５.多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計·本章要點

■掌握：水平地震作用的計算；框架內(nèi)力和位移計算；框架梁、柱、節(jié)點的抗震設計。

■理解：多高層鋼筋混凝土結構房屋抗震設計的一般要求。

■了解：多層及高層鋼筋混凝土結構房屋的主要結構體系及震害特點。1５.0概述多層和高層鋼筋混凝土結構體系包括：框架結構、框架-抗震墻結構、抗震墻結構、筒體結構和框架-筒體結構等。

框架結構體系由梁和柱組成，平面布置靈活，易于滿足建筑物設置大房間的要求，在工業(yè)與民用建筑中應用廣泛。

抗震墻也稱剪力墻，這種結構體系由鋼筋混凝土縱橫墻組成，抗側力性能較強，但平面布置不靈活，純剪力墻體系一般用于住宅、旅館和辦公樓建筑。

筒體結構或由四周封閉的剪力墻構成單筒式的筒狀結構；或以樓電梯為內(nèi)筒，密排柱深梁框架為外框筒組成筒中筒結構。這種結構的空間剛度大，抗側和抗扭剛度都很強，建筑布局亦靈活。常用于超高層公寓、辦公樓和商業(yè)大廈建筑等。

框架-抗震墻結構：在框架房屋中增加抗震墻構成。

框架－筒體體系：在框架房屋中增加筒體構成。2５.0概述框架房屋抗震墻框架-抗震墻3５.1震害及其分析設計不良或施工質(zhì)量欠佳的鋼筋混凝土結構房屋在地震中遭遇震害的情況，亦不鮮見。主要震害可概述如下：１.共振效應引起的震害２.結構平面或豎向布置不當引起的震害３.框架柱、梁和節(jié)點的震害

梁柱變形能力不足，構件過早發(fā)生破壞。一般是梁輕柱重，柱頂重于柱底，尤其是角柱和邊柱更易發(fā)生破壞。（1）柱頂

柱頂周圍有水平裂縫、斜裂縫或交叉裂縫。重者混凝土壓碎崩落，柱內(nèi)箍筋拉斷，縱筋壓曲成燈籠狀。

主要原因：節(jié)點處彎矩、剪力、軸力都較大，受力復雜，箍筋配置不足，錨固不好等。

破壞不易修復。4５.1震害及其分析（2）柱底

與柱頂相似，由于箍筋較柱頂密，震害相對柱頂較輕。5５.1震害及其分析（3）短柱

當柱高小于4倍柱截面高度（H/b<4)時形成短柱。

短柱剛度大，易產(chǎn)生剪切破壞。6５.1震害及其分析（4）角柱

由于雙向受彎、受剪,加上扭轉(zhuǎn)作用，震害比內(nèi)柱重。（5）梁柱節(jié)點

節(jié)點核心區(qū)產(chǎn)生對角方向的斜裂縫或交叉斜裂縫，混凝土剪碎剝落。節(jié)點內(nèi)箍筋很少或無箍筋時，柱縱向鋼筋壓曲外鼓。

節(jié)點破壞將導致梁柱失去相互之間的聯(lián)系。

節(jié)點破壞的主要原因是節(jié)點的受剪承載力不足，約束箍筋少，梁筋錨固長度不夠以及施工質(zhì)量差所引起。（6）框架梁

震害多發(fā)生于梁端。在地震作用下梁端縱向鋼筋屈服，出現(xiàn)上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫。破壞的主要原因是梁端屈服后產(chǎn)生的剪力較大，超過了梁的受剪承載力，梁內(nèi)箍筋配置較稀，以及反復荷載作用下混凝土抗剪強度降低等。7５.1震害及其分析４.框架填充墻的震害

砌體填充墻剛度大而承載力低，首先承受地震作用而遭破壞。一般7度即出現(xiàn)裂縫，8度和8度以上地震作用下，裂縫明顯增加，甚至部分倒塌，一般是上輕下重，空心砌體墻重于實心砌體墻，砌快墻重于磚墻。

框架-剪力墻結構上部較嚴重，框架結構下部震害嚴重。8５.1震害及其分析

填充墻破壞的主要原因是：墻體受剪承載力低，變形能力小，墻體與框架缺乏有效的拉結，在往復變形時墻體易發(fā)生剪切破壞和散落。9５.1震害及其分析５.抗震墻的震害

在強震作用下，抗震墻的震害主要表現(xiàn)在墻肢之間連梁的剪切破壞。主要是由于連梁跨度小，高度大形成深梁，在反復荷載作用下形成X型剪切裂縫，為剪切型脆性破壞，尤其是在房屋1/3高度處的連梁破壞更為明顯。10５.1概述６.防震縫的震害

