河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书 2013年
3 3.5 4 1.0019 1.0073 1.0137 1.208 1.152 1.117 1.0019 1.0073 1.0137 1.208 1.152 1.117 2.实腹式配钢的SRC异形柱 （1）当柱受压时 1）无地震作用组合
???1.75AwhAsv??V?Vs?Vrc??fAcos??fh?k?fbh?fh?0.07N??（2-24） swnsw0tc0yv0??swhs??????1.02）有地震作用组合
V?Vs?Vrc?
?Awh1???fAcos??fhswnsw0? ??RE?swh??Asv1?1.05? （2-24b）k?fbh?fh?0.056Ntc0yv0???RE???1.0s?（2）当柱受拉时 1）无地震作用组合
???1.75AwhAsv??V?Vs?Vrc??fAcos??fh?k?fbh?fh?0.2N??（2-24c） swnsw0tc0yv0??swhs??????1.02）有地震作用组合
V?Vs?Vrc??Awh1???fAcos??fhswnsw0? ??RE?swh??Asv1?1.05?k?fbh?fh?0.2Ntc0yv0? （2-24d） ?RE???1.0s??2.7.3型钢混凝土异形柱框架节点核心区受剪承载力计算
文献[23]在试验研究的基础上，提出了SRC异形柱框架节点的受剪承载力计算公式以及角
节点的剪扭承载力计算公式。但由SRC异形柱边框架的低周反复加载试验结果可知，角节点在整体结构中的扭转并不明显，因此，本文仅给出SRC异形柱框架节点的受剪承载力计算公式。
1.节点核心区的受剪承载力计算 （1）实腹式配钢的SRC异形柱框架节点 1）无地震作用组合时
Vj??0.25?0.1n?bchcfc?f?? 2）有地震作用组合时
Asv1fyvh0?ar'?hwtwfssy （2-25a） ssv3??河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书 2013年
?Asv1?1????0.25?0.1nbhf???fh?a'?htfcccfyv0rwwssy? （2-25b） ?RE?s3sv??N为轴压比，当n?0.5时，取n?0.5；?为中间层处于不同位置节点的斜压杆宽度影响系Vj?数，对于边节点和角节点取0.8，对于中间节点取1.0；?RE为受剪承载力抗震调整系数，取0.85。
表2.2 翼缘影响系数?f
柱肢高肢后比 角节点 边节点 中节点 （2）空腹式配钢的SRC异形柱框架节点 1）无地震作用组合时
2 1.05 1.10 1.15 3 1.10 1.15 1.20 4 1.15 1.25 1.30 Vj??0.17?0.2n?bchcfc?f??2）有地震作用组合时
AwhA （2-26a） fyvh0?ar'?sv?h0?a'r?
swhssv??Vj??AwhAsv1???????0.17?0.2nbhf???fh?a'?fh?a'cccfyv0ryv0r? ??RE?swhssv? （2-26b）
2.节点核心区的剪力设计值计算 （1）无地震作用组合时 1）顶层中节点、边节点和角节点
Vj?Mbr?Mbl （2-27a）
hbwMbr?Mblhbw?hbw??1??H?h?? （2-27b）
cb??2）中间层中节点、边节点和角节点
Vj?（2）有地震作用组合时 1）顶层中节点、边节点和角节点
Vj??jb(Mbr?Mbl) （2-27c）
hbw2）中间层中节点、边节点和角节点
Vj??jbMbr?Mblhbw?hbw??1??H?h?? （2-26d）
cb??河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书 2013年
式中，Mbr和Mbl分别表示节点左右梁端的弯矩；hbw表示梁截面拉、压力合力点之间的距离，对于型钢混凝土梁近似取型钢翼缘重心之间的距离，对于钢筋混凝土梁近似取拉压钢筋之间的距离；Hc为节点上下柱反弯点之间的距离；hb为梁截面的高度；?jb为核心区剪力增大系数，对二、三、四级抗震等级分别取1.35, 1.2和1.0。
第3章 混凝土异形柱框架基于位移的抗震设计计算
3.8算例及其分析
采用基于位移的抗震设计方法对SRC异形柱框架结构进行设计，并对设计结果作以分析。 工程概况:框架结构，共8层，底层层高4.2m，其他层3.3m，采用SRC异形柱和钢筋混凝土梁。异形柱肢厚240mm，肢长720mm，横梁截面尺寸为240x700mm，纵梁为240x600mm。型钢采用Q235，柱和梁中的纵向钢筋均采用HRB400箍筋采用HPB300。混凝土强度等级为柱采用C40，梁采用C30。填充墙为240mm厚的加气混凝土空心砌块。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，抗震性能目标取基本目标。结构平面布置如图3.5所示。
图3.5 SRC异形柱框架结构平面布置图
