高層建筑結(jié)構(gòu)和抗震常見問題解答第10章框架設計和構(gòu)造(編輯修改稿)
2025-02-10 11:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 下的軸壓比宜滿足表1的規(guī)定。若不滿足，可加大截面尺寸或提高混凝土強度等級。表1 柱軸壓比限值抗震等級一二三軸壓比限值在高層建筑中，底層柱往往承受很大的軸力，很難將軸壓比限制在較低水平。為此，近年來，國內(nèi)外對改進柱的延性性能做了大量試驗研究。試驗表明，在矩形柱或圓形柱內(nèi)設置矩形核心柱（圖6），不但可以提高柱的受壓承載力，還可以提高柱的變形能力。在壓、彎、剪作用下，當柱出現(xiàn)彎、剪裂縫，在大變形情況下芯柱可以有效地減小柱的壓縮，保持柱的外形和截面承載力，特別對于承受高軸壓的短柱，更有利于提高變形能力，延緩倒塌。5）箍筋震害表明，梁端、柱端震害嚴重，是框架梁、柱的薄弱部位。所以按照強剪弱彎原則設計的箍筋主要配置在梁端、柱端塑性鉸區(qū)，稱為箍筋加密區(qū)。在塑性鉸區(qū)配置足夠的箍筋，可約束核心混凝土，顯著提高塑性鉸區(qū)混凝土的極限應變值，提高抗壓強度，防止斜裂縫的開展，從而可充分發(fā)揮塑性鉸的變形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且鋼箍作為縱向鋼筋的側(cè)向支承，阻止縱筋壓屈，使縱筋充分發(fā)揮抗壓強度。所以規(guī)范規(guī)定，在框架梁端、柱端塑性鉸區(qū)，箍筋必須加密。此外，框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性與箍筋形式有關(guān)。例如，西安建筑科技大學和日本川鐵株式會社的研究表明，在其它條件相同的情況下，采用連續(xù)矩形復合螺旋箍比一般復合箍筋可提高柱的極限變形角25%。所以矩形截面柱采用連續(xù)矩形復合螺旋箍（圖7），可大大提高其延性。6）縱筋配筋率試驗表明：鋼筋混凝土單筋梁的變形能力，隨截面混凝土受壓區(qū)相對高度x/h0的減小而增大，而x/h0隨著配筋率的增大、鋼筋屈服強度的提高和混凝土強度等級的降低而增大，延性性能降低。為此，規(guī)范對一、二、三級抗震等級框架梁的x/h0和ρmax作出了規(guī)定。同時，框架梁還應滿足最小配筋率的要求。而為了避免地震作用下框架柱過早地進入屈服階段，增大屈服時柱的變形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部縱向鋼筋的配筋率不應過小。（3）“強節(jié)點弱構(gòu)件”設計原則由于節(jié)點區(qū)的受力狀況非常復雜，所以在結(jié)構(gòu)設計時只有保證各節(jié)點不出現(xiàn)脆性剪切破壞，才能使梁、柱充分發(fā)揮其承載能力和變形能力。即在梁、柱塑性鉸順序出現(xiàn)完成之前，節(jié)點區(qū)不能過早破壞。 實際設計中，為了保證框架結(jié)構(gòu)的延性，《抗震設計規(guī)范》是依據(jù)抗震等級對構(gòu)件本身不同性質(zhì)的承載力或構(gòu)件間的相對的承載力進行內(nèi)力調(diào)整，并依據(jù)規(guī)定的構(gòu)造要求來達到延性要求。內(nèi)力調(diào)整系數(shù)，依據(jù)抗震等級不同而異：一級抗震等級以實際配筋為基礎進行內(nèi)力調(diào)整；二、三級抗震等級是在設計內(nèi)力的基礎上進行調(diào)整。而構(gòu)造要求，則根據(jù)不同的抗震等級，規(guī)定出截面形式、尺寸限制、材料規(guī)格、配筋率以及構(gòu)造形式等。5．正截面受彎承載力計算為什么結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力設計值要除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)？答：考慮到地震作用的時間很短，快速加載時，材料強度會有所提高，因此，抗震設計時框架梁的截面承載力應除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)，即 ：式中： S—荷載效應組合的設計值； R—結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力設計值；一承載力抗震調(diào)整系數(shù)，按教材表2采用。6．為什么《建筑抗震設計規(guī)范》對梁端混凝土相對受壓區(qū)高度及配筋率與梁端底面和頂面縱向鋼筋的比值加以限制？答：對強柱弱梁型框架，地震作用下將首先在框架梁的端部出現(xiàn)塑性鉸。由于梁的變形能力主要取決于梁端的塑性鉸轉(zhuǎn)動能力，從而需對梁端混凝土相對受壓區(qū)高度及配筋率加以限制，以保證框架梁有足夠的曲率延性。此外，梁端底面和頂面縱向鋼筋的比值，同樣對梁的變形能力有較大影響。梁底面的鋼筋可增加負彎矩時的塑性轉(zhuǎn)動能力，還能防止在地震中梁底出現(xiàn)正彎矩時過早屈服或破壞過重，影響承載力和變形能力的正常發(fā)揮。因此，《建筑抗震設計規(guī)范》對梁端混凝土相對受壓區(qū)高度及配筋率與梁端底面和頂面縱向
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