防震縫寬度過小，地震時結構相互碰撞造成震害。

總結以上震害調(diào)查結果，除注意場地和地基因素外，從結構上主要應注意：（1）結構的剛度在平面上和沿豎向的分布要規(guī)則、均勻；（2）結構構件要有足夠的承載力和延性；（3）重視構造，加強對混凝土的約束，防止剪切、錨固等脆性破壞；（4）保證施工質(zhì)量。11５.２抗震設計的一般要求5.2.1結構體系選擇不同的結構體系，其抗震性能、使用效果和經(jīng)濟指標亦不同?！犊拐鹨?guī)范》在考慮地震烈度、場地土、抗震性能、使用要求及經(jīng)濟效果等因素和總結地震經(jīng)驗的基礎上，對地震區(qū)多高層房屋適用的最大高度給出了規(guī)定。房屋的高寬比值愈大，即建筑愈瘦高，地震作用下的側移愈大，地震引起的傾覆作用愈嚴重。故《規(guī)范》對房屋的高寬比按結構體系和地震烈度給出了不同的要求。注：當有大底盤時，計算高寬比的高度從大底盤頂部算起。選擇結構體系時，要考慮建筑物剛度與場地條件的關系，要注意選擇合理的基礎形式及埋置深度；還必須注意經(jīng)濟指標。注：房屋高度指室外地面到檐口的高度（不考慮局部突出屋頂部分）。12５.２抗震設計的一般要求5.2.2結構布置多高層鋼筋混凝土結構房屋結構布置的基本原則：①結構平面應力求簡單規(guī)則，結構的主要抗側力構件應對稱均勻布置，盡量使結構的剛心與質(zhì)心重合，避免地震時引起結構扭轉(zhuǎn)及局部應力集中。②結構的豎向布置，應使其質(zhì)量沿高度方向均勻分布，避免結構剛度突變，并應盡可能降低建筑物的重心，以利結構的整體穩(wěn)定性。③合理地設置變形縫。④加強樓屋蓋的整體性。⑤盡可能做到技術先進，經(jīng)濟合理。１.框架結構布置框架結構主要用于10層以下的住宅、辦公及各類公共建筑與工業(yè)建筑。常見的框架柱網(wǎng)形式有方格式與內(nèi)廊式兩類。13５.２抗震設計的一般要求常見框架柱網(wǎng)(a)方格式柱網(wǎng)；(b)內(nèi)廊式柱網(wǎng)

地震區(qū)的框架結構，應設計成延性框架，遵守“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、強節(jié)點、強錨固等設計原則。

在確定框架結構結構方案的同時，應初步確定框架梁柱的截面尺寸和材料強度等級?？蚣芙Y構中，非承重墻體的材料、選型和布置，應根據(jù)烈度、房屋高度、建筑體型、結構層間變形、墻體抗側力性能的利用等因素，經(jīng)綜合分析后確定。應優(yōu)先采用輕質(zhì)墻體材料，剛性非承重墻體的布置，在平面和豎向的布置宜均勻?qū)ΨQ，避免形成薄弱層或短柱。14５.２抗震設計的一般要求２.框架－抗震墻結構布置框架－抗震墻結構是由框架和抗震墻結合而共同工作的結構體系，兼有框架和抗震墻兩種結構體系的優(yōu)點。既具有較大的空間，又具有較大的抗側剛度。多用于10~20層的房屋。框架－抗震墻結構布置的關鍵問題是抗震墻的布置，其基本原則是：①抗震墻在結構平面的布置應對稱均勻，避免結構剛心與質(zhì)心有較大的偏移。框架一抗震墻結構平面布置示意②抗震墻應沿結構的縱橫向設置，且縱橫向抗震墻宜相互聯(lián)合組成T形、Ｌ形、十字形等剛度較大的截面，以提高抗震墻的利用效率。③抗震墻與柱中線宜重合，當不能重合時，柱中線與抗震墻中線之間偏心距不宜大于柱寬的1/4。15５.２抗震設計的一般要求④抗震墻應盡可能靠近房屋平面的端部，但不宜布置在外墻。⑤抗震墻應設置在墻面不需要開大洞口的位置，開洞口時應上下對齊，抗震等級為一、二級的聯(lián)肢墻的洞口不應采用弱連系梁。３.抗震墻結構布置抗震墻結構是右鋼筋混凝土墻體承受豎向荷載和水平荷載的結構體系。具有整體性能好、抗側剛度大和抗震性能好等優(yōu)點，該類結構無突出墻面的梁、柱，可降低建筑層高，充分利用空間，特別適合于20~30層的高層居住建筑，但該類建筑大面積的墻體限制了建筑物內(nèi)部平面布置的靈活性。⑥抗震墻宜貫通全高，沿豎向截面不宜有較大突變，以保證結構豎向的剛度基本均勻?？拐饓Φ臄?shù)量以能滿足結構的側移變形為原則，不宜過多，以免結構剛度過大，增加結構的地震反應?？拐饓Φ拈g距應能保證樓、屋蓋有效地傳遞地震剪力給抗震墻。16５.２抗震設計的一般要求抗震墻結構平面布置示意

