高层建筑结构设计(第四讲)12课件

第四讲第四讲第四讲第四讲 钢筋混凝土框架结构设计钢筋混凝土框架结构设计钢筋混凝土框架结构设计钢筋混凝土框架结构设计苏州科技学院苏州科技学院苏州科技学院苏州科技学院 土木工程学院土木工程学院土木工程学院土木工程学院二二二二 一二一二一二一二年二月年二月年二月年二月内容提要内容提要一、延性梁一、延性梁 框架梁的破坏形态与延性框架梁的破坏形态与延性 框架梁的受压区高度与延性框架梁的受压区高度与延性 框架梁的箍筋与延性框架梁的箍筋与延性 框架梁的截面尺寸与延性框架梁的截面尺寸与延性二、延性柱二、延性柱 柱的破坏形态与延性柱的破坏形态与延性 剪跨比影响柱破坏的主要因素剪跨比影响柱破坏的主要因素 轴压比影响柱延性的重要因素轴压比影响柱延性的重要因素 设置箍筋提高混凝土极限压应变、改善混凝土延性性能的有效措施设置箍筋提高混凝土极限压应变、改善混凝土延性性能的有效措施 柱的加强部位柱的加强部位 柱的强剪弱弯柱的强剪弱弯 柱的截面尺寸及限制柱截面剪压比柱的截面尺寸及限制柱截面剪压比三、强节点、强锚固三、强节点、强锚固 核心区的破坏核心区的破坏 节点核心区破坏机理和剪力设计值节点核心区破坏机理和剪力设计值 节点核心区混凝土强度等级问题节点核心区混凝土强度等级问题 节点区构造改进及塑性铰转移节点区构造改进及塑性铰转移第一节第一节 延性梁延性梁一、框架梁的破坏形态与延性一、框架梁的破坏形态与延性 梁的破坏梁的破坏 可能可能弯曲破坏弯曲破坏（少筋破坏、超筋破坏、适筋破坏）（少筋破坏、超筋破坏、适筋破坏）可能可能剪切破坏剪切破坏（斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏）（斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏）梁剪切破坏是由于剪切承载力不足，出现剪切斜裂缝，在弯曲屈服前梁构件梁剪切破坏是由于剪切承载力不足，出现剪切斜裂缝，在弯曲屈服前梁构件沿斜裂缝剪断而破坏，弯曲屈服前的剪切破坏是脆性破坏沿斜裂缝剪断而破坏，弯曲屈服前的剪切破坏是脆性破坏 按按“强剪弱弯强剪弱弯”设计设计“强剪弱强剪弱弯弯”设计设计 要求截面的抗剪承载力大于抗弯承载要求截面的抗剪承载力大于抗弯承载力力注意：注意：一级、二级、三级框架梁端截面箍筋加密区外的区段，以及四级和非一级、二级、三级框架梁端截面箍筋加密区外的区段，以及四级和非抗震框架梁，梁的剪力设计值取最不利组合得到的剪力抗震框架梁，梁的剪力设计值取最不利组合得到的剪力 由于框架梁只在梁端出现塑性铰，在设计中只要求梁端截面抗剪承载由于框架梁只在梁端出现塑性铰，在设计中只要求梁端截面抗剪承载力高于抗弯承载力力高于抗弯承载力 利用构件力平衡关系，由组合弯矩计算剪力，再乘以放大系数，作利用构件力平衡关系，由组合弯矩计算剪力，再乘以放大系数，作为截面的剪力设计值计算箍筋用量为截面的剪力设计值计算箍筋用量 简化方法简化方法如何真正实现如何真正实现“强剪弱弯强剪弱弯”？设计剪力大于实际受弯承载力，使梁的受剪承载力大于实际受弯承载力设计剪力大于实际受弯承载力，使梁的受剪承载力大于实际受弯承载力 一级的框架结构一级的框架结构和和9 9度的一级框架梁度的一级框架梁,除符合简化要求外除符合简化要求外,尚应符合下列要求尚应符合下列要求 剪剪力力设计值取式（设计值取式（*）和式（）和式（*）二者的较大值）二者的较大值 保证框架梁保证框架梁“强剪弱弯强剪弱弯”二、框架梁的受压区高度与延性二、框架梁的受压区高度与延性 