于1.5时取λ=1.5,当λ大于3时取λ=3。
⑵框架梁、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: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
V≤(0. 20βcfcbh0)/γRE
跨高比不大于2.5的梁和连梁、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底部加强部位
V≤(0. 15βcfcbh0)/γRE
式中,fc为混凝土轴心抗压强度设计值,βc为混凝土强度影响系数,当混凝土强度等级不超过C50时βc取1.0,混凝土强度等级为C80时βc取0.8,其间按线性内插法取用。
剪跨比按下式计算:
λ=Mc/Vch0
式中,λ为剪跨比,Mc、Vc分别为柱端或墙端截面组合的弯矩计算值和剪力计算值,Mc取上、下端弯矩的较大者。
框架结构的中间层可按柱净高与2倍柱截面有效高度的比值计算。 (三)、框架柱设计 1、柱截面尺寸验算
柱截面尺寸宜满足剪跨比及轴压比的要求。柱的剪跨比λ宜大于2,同时柱端截面组合的剪力设计值应满足公式()的要求,以防止柱发生脆性剪切破坏。柱的轴压比是指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。轴压比较小时,在水平地震作用下,柱将发生大偏心受压的弯曲型破坏,柱具有较好的位移延性;轴压比较大时,柱将发生小偏心受压的压溃型破坏,柱几乎没有位移延性。因此,为保证柱具有一定的延性,使框架柱处于大偏心受压状态,必须合理确定柱的截面尺寸。
《抗震规范》规定,柱轴压比限值见下表。它适用于混凝土强度等级不高于C60的柱,但变形能力要求较高和Ⅲ类场地上较高的高层建筑的轴压比限值应适当减小。
表 柱轴压比限值 抗震等级 结构类型 一 框架结构 框架—抗震墙;板柱—抗震墙及筒体 部分框支抗震墙 0.7 0.75 0.6 二 0.8 0.85 0.7 三 0.9 0.95 — 注:1)可不进行地震作用计算的结构,取无地震作用组合的轴力设计值。
2)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;剪跨比不大于2的柱轴压比限值应降低
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0.05;剪跨比小于1.5的柱,轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施。
3)沿柱全高采用井字复合箍且箍筋肢距不大于200mm、间距不大于100mm、直径不小于12mm,或沿柱全高采用复合螺旋箍、螺旋间距不大于100 mm、箍筋肢距不大于200 mm、直径不小于12 mm,或沿柱全高采用连续复合矩形螺旋箍、螺旋净距不大于80 mm、箍筋肢距不大于200 mm、直径不小于10 mm,轴压比限值均可增加0.10;上述三种箍筋的配箍特征值均应按增大的轴压比确定(见表“柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值”)。
4)在柱的截面中部附加芯柱,其中另加的纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%,轴压比限值可增加0.05;此项措施与注3)的措施共同采用时,轴压比限值可增加0.15,但箍筋的配箍特征值仍可按轴压比增加0.10的要求确定。
5)柱轴压比不应大于1.05。
2、柱正截面承载力计算
根据柱端截面组合的内力设计值及其调整值,按正截面偏心受压(或受拉)计算柱的纵向受力钢筋。一般可采用对称配筋,抗震设计与非抗震设计采用相同的承载力计算公式,但抗震设计时计算公式的右端项应除以承载力抗震调整系数γRE,γRE按表 取值。
表 承载力抗震调整系数 材料 结构构件 受力状态 γRE 0.75 0.8 节点板件,连接螺栓 连接焊缝 两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 砌体 其他抗震墙 梁 轴压比小于0.15的柱 混凝土 轴压比不小于0.15的柱 抗震墙 各类构件 偏压 偏压 0.80 0.85 受剪 受弯 偏压 1.0 0.75 0.75 受剪 0.85 0.90 0.9 柱,梁 支撑 钢 受剪、偏拉 0.85 47
计算中采用的柱计算长度l0可按下列规定取用:
⑴一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构的各层柱段,其计算长度可按表 的规定取用。
表 框架结构各层柱的计算长度l0 楼盖类型 柱的类别 底层柱 现浇楼盖 其余各层柱 底层柱 装配式楼盖 其余各层柱 1.5H 注:表中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度,对其余各层柱为上、下两层楼盖顶面之间的高度。
计算长度l0 1.0H 1.25H 1.25H ⑵水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时,框架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算,并取其中较小值:
l0=[1+0.15(ψu+ψl)]H l0= (2+0.2ψmin)H
式中,ψu、ψl分别为柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值;ψmin为比值ψu、ψl中的较小值;H为柱的高度。