抗震墻結構的布置除了應注意平面與豎向的均勻外，尚應注意：①較長的抗震墻宜開洞口設置弱連系梁，將一道抗震墻分成較勻勻的若干墻段（包括小開洞墻及聯(lián)肢墻），各墻段的高寬比不應小于2，并應保證墻肢由受彎承載力控制，靠近中和軸的豎向分布鋼筋在破壞時能充分發(fā)揮其強度，以提高結構的變形能力?？拐饓Φ膲Χ闻c墻肢②抗震墻有大洞口時，洞口位置宜上下對齊，以形成明確的墻肢與連系梁，保證結構受力合理、有良好的抗震性能。一、二級抗震墻底部加強部位不宜有錯洞墻。17５.２抗震設計的一般要求③部分框支抗震墻結構的框支層，其抗震墻的截面面積不應小于相鄰上層抗震墻截面面積的50%，框支層落地抗震墻間距不宜大于24m;④底部兩層框支抗震墻結構的布置宜對稱，且宜設置抗震墻筒體；⑤落地抗震墻之間樓蓋長寬比不應超過規(guī)定的數(shù)值。４.抗震縫布置

高層建筑宜選用合理的建筑結構方案，不設防震縫。

當建筑平面過長、結構單元的結構體系不同、高度和剛度相差過大以及各結構單元的地基條件有較大差異時，應考慮設防震縫。其最小寬度應符合下面要求：（1）鋼筋混凝土框架房屋的防震縫寬度，當高度不超過15m時可采用70mm，超過15m時，6、7、8、9度相應每增加高度5m、4m、3m、2m，宜加寬20mm。（2）框架-抗震墻結構房屋的防震縫寬度可采用框架規(guī)定數(shù)值的70%，且不宜小于70mm。18５.２抗震設計的一般要求（3）防震縫兩側結構類型不同時，按不利體系考慮，并按低的房屋高度計算縫寬。5.防撞墻8、9度設防的鋼筋混凝土框架房屋防震縫兩側的結構，當結構高度、剛度或?qū)痈呦嗖钶^大時，可在防震縫兩側房屋的盡端設垂直于防震縫的抗撞墻。th框架框架-抗震墻高度、剛度相差較大層高不同19５.２抗震設計的一般要求每一側的數(shù)量不應少于兩道。宜分別對稱布置，墻肢的長度可不大于一個柱距。

內(nèi)力應按考慮和不考慮抗撞墻兩種情況進行分析，按不利情況取值?？棺矇Φ亩酥涂蚣苓呏拷顟胤课萑呒用?。5.2.3抗震等級地震作用下，鋼筋混凝土結構的地震反應有下列特點：1、地震作用越大，房屋的抗震要求越高；

地震作用與烈度、場地等有關，從經(jīng)濟角度考慮，對不同烈度、場地的結構的抗震要求可以有明顯的差別。2、結構的抗震能力主要取決于主要抗側力構件的性能；主、次抗側力構件的抗震要求應有差別。3、房屋越高，地震反應越大，抗震要求越高。20５.２抗震設計的一般要求

抗震等級是確定結構構件抗震計算和抗震措施的標準。根據(jù)設防烈度、房屋高度、建筑類別、結構類型及構件在結構中的重要程度確定，共分四個等級，其中一級抗震要求最高。

在同等設防烈度和房屋高度的情況下，對于不同的結構類型，其次要抗側力構件抗震要求可低于主要抗側力構件，即抗震等級低些。

設防烈度為６度、建于Ⅰ～Ⅲ類場地上的結構，不需做抗震驗算但需按抗震等級設計截面，滿足抗震構造要求。21５.３框架內(nèi)力與位移計算結構計算考慮地震作用時，一般可不考慮風荷載的影響。整個設計步驟如圖：

