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高层建筑设计第6章 钢筋混凝土框架构件设计.ppt

高层建筑设计第6章 钢筋混凝土框架构件设计

精品课件库
2019-06-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《高层建筑设计第6章 钢筋混凝土框架构件设计ppt》,可适用于高等教育领域

第六章钢筋混凝土框架设计和构造延性耗能框架的概念设计框架梁抗震设计框架柱抗震设计梁柱节点核芯区抗震设计钢筋的连接和锚固延性耗能框架的概念设计延性结构见图()延性结构(截面)能维持承载能力而又具有较大的塑性变形的能力。截面开始屈服My、y、fy、y截面破坏Mu、u、fu、u()截面和构件的塑性变形能力常常用延性比来衡量,延性比越大延性越好。构件位移延性比:f=fufy截面曲率延性比:=uy顶点位移延性比:=uy延性框架设计基本措施()钢筋混凝土框架延性的“塑性铰控制”理论基本要点:允许某些截面出现塑性铰吸收、耗散地震能量控制塑性铰出现部位选择合理截面形式及配筋构造塑性铰本身有较好的塑性变形能力和吸收耗散能量的能力塑性铰能使结构具有较大的延性。()钢筋混凝土延性框架的基本措施是:见图强柱弱梁强剪弱弯强结点、弱杆件(强结点、强锚固)强底层柱(局部加强)框架梁抗震设计钢筋混凝土梁的破坏形态与延性()在抗震框架中应设计具有良好延性的框架梁。弯曲破坏:少筋梁脆性破坏超筋梁脆性破坏适筋梁延性破坏具有塑性变形能力。见图剪切破坏:斜拉或斜压破坏脆性剪压破坏延性很小。()对于抗震的框架不仅要求梁在塑性铰出现之前不被剪坏而且还要要求在塑性铰出现之后也不要过早剪坏要求延性梁的抗剪承载能力大于抗弯承载能力即强剪弱弯。影响梁延性的因素及改善延性的措施()影响钢筋混凝土梁延性的因素:值:↓延性好。见图()改善钢筋混凝土梁延性的措施:减小x()见图梁端塑性铰区箍筋加密塑性铰外移见图框架梁的截面设计钢筋混凝土梁的正截面承载力计算:()梁的正截面承载力计算公式不考虑地震作用的组合时:γS≤RM≤Mu)考虑地震作用的组合时:SE≤REγREME≤MuERE抗震设计中的正截面承载力直接采用静载作用下的承载力计算公式即:RE=R(MuE=Mu)ME≤MuERE=MuRE(或REME≤Mu)()框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值除按计算确定外另:一级抗震等级:AsAs≥二、三级抗震等级:AsAs≥ ∴框架梁两端(支座截面)必须是双筋截面。()承载力计算公式由另一极限状态平衡条件M|As=得不考虑地震作用时:考虑地震作用时:()正截面构造要求计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度:一级抗震等级:x≤h二、三级抗震等级:x≤h(非抗震x≤ξbh)抗震设计时梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于。抗震设计时纵向受拉钢筋的最小配筋率()非抗震设计框架的要求同一般钢筋混凝土结构max(ftfy)。梁的斜截面承载力计算()抗震设计中采用与非抗震设计中不同的斜截面受剪承载力计算公式:R=Vu=VcVsRE=VuE=VcVs即:Vb≤VuERE=(VcVs)RE或:REVb≤(VcVs)()承载力计算(抗震设计)一般框架梁:REVb≤ftbhfyvAsvhs集中荷载作用下(包括有多种荷载其中集中荷载对节点边缘产生的剪力值占总剪力值的以上的情况的框架梁:REVb≤ftbh()fyvAsvhs()按照“强剪弱弯”的要求调整剪力设计值Vb调整前的最大剪力:见图按“强剪弱弯”要求将由弯矩产生的剪力放大vb倍:度和一级抗震时尚应符合以下要求:vb梁剪力增大系数。一、二、三级抗震时vb分别为、、。Mlbua、Mrbua框架梁左、右端的极限抗弯承载力。按梁的实际配筋计算。计算时取钢筋抗拉强度标准值fyk。