框架构件设计6. 3 框架的基本抗震构造措施抗规一、延性结构的概念延性：是指构件和结构屈服后，具有承载能力不降低或基本不降低、且具有足够塑性变形能力的一种性能。

一般用延性比表示。

二、延性对结构抗震性能的影响延性越好，结构的抗震能力也就越好。

在大震下，即使结构构件达到屈服，仍然可以通过屈服截面的塑性变形来消耗地震能，避免发生脆性破坏。

在大震后的余震发生时，因为塑性铰的出现，结构的刚度明显变小，周期变长，所受地震力会明显减小，震害减轻。

因此在地震区，结构必须具备一定的延性。

并且设防烈度越高、结构高度越大，对延性的要求也越高。

二、延性对结构抗震性能的影响结构的耗能能力用往复荷载作用下构件或结构的力-变形滞回曲线包含的面积度量。

在相同的变形情况下，滞回曲线包含的面积越大，则耗能能力越大，对抗震有利。

梁的耗能能力大于柱的耗能能力，构件弯曲破坏的耗能能力大于剪切破坏的耗能能力。

三、延性框架设计的一般原则1、强柱弱梁从抗弯角度来讲，要求柱端截面的屈服弯矩要大于梁端截面的屈服弯矩，使塑性铰尽可能出现在梁的端部，从而形成强柱弱梁。

在梁端出现塑性铰，一方面框架结构不会变成倒塌机制，而且塑性铰的数目多，消耗地震能的能力强；另一方面，受弯构件具有较高的延性，结构的延性有保障。

必须注意以下几点：1、对工人的管理不亚于对混凝土强度的控制；2、柱子与楼板体系的混凝土应分别浇灌；3、混凝土的保护层必须得到保证；4、钢筋的绑扎务必按照规定办理；5、混凝土的蜂窝现象不可草率处理。

2、强剪弱弯要求构件的抗剪能力要比其抗弯承载能力对应的剪力强，从而推迟或避免梁、柱构件过早发生剪切破坏。

构件弯曲破坏的耗能能力大于剪切破坏的耗能能力。

3、强节点（核芯区）、强锚固节点区域受力复杂，容易发生破坏。

节点的可靠与否是关系梁、柱能否可靠工作的前提，必须做到强节点。

钢筋锚固的好坏是构件能否发挥承载力的关键。

4、局部加强提高和加强柱根部（加密箍筋）以及角柱、框支柱等受力不利部位的承载能力和抗震构造措施。

5、控制柱的轴压比轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比。

5.4.2 框架梁设计框架的延性主要取决于框架梁，因此，在框架梁的设计中，应对梁的延性给予足够的重视。

一、梁的破坏形态与延性 1、破坏形态钢筋混凝土梁的破坏形态有两种形式：弯曲破坏和剪切破坏。

剪切破坏属于延性小、耗能能力差的脆性破坏，应通过强剪弱弯设计，避免剪切破坏。

2、弯曲破坏 三种形态： 少筋破坏 超筋破坏 适筋破坏3、梁截面配筋与延性 由力的平衡来看：即使是适筋梁，梁的延性也与受拉钢筋的配筋率有直接的关系。

受拉钢筋配筋率越低，梁的延性越好。

受压钢筋配筋率越高，梁的压区高度就越小，塑性铰的转动能力就越强，梁的延性就越好。

三、梁抗剪承载力验算 1.框架梁箍筋与延性须在梁的两端设置箍筋加密区，来保证塑性区具有良好的塑性转动能力，同时为了防止混凝土压溃前受压钢筋过早压屈。

2.梁剪力设计值为了避免梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，应按“强剪弱弯”的原则调整框架梁端部截面组合的剪力设计值。

4.剪压比限值剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比。

剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它对构件的变形能力也有显著影响。

因此应控制。

提高梁延性的措施（1）梁截面尺寸的要求➢ 梁宽≥200mm ➢ 梁宽/柱宽≥1/2 ➢ 粱的高宽比≤4➢ 粱净跨/截面高≥4；框架主梁一般h=(1/8~1/12)lb （2）梁端箍筋加密（3）梁纵筋的配筋率及纵筋配置为了提高梁的正截面塑性铰转动延性，梁的纵向配筋率不宜过高。