結構抗震計算的內(nèi)容一般包括：①結構動力特性分析，主要是結構自振周期的確定；②結構地震反應計算，包括多遇烈度下的地震荷載與結構側移；③結構內(nèi)力分析；④截面抗震設計等。22在罕遇地震作用下要求結構處于彈性狀態(tài)是不必要，也是不經(jīng)濟的。通常是在中等烈度的地震作用下允許結構某些構件屈服，出現(xiàn)塑性鉸，使結構剛度降低，塑性變形加大。當塑性鉸達到一定數(shù)量后，結構會出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，即承受的地震作用力不增加或增加很少，而結構變形迅速增加。延性結構的荷載－位移曲線延性框架的概念左圖為延性結構的荷載－位移曲線，延性結構即是能維持承載能力而又具有較大塑性變形能力的結構。結構延性能力通常用頂點水平位移延性比來衡量。延性比定義：

μ＝Δu/Δy其中：Δy——結構屈服時的頂點位移；

Δu——能維持承載能力的最大頂點位移。23５.３框架結構的抗震計算與構造要點一、水平地震作用計算結構的地震作用，一般情況下，可在建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用全部由該方向抗側力框架結構承擔。計算多層框架結構的水平地震作用時，一般應以防震縫所劃分的結構單元作為計算單元，在計算單元中各樓層重力荷載代表值的集中質(zhì)點Gi設在樓屋蓋標高處。對于高度不超過40m、質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構，可采用底部剪力法分別求單元的總水平地震作用標準值FEk各層水平地震作用標準值Fi和頂部附加水平地震作用標準值△Fn

24５.３框架結構的抗震計算與構造要點按上式計算，必須先確定結構的基本自振周期數(shù)值。一般多采用頂點位移法計算結構基本周期。式中ψT―考慮非結構墻體剛度影響的周期折減系數(shù)，當采用實砌填充磚墻時取0.6-0.7；當采用輕質(zhì)墻、外掛墻板時取0.8;uT―假想集中在各層樓面處的重力荷載代表值Gi為水平荷載，按彈性方法所求得的結構頂點假想位移（m）。注意：對于有突出于屋面的屋頂間（電梯間、水箱間）等的框架結構房屋，結構假想位移uT指主體結構頂點的位移。第i層的地震剪力Vi求得第i層的地震剪力Vi后，再按該層各柱的側移剛度求其分擔的水平地震剪力標準值。一般將磚填充墻僅作為非結構構件，不考慮其抗側力作用。25５.３框架結構的抗震計算與構造要點二、水平地震作用下框架內(nèi)力的計算1.反彎點法適用于層數(shù)較少、梁柱線剛度比大于３的情況，計算比較簡單。２.Ｄ值法（改進反彎點）近似地考慮了框架節(jié)點轉(zhuǎn)動對側移剛度和反彎點高度的影響，比較精確，應用比較廣泛。用D值法計算框架內(nèi)力的步驟如下：(1）計算各層柱的側移剛度D式中Kc―柱的線剛度；h―樓層高度；α―節(jié)點轉(zhuǎn)動影響系數(shù)，由梁柱線剛度，按表取用。26５.３框架結構的抗震計算與構造要點(2）計算各柱所分配的剪力Vij