SRC 异形柱框架的性能水平采用层间位移角[?]进行量化，不同性能水平对应的层间位移角限值分别为：正常使用，[?]=1/450；暂时使用，[?]=1/150；修复后使用，[?]=1/75；生命安全，[?]=1/45；接近倒塌，[?]=1/40。具体的设计过程是先按某一性能水平进行设计，之后按其他四个性能水平进行校核。本文首先按“暂时使用”性能水平对 SRC 异形柱框架进行设计，然后按“正常使用”和“接近倒塌”两个性能水平对设计结果进行校核分析。
3.8.1 按“暂时使用”性能水平设计
选取 3 轴线对应平面框架进行设计分析，其他轴线对应框架可按相同的方法进行设计。根据工程概况计算结构各层的质量 mi，如表 3.3 所示。
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假定结构底层的层间位移角首先达到规定的限值，底层层高 h=4200mm，则其对应暂时使用性能水平的极限位移为 uc?u1?1/150?4200?28mm，根据式（2-4b）可得各层的?i，取?c??1，则根据公式（2-5）可得各层的位移ui，?i和ui的计算结果如表3.3所示。
各层位移ui确定后，根据式（2-11）和式（2-9）确定等效单自由度体系的等效位移为和等效质量分别为ueff?116.6mm和。
SRC异形柱框架结构对应暂时使用性能水平的位移延性系数取??2.0，则根据式（2-14）确定结构的等效阻尼比为?eff?0.095。将等效阻尼比?eff、等效位移ueff、?max?0.45和Tg?0.35代入式（2-16d），得：
??0.848，?1?0.0136,?2?0.806 T0.22eff?0.8484?2?0.806?0.0136??Teff?1.75???116.6
0.45?9800?求得等效周期为Teff?2.30s，符合5Tg?Teff?6s的条件，结果有效。
将等效质量Meff和等效周期Teff代入式（2-12）求得基底剪力。
将基底剪力Vb按倒三角进行分配，即可确定各质点的水平作用，如表3.3所示。
表3.3 SRC异形柱框架结构按“暂时使用”性能水平的设计过程
楼层 高度h(m) 质量mi 形状?i （t） 90.13 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 105.6 109.83 1000.26 0.875 0.783 0.686 0.587 0.483 0.376 0.265 0.150 侧移ui（mm） 163.3 146.2 128.1 109.6 90.2 70.2 49.5 28.0 将上述计算得到的地震作用效应与相应的重力荷载及风荷载效应进行组合，便可获得梁、柱的截面内力设计值。对于钢筋混凝土梁，直接通过计算进行截面配筋并采取相应构造措施；对于 SRC 异形柱，首先进行截面的初步配钢（型钢和钢筋），然后进行承载力验算，若截面不符合要求，则需调整截面配钢并继续进行验算，直到合适为止，最后采取必要的构造措施。SRC 异
miui(t.mm） miui(2侧向力Fi(kN) 楼层剪力Vi(kN) 109.8 225.0 325.9 412.2 483.3 538.6 577.6 600.5 t?mm) 28 7 6 5 4 3 2 1 ∑ 27.3 24.0 20.7 17.4 14.1 10.8 7.5 4.2 14718.2 2403486 15438.7 2257140 13527.3 1732854 11573.7 1268484 9525.1 7413.1 5227.2 859165 520401 258746 109.8 115.2 100.9 86.3 71.7 55.3 39.0 22.9 600.5 3075.2 86106.7 80498.5 9386386 河北工程大学土木工程学院毕业设计说明书 2013年
形柱框架的构件截面设计结果如图 3.6 所示，其中柱截面示意图中括号外的数字表示一层至三层的型钢尺寸，括号内的数字表示四层至八层的型钢尺寸。
图3.6 构件截面示意图
利用 Sap2000 对所设计的结构进行静力推覆分析，得到的基底剪力-顶点位移曲线如图 3.7 所示，各楼层对应不同加载步的绝对位移、层间位移和层间位移角如表 3.4 所示。由表 3.4 可以看出，当推覆加载至第 88 步时，结构的基底剪力达到按暂时使用性能水平设计计算得到的基底剪力，因此，将这两种情况下的楼层绝对位移、层间位移和层间位移角进行对比，如图 3.8 所示。图中，曲线1表示基于暂时使用性能水平设计的假定结果，曲线2表示静力推覆结果。
1200
由图 3.8（a）可知，静力推覆分析得到的侧移曲线与初始假定的侧移曲线总体上比较符合，且结构各层的实际侧移均小于初始假定的目标位移，说明该结构能够满足8度设防地震作用下的性能目标要求。
由图 3.8（b）和（c）可知，结构实际的层间位移和层间位移角也均小于初始假定，满足设计要求。但曲线1和曲线2的形状差异较大，初始假定为结构底层首先达到层间位移角限值，而推覆分析得到的结果却是三层的层间位移角最大，说明初始假定与结构实际情况不完全
P/kN 800
400
0
200
400 △/mm
图3.7 基底剪力—顶点位移曲线
600
800