可按下列简化公式计算Mbu:Mbua=Asfyk(hb-a)Mlb、Mrb组合得到的梁左、右端计算弯矩。VGb梁在本跨竖向重力荷载作用下产生的简支支座反力设计值。()梁斜截面有关构造规定截面尺寸和混凝土强度:考虑地震作用组合时当跨高比lh≥时Vb≤(cfcbh)RE当跨高比lh<时Vb≤(cfcbh)RE。在强柱弱梁和强剪弱弯的情况下不宜采用加大梁高度的作法常常采用截面高宽比较小的扁梁。不利用弯起钢筋抗剪。沿梁全长箍筋的面积配筋率sv:一级抗震等级svftfyv二级抗震等级svftfyv三、四级抗震等级svftfyv非抗震svftfyv梁两端箍筋应加密要求下表。当梁端纵向钢筋配筋率大于%时表中箍筋最小直径应增大mm。在非加密区箍筋间距按下表采用并不少于加密区箍筋数量的%。抗震等级加密区长度(取较大值)箍筋最大间距(取较小值)箍筋最小直径(取较大值)一hbmmhb/dmmd/二hbmmhb/dmmd/三hbmmhb/dmmd/四hbmmhb/dmmd/第一个箍筋应设置在距支座边缘mm处。钢箍必须做成封闭箍加弯钩弯钩端头直段长度应为d且不小于mm。箍筋肢距要求。框架柱抗震设计柱的破坏形态和延性()弯曲破坏:延性破坏s→fyy→fyc→fc()剪切受压破坏:有一定延性水平裂缝发展成斜裂缝受压区混凝土剪切错动。()剪切受拉破坏:脆性破坏较小箍筋少主筋s→fy后箍筋突然屈服。()剪切斜拉破坏:脆性破坏短柱中斜裂缝成对角线sv→fyv时s<fy。()粘结破坏脆性破坏。影响柱延性的因素剪跨比:=M(Vhc)柱的剪跨比小延性差。一般Hc(hc)故剪跨比也可用柱的长细比来表达。Hc为柱净高。分体柱平面示意图改变短柱为长柱的措施之一:采用分体柱(见下图)。轴压比NN=NE(bchcfc)()N越小延性越好。()轴压比的限制值见表:见图对称配筋柱混凝土的相对受压区高度与轴压比有关。剪压比V:V=VE(bchcfc)()V越小延性越好()剪压比的限制:不考虑地震组合:V≤考虑地震组合:V≤RE>V≤RE≤塑性铰区的箍筋配置箍筋的作用:见图直接承担剪力约束混凝土防止纵筋压曲。见图配箍特征值V:λv越大对混凝土约束越强混凝土极限压应变越大。柱的正截面承载力计算计算公式:NE≤NuERE=NuRE(对大偏心受压柱)柱端弯矩调整()按“强柱弱梁”要求调整度和一级框架尚应满足:Mc≥Mbua∑Mc同一节点上下柱端截面设计弯矩之和∑Mb同一节点左右梁端截面设计弯矩之和∑Mbua同一节点左右梁端截面抗弯承载力之和。Mc对框架结构二、三级抗震等级分别取为、对其它结构中的框架一、二、三、四级分别取、、和。顶层柱、柱轴压比小于的柱不调整。()按“强底层柱”要求调整抗震设计时一、二、三级框架结构底层柱下端截面弯矩设计值应按考虑地震作用组合的弯矩设计值分别乘以增大系数、和。计算偏心距e=MN时采用按“强柱弱梁”、“强底层柱”、角柱调整要求调整后的柱端弯矩Mc。()角柱弯矩调整一、二、三、四级框架角柱经上述调整后的弯矩设计值应乘以不小于的增大系数。抗震结构中柱截面最小配筋率(全截面)注:表中括号内数值适用于框架结构柱截面每一侧纵向钢筋配筋率不应小于%。柱正截面构造规定最小配筋率(见下表)、最大配筋率(≤)。对称配筋。最小截面尺寸mm(mm)圆柱d≥~mm。纵筋接头要求。纵筋间距(≤mm)。截面尺寸大于mm的柱一、二、三级抗震设计时其纵向钢筋间距不宜大于mm抗震等级为四级和非抗震设计时柱纵向钢筋间距不宜大于mm柱纵向钢筋净距均不应小于mm。全部纵向钢筋的配筋率非抗震设计时不宜大于%、不应大于%抗震设计时不应大于%。一级且剪跨比不大于的柱其单侧纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于%。边柱角柱及剪力墙端柱考虑地震作用组合产生小偏心受拉时柱内纵筋总截面面积应比计算值增加%。柱的斜截面承载力计算公式:VE≤VuERE VuE=VcVs即:Vc≤VuERE=(VcVs)RE剪力调整:()按柱“强剪弱弯”要求调整强剪弱弯要求:对一、二、三级抗震等级cv分别为、、。Mtc、Mbc由内力组合得到的柱上、下端的最不利设计弯矩。