(3）確定反彎點高度y(4）計算柱端彎矩Mc上端下端(5）計算梁端彎矩Mb梁端彎矩可按節(jié)點彎矩平衡條件，將節(jié)點上、下柱端彎矩之和按左、右梁的線剛度比例分配。柱剪力Vij與反彎點高度y（如圖）27５.３框架結構的抗震計算與構造要點梁端彎矩（６）計算梁端剪力Ｖb(7）計算柱軸力N邊柱軸力為各層梁端剪力按層疊加，中柱軸力為柱兩側梁端剪力之差，亦按層疊加。梁兩端彎矩計算圖柱底層柱軸力為：邊柱軸力28５.３框架結構的抗震計算與構造要點三、豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算１.分層法（１）將該層梁與上下柱組成計算單元，每單元按雙層框架計算其內(nèi)力，每層只承受該層豎向荷載，不考慮其他各層荷載的影響。注意：除底層外其他各層的線剛度均乘以折減系數(shù)0.9；柱的彎矩傳遞系數(shù)由1/2改為1/3。（２）用彎矩分配法逐層計算各單元框架的彎矩，疊加起來即為整個框架的彎矩。每一層柱的最終彎矩由上、下層單元框架所得彎矩疊加。對節(jié)點處不平衡彎矩較大的可再分配一次，但不在傳遞。２彎矩二次分配法將各節(jié)點的不平衡彎矩，同時作分配和傳遞。第一次按梁柱線剛度分配固端彎矩，將分配彎矩傳遞一次（傳遞系數(shù)均為1/2），再作一次彎矩分配即可。豎向荷載框架內(nèi)力近似計算可采用分層法和彎矩二次分配法29５.３框架結構的抗震計算與構造要點３.彎矩調(diào)幅由于鋼筋混凝土結構具有塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，在豎向荷載下可以考慮適當降低梁端彎矩，進行調(diào)幅，以減少負彎矩鋼筋的擁擠現(xiàn)象?，F(xiàn)澆框架：β=0.8~0.9；裝配整體式框架β=0.7~0.8M0—簡支情況下跨中彎矩將調(diào)幅后的梁端彎矩疊加簡支梁的彎矩，則可得到梁的跨中彎矩?？缰袕澗貫椋贺Q向荷載下梁端彎矩調(diào)幅注意：只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以調(diào)幅當活荷載不很大時，可按全部滿載布置。當活荷載較大時，可將跨中彎矩乘以1.1~1.2系數(shù)加以修正，以考慮活荷載不利布置對跨中彎矩的影響。30５.３框架結構的抗震計算與構造要點四、內(nèi)力組合進行結構設計時，應根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況確定構件內(nèi)力設計值，進行截面設計。在框架抗震設計時，一般應考慮兩種基本組合：１.地震作用效應與重力荷載代表值效應的組合式中SGE―相應于水平地震作用下重力荷載代表值效應的標準值；SEh―水平地震作用效應的標準值。２.豎向荷載效應，包括全部恒荷載與活荷載的組合式中SG―由恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標準值；SQ―由活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標準值。取上述兩種組合中的最不利情況作為截面設計用的內(nèi)力設計值。注意：考慮地震組合時，構件截面設計值應除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)31５.３框架結構的抗震計算與構造要點五、框架結構位移驗算框架結構構件尺寸往往決定于結構的側移變形要求。１.多遇地震作用下層間彈性位移的計算對所有框架都應進行此項計算２.罕遇地震作用下層間彈塑性位移驗算規(guī)定：7～9度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結構應進行此項計算?！犊拐鹨?guī)范》規(guī)定，對于不超過12層，且剛度無突變的鋼筋混凝土框架結構，可按簡化方法驗算框架薄弱層的彈塑性變形。32５.3框架結構的抗震計算與構造要點一、框架梁截面設計梁端抗震設計的基本要求：①梁形成塑性鉸后仍有足夠的受剪承載力；②梁筋屈服后，塑性鉸區(qū)段應有較好的延性和耗能能力；③妥善地解決梁筋錨固問題。（1）框架梁抗剪承載力驗算①梁剪力設計值為了避免梁在彎曲破壞前發(fā)生剪切破壞，應按‘強剪弱彎’的原則調(diào)整框架梁端部截面組合的剪力設計值：一、二、三級框架9度和一級框架結構尚應符合：33５.3框架結構的抗震計算與構造要點---梁在重力荷載代表值（9度時高層建筑還應包括豎向地震作用標準值）作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值；--分別為梁左、右端逆時針或順時針方向正截面組合的彎矩設計值;---梁的剪力增大系數(shù)，一級為1.3,二級為1.2,三級為1.1。---梁的凈跨；---分別為梁左、右端逆時針或順時針方向根據(jù)實配鋼筋面積(考慮受壓筋)和材料強度標準值計算的抗彎承載力所對應的彎矩值一、二、三級框架9度和一級框架結構尚應符合：34５.3框架結構的抗震計算與構造要點②剪壓比限值剪壓比：截面上平均剪應力與混凝土抗壓強度設計值之比，即剪壓比過大,混凝土會過早發(fā)生斜壓破壞,箍筋不能充分發(fā)揮作用,它對構件的變形能力也有顯著影響。因此應控制?？绺弑却笥?.5時：跨高比等于或小于2.5時：---梁端部截面組合的剪力設計值；---梁的截面有效高度；---混凝土軸心抗壓強度設計值；---梁的截面寬度；---承載力抗震調(diào)整系數(shù)。35③、框架梁斜截面抗剪承載力的驗算梁的受剪承載力由混凝土和抗剪鋼筋兩部分組成。試驗研究表明，在低周反復荷載作用下，構件上出現(xiàn)兩個不同方向的交叉斜裂縫，直接承受剪力的混凝土受壓區(qū)因有斜裂縫通過，受剪承載力比一次加載時的受剪承載力要低，梁的受壓區(qū)混凝土不再完整，斜裂縫的反復張開與閉合，使骨料咬合作用下降，嚴重時混凝土將剝落。根據(jù)試驗資料，反復荷載下梁的受剪承載力比靜載下約低20%～40％。因此，抗震設計時，框架梁、柱、剪力墻和連梁等構件的斜截面混凝土受剪承載力取非抗震設計時混凝土相應受剪承載力的0.6，同時應考慮相應的承載力抗震調(diào)整系數(shù)，并且要滿足強剪弱彎的要求。因此，在抗震設計和非抗震設計時抗剪承載力有所不同?？辜舫休d力驗算公式為：無地震作用組合時：集中荷載對梁端產(chǎn)生的剪力占總剪力值的75%以上的矩形截面梁：對矩形、T形和工字形截面一般梁Vb≤Vb≤（1.5≤λ≤3）36有地震作用組合時對矩形、T形和工字形截面一般梁Vb≤集中荷載對梁端產(chǎn)生的剪力占總剪力值的75%以上的矩形截面梁：Vb≤（1.5≤λ≤3）式中Vb——為保證延性框架梁塑性鉸區(qū)的強剪弱彎的設計剪力，一、二、三級抗震時要根據(jù)梁的抗彎承載能力計算其設計值；

