高层建筑结构设计(第四讲)12.ppt

第四讲 钢筋混凝土框架结构设计 唐 兴 荣 博 士 教 授 苏州科技学院 土木工程学院 二○一二年二月 内容提要 一、延性梁 框架梁的破坏形态与延性 框架梁的受压区高度与延性 框架梁的箍筋与延性 框架梁的截面尺寸与延性 二、延性柱 柱的破坏形态与延性 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 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 柱的强剪弱弯 柱的截面尺寸及限制柱截面剪压比 三、强节点、强锚固 核心区的破坏 节点核心区破坏机理和剪力设计值 节点核心区混凝土强度等级问题 节点区构造改进及塑性铰转移 第一节 延性梁 一、框架梁的破坏形态与延性 ? 梁的破坏 可能弯曲破坏（少筋破坏、超筋破坏、适筋破坏） 可能剪切破坏（斜拉破坏、剪压破坏、斜压破坏） “强剪弱弯”设计 ? 要求截面的抗剪承载力大于抗弯承载力 ? 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 二、框架梁的受压区高度与延性 ? 根据试验和震害，梁端的破坏主要集中于（1.5～2.0）倍梁高的长度范围内；当箍筋间距小于6d～8d（d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长度，限制箍筋最大肢距。 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） 四、框架梁截面尺寸与延性 ? 框架梁的截面尺寸应满足要求： ? 承载力要求 ? 刚度要求 ? 剪压比要求?限制平均剪应力，即限制梁最小截面尺寸 ? 剪压比? 截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度之比 第二节 延性柱 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： ? 压弯破坏（大偏心受压破坏）-延性破坏-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）-延性很小，基本脆性破坏 ? 剪切受压破坏-延性很小，基本脆性破坏 ? 剪切受拉破坏-脆性破坏 ? 剪切斜拉破坏-脆性破坏 ? 粘结开裂破坏-脆性破坏 二、剪跨比是影响柱破坏形态的主要因素 三、轴压比是影响柱延性的重要因素 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： ? 抵抗剪力 ? 约束混凝土 ? 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 （1）高强度混凝土柱 （2）纤维加强混凝土柱（钢纤维、碳纤维、碳纤维布等） （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 （4）采用增设芯柱的钢筋混凝土柱 （5）采用钢筋混凝土分体柱（带缝槽钢筋混凝土柱） （6）采用型钢混凝土柱 （7）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） （8）采用钢管混凝土柱 （9）采用中空钢管混凝土柱 （10）采用不同类型的组合柱（钢管为芯柱的型钢混凝土柱 ；分体柱的各单元柱内增设钢筋混凝土芯柱等） 五、柱的加强部位（以一级抗震设计框架为例） （1）调整柱端弯矩，实现强柱弱梁 六、柱的强剪弱弯（以一级抗震设计框架为例） ? 框架柱内力调整结果 第三节 强节点、强锚固 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 ? 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，核心区不发生剪切破坏，体现强节点的要求。 ? 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承载力，只要按要求构造设置箍筋。 ? 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 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5Mpa ? 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 ? 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方法增强核芯区