塑性变形集中可能在不同的楼层出现，楼层机制耗能少、延性差64因此，框架结构必须按强柱弱梁原则设计，即要使梁端的塑性铰先出、多出，尽量减少或推迟柱端塑性铰的出现，特别是要避免在同一层各柱的两端都出现塑性铰而形成薄弱层。由于在强震作用下结构构件不存在强度储备，梁端实际达到的弯矩与其受弯承载力是相等的，柱端实际达到的弯矩也与其偏压下的受弯承载力相等。因此，所谓“强柱弱梁”是指节点处梁端实际受弯承载力 和柱端实际受弯承载力 之间满足下列不等式：由于地震的复杂性、楼板内钢筋的影响和钢筋屈服强度的超强等因素，上述不等式难以通过精确的计算真正实现。我国规范采用增大柱端弯矩设计值的方法，在梁端实配钢筋不超过计算配筋10%的前提下，将上述承载力不等式转为内力设计值的关系式，并使不同抗震等级的柱端弯矩设计值有不同程度的差异。规范的规定只在一定程度上减缓柱端的屈服。65 规范规定，一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者（具有与梁相近的变形能力）外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：一级框架结构及9度时尚应符合式中 节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之 和，上下柱端的弯矩设计值，可按弹性分析分配；节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之 和，一级框架节点左右梁端均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩 应取零；节点左右梁端截面反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受 弯承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积（计入受 压筋）和材料强度标准值确定；柱端弯矩增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。66 当框架底部若干层的柱反弯点不在楼层范围内时，说明该若干层的框架梁相对较弱，为避免在竖向荷载和地震共同作用下变形集中，压屈失稳，柱端截面组合的弯矩设计值也应乘以上述柱端弯矩增大系数。由于地震是往复作用，两个方向的弯矩设计值均要满足要求。当柱子考虑顺时针方向之和时，梁考虑反时针方向之和；反之亦然。即使对于强柱弱梁的总体机制，在底层的柱底截面也会出现塑性铰。如果该部位过早出现塑性铰，将影响整个框架强柱弱梁塑性机制的发展。此外，底层柱的反弯点位置具有较大的不确定性。因此，增大底层柱配筋，可以推迟其塑性铰出现的时间，有利于提高框架的变形内力，故规范还规定，一、二、三级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5、1.25和1.15。底层柱的纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。67梁：柱：由于地震的复杂性、楼板的影响和钢筋屈服强度的超强等因素，上述原则难以通过精确的计算真正实现。为了简化计算与方便设计，规范在超配筋不超过计算配筋10%的前提下，将承载力不等式转为内力设计表达式，采用不同的剪力增大系数，使“强剪弱弯”的程度有所差别。该系数同样考虑了材料实际强度和钢筋实际面积这两个因素的影响，对柱还考虑了轴向力的影响，并简化计算。对框架梁，规范规定的强剪弱弯措施是：一、二、三级的框架梁，梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：(5.7)二、强剪弱弯原则二、强剪弱弯原则 防止梁、柱在弯曲屈服之前出现剪切破坏是抗震概念设计的要求，它意味着构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力，即构件的受剪承载力与按实际配筋面积和材料强度标准值计算的承载力之间要满足下列不等式：68一级框架结构及9度时尚应符合：式中 梁端截面组合的剪力设计值；梁的净跨；梁在重力荷载代表值（9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 截面剪力设计值；、分别为梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯 矩设计值，一级框架两端弯矩均为负弯矩时，绝 对值较小的弯矩应取为零；、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所对应的弯矩值，根据实 配钢筋面积（计入受压筋）和材料强度标准值确 定；梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级 取1.1。（5.8）69对框架柱，规范规定的强剪弱弯措施是：一、二、三级的框架柱，柱端截面组合的剪力设计值应按下式调整：一级框架结构及9度时尚应符合：式中 柱端截面组合的剪力设计值；柱的净高；、分别为柱上下端截面反时针或顺时针方向组合 的弯矩设计值，应是已做强柱弱梁调整后的柱 端弯矩值；、分别为柱上下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；柱剪力增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级 取1.1。