bb、hb0——梁截面寬度和有效高度；

fyv——箍筋抗拉強度設計值；

Asv——配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積；

s——箍筋間距；

λ——計算截面的剪跨比。在塑性鉸區(qū)以外的各個梁截面，仍按照彈性計算所得的組合剪力，計算所需箍筋數(shù)量和間距。37(2)、框架梁正截面抗彎承載力計算

1．梁受彎承載力的設計表達式2．由抗彎承載力確定截面配筋非抗震設計：γ0M≤Mu抗震設計：γREME≤Mu無地震作用組合時：

bxα1fc＋A′sfy＝Asfy

Mb≤(As－A′s)fy(hb0－0.5x)＋A′sfy(hb0－a′)有地震作用組合時：試驗研究表明，在低周反復荷載作用下，構件的正截面承載力與一次加載時的正截面承載力沒有太多差別。因此，對框架梁正截面承載力仍可用非抗震設計的相應公式計算，但應考慮相應的承載力抗震調(diào)整系數(shù)。

bxα1fc＋A′sfy＝Asfy[(As－A′s)fy(hb0－0.5x)＋A′sfy(hb0－a′)]

Mb≤式中M、ME——非抗震和抗震設計時梁截面組合的彎矩設計值；

Mu——梁截面承載力設計值；

γRE——承載力抗震調(diào)整系數(shù)。設計時，將γ0M與γREME進行比較，然后取大者進行配筋計算。對于樓面現(xiàn)澆的框架結構，梁支座負彎矩按矩形截面計算縱筋數(shù)量；跨中正彎矩按T形截面計算縱筋數(shù)量，跨中截面的計算彎矩，應取該跨的跨間最大正彎矩或支座正彎矩與1/2簡支梁彎矩之中的較大者。式中Mb——組合的梁端截面彎矩設計值；

As、A′s——受拉鋼筋面積和受壓鋼筋面積；

a'——受壓鋼筋中心至截面受壓邊緣的距離；

γRE——承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取0.75。38二、框架梁抗震設計及構造要求框架主梁的截面高度可按（1/12～1/18）l確定，l為主梁計算跨度，滿足此要求時，一般荷載作用下，可不驗算撓度。在地震作用下，梁端塑性鉸區(qū)混凝土保護層容易剝落。如果梁截面寬度過小則截面損失比例較大，故一般框架梁寬度不宜小于200mm。為了對節(jié)點核心區(qū)提供約束以提高節(jié)點受剪承載力，梁寬不宜小于柱寬的1/2。狹而高的梁不利于混凝土約束，也會在梁剛度降低后引起側向失穩(wěn)，故梁的高寬比不宜大于4。另外，梁的塑性鉸區(qū)發(fā)展范圍與梁的跨高比有關，當跨高比小于4時，屬于短梁，在反復彎剪的作用下，斜裂縫將沿梁全長發(fā)展，從而使梁的延性和承載力急劇降低。所以，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。

（1）框架梁的截面尺寸應滿足三方面的要求：承載力要求、構造要求、剪壓比限值。1．構造要求2．剪壓比限值

梁端塑性鉸區(qū)的截面剪應力大小對梁的延性、耗能及保持梁的剛度和承載力有明顯影響。根據(jù)反復荷載下配箍率較高的梁剪切試驗資料，其極限剪壓比平均值約為0.24。當剪壓比大于0.30時，即使增加配箍，也容易發(fā)生斜壓破壞。