影响梁延性大小的主要因素：影响梁延性大小的主要因素：框架结构中，塑性铰首先出现在梁端部，抗震等级越高的框架，要求梁的框架结构中，塑性铰首先出现在梁端部，抗震等级越高的框架，要求梁的延性越大，因而限制梁端部截面受压高度越严格，要求配置的受压钢筋数量延性越大，因而限制梁端部截面受压高度越严格，要求配置的受压钢筋数量也越大也越大 在延性框架中过多配置梁的受拉钢筋对延性不利在延性框架中过多配置梁的受拉钢筋对延性不利 会减小梁的弯曲塑性铰延性会减小梁的弯曲塑性铰延性 会加大屈服时相应的剪力会加大屈服时相应的剪力三、框架梁的箍筋与延性三、框架梁的箍筋与延性 框架梁端破坏主要集中在梁端塑性铰区范围内，钢筋屈服是一个区段。在框架梁端破坏主要集中在梁端塑性铰区范围内，钢筋屈服是一个区段。在反复荷载作用下，竖向裂缝贯通，斜裂缝交叉，混凝土骨料的咬合作用渐渐反复荷载作用下，竖向裂缝贯通，斜裂缝交叉，混凝土骨料的咬合作用渐渐丧失，主要依靠箍筋和纵筋的销健作用传递剪力，十分不利。丧失，主要依靠箍筋和纵筋的销健作用传递剪力，十分不利。在梁的两端设置箍筋加密区在梁的两端设置箍筋加密区 抗震设防的框架梁不用弯起钢筋抗剪抗震设防的框架梁不用弯起钢筋抗剪 箍筋必须封闭，应有箍筋必须封闭，应有135135o o弯钩，弯钩直段长度弯钩，弯钩直段长度箍筋直径的箍筋直径的1010倍和倍和75mm75mm的较大者的较大者 根据试验和震害，梁端的破坏主要集中于（根据试验和震害，梁端的破坏主要集中于（1.52.0）倍梁高的长度）倍梁高的长度范围内；当箍筋间距小于范围内；当箍筋间距小于6d8d（d为纵向钢筋直径）时，混凝土压为纵向钢筋直径）时，混凝土压溃前受压钢筋一般不致压曲，延性较好。因此，规定了箍筋加密区的溃前受压钢筋一般不致压曲，延性较好。因此，规定了箍筋加密区的长度，限制箍筋最大肢距。长度，限制箍筋最大肢距。抗震等级抗震等级加密区长度加密区长度（采用较大值）（采用较大值）/mm箍筋最大间距箍筋最大间距（采用最小值）（采用最小值）/mm箍筋最小直径箍筋最小直径/mm一一2hb，500hb/4，6d，10010二二1.5hb，500hb/4，8d，1008三三1.5hb，500hb/4，8d，1508四四1.5hb，500hb/4，8d，1506梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径梁端箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径注：注：1、d-纵向钢筋直径；纵向钢筋直径；hb-梁的截面高度梁的截面高度 2、箍筋直径大于、箍筋直径大于12mm、数量不少于、数量不少于4肢且肢距不大于肢且肢距不大于150mm时，一、二级的时，一、二级的最大间距应允许适当放宽，但不得大于最大间距应允许适当放宽，但不得大于150mm。3、当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于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时，表中箍筋最小直径数值应增大2mm框架梁配筋构造汇总（注意：框架梁配筋构造汇总（注意：梁端箍筋加密区长度、箍筋最大间距、最小直径梁端箍筋加密区长度、箍筋最大间距、最小直径）GB50011-2010GB50011-2010：“梁端纵向受力钢筋的配筋率不宜大于梁端纵向受力钢筋的配筋率不宜大于2.5%”2.5%”由由强制性强制性改为非强制改为非强制性性四、框架梁截面尺寸与延性四、框架梁截面尺寸与延性 