70因为框架结构的角柱受力比较复杂，并对抵抗结构扭转起重要作用，所以规范还规定，一、二、三级框架的角柱，经“强柱弱梁”、“强剪弱弯”调整后的组合弯矩设计值、剪力设计值尚应乘以不小于1.10的增大系数。71三、强节点弱构件原则三、强节点弱构件原则 节点核芯区是保证框架承载力和延性的关键部位，规范规定，对一、二级框架的节点核芯区应进行抗震验算；三、四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求。为避免三级到二级承载力的突然变化，三级框架高度接近二级框架高度的下限时，明显不规则或场地、地基条件不利时，可采用二级并进行节点核芯区受剪承载力的验算。72 强节点弱构件的具体措施是增大节点核芯区的组合剪力设计值。一、二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值，应按下列公式确定：9度时和一级框架结构尚应符合73式中 梁柱节点核芯区组合的剪力设计值；梁截面的有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可 采用平均值；梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之间的 距离；梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用 平均值；节点剪力增大系数，一级取1.35，二级取1.2；节点左右梁端反时针或顺时针方向组合弯矩设计值 之和，一级时节点左右梁端均为负弯矩，绝对值较 小的弯矩应取零；节点左右梁端反时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯 承载力所对应的弯矩值之和，根据实配钢筋面积（计入 受压筋）和材料强度标准值确定。74 图5.21 框架节点核芯区受力示意图TrCrClTlVj755.3.2 截面抗震验算截面抗震验算1.按抗剪要求复核截面尺寸 为了防止构件截面的剪压比过大，在箍筋屈服前混凝土过早地发生剪切破坏，必须限制构件的剪压比，亦即限制构件的最小截面尺寸。规范规定，钢筋混凝土结构的梁、柱、抗震墙和连梁，其截面组合的剪力设计值应符合下列要求：76跨高比大于2.5的梁和连梁及剪跨比大于2的柱和抗震墙：上式又可表达为 不等式的左边是剪力设计值与砼截面抗压强度之比，称为剪压比，故上式又称为剪压比控制条件。77跨高比不大于2.5的连梁、剪跨比不大于2的柱和抗震墙、部分框支抗震墙结构的框支柱和框支梁、以及落地抗震墙的底部加强部位：78剪跨比剪跨比应按下式计算：79式中剪跨比，应按柱端或墙端截面组合的弯矩 计算值Mc、对应的截面组合剪力计算值Vc 及截面有效高度h0确定，并取上下端计算结 果的较大值；反弯点位于柱高中部的框架 柱可按柱净高 与2倍柱截面高度之比计算；V 按上述原则调整后的柱端或墙端截面组合 的剪力设计值；fc混凝土轴心抗压强度设计值；B梁、柱截面宽度或抗震墙墙肢截面宽度，圆形截面可按截面相等的方形截面计算；h0 截面有效高度，抗震墙可取墙肢长度。802.框架梁、柱截面抗震承载力验算框架梁、柱截面抗震承载力验算 框架结构梁与柱的截面抗震承载力验算与非抗震设计时承载力验算基本相同，差别只是在抗震验算的公式中要考虑承载力抗震调整系数。梁和柱截面抗震验算的一般表达式是其中S是按上述三原则调整后的内力设计值，R是构件承载力设计值，是承载力抗震调整系数。为了能与无地震作用的组合内力进行比较，便于选择控制内力值，可以将 值移到不等式的左边，即 815.3.3 框架梁抗震设计及构造要求框架梁抗震设计及构造要求1 梁的截面尺寸，宜符合下列要求：梁的截面尺寸，宜符合下列要求：(1)截面宽度不宜小于200mm。强震作用下梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落，若梁截面宽度过小，将使截面损失比例较大；(2)截面高宽比不宜大于4，以防在梁刚度降低后引起侧向失稳；(3)净跨与截面高度之比不宜小于4。若跨高比小于4，则属于短梁，在反复弯剪作用下，斜裂缝将沿全长发展，从而使梁的延性及承载力急剧降低。82采用梁宽大于柱宽的扁梁时，为了避免或减小扭转的不利影响，应采用整体现浇楼盖，梁中线宜与柱中线重合；为了使宽扁梁端部在柱外的纵向钢筋有足够的锚固，应在两个主轴方向都设置宽扁梁。宽扁梁不宜用于一级框架结构。宽扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满足现行规范对挠度和裂缝宽度的规定：式中bc为柱截面宽度，圆形截面取柱直径的0.8倍；bb、hb分别为梁截面宽度和高度；d为柱纵筋直径。