39剪壓比限值，主要是防止發(fā)生剪切斜壓破壞，其次是限制使用荷載下斜裂縫的寬度，同時也是梁的最大配箍條件。因此框架梁的截面應符合下列要求：（1）無地震作用組合時：（2）有地震作用組合時：Vb≤0.25βcfcbbhb0跨高比大于2.5的梁：Vb≤跨高比不大于2.5的梁：Vb≤式中βc——混凝土強度影響系數(shù)，混凝土強度等級不高于C50時取1.0，為C80時取0.8，高于C50、低于C80時取線性插值；

γRE——承載力調(diào)整系數(shù)；

fc——混凝土軸心抗壓強度設計值；

bb——梁的寬度；

hb0——梁的有效高度；

Vb——框架梁剪力設計值，按強剪弱彎原則調(diào)整梁的截面剪力。40框架梁的混凝土受壓區(qū)的限制

控制框架梁混凝土受壓區(qū)的目的是控制塑性鉸區(qū)縱向受拉鋼筋的最大配筋率。試驗表明，當縱向受拉鋼筋配筋率很高時，梁受壓區(qū)的高度相應加大，截面上受到的壓力也大，梁的變形能力隨截面混凝土受壓區(qū)的相對高度增大而減小。為防止框架梁因過高的配筋率而不能滿足延性的要求，對梁的混凝土受壓區(qū)高度應根據(jù)不同抗震等級加以限制，受壓區(qū)高度小則有利于提高梁的延性。當ξ（x/h0）為0.20～0.35時，梁的位移延性可達3～4。另外，梁端截面上縱向受壓鋼筋與縱向受拉鋼筋保持一定的比例，對梁的延性也有較大的影響。原因是：一定的受壓鋼筋可以減小混凝土受壓區(qū)高度；在地震作用下，梁端可能會出現(xiàn)正彎矩，如果梁底面鋼筋過少，梁下部破壞嚴重，也會影響梁的承載力和變形能力。因此，梁端部截面必須配置一定的受壓鋼筋用以提高梁的截面延性。具體要求如下：

非抗震設計：

抗震設計：

x≤ξb·h0

＝

一級抗震等級：x≤0.25hb0二、三級抗震等級：x≤0.35hb0

Ξb＝41可見，增大受拉鋼筋的配筋率，相對受壓區(qū)高度增大；增大受壓鋼筋的配筋率，相對受壓區(qū)高度減小。因此，為實現(xiàn)延性鋼筋混凝土梁，應限制梁端塑性鉸區(qū)上部受拉鋼筋的配筋率，同時，必須在梁端下部配置一定量的受壓鋼筋，以減小框架梁端塑性鉸區(qū)截面的相對受壓區(qū)高度。梁跨中截面受壓區(qū)高度控制與非抗震設計時相同?？拐鹪O計時，梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋截面面積應滿足一定的比例，一方面是為了保證塑性鉸區(qū)有足夠的延性，另一方面是考慮地震作用可能引起受力方向的改變。受壓鋼筋的面積除按計算確定外，與頂面受拉鋼筋面積的比值還應滿足以下要求：

一級框架梁：A′s/As≥0.5二、三級框架梁：A′s/As≥0.3式中As、A′s——梁端塑性鉸區(qū)頂面受拉鋼筋面積和底面受壓鋼筋面積。42承受地震作用的框架梁，除了保證必要的受彎和受剪承載力外，更重要的是要具有較好的延性，使梁端塑性鉸得到充分開展，以增加變形能力，耗散地震能量。試驗和理論分析表明，影響梁截面延性的主要因素有梁的截面尺寸、縱向鋼筋配筋率、剪壓比、配箍率、鋼筋和混凝土的強度等級等。1．框架梁配筋率限制