框架梁的截面尺寸应满足要求：框架梁的截面尺寸应满足要求：承载力要求承载力要求 刚度要求刚度要求 剪压比要求剪压比要求 限制平均剪应力，即限制梁最小截面尺寸限制平均剪应力，即限制梁最小截面尺寸 剪压比剪压比 截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度之比截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度之比 不符合要求：加大截面尺寸、提高混凝土强度等级等不符合要求：加大截面尺寸、提高混凝土强度等级等第二节第二节 延性柱延性柱一、柱破坏形态与延性一、柱破坏形态与延性 在竖向荷载和反复水平荷载共同作用下钢筋混凝土框架柱的破坏形态：在竖向荷载和反复水平荷载共同作用下钢筋混凝土框架柱的破坏形态：压弯破坏（大偏心受压破坏）压弯破坏（大偏心受压破坏）-延性破坏延性破坏-柱抗震设计尽可能实现大偏心破坏柱抗震设计尽可能实现大偏心破坏 压弯破坏（小偏心受压破坏）压弯破坏（小偏心受压破坏）-延性很小，基本脆性破坏延性很小，基本脆性破坏 剪切受压破坏剪切受压破坏-延性很小，基本脆性破坏延性很小，基本脆性破坏 剪切受拉破坏剪切受拉破坏-脆性破坏脆性破坏 剪切斜拉破坏剪切斜拉破坏-脆性破坏脆性破坏 粘结开裂破坏粘结开裂破坏-脆性破坏脆性破坏二、剪跨比是影响柱破坏形态的主要因素二、剪跨比是影响柱破坏形态的主要因素 工程中应尽可能设计成长柱，如设计成短柱，应采取措施改善其性能，尽量工程中应尽可能设计成长柱，如设计成短柱，应采取措施改善其性能，尽量避免采用极短柱避免采用极短柱 三、轴压比是影响柱延性的重要因素三、轴压比是影响柱延性的重要因素 对称配筋柱截面的混凝土相对受压区高度对称配筋柱截面的混凝土相对受压区高度 与其轴压比与其轴压比n n成正比，增大轴压比成正比，增大轴压比n n，也就增大相对受压区高度。也就增大相对受压区高度。规范：限制柱轴压比规范：限制柱轴压比 实现大偏心受压破坏，使柱具有良好的延性和耗能能力实现大偏心受压破坏，使柱具有良好的延性和耗能能力 剪跨比剪跨比22，混凝土强度等级，混凝土强度等级 C60C60的一、二、三、四级抗震等级框架结构柱的的一、二、三、四级抗震等级框架结构柱的轴压比限值分别为：轴压比限值分别为：0.650.65、0.75、0.85、0.90.9；剪跨比剪跨比 2 2的柱轴压比限值应降低的柱轴压比限值应降低0.050.05；剪跨比剪跨比1.51.5的柱轴压比限值应专门研究并采取特殊的构造措施的柱轴压比限值应专门研究并采取特殊的构造措施 柱轴压比不应大于柱轴压比不应大于1.051.05;可不进行地震作用计算的结构，取无地震组合的轴力设计值，轴压比限值应取可不进行地震作用计算的结构，取无地震组合的轴力设计值，轴压比限值应取1.0.1.0.框架框架-剪力墙结构中，各级框架柱的轴压比限值分别放宽剪力墙结构中，各级框架柱的轴压比限值分别放宽0.050.05。四、设置箍筋是提高混凝土极限压应变、改善混凝土延性性能的有效措施四、设置箍筋是提高混凝土极限压应变、改善混凝土延性性能的有效措施 柱中箍筋作用：柱中箍筋作用：抵抗剪力抵抗剪力 约束混凝土约束混凝土 防止纵筋压屈防止纵筋压屈 箍筋对混凝土的约束是提高混凝土极限压应变，改善柱延性性能的主要措施箍筋对混凝土的约束是提高混凝土极限压应变，改善柱延性性能的主要措施 常用箍筋形式常用箍筋形式 普通箍（矩形、圆形）普通箍（矩形、圆形）复合箍复合箍 螺旋箍螺旋箍 复合螺旋箍（螺旋箍复合螺旋箍（螺旋箍+矩形箍）矩形箍）连续复合螺旋箍（用一根钢筋连续缠绕而成的螺旋式箍）连续复合螺旋箍（用一根钢筋连续缠绕而成的螺旋式箍）思考题：思考题：试说明改善钢筋混凝土柱延性的方法，并作简要说明。