【正文】 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。 （ 3）“強節(jié)點弱構(gòu)件”設(shè)計原則 由于節(jié)點區(qū)的受力狀況非常復(fù)雜，所 以在結(jié)構(gòu)設(shè)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。 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。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。在壓、彎、剪作用下，當(dāng)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。若不滿足，可加大截面尺寸或提高混凝土強度等級。隨著軸壓比不同，柱將產(chǎn)生兩種破壞形態(tài)：受拉鋼筋首先屈服的大偏心受壓破壞和破壞時受拉鋼筋并不屈服的小偏心受壓破壞。因此，設(shè)計中應(yīng)限制剪壓比（ 0bhfV c ）即梁截面的平均剪應(yīng)力，使箍筋數(shù)量不至于太多，同時，也可有效地防止斜裂縫過早出現(xiàn)，減輕混凝土碎裂程度。 因此，為保證柱子發(fā)生延性破壞，抗震設(shè)計時要求柱凈高與截面長邊尺寸之比宜大于 4，若不滿足，應(yīng)在柱全高范圍內(nèi)加密箍筋。 比如，柱的剪跨比cVhM??（ M、 V 分別是截面承受的彎矩、剪力值， hc為柱截面高 度）。為此，應(yīng)遵循： 1） “強剪弱彎”設(shè)計原則 —— 控制構(gòu)件的破壞形態(tài) 適筋梁或大偏壓柱，在截面破壞時可以達(dá)到較好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使內(nèi)力重分布得以充分發(fā)展；而鋼筋混凝土梁柱在受到較大 剪力時，往往呈現(xiàn)脆性破壞。 因此，較合理的框架破壞機 制應(yīng)是梁比柱的塑性屈服盡可能早發(fā)生和多發(fā)生，底層柱柱根的塑性鉸較晚形成，各層柱子的屈服順序應(yīng)錯開，不要集中在某一層。 由此可知，柱中出現(xiàn)塑性鉸，不易修復(fù)而且容易引起結(jié)構(gòu)倒塌；而塑性鉸出現(xiàn)在梁端，卻可以使結(jié)構(gòu)在破壞前有較大的變形，吸收和耗散較多的地震能量，因而具有較好的抗震性能。 (a) 強柱弱梁型 (b) 強梁弱柱型 圖 3 框架局部破壞 圖 4 框架 破壞機構(gòu)圖 由圖 4 可以看出，在框架結(jié)構(gòu)中，塑性鉸出現(xiàn)的位置或順序不同，將使框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的破壞形式。 （ 4）有利于結(jié)構(gòu)抗震 在地震作用下，延性結(jié)構(gòu)通過塑性鉸區(qū)域的變形，能夠有效地吸收和耗散地震能量，同時，這種變形降低了結(jié)構(gòu)的剛度，致使結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)減小，也就是使地震對結(jié)構(gòu)的作用力減小，因 此延性結(jié)構(gòu)具有較強的抗震能力。0 1)( hx ? hx?0hx b??框架柱縱向鋼筋最小配筋百分率 構(gòu)件 設(shè) 計 等 級 非抗震設(shè)計 抗震設(shè)計 一級 二級 三級 四級 中柱、邊柱 角柱 框支柱 注：框架柱縱向 鋼筋一側(cè)鋼筋最小配筋百分率： % 框架柱縱向鋼筋最大配筋率： 非抗震； 5% 抗震： 4% 29． 結(jié)構(gòu)延性的作用如何？ 答： 結(jié)構(gòu)延性的作用： （ 1）防止脆性破壞 由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的脆性破壞是突發(fā)性的，沒有預(yù)兆，所以為了保障人們生命財產(chǎn)安全，除了對構(gòu)件發(fā)生脆性破壞時的可靠指標(biāo)有較高要求以外，還要保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前有足夠的變形能力。 抗震設(shè)計框架梁最小配筋百分率 (%) 抗震等級 一 二 三、四 支座 跨中 最大配筋控制： 一級抗震等級： 二、三級抗震等級： 四級： Gbnrblbvb Vl MMV ??? ? （二級抗震） （三級抗震） （一級抗震） ?vb??vb??vb??rblb MM 、?GbVHMMV tcbcvcc /)( ?? ??vc????????? ?????? bc sbsb rblbj hH ahah MMV 39。 短柱及角柱：沿柱子全高加密箍筋。 柱剪力的調(diào)整： 一、二、三級框架柱兩端和框支柱兩端的箍筋加密區(qū)，應(yīng)根據(jù)強剪弱彎的要求，采用剪力增大系數(shù)確定剪力設(shè)計值， 柱剪力增大系數(shù)，一級取 ，二級取 ，三級取 箍筋加密區(qū)以外的部位，取不利內(nèi)力組合剪力計算值作為剪力設(shè)計值。 震害表明，梁端、柱端震害嚴(yán)重，是框架梁、柱 的薄弱部位。 框架柱：按軸壓比要求控制，軸力可按柱負(fù)荷面積初算。