端 V 右 跨中 M 右M 梁 端 V … … … …
柱 的 内 力 组 合 表(某柱)
层 次 第 N 层 位 内 置 力 上M 恒载① 荷载类别 活载② 地震荷载③ 竖向荷载组合 ②] 竖向荷载与地震 作用组合 [1.2①+1.4[1.2(①+0.5②)?1.3③] 乘?RE 端 N 下M 端 N ….
第十步、按组合内力进行梁柱配筋计算
为了较合理地控制强震作用下钢筋混凝土结构破坏机制和构件破坏形态,提高变
形能力,《抗震规范》体现了能力控制设计的概念,并区别不同抗震等级,在一定程度上实现“强柱弱梁”、“强节点弱杆件”和“强剪弱弯”的概念设计要求。这个概念在设计时用调整内力的方式实现。
一、框架梁
1、正截面受弯承载力验算
求出梁的控制截面组合弯矩后,即可按一般钢筋混凝土结构构件的计算方法进行配筋计算。
2、斜截面受剪承载力验算
1) 剪压比的限制
对梁的剪压比的限制,也就是对梁的最小截面的限制。 梁的组合剪力设计值应符合下列要求:
?REVb?0.2fcbh0
2)按“强剪弱弯”的原则,调整梁端剪力设计值
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(注意:调整前内力除于?RE,并将调整后的值Vb放回组合表中备用)
调整值: V??vb(Mbl?Mbr)/ln?VGb
lr9度和一级框架结构尚应符合 V?1.1(Mbua?Mbua)/ln?VGb
?vb——梁端剪力增大系数,一级为1.3,二级为1.2,三级为1.1。
3)斜截面受剪承载力验算
?REVb?0.42ftbh0?1.25fYVASVsh0
二、框架柱
1、正截面受弯承载力验算 1)轴压比的限制
轴压比的限制是为了保证柱具有一定的延性。 ??Nfcbh 要满足规范要求。
2)按“强柱弱梁”的原则,调整柱的弯矩设计值
(注意:调整前内力除于?RE,并将调整后的弯矩值放回组合表中备用)
框架节点处柱弯矩,除顶层和柱轴压比小于0.15者外,其设计值应按下列各式调整:
?M 9度和一级框架结构尚应符合
c??c?Mb ?1.2?Mbua
?Mc ?c——柱端弯矩增大系数,一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1;一、二、
三级框架结构的底层,柱下端截面的弯矩设计值,增大系数分别为:1.5、1.25和1.15。
调整后的柱端弯矩按原有柱端弯矩之值分配。 2、柱斜截面受剪承载力验算 1)剪压比的限制
对柱的剪压比的限制,也就是对柱的最小截面的限制。 柱的组合剪力设计值应符合下列要求:
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?REVc?0.2fcbh0
2)按“强剪弱弯”的原则,调整柱的剪力设计值
(注意:调整前内力除于?RE,并将调整后的值Vc放回组合表中备用) Vc??vc(Mct?Mcb)/Hn 9度和一级框架结构尚应符合 Vc?1.2(Mctua?Mcbua)/Hn
?vc——柱端剪力增大系数,一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1。
3)柱斜截面受剪承载力验算
?REVc?1.05ftbh0?fYVAsvsh0?0.056N
??1Hn2h0?——剪跨比,??。当??1时,取??1,当??3时,取??3。
N——考虑地震作用组合的柱轴压力,当N?0.3fcA时,取N?0.3fcA。 当柱出现拉力时,应按下式验算:
?REVc?1.05ftbh0?fYVAsvsh0?0.2N
Asvs??1Asvs当右边的计算值小于fYVh0时,取等于fYVh0,且不应小于0.36ftbh0。
分别列表进行梁柱正截面和斜截面的配筋计算。
三、框架节点核芯区验算
节点核心区抗震设计的原则要求是框架节点核心区不先于梁、柱破坏。 框架节点核芯区的抗震验算应符合下列要求: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。
1、节点剪压比的控制
?REVj?0.30?jfcbjhj ?j——正交梁的约束影响系数。 核芯区截面有效验算宽度
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2、核芯区截面有效验算宽度,应按下列规定采用:
a) 核芯区截面有效验算宽度,当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时,可采用该侧柱截面宽度,当小于柱截面宽度的1/2时,可采用下列二者中的较小值:
bj?bb?0.5hc
bj?bc
b) 当梁、柱的中线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时,核芯区的截面有效验算宽度可采用上式(5—9)和下式(5—10)中计算结果的较小值:
bj?0.5(bb?bc)?0.25hc?e 3、框架梁柱节点核芯区截面受剪承载力的验算
1)一、二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值,应按下式确定: Vj??jb?Mhb0?a?sb(1-
hb0?a?sHc?hb) (5—23)
9度时和一级框架结构 尚应符合式: Vj?1.15?Mhb0?a?sbua(1-
hb0?a?sHc?hb)
2)节点核芯区截面抗震受剪承载力,应采用下式验算: ?REVj?1.1?jftbh0?0.05?jNbjbc?fYVASVjhb0?a?ss
9度时应符合: ?REVj?0.9?jftbh0?fYVASVj
hb0?a?ss
第十一步、需要薄弱层变形验算否
一、根据梁柱配筋和柱的轴压力等,计算梁柱各控制截面的屈服弯矩
二、根据梁柱端截面的屈服弯矩,判断节点处梁柱的破坏状态,计算柱和层的屈服剪力
三、根据大震作用下按弹性分析的层间弹性地震剪力Ve(i)和层间屈服剪力Vy(i),计算层间屈服强度系数ξy(i)
四、判断结构的薄弱楼层,计算结构薄弱楼层最大弹性层间位移Δμp和层间角位移
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θp
五、判断[θp]≥θ
p
六、若上式不满足,则采取构造措施,提高[θp]值,使[θp]≥θp,或改变薄弱层构件配筋。
第十二步、延性构造措施
按《抗震规范》要求执行。
第十三步、楼梯设计
第十四步、基础设计
柱下独立基础设计 一、构造要求
柱下钢筋混凝土单独基础,应满足如下一些要求:
(1)基础下的垫层厚度,宜为100mm;梯形截面基础的边缘高度不宜小于200mm;梯形坡度i?1:3;
(2)混凝土强度等级不宜低于C15;
(3)底板受力钢筋的最小直径不宜小于8mm,间距宜100mm?a?200mm;当有垫层时,混凝土的保护层厚度不宜小于35mm,无垫层时不宜小于70mm;
(4)单独基础底面的长边与短边的比值一般取1~1.5;
(5)阶梯形基础每阶高度一般为300~500mm。基础的阶数可根据基础总高度H设置,当300mm
1)轴心受压及小偏心受压,lm?15d;
2)大偏心受压且当柱子混凝土强度等级不低于C20时,lm?25d。
插入基础的钢筋,上下至少应有两道箍筋固定。插筋与柱的纵向受力钢筋的搭接长
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度应满足要求。
(7)柱下钢筋混凝土单独基础的受力钢筋应双向配置。当基础宽度大于3m时,基础底板受力钢筋可缩短为0.9l'交错布置,其中l’=基础底面长边长度-50mm。 二、设计计算
(1)基础高度的确定:基础高度由柱边抗冲切破坏的要求确定,设计时先假设一个基 础高度h,然后按下式验算抗冲切能力:
A1?0.6ftA2 pjmax 式中:pjmax——基底最大净反力设计值,kPa;
A1——考虑冲切荷载时取用的多边形面积,m2;
ft——混凝土抗拉设计强度,kPa; A2——冲切截面的水平投影面积,m2。
当不满足该式的抗冲切能力验算要求时,可适当增加基础高度h后重新验算,直至满足要求。
(2)内力计算和配筋:当台阶的宽高比不大于2.5及偏心距小于1/6基础宽度b时,柱下单独基础在纵横两个方向的任意截面I—I和Ⅱ—Ⅱ的弯矩可按下式计算: M?? M??112148a1(2l?l)(pjmax?pj?) (l?l)(2b?b)(pjmax?pjmin)''2'
式中各符号的意义如下图所示。
柱下单独基础的底板应在两个方向配置受力钢筋,设计控制截面是柱边或阶梯形基础的变阶处,将此时对应的l’、b’和pjI值代入上式即可求出相应的控制弯矩值MI,和 MII。底板长边方向和短边方向的受力钢筋面积As?和As?(mm2)分别为 As??M1fyh0?103
As??M?0.9fy(h0?d)?103
式中,d 为钢筋直径,mm,其余符号同前。
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