（要求尽可能多的情况）试说明改善钢筋混凝土柱延性的方法，并作简要说明。（要求尽可能多的情况）普通箍普通箍复合箍复合箍螺旋箍螺旋箍连续复合螺旋箍（用于矩形截面柱）连续复合螺旋箍（用于矩形截面柱）（1 1）高强度混凝土柱）高强度混凝土柱（2 2）纤维加强混凝土柱（钢纤维、碳纤维、碳纤维布等）纤维加强混凝土柱（钢纤维、碳纤维、碳纤维布等）（3 3）采用配有复合箍、复合螺旋箍、连续复合矩形螺旋箍的钢筋混凝土柱）采用配有复合箍、复合螺旋箍、连续复合矩形螺旋箍的钢筋混凝土柱 （4 4）采用增设）采用增设芯柱的钢筋混凝土柱芯柱的钢筋混凝土柱（5 5）采用钢筋混凝土分体柱（）采用钢筋混凝土分体柱（带缝槽钢筋混凝土柱带缝槽钢筋混凝土柱）（6 6）采用型钢混凝土柱）采用型钢混凝土柱（7 7）采用空间钢构架混凝土柱（）采用空间钢构架混凝土柱（角钢、纵筋与缀条或箍筋焊接成骨架角钢、纵筋与缀条或箍筋焊接成骨架）（8 8）采用钢管混凝土柱）采用钢管混凝土柱（9 9）采用中空钢管混凝土柱）采用中空钢管混凝土柱（1010）采用不同类型的组合柱（）采用不同类型的组合柱（钢管为芯柱的型钢混凝土柱钢管为芯柱的型钢混凝土柱 ；分体柱的各单；分体柱的各单元柱内增设钢筋混凝土芯柱等元柱内增设钢筋混凝土芯柱等）芯柱尺寸及配筋示意芯柱尺寸及配筋示意 分体柱的截面形式分体柱的截面形式（a）方形；（）方形；（b）矩形）矩形五、柱的加强部位（五、柱的加强部位（以一级抗震设计框架为例以一级抗震设计框架为例）（1 1）调整柱端弯矩，实现强柱弱梁）调整柱端弯矩，实现强柱弱梁 （3 3）加大角柱设计内力，提高其承载力）加大角柱设计内力，提高其承载力一级二级三级四级GB50011-20011.41.21.1GB50011-20101.71.51.31.2框架结构框架柱端截面弯矩增大系数框架结构框架柱端截面弯矩增大系数框架结构底层柱下端截面弯矩增大系数框架结构底层柱下端截面弯矩增大系数一级二级三级四级GB50011-20011.51.251.15GB50011-20101.71.51.31.2 本次规范修订，提高了框架结构的柱端弯矩增大系数，并该补充了四级框本次规范修订，提高了框架结构的柱端弯矩增大系数，并该补充了四级框架的柱端弯矩增大系数，分析提高的原因。架的柱端弯矩增大系数，分析提高的原因。六、柱的强剪弱弯（六、柱的强剪弱弯（以一级抗震设计框架为例以一级抗震设计框架为例）一级二级三级四级GB50011-20011.41.21.1GB50011-20101.51.31.21.1框架结构框架柱端剪力增大系数框架结构框架柱端剪力增大系数 本次规范修订，提高了框架结构的柱端剪力增大系数，框架梁、框架结构本次规范修订，提高了框架结构的柱端剪力增大系数，框架梁、框架结构以外的框架的柱的剪力增大系数与以外的框架的柱的剪力增大系数与GB50011-2001相同。并该补充了四级框架相同。并该补充了四级框架的柱端剪力增大系数，分析提高的原因。的柱端剪力增大系数，分析提高的原因。