3、柱斜截面受剪承载力计算
⑴偏心受压柱斜截面受剪承载力按下列公式计算:
Vc≤[1.05ftbh0/(λ+1)+fyvAsvh0/s+0.056N]/γRE
式中,Vc为内力调整后柱端组合的剪力设计值;N为考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值,当N大于0.3fcA时取0.3fcA;λ为框架柱的计算剪跨比,其值取上、下端弯矩较大值M与对应的剪力V和柱截面有效高度h0的比值,当框架柱的反弯点在柱层高范围时也可取Hn/2h0(其中Hn为柱净高),当λ小于1时取1,当λ大于3时取3。
⑵偏心受拉柱斜截面受剪承载力按下列公式计算:
Vc≤[1.05ftbh0/(λ+1)+fyvAsvh0/s-0.2N]/γRE
式中,N为考虑地震作用组合的柱轴向拉力设计值。公式中右边括号内的计算值小于fyvAsvh0/s时取等于fyvAsvh0/s,且fyvAsvh0/s值不应小于0.36ftbh0。
(四)、节点设计
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1、节点核芯区的剪力设计值
一、二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值Vj应按下列公式确定: Vj=[ηjb∑Мb/(hbo-a′s)][1-(hbo- a′s)/(Hc-hb)] 9度时和一级框架结构还应符合
Vj= [1.15∑Мbua/(hbo-a′s)][1-(hbo- a′s)/(Hc-hb)]
式中,hb、hbo为梁截面高度及有效高度,节点两侧梁截面高度不等时可采用平均值;a′s为梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离;Hc为柱的计算高度,可采用节点上、下柱反弯点之间的距离;∑Мb为节点左右梁端反时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和,一级时如节点左右梁端均为负弯矩,绝对值较小的弯矩应取零;∑Мbua为节点左右梁端反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积(考虑受压筋)和材料强度标准值计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和;ηjb为节点剪力增大系数,一级取1.35,二级取1.2。
2、节点核芯区截面抗震验算
核芯区截面有效验算宽度bj,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时可采用下列二者的较小值,即
bj=bb+0.5hc bj=bc
式中,bb为梁截面宽度;bc、hc分别为验算方向的柱截面宽度和高度。 当梁、柱的中心线不重合且偏心距不大于柱宽的1/4时,可取上式和下式计算结果的较小值:
bj=0.5(bb+bc)+0.25hc-e
式中,e为梁与柱中线的偏心距。 3、节点核芯区截面抗震验算
节点核芯区截面的抗震验算是按箍筋和混凝土共同抗剪考虑的。当剪压比较高时,斜压力使混凝土破坏先于箍筋,二者不同时发挥作用,因而不能提高其受剪承载力。设计时,应首先按下式对截面的剪压比予以控制:
Vj≤(0.30ηjfcbjhj) /γRE
核芯区截面所需配置的箍筋数量按下式计算:
Vj≤[1.1ηjftbjhj+0.05ηjNbj/bc+fyvAsvj(hb0-a′s)/s] /γRE
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9度时,
Vj≤[0.9ηjftbjhj+fyvAsvj(hb0-a′s)/s] /γRE
式中,hj为节点核芯区的截面高度,可采用验算方向的柱截面高度;ηj为正交梁的约束影响系数,楼板为现浇,梁柱中心重合,四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时,可采用1.5,9度时宜采用1.25,其他情况均采用1.0;fyv为箍筋的抗拉强度设计值;ft为混凝土轴心抗拉强度设计值;s为箍筋间距;Asvj为核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积;N为对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值,其取值不应大于柱的截面面积与混凝土轴心抗压强度设计值乘积的50%,当N为拉力时取N=0;γRE为承载力抗震调整系数,可采用0.85。
(五)、抗震构造措施
除以上涉及的构造措施外,框架结构抗震构造措施还有以下几点: 1、梁的构造要求 (1)截面尺寸
框架梁的截面尺寸一般由三个条件确定: a、 最小构造截面尺寸要求 框架梁的截面高度hb一般按(于
11~)lb (lb为梁的计算跨度)估算,且不宜大8121净跨,梁的高宽比bb/hb不宜小于0.25,因bb/hb较小时,混凝土抗剪能力有较41大降低,同时梁截面宽度不宜小于200mm和bc(bc为柱宽),梁截面的最小尺寸
4还应满足竖向荷载作用下的刚度要求。
b、 抗剪要求
为防止梁发生斜压破坏,保证混凝土具有一定的抗剪承载力和箍筋能够发挥作用,梁截面应满足抗剪设计要求:
hw?4时,V?0.25fcbh0 bhw?4时,V?0.20fcbh0 当bhw<6时,按直线内插法取用。 当4 ?RE非抗震设计 当 式中,hw为截面的腹板高度,矩形截面取有效高度h0,T形截面取有效高度减 50