832 梁端截面的抗震设计要求梁端截面的抗震设计要求控制梁端截面相对受压区高度控制梁端截面纵向钢筋的配筋率控制梁端底面和顶面纵向钢筋的比值梁端箍筋加密因为梁端截面是抗震设计时考虑在强震中产生塑性铰的地方，所以要保证梁端截面有足够的延性，主要从四个方面来保证延性84一、控制梁端截面相对受压区高度理由：梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量，而梁的塑性转动量与截面混凝土受压区相对受压区高度，梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量，而梁的塑性转动量与截面混凝土受压区相对高度有关，当相对受压区高度为0.25至0.35范围时，梁的位移延性系数可达34；计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度应符合下列要求：一级二、三级85二、控制梁端截面纵向钢筋的配筋率理由：以防超筋；梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%；三、控制梁端底面和顶面纵向钢筋的比值理由：该比值同样对梁的变形能力有较大影响，梁底面的钢筋可增加负弯矩时的塑性转动能力，还能防止在地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重而影响承载力和变形能力的正常发挥；梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。86四、梁端箍筋加密理由：当箍筋间距小于6d8d（d为纵筋直径）时，混凝土压溃前受压钢筋一般不致压屈，延性较好。梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表5.4.1采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm。梁端加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。87抗震等级加密区长度（采用较大值）（mm）箍筋最大间距（采用最小值）（mm）箍筋最小直径（mm）一二三四2hb，5001.5hb，5001.5hb，5001.5hb，500hb/4，6d，100hb/4，8d，100hb/4，8d，150hb/4，8d，15010886 梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径 注：d为纵向钢筋直径，hb为梁截面高度。883 梁的纵向钢筋配置，尚应符合下列各项要梁的纵向钢筋配置，尚应符合下列各项要求：求：(1)沿梁全长顶面和底面的配筋，一、二级不应少于214，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1/4，三、四级不应少于212；(2)一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。895.4.4 框架柱抗震设计及构造要求框架柱抗震设计及构造要求控制最小截面尺寸和截面高宽比控制最小截面尺寸和截面高宽比控制剪跨比控制剪跨比控制轴压比控制轴压比柱内纵向钢筋配置要求柱内纵向钢筋配置要求加强柱的横向约束加强柱的横向约束 箍筋形式，弯钩，加密箍筋形式，弯钩，加密90 柱截面尺寸过小会使框架侧移刚度不足、侧移过大，截面高宽比过大将导致框架结构两个方向的侧移刚度相差较大，且不利于柱短边方向的稳定。故规范规定，截面的高度和宽度均不宜小于300mm，圆柱直径不宜小于350mm；截面长边与短边的边长比不宜大于3。1 控制最小截面尺寸和截面控制最小截面尺寸和截面高宽比高宽比91剪跨比是反映柱（或抗震墙）截面所承受的弯矩与剪力相对大小的一个参数，hi是第i层柱（或抗震墙）的反弯点高度，d是沿计算方向的柱（或抗震墙）截面宽度。2 控制剪跨比控制剪跨比92试验研究表明，剪跨比是影响钢筋混凝土柱破坏形态的最重要因素。剪跨比2时，称为长柱，多发生弯曲破坏，但仍需要配置足够的抗剪箍筋；剪跨比2时，称为短柱，多发生剪切破坏，但当提高混凝土等级并配有足够的抗剪箍筋后，可出现稍有延性的剪切受压破坏；剪跨比1.5时，称为极短柱，一般都会发生剪切斜拉破坏，几乎没有延性。因此，设计框架结构时应避免极短柱，抗震规范要求：框架柱剪跨比宜大于2。结构设计时还应避免由于在柱旁贴砌非全高的填充墙，改变了柱的约束情况而造成的短柱。93轴压比是指柱组合的轴向压力设计值N与柱的全截面面积Ac和混凝土轴心抗压强度设计值fc之比值，表示为轴压比是影响框架柱破坏形态和延性的另一个重要参数。轴压比大 小偏心受压 无延性轴压比小 大偏心受压 延性3 控制轴压比控制轴压比94结 构 类 型抗震等级一二三框架结构0.70.80.9框架抗震墙结构、板柱抗震墙及筒体0.750.850.95部分框支抗震墙0.60.7抗震设计规范规定，柱轴压比不宜超过表5.5的限值，表内限值适用于剪跨比大于2、混凝土强度等级不高于C60的柱。建造于类场地且较高的高层建筑，轴压比限值应适当减小。表5.5 柱轴压比限值 轴压比限值95轴压比限值的调整（1）（1）剪跨比 短柱 延性差 轴压比限值降低0.05 极短柱 延性更差 专门研究（2）箍筋 箍筋形式，间距，直径 约束加强 提高延性 轴压比限值提高96轴压比限值的调整（2）（3）芯柱 提高柱的变形能力，尤其有利于承受高轴压的短柱提高变形能力、延缓倒塌，故轴压比可适当增加。（4）轴压比不应大于1.05。