框架柱内力调整结果框架柱内力调整结果第三节第三节 强节点、强锚固强节点、强锚固一、核心区的破坏一、核心区的破坏 节点核心区的破坏：沿斜裂缝剪切破坏，或形成多条交叉斜裂缝后，在节点核心区的破坏：沿斜裂缝剪切破坏，或形成多条交叉斜裂缝后，在反复荷载作用下混凝土挤压破碎反复荷载作用下混凝土挤压破碎 保证核心区不过早发生剪切破坏的主要措施是保证节点区混凝土的强度保证核心区不过早发生剪切破坏的主要措施是保证节点区混凝土的强度和密实性，且配置足够的箍筋和密实性，且配置足够的箍筋二、节点核心区破坏机理和剪力设计值二、节点核心区破坏机理和剪力设计值 作为拉杆的梁上、下纵向钢筋必须有足够的抗拉能力，当钢筋不能直通作为拉杆的梁上、下纵向钢筋必须有足够的抗拉能力，当钢筋不能直通时必须有良好的锚固时必须有良好的锚固 核心区出现斜向裂缝的原因是压应变超过了混凝土的峰值应变，通过箍核心区出现斜向裂缝的原因是压应变超过了混凝土的峰值应变，通过箍筋约束可以提高混凝土的应变能力筋约束可以提高混凝土的应变能力 当梁钢筋屈服后，箍筋可起到拉杆作用以抵抗拉力当梁钢筋屈服后，箍筋可起到拉杆作用以抵抗拉力 规范：采用保证核心区的抗剪承载力的设计方法，配置节点核心区的箍规范：采用保证核心区的抗剪承载力的设计方法，配置节点核心区的箍筋以抵抗斜裂缝的开展，要求在梁端钢筋屈服以前，核心区不发生剪切筋以抵抗斜裂缝的开展，要求在梁端钢筋屈服以前，核心区不发生剪切破坏，体现强节点的要求。破坏，体现强节点的要求。规范：规范：抗震等级一、二级时，根据剪力设计值验算框架节点区的抗剪承载力，并抗震等级一、二级时，根据剪力设计值验算框架节点区的抗剪承载力，并计算所需要的箍筋数量；计算所需要的箍筋数量；抗震等级三级、四级和非抗震设计框架结构的核心区可不验算节点区抗剪抗震等级三级、四级和非抗震设计框架结构的核心区可不验算节点区抗剪承载力，只要按要求承载力，只要按要求构造设置箍筋构造设置箍筋。框架节点核芯区箍筋构造框架节点核芯区箍筋构造 考虑到核芯区内箍筋的作用与柱端有所不同，其构造要求与柱端有所区别考虑到核芯区内箍筋的作用与柱端有所不同，其构造要求与柱端有所区别体积配箍率体积配箍率一级一级二级二级三级三级四级四级柱端柱端0.8%0.8%0.6%0.6%0.4%0.4%0.4%0.4%核芯区核芯区0.6%0.6%0.5%0.5%0.4%0.4%三、节点核芯区混凝土强度等级三、节点核芯区混凝土强度等级 柱采用高强等级混凝土，梁、板采用较低强度等级混凝土，梁柱节点核柱采用高强等级混凝土，梁、板采用较低强度等级混凝土，梁柱节点核芯区混凝土强度等级芯区混凝土强度等级？原规范：核心区混凝土强度等级与柱混凝土强度等级相差不宜大于原规范：核心区混凝土强度等级与柱混凝土强度等级相差不宜大于5Mpa5Mpa 提高楼盖混凝土强度等级，使框架梁、柱核芯区的混凝土强度等级与柱提高楼盖混凝土强度等级，使框架梁、柱核芯区的混凝土强度等级与柱的混凝土强度等级相同或略低的混凝土强度等级相同或略低 增加造价增加造价 柱核芯区先浇筑与柱相同等级的混凝土，在梁内留施工缝，沿施工缝设柱核芯区先浇筑与柱相同等级的混凝土，在梁内留施工缝，沿施工缝设置钢丝网，在混凝土初凝前浇注楼盖混凝土置钢丝网，在混凝土初凝前浇注楼盖混凝土 在核芯区内加插件，并配螺旋箍筋或加短钢管，或将柱内钢管通过节点等在核芯区内加插件，并配螺旋箍筋或加短钢管，或将柱内钢管通过节点等方法增强核芯区方法增强核芯区 增加施工困难，质量不易保证增加施工困难，质量不易保证 高强混凝土柱核芯区的合理设计方法？高强混凝土柱核芯区的合理设计方法？