Mtcu、Mbcu柱上、下端截面的抗弯承载力可按实际配筋面      积和材料强度标准值确定。柱的斜截面构造要求()最小截面尺寸:无地震组合时:Vc≤cfcbchc有地震组合时:>的柱:Vc≤(cfcbchc)RE≤的柱:Vc≤(cfcbchc)RE()角柱剪力调整一、二、三、四级框架角柱经上述调整后的剪力设计值应乘以不小于的增大系数。()柱的箍筋箍筋形式:普通矩形箍、螺旋箍、复式箍等。箍筋加密区范围:底层柱的上端和其他各层柱的两端取柱净高的/、柱截面长边尺寸hc(或圆柱直径)或mm三者中的较大值。短柱一、二级抗震等级的角柱和框支柱取柱全高。在底层柱基础较深而又遇有刚性地坪时地坪上下各mm范围。底层柱柱根以上/柱净高的范围加密区箍筋数量:且:一级:v≥%二级:v≥%三、四级:v≥%。≥vfc/fyvλv最小体积配箍特征值见pp表)箍筋肢距:一级不宜大于mm和倍箍筋直径的较大值二、三级不宜大于mm和倍箍筋直径的较大值四级不宜大于mm为便于浇灌混凝土纵筋间距也不宜小于mm每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋约束。梁柱节点核芯区抗震设计强节点、强锚固()节点区的破坏节点区无箍筋或少箍筋在剪压作用下混凝土出现斜裂缝然后挤压破碎纵向钢筋压屈成灯笼状。钢筋锚固破坏。()强节点抗剪验算在节点区配置足够的箍筋并保证混凝土的强度及密实性。()强锚固处理好纵向钢筋在节点区的锚固构造。()节点抗震设计一、二、三级框架的节点核心区应进行抗震验算四级框架节点可不进行抗震验算。。节点区设计剪力在地震作用下通过节点区的梁纵向钢筋一侧受拉另一侧受压容易出现粘结破坏(见下图)。节点设计剪力由强节点要求能抵抗当节点两边梁端出现塑性铰时的节点区剪力。()平衡条件图示中柱节点核芯区上半部为隔离体:Vj=(CsCc)fykAtsVc=(fykAbs)fykAts–Vc()强结点要求平衡剪力放大jb倍度和一级框架:一级、二级、三级框架的其它情况:∑Mb节点左右梁端组合弯矩设计值之和∑Mbua节点左右梁端按实际钢筋面积和材料强度标准值计算的受弯承载力所对应的弯矩设计值之和jb强节点系数。对框架结构一级取二级取三级取对其它结构中的框架一级取二级取三级取Hc柱的计算高度可采用节点上、下柱反弯点之间的距离。节点区抗剪验算()节点区的抗剪承载力公式由试验得到:()在一、二、三级框架节点由上式计算节点区所需的箍筋面积及间距同时满足构造要求。()在四级框架中节点区不需进行抗剪验算按构造要求配置箍筋。节点区配置的箍筋至少要与柱中箍筋加密区的箍筋数量相等节点区构造要求()截面尺寸和混凝土强度节点区平均剪应力限制:Vj≤(jcfcbjhj)RE在节点区的混凝土强度等级应与柱的混凝土强度等级相同。当节点区混凝土与梁板混凝土一起浇注时必须注意节点区混凝土强度等级与柱混凝土强度等级相差不应超过MPa。()箍筋Smax、dmin要求:不小于柱加密区()一、二、三级抗震要求时v分别不小于、、。()一、二、三级抗震时v分别不小于、、。()<的梁柱节点其v值不小于上下柱端的v。()柱内箍筋应延伸至节点内且Smax≯mm。钢筋的连接和锚固梁、柱钢筋锚固及搭接在抗震设计时纵向受力钢筋的锚固和搭接长度要求比非抗震设计时加大。()纵筋锚固要求一、二级抗震等级laE=la三级抗震等级laE=la四级抗震等级laE=la()纵筋搭接要求搭接方法有搭接接头、机械接头和焊接接头宜优先选用焊接或机械接头钢筋连接部位当采用搭接接头时其搭接长度应不小于llE:llE=laE且不小于mm。节点核芯区钢筋锚固非抗震设计时节点核芯区钢筋锚固抗震设计时节点核芯区钢筋锚固边梁节点核芯区钢筋锚固。(见图)(见图)(见图)本章结束谢谢听讲!图非抗震框架图抗震框架梁纵筋伸出柱面图边梁核心区附加锚固图–图框架屈服机制(a)梁铰机制(b)柱铰机制(c)混合铰机制图不同弯曲破坏形态的梁图图图梁端塑性铰区裂缝图梁端塑性铰外移图图混凝土相对受压区高度与曲率延性比关系的试验结果图图

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