对可不进行地震作用计算的结构，同样需要限制柱的轴压比，但在计算轴压比时公式(5.21)中N为无地震作用组合的轴力设计值。97 试验表明，柱的屈服位移角主要受纵向受拉钢筋配筋率支配，并大致随拉筋配筋率的增大呈线性增大。为了避免地震作用下柱过早进入屈服，并获得较大的屈服变形，必须使柱的纵向钢筋配置不小于最小配筋率的要求。柱纵向钢筋的最小总配筋率应按表5.4.4采用，同时每一侧配筋率不应小于0.2%；对于建造于类场地且较高的高层建筑，表中的数值应增加0.1。4 柱内纵向钢筋配置要求柱内纵向钢筋配置要求98表5.6 柱截面纵向钢筋的最小总配筋率（百分率）类 别抗 震 等 级一二三四中柱和边柱1.00.80.70.6角柱、框支柱1.21.00.90.8注：采用HRB400级热轧钢筋时应允许减少0.1，混凝土强度等级高于C60时应增加0.1。99此外，柱的纵向钢筋配置尚应符合下列各项要求：(1)柱纵筋宜对称配置。(2)截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm。(3)柱纵向总配筋率不应大于5%。因为过大的配筋率会降低柱的延性并易产生粘结破坏。(4)一级且剪跨比不大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。这也是从保证柱延性来考虑的。100 (5)边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏拉时，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%。这是为了避免柱受拉纵筋屈服后再受压时，由于包兴格效应导致纵筋压屈。(6)柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区。框架梁和柱的纵向钢筋接头，一级和二级抗震时的各部位，以及三级抗震时的底层柱底处，宜采用焊接或机械连接，其他情况可采用绑扎接头。绑扎接头的搭接长度，抗震等级为一、二级时，应比非抗震设计的最小搭接长度增加5倍搭接钢筋直径。焊接或绑扎接头的位置宜避开梁端、柱端的箍筋加密区。1015 加强柱的横向约束加强柱的横向约束 钢筋混凝土柱的横向约束一般由箍筋提供。箍筋对柱子的作用不可轻视，许多钢筋混凝土柱的震害都是由于配箍不足或箍筋失效造成的。箍筋的主要作用是约束混凝土的横向变形，从而提高混凝土的抗压强度和变形能力，并为纵向钢筋提供侧向支承，防止纵筋压屈；此外，箍筋还能承担柱剪力。常用的箍筋形式见图5.20，普通箍是指单个矩形箍和单个圆形箍；复合箍指由矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋；复合螺旋箍指由螺旋箍与矩形、多边形、圆形箍或拉筋组成的箍筋；连续复合矩形螺旋箍指全部螺旋箍为同一根钢筋加工而成的箍筋；其中螺旋箍筋对混凝土的约束作用最强、效果最好，复合箍筋次之，普通箍筋再次。当柱边长大于300mm或直径大于350mm时应采用复合箍筋。102当采用绑扎箍筋时，必须保证箍筋接头处有135弯钩（而不是90弯钩），弯钩的平直部分不应小于箍筋直径的10倍（图5.20e），使箍筋接头锚固在柱截面核心混凝土内，而不是锚固在柱的混凝土保护层；防止柱保护层剥落后箍筋崩开，失去约束作用。当采用拉筋组合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住封闭箍（图5.20f）。柱纵向钢筋总配筋率超过3%时，箍筋搭口应采用焊接。103图5.20 各类箍筋示意图(a)普通箍；(b)复合箍；(c)螺旋箍；(d)连续复合螺旋（用于矩形截面柱）(e)箍筋的弯钩(f)拉筋与主筋和 箍筋连接(e)(f)104 对于较重要的柱，以及柱的重要部位（一般是柱的上下端，因为柱端弯矩最大），需要加密箍筋，规范规定的箍筋加密范围如下：(1)柱端，取截面高度（圆柱直径），柱净高的1/6和500mm三者的最大值。(2)底层柱，柱根不小于柱净高的1/3；当有刚性地面时，除柱端外尚应取刚性地面上下各500mm。(3)剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面 高度之比不大于4的柱，取全高。(4)框支柱，取全高。(5)一级及二级框架的角柱，取全高。105加密区箍筋的间距和直径，应符合下列要求：(1)一般情况下，箍筋的最大间距和最小直径，应按表5.7采用。表5.7 柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径 抗震等级箍筋最大间距（采用较小值，mm）箍筋最小直径（mm）一6d，10010二8d，1008三8d，150（柱根100）8四8d，150（柱根100）6（柱根8）注：d为柱纵筋最小直径；柱根指框架底层柱的嵌固部位。106 (2)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；三级框架柱截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径应允许采用6mm；四级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8mm。