当核芯区周围有梁相连时，节点核心区混凝土受到约束，混凝土的极限当核芯区周围有梁相连时，节点核心区混凝土受到约束，混凝土的极限应变和强度提高，与下列因素有关：应变和强度提高，与下列因素有关：楼板和梁对柱核心区的约束程度楼板和梁对柱核心区的约束程度 梁宽超过梁宽超过1/21/2柱宽时，约束效果较好柱宽时，约束效果较好 中柱节点区四周有梁板约束，效果最好，极限应变和强度提高最大，边中柱节点区四周有梁板约束，效果最好，极限应变和强度提高最大，边柱次之，角柱较差柱次之，角柱较差 柱混凝土强度等级与楼板混凝土强度等级的相差程度柱混凝土强度等级与楼板混凝土强度等级的相差程度 美国美国ACI318-99ACI318-99：柱的混凝土强度等级为楼板混凝土强度等级的柱的混凝土强度等级为楼板混凝土强度等级的1.41.4倍，倍，应采取增强节点核芯区的措施应采取增强节点核芯区的措施 柱的竖向钢筋配筋率和梁的水平钢筋配筋率柱的竖向钢筋配筋率和梁的水平钢筋配筋率 柱和梁的纵向受力钢筋配筋率多，效果好柱和梁的纵向受力钢筋配筋率多，效果好 与柱尺寸相比，楼盖厚度与柱尺寸相比，楼盖厚度 楼板厚度薄，效果较好，无梁楼盖约束效果好楼板厚度薄，效果较好，无梁楼盖约束效果好 荷载的偏心荷载的偏心 美国美国ACI318-95ACI318-95：中柱核芯区混凝土的折合强度中柱核芯区混凝土的折合强度加拿大加拿大CSAA23.3-94CSAA23.3-94：中柱核芯区混凝土的折合强度中柱核芯区混凝土的折合强度 美国美国ACI318-95ACI318-95：边柱核芯区混凝土的折合强度边柱核芯区混凝土的折合强度 美国美国ACI318-95ACI318-95：角柱核芯区混凝土的折合强度角柱核芯区混凝土的折合强度 程懋堃，高强混凝土柱的梁柱节点处理方法，建筑结构，程懋堃，高强混凝土柱的梁柱节点处理方法，建筑结构，20012001（5 5）论文论文建议建议 当柱混凝土强度与梁板混凝土强度不同时，可采用以上方法计算节点核当柱混凝土强度与梁板混凝土强度不同时，可采用以上方法计算节点核心区混凝土的折合强度，所有抗震等级均必须按折合强度进行抗剪承载力心区混凝土的折合强度，所有抗震等级均必须按折合强度进行抗剪承载力验算，如满足抗剪承载力要求，则核芯区可采用与楼盖混凝土相同等级的验算，如满足抗剪承载力要求，则核芯区可采用与楼盖混凝土相同等级的混凝土，并与楼盖同时浇注混凝土。混凝土，并与楼盖同时浇注混凝土。对承载力不足的核心区，或梁宽度较窄时，可采用在梁两侧水平加腋对承载力不足的核心区，或梁宽度较窄时，可采用在梁两侧水平加腋的方法，以加大核心面积，并提高核心区的约束程度的方法，以加大核心面积，并提高核心区的约束程度 若为无梁楼盖，可采用上述方法计算核心区混凝土的折合强度，如果在若为无梁楼盖，可采用上述方法计算核心区混凝土的折合强度，如果在外柱以外有悬挑楼板，悬挑长度大于柱截面尺寸的外柱以外有悬挑楼板，悬挑长度大于柱截面尺寸的2 2倍，可按中柱公式计算。倍，可按中柱公式计算。对中柱，节点核心区混凝土的折合强度可按以下两式计算结果中较小对中柱，节点核心区混凝土的折合强度可按以下两式计算结果中较小值验算核心区的抗剪承载力值验算核心区的抗剪承载力四、节点核芯构造改进四、节点核芯构造改进 在边柱节点的柱侧设置突出于柱面的混凝土块，可保证边柱节点内钢筋在边柱节点的柱侧设置突出于柱面的混凝土块，可保证边柱节点内钢筋的锚固长度，缓解拥挤程度，改进节点性能的锚固长度，缓解拥挤程度，改进节点性能 采用梁水平加腋做法，扩大节点核芯区面积，也有利于钢筋锚固和缓解采用梁水平加腋做法，扩大节点核芯区面积，也有利于钢筋锚固和缓解钢筋拥挤程度钢筋拥挤程度 采用附加短筋或锚板加强钢筋的锚固采用附加短筋或锚板加强钢筋的锚固 塑性铰转移（在离柱表面约塑性铰转移（在离柱表面约h hb b处设置人工塑性铰，使该截面屈服早于梁处设置人工塑性铰，使该截面屈服早于梁端部屈服）端部屈服）【问题问题1 1】主体结构除个别部位外，不应采用梁柱铰接主体结构除个别部位外，不应采用梁柱铰接 由于建筑使用功能或立面的要求，在沿纵向边框架局部凸出，在纵向框架与横向框架相连的A点，常采用铰接处理。