为此，框架梁的纵向配筋应符合下列要求：bxf f A f A cm y s y s =-''（a)梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5%；梁端截面最大配筋率应使梁端截面的受压区相对高度（即截面受压区高度与有效高度比）应满足：一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35；（b)梁端或任何可能屈服截面处，下部与上部配筋量的比值（A ’s/As ），一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。

（c)沿梁全长顶面和底面的配筋，一二级不应少于 且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4，三四级不应少于（d ）为防止粘结破坏，一、二级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对矩形截面柱，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20，对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20箍筋构造（1）箍筋加密区长度 ①一级抗震≥2h b 且≥500mm ②二～四级抗震 ≥1.5h b 且≥500mm（2）箍筋加密区的构造要求 框架梁箍筋构造要求➢ 不能采用弯起钢筋抗剪；➢ 箍筋的数量和间距应满足表6-2的要求，当纵筋配筋率大于2%时，箍筋直径比 表内数值还要增加2mm ；➢ 为了防止破坏转移到箍筋加密区之外，沿梁全长箍筋面积配箍率应符合表中非加密区的要求，同时不小于加密区箍筋数量的一半。

➢ 箍筋必须采用封闭式，加135º弯钩，且保证弯钩长度和施工质量。

122φ142φ10d和75mm的较5.4.3 框架柱设计一、框架柱的破坏形态角柱的破坏比中柱和边柱严重。

因为是双向偏心受压，并有扭转的作用。

短柱——柱的长细比不大于4的柱子。

（由于它的线刚度大，在地震作用下会产生较大的剪力，容易产生斜向或交叉的剪切裂缝，其破坏时脆性的）。

一、柱子的破坏形态1.弯曲破坏通常发生在柱顶或柱底截面。

破坏时压区混凝土压碎、主筋压屈；受拉钢筋有时能达到屈服，有时则达不到屈服。

2.剪切受压破坏在荷载作用下，水平弯曲裂缝向斜向发展，形成斜裂缝。

当箍筋配置较多时，斜裂缝不会迅速开展。

3.剪切受拉破坏当剪跨比较小、且配箍率较低时，在主筋受拉屈服后，随着反复荷载的作用，会产生一条较宽大的斜裂缝，导致箍筋屈服、柱子剪坏。

4.剪切斜拉破坏 一般发生在短柱中。

斜裂缝往往沿柱子对角出现，箍筋达到屈服甚至被拉断，柱子被剪坏。

5.粘结开裂破坏粘结破坏有两种类型，一是由于钢筋锚固不足被拔出而破坏；另一种是在柱子弯曲裂缝或剪切裂缝出现后，在反复荷载作用下，沿主筋出现粘结裂缝，使混凝土沿主筋酥裂脱落导致柱子破坏。

比较而言，剪切斜拉破坏和剪切受拉破坏属于脆性破坏，设计中应避免；粘结破坏延性较差，也应当避免；弯曲破坏和剪切受压破坏属于延性破坏。

在实际工程中，柱子的破坏常常是几种破坏形态的综合反映。

只是有时某一种破坏形态表现的突出一些。

二、影响柱子延性的几个因素 1、剪跨比剪跨比是反映柱截面弯矩与剪力相对大小的参数。

其表达式为：2h H =λ 剪跨比 是影响钢筋混凝土柱子破坏形态的重要因素。

剪跨比较小的柱子往往会出现斜裂缝而导致剪切破坏。

试验研究发现：①当． ＞．2．时，柱子称为长柱，其破坏形式多为．．．．．．．．．．．．．．．．弯曲破坏．．．．； ②当 ≤2时，称为短柱，其破坏形式多为剪切破坏。