107 (3)柱箍筋加密区箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。柱箍筋加密区的体积配箍率，应符合下列要求：式中 柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.6%，三、四级不应小于0.4%；计算复合箍的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；混凝土轴心抗压强度设计值；强度低于C35时，应按C35计算；箍筋或拉筋抗拉强度设计值，超过360N/mm2时，应按360N/mm2计算；最小配箍特征值，宜按表5.8采用。108表5.8 柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值 抗震等级箍筋形式柱 轴 压 比0.30.40.50.60.70.80.91.01.05一普通箍、复合箍0.100.110.130.150.170.200.23普通箍、复合箍或连续复矩形螺旋箍0.080.090.110.130.150.180.21二普通箍、复合箍0.080.090.110.130.150.170.190.220.24普通箍、复合箍或连续复合矩形螺旋箍0.060.070.090.110.130.150.170.200.22三普通箍、复合箍0.060.070.090.110.130.150.170.200.22普通箍、复合箍或连续复合矩形螺旋箍0.050.060.070.090.110.130.150.180.20109注：1）框支柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其最小配箍特征值应比表内数值增加0.02，且体积配箍率不应小于1.5%；2)剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，9度时不应小于1.5%；3)计算复合螺旋箍的体积配箍率时，其非螺旋箍的箍筋体积应乘以换算系数0.8。柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50%；箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。110框架节点是把梁、柱联结起来形成结构的关键部位，节点的破坏将导致框架结构丧失整体性，而且这种破坏一般较难修复加固。框架节点破坏的主要形式是核芯区剪切破坏和钢筋锚固破坏，这是由于节点的上柱与下柱的地震作用弯矩符号相反，节点左右梁的弯矩也反向，使节点受到水平方向剪力与垂直方向剪力的共同作用，剪力值的大小是相邻梁和柱上剪力的几倍；此外，节点左右弯矩反向使通过节点的梁主筋在节点的一侧受压，而在节点的另一侧受拉，梁主筋的这种应力变化梯度需要很高的锚固应力，容易引起节点因粘结锚固不足而破坏，造成梁端截面承载力下降并产生过大的层间侧移。5.3.5 框架节点抗震设计及构造要求框架节点抗震设计及构造要求111框架节点的设计准则是：a)节点的承载力不应低于其联结构件（梁、柱）的承载力；b)多遇地震时，节点应在弹性范围内工作；c)罕遇地震时，节点承载力的降低不得危及竖向荷载的传递；d)梁柱纵筋在节点区应有可靠的锚固；e)节点配筋不应使施工过分困难。框架节点的抗震设计包括核芯区截面抗震验算和抗震构造措施。建筑抗震设计规范规定，一、二级框架的节点核芯区，应进行抗震验算；三、四级框架节点核芯区，可不进行抗震验算，但应符合抗震构造措施的要求。112 1节点核芯区的抗震验算节点核芯区的抗震验算 框架节点核芯区是指框架梁、柱相交的部位。节点核芯区混凝土处于压剪复合应力状态，在地震反复荷载作用下，节点震害多为交叉裂缝。试验结果表明，节点核芯区的破坏可分为两个阶段：第一阶段，随着反复荷载的增加，首先在角上出现微斜裂缝，并向中心发展，然后突然出现斜向贯通裂缝，使节点刚度迅速下降，这个阶段主要由混凝土承担剪力；第二阶段，随着荷载继续增加，节点核芯区出现多条严重斜向裂缝，这时主要由箍筋承担剪力，直至箍筋达到屈服，在混凝土尚未剥落前，节点仍可承担一定的荷载。113节点的抗震验算包括调整节点的剪力设计值、按剪压比要求核算节点核芯区截面尺寸，以及节点核芯区的抗剪承载力验算。节点剪力设计值的调整 为保证在节点周围的梁柱发生破坏之前不出现节点的破坏，应使节点的抗剪能力超过梁柱引起的节点剪力。为此，一、二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值，应按下列公式确定：9度时和一级框架结构尚应符合114式中 梁柱节点核芯区组合的剪力设计值；梁截面的有效高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之间的距离；梁的截面高度，节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值；节点剪力增大系数，一级取1.35，二级取1.2；节点左右梁端反时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和，一级时若节点左右梁端均为负弯矩，绝对值较小的弯矩应取零；节点左右梁端反时针或顺