此类情况在框架结构中属于个别铰接，框架梁一端无柱。若在A点再设置柱或形成两根纵梁相连的扁柱，将使相邻双柱或扁柱承受大部分楼层地震剪力，造成平面内各抗侧力的竖向构件（柱子）刚度不均匀，尤其当局部凸出部位在端部或平面中不对称，产生扭转效应。框架梁个别铰接示意框架梁个别铰接示意 【问题问题2 2】设置少量剪力墙的框架结构的处理方法设置少量剪力墙的框架结构的处理方法 抗震设计的框架结构中，当仅在楼、电梯间或其他部位设置少量钢筋混凝土剪力墙时,由于剪力墙的存在，使结构受到的地震作用增大，且剪力墙与框架协同工作，使框架的上部受力加大，因此设计中不计及这部分剪力墙，仅按纯框架结构进行结构设计分析、配筋计算，然后将剪力墙构造配筋，无论对框架还是剪力墙都是不安全的。因此高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）规定，结构分析计算应结构分析计算应按剪力墙与框架的协同工作考虑按剪力墙与框架的协同工作考虑。如楼、电梯间位置较偏而产生较大的刚度偏心，宜采取将此种剪力墙减薄、开竖槽、开结构洞、配置少量单排钢筋等措施，减小剪力墙的作用，并宜增加与剪力墙相连柱的配筋。设置少量剪力墙的框架结构，因剪力墙承受的底部倾覆力矩较小，因此，框架部分的抗震等级仍按框框架部分的抗震等级仍按框架结构采用，剪力墙的抗震等级可同框架结构（架结构采用，剪力墙的抗震等级可同框架结构（当规定水平力作用下，底层框当规定水平力作用下，底层框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%50%时时）。【问题问题3 3】抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架 高高层层建建筑筑混混凝凝土土结结构构技技术术规规程程（JGJ3-2002JGJ3-2002）第第6.1.26.1.2条条规规定定，抗抗震震设设计计的的框框架架结结构构不不宜宜采采用用单单跨跨框框架架。这这是是由由于于单单跨跨框框架架的的抗抗侧侧刚刚度度小小，耗耗能能能能力力较较弱弱，结结构构超超静静定定次次数数较较少少，一一旦旦柱柱子子出出现现塑塑性性铰铰（在在强强震震时时不不可可避避免免），出出现现连连续续倒倒塌塌的的可可能能性性很很大大。震震害害表表明明，单单跨跨框框架架结结构构震震害害较较重重（包包括括多多层层），19991999年年台台湾湾的的集集集集地地震震，就就有有不不少单跨框架结构倒塌的震害实例。少单跨框架结构倒塌的震害实例。建建筑筑抗抗震震设设计计规规范范（GB50011-2010GB50011-2010）第第6.1.56.1.5条条规规定定：甲甲、乙乙类类建建度度筑筑以以及及高高度度大大于于24m24m的的丙丙类类建建筑筑，不不应应采采用用单单跨跨框框架架结结构构；高高度度不大于不大于24m24m的丙类建筑的丙类建筑不宜不宜采用单跨框架结构。采用单跨框架结构。框架结构中某个主轴方向均为单跨框架结构中某个主轴方向均为单跨单跨框架结构；单跨框架结构；某个主轴方向有局部大单跨框架某个主轴方向有局部大单跨框架可不作为单跨框架；可不作为单跨框架；一、二层的连廊采用单跨框架时，需要注意加强。一、二层的连廊采用单跨框架时，需要注意加强。此此类类单单跨跨框框架架往往往往为为工工厂厂工工艺艺要要求求，只只能能采采用用这这种种结结构构。