但当混凝土强度等级较高、箍筋配置量足够时，有可能出现稍有延性的剪切受压破坏；③当 ＜1.5时,称为极短柱，一般都会发生剪切斜拉破坏，几乎没有延性。

2、轴压比轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压强度设计值乘积之比,即：c c N /h b f N c =μ边尺寸；—分别为柱的短边、长—、c c h b 值。

—混凝土抗压强度设计—c f—组合压力设计值；—N随着轴压比的增大，柱子的极限抗弯承载力会提高，但变形能力、耗散地震能量的能力明显下降。

M Vh λ=λλλ长柱的轴压比对柱强度及变形性能的影响3、剪压比剪压比是指截面平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值，表达式为剪压比越大，斜裂缝出现的越早，要求配置的箍筋量也就越多。

4、箍筋在柱子中，钢箍的作用体现在以下三个方面：①与纵筋一起形成骨架，箍筋对纵筋的屈曲变形提供侧向的约束作用； ②箍筋承担剪力；③箍筋对核心混凝土起约束作用。

对混凝土提供约束的约束程度是影响柱的延性的主要因素，可以用一个综合指标——配箍特征值来度量箍筋对核心混凝土的约束作用，不仅与箍筋的配置量有关系，而且与箍筋的形式有关。

单个矩形箍筋对核心混凝土的约束作用较弱，螺旋箍筋的约束作用最好，复式箍筋对核心混凝土的约束作用大大好于矩形箍筋。

在柱子的箍筋配置中，最好不用单个矩形箍筋，可以采用复式箍。

可能的条件下，最好采用螺旋箍。

四、柱子设计框架柱抗震设计的基本要求：①强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；②在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱由足够的抗剪能力；(强剪弱弯） ③加强约束，配置必要的约束箍筋。

1、强柱弱梁为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于梁的抗弯能力。

)(kN P )(mm ∆105短柱的轴压比对柱强度及变形性能的影响(P )(mm ∆cc c h b f V /cyvvv f f ρλ=（1）轴力、弯矩设计值无地震作用组合：取最不利内力组合作为轴力、弯矩设计值有地震作用组合：轴力设计值取最不利内力组合、弯矩设计值要根据强柱弱梁及局部加强等要求调整增大•按强柱弱梁的要求调整柱端弯矩设计值柱端组合的弯矩设计值应按下式计算确定：-c η柱端弯矩增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1为了推迟框架结构底层柱固定端截面屈服，一、二、三级框架结构的底层柱固定端截面组合的弯矩计算值，应分别乘以增大系数1.5，1.25，1.15。

框架结构底层固定端截面：无地下室时是指基础顶面的固定端；有地下室时为地下室以上的首层柱的下端截面。

框支柱（因为建筑功能要求，下部大空间，上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地，而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。

当布置的转换梁支撑上部的剪力墙的时候，转换梁叫框支梁，支撑框支梁的柱子就叫做框支柱。

）一、二级框支柱由地震作用引起的附加轴力应分别乘以增大系数1.5、1.2； 一、二级框支柱的顶层柱上端和底层柱下端，其组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.2。

• 角柱按照上述方法调整后的组合弯矩设计值再乘以不小于1.1的增大系数2、强剪弱弯一、二、三级框架的长柱和框支层的长柱箍筋加密区以外的部位，四级框架柱和无地震作用组合的框架柱框支柱，取不利内力组合剪力计算值作为剪力设计值。

bc M tc M rb M l bM ∑∑≥bc c M M η3、控制柱的轴压比规范规定：柱轴压比不应超过下表，但Ⅳ类场地上的较高层建筑柱轴压比限值应适当减小。

4、框架柱构造要求框架柱的截面尺寸应符合下列各项要求：250,≥h b （非抗震设计） 300,≥h b （抗震设计）350≥d （圆柱截面设计）（2） 柱内纵向钢筋的配置 （a)宜对称布置；（b)截面尺寸大于400mm 的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm; （c)纵向钢筋的最小配筋率应按下表采用; （d)柱的总配筋率不应大于5%;（e)一级且剪跨比大于2的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%。