2．縱向鋼筋的配置

3．箍筋的配置

（1）梁端加密區(qū)的配箍：

（2）抗震設計時，框架梁的箍筋設置：4．梁筋錨固

431．框架梁配筋率限制

限制梁縱向受力鋼筋最大配筋率是為防止截面發(fā)生脆性的混凝土受壓區(qū)破壞（超筋梁破壞），而最小配筋率要求則是為了防止截面承載力過小而發(fā)生的鋼筋拉斷的破壞（少筋梁破壞）。非抗震設計時，縱向受拉鋼筋的最小配筋率不應小于0.2%和45ft/fy兩者的較大值?？拐鹪O計時，縱向受拉鋼筋的配筋率要求見表框架梁縱向受拉鋼筋的最小配筋百分率（％）抗震等級位置支座（取較大值）跨中（取較大值）一級0.40和80ft/fy0.30和65ft/fy二級0.30和65ft/fy0.25和55ft/fy三級、四級0.25和55ft/fy0.20和45ft/fy442．縱向鋼筋的配置在地震作用效應與豎向荷載效應組合下，框架梁的彎矩分布和反彎點位置可能發(fā)生較大變化，故需配置一定數(shù)量貫通全長的縱向鋼筋。為保持梁有一定的承載能力，沿梁全長頂面和底面應至少各配置兩根縱向鋼筋，一、二級抗震設計時鋼筋直徑不應小于14mm，且分別不應小于梁兩端頂面和底面縱向配筋中較大截面面積的1/4；三、四級抗震設計和非抗震設計時鋼筋直徑不應小于12mm,一、二級抗震等級的框架梁內(nèi)貫通中柱的每根縱向鋼筋的直徑，對矩形截面柱，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20；對圓形截面柱，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長的1/20。

45（1）梁端加密區(qū)的配箍：在框架梁端可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)域，由于受到反復作用和截面較大的轉(zhuǎn)動變形，應加強對該處混凝土的約束；同時也可提高梁的變形能力，增加延性。因此，進行抗震設計時，應設置梁端箍筋加密區(qū)，加密區(qū)長度、箍筋最大間距和最小直徑應符合表5.4的要求；當梁端縱向鋼筋配筋率大于2%時，表中箍筋最小直徑應增大2mm。3．箍筋的配置表5.4梁端箍筋加密區(qū)的長度、箍筋最大間距和最小直徑抗震等級加密區(qū)長度（取較大值）（mm）箍筋最大間距（取較小值）（mm）箍筋最小直徑一級2.0hb，500Hb/4，6d，10010二級1.5hb，500Hb/4，8d，1008三級1.5hb，500Hb/4，8d，1008四級1.5hb，500Hb/4，8d，1006注：d為縱向鋼筋直徑；hb為梁截面高度。46（2）抗震設計時，框架梁的箍筋設置：①框架梁沿梁全長箍筋的面積配筋率應符合下列要求：

一級

ρsv≥0.30ft/fyv②第一個箍筋應設置在距支座邊緣50mm處。③在箍筋加密區(qū)范圍內(nèi)的箍筋肢距：一級不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二、三級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，四級不宜大于300mm。④箍筋應有135o彎鉤，彎鉤端頭直段長度不應小于10倍的箍筋直徑和75mm的較大值。⑤在縱向鋼筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋間距，鋼筋受拉時不應大于搭接鋼筋較小直徑的5倍，且不應大于100mm；鋼筋受壓時不應大于搭接鋼筋較小直徑的10倍，且不應大于200mm。⑥框架梁非加密區(qū)箍筋最大間距不宜大于加密區(qū)箍筋間距的2倍。⑦當梁截面寬度大于400mm且一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于3根時，或當梁截面寬度不大于400mm但一層內(nèi)的縱向受壓鋼筋多于4根時，應設置復合箍筋。

二級ρsv≥0.30ft/fyv三級、四級ρsv≥0.30ft/fyv式中ρsv——框架梁沿梁全長箍筋的面積配筋率。474．梁筋錨固在反復荷載作用下，鋼筋與混凝土的粘結強度將發(fā)生退化，梁筋錨固破壞是常見的脆性破壞形式之一。錨固破壞將大大降低梁截面后期受彎承載力和節(jié)點剛度。梁筋的錨固方式一般有兩種：直線錨固和彎折錨固。在中柱常用直線錨固，在邊柱常用90o彎折錨固。

48由于地震具有不確定性，不可能絕對防止在柱中出現(xiàn)塑性鉸。為了安全儲備要設計延性柱。國內(nèi)、外歷次大地震中，由鋼筋混凝土柱失效造成的震害是很多的，房屋是否能夠破壞而不倒，很大程度上與柱的延性好壞有關。近年來，國內(nèi)外對鋼筋混凝土柱的抗震性能作了大量試驗研究，提出了延性柱的設計方法及一些抗震措施。柱承受壓、彎、剪的共同作用，為保證延性，首先要防止脆性的剪切破壞，還要避免幾乎沒有延性的小偏壓破壞。二、框架柱的最小截面尺寸一、影響框架柱延性的主要因素三、框架柱正截面承載力驗算四、柱斜截面承載力驗算五、框架柱的構造要求框架柱抗震設計及