如如允允许许，可可设设置置少少量量剪剪力力墙墙，由由剪剪力力墙墙作作为为第第一一道道防防线线，结结构构的的抗抗震震能能力力将将得以加强。因此，得以加强。因此，带剪力墙的单跨框架结构可不受此限制带剪力墙的单跨框架结构可不受此限制。根根据据超超限限高高层层建建筑筑工工程程抗抗震震设设防防专专项项审审查查技技术术要要点点规规定定，单单跨跨框框架架结结构构的的高高层层建建筑筑为为特特别别不不规规则则的的高高层层建建筑筑，属属于于超超限限高高层层建建筑筑，需需要要进进行行抗抗震震设设防防专专项项审审查查。因因此此，高高层层建建筑筑采采用用单单跨跨框框架架更更应应慎慎重。重。【问题问题4 4】框架结构按抗震设计时，不应采用混合承重形式框架结构按抗震设计时，不应采用混合承重形式 框框架架结结构构按按抗抗震震设设计计时时，不不应应采采用用部部分分由由砌砌体体墙墙承承重重、部部分分由由框框架架承承重重的的混混合合承承重重形形式式。框框架架结结构构中中的的楼楼、电电梯梯间间及及局局部部突突出出屋屋面面的的电电梯梯机机房房、楼楼梯梯间间、水水箱箱间间和和设设备备间间等等，应应采采用用框框架架承承重重，不不应应采采用用砌砌体体墙墙承承重重。屋屋顶顶设设置置的的水水箱箱和和其其他他设设备备应应可可靠靠地地支支承承在框架主体上。在框架主体上。框框架架结结构构与与砌砌体体结结构构体体系系所所用用的的承承重重材材料料完完全全不不同同，是是两两种种截截然然不不同同的的结结构构体体系系，其其抗抗侧侧刚刚度度、变变形形能能力力、结结构构延延性性、抗抗震震性性能能等等相相差差很很大大。将将这这两两种种结结构构在在同同一一建建筑筑物物中中混混合合使使用用，而而不不以以防防震震缝缝将将其其分分开开，必必然然会会导导致致建建筑筑物物受受力力不不合合理理、变变形形不不协协调调，对建筑物的抗震性能产生很不利的影响。对建筑物的抗震性能产生很不利的影响。【问题问题5 5】未实现未实现“强柱弱梁强柱弱梁”屈服机制的主要原因屈服机制的主要原因 框架梁上填充墙使得框架梁刚度增大的影响；框架梁上填充墙使得框架梁刚度增大的影响；楼板对框架梁的承载力和刚度增大影响；楼板对框架梁的承载力和刚度增大影响；框架梁跨度过大使得梁的截面尺寸增大，梁端抗弯承载力增大；框架梁跨度过大使得梁的截面尺寸增大，梁端抗弯承载力增大；梁端超配筋和钢筋实际强度超强；梁端超配筋和钢筋实际强度超强；规范对框架柱的轴压比限值过高使得框架柱的截面尺寸偏小；规范对框架柱的轴压比限值过高使得框架柱的截面尺寸偏小；柱最小配筋率和最小配箍率偏小；柱最小配筋率和最小配箍率偏小；大震下结构受力状态与结构弹性受力状态存在差异大震下结构受力状态与结构弹性受力状态存在差异；梁、柱可靠度的差异。梁、柱可靠度的差异。由于目前对框架结构由于目前对框架结构“强柱弱梁强柱弱梁”屈服机制的研究大多针对纯框架结构屈服机制的研究大多针对纯框架结构进行，因此确定柱端弯矩增大系数时，主要考虑了以上进行，因此确定柱端弯矩增大系数时，主要考虑了以上和和两个因素两个因素（因素（因素考虑并不充分），而对其它影响因素虽然有所考虑，但因规范考虑并不充分），而对其它影响因素虽然有所考虑，但因规范未给出具体规定和方法，使得这些因素在设计中未被充分考虑。未给出具体规定和方法，使得这些因素在设计中未被充分考虑。柔性连接砌体填充墙框架结构柔性连接砌体填充墙框架结构/带缝砌体填充墙框架结构带缝砌体填充墙框架结构 思考题：思考题：试分析框架结构未实现强柱弱梁屈服机制的原因（尽可能多的试分析框架结构未实现强柱弱梁屈服机制的原因（尽可能多的原因），并作适当的分析。原因），并作适当的分析。