梁底面的鋼筋可增加負(fù)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。 ?ss AA 二、三級抗震等級 39。 抗震設(shè)計基本原則在設(shè)計時的體現(xiàn)： “強柱弱梁”――一、二、三級框架的柱端彎矩，剪力均進(jìn)行放大調(diào)整； “強剪弱彎”――一、二、三級框架的梁，剪力均進(jìn)行放大調(diào)整； 框架梁柱的兩端均設(shè)置箍筋加密區(qū)。 18．框架在水平荷載作用下，由框架柱軸向變形引起的側(cè)移什么條件下可忽略不計？ 答： 從計算框架柱軸向變形引起的側(cè)移公式看出：當(dāng)房屋越高（ H 越大），寬度越窄（ B 越?。r，則由柱軸向力引起的變形就越大。 如果只考慮柱軸向變形形成的側(cè)移，則側(cè)移曲線的變形愈到頂層，變形愈大，當(dāng) q 向右時，曲線凹向右。 第二，保證填充墻、隔墻和幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好，避免產(chǎn)生明顯損壞。因此，可以把反彎點位置用下式表達(dá)： ? ? hyyyyyh ????? 3210 （ X8） 式中， y 為反彎點距柱下端的高度與柱全高的比值（簡稱反彎點高度比）， y1為考慮上、下橫梁線剛度不相等時引入的修正值， y y3 為考慮上層、下層層高變化時引入的修正值， h 為該柱的高度（層高）。當(dāng)梁、柱線剛度比值為 ? 時， ? =1，這時 D 值等于反彎點法中采用的側(cè)移剛度 d。 14． D 值法相對于反彎點法，主要從哪兩個方面做了修正？具體有何修正？ 答： D 值法相對于反彎點法，主 要從以下兩個方面做了修正：修正柱的側(cè)移剛度和調(diào)整反彎點高度。 (略 ) 13．對于不連通剛架，如何分清并聯(lián)柱，串聯(lián)柱。 （ 2）柱的反彎點位置是個定值。 圖 3 節(jié)點彎矩 對于邊柱 下上 ccb MMM ?? 對于中柱 ? ?右左左下上左bbbccb ii iMMM ???? ? ?右左右下上右bbbccb ii iMMM ???? 式中， 左bi 、 右bi 分別為左邊梁和右邊梁的線剛度。這里，需要特別強調(diào)的是， ?F 與第 j層所承擔(dān)的水平荷載是有所區(qū)別的。 其計算過程如下： （ 1） 反彎點位置的確定： 反彎點法假定：對于上部各層柱，反彎點在柱中點；對于底層柱，由于柱腳為固定端，轉(zhuǎn)角為零，但柱上端轉(zhuǎn)角不為零，且上端彎矩較小，反彎點上移，故取反彎點在距固定端 2/3 高度處。39。39。這幾種計算方法的計算步驟相同，只是在確定各柱間剪力的分配比和確定各柱的反彎點的位置時有所區(qū)別。 彎矩二次分配法計算時，柱的線剛度不必折減。彎矩分配是按節(jié)點各桿彎矩分配系數(shù)進(jìn)行彎矩反號分配一次，并按 1/2 傳遞系數(shù)進(jìn)行傳遞。梁慣性矩簡化計算。 （ 3）彎矩匯總 分層計算所得的梁的彎矩即為最后的彎矩，由于每一層柱屬于上、下兩層，因此每一根柱的彎矩需由上、下兩層計算所得的彎矩值疊加得到。對底層基礎(chǔ)處，可按原結(jié)構(gòu)確定其支座 形式，若為固定支座，傳遞系數(shù)為 1/2；若為鉸支座，傳遞系數(shù)為 0。 分層法的基本假定： （ 1）在豎向荷載作用下，不考慮框架的側(cè)移； （ 2）每層梁上的荷載對其他各層梁的影響可忽略不計。 3）當(dāng)框架梁上有次梁時，次梁傳來荷載為集中荷載。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重及樓（屋）面活荷載，一般為分布荷載，有時也有集中荷載。 第 四 章 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計算 1． 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖是如何確定的？ 答： 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖的確定： 一般情況下，框架結(jié)構(gòu)忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的抗扭作用，將框架結(jié)構(gòu)簡化為沿橫方 向和縱方向的平面框架，承受豎向荷載和水平荷載，進(jìn)行內(nèi)力和位移計算。 構(gòu)件延性比：對于鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)受拉鋼筋屈服后，進(jìn)入塑性狀態(tài)，構(gòu)件剛度降低，隨著變形迅速增加，構(gòu)件承載力略有增大，當(dāng)承載力開始降低，就達(dá)到極限狀態(tài)。 、中震和大震。 （ 2） 乙類建筑 地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施，一般情況下，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為 6~8 度時，應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)為 9 度時，應(yīng)符合比 9 度抗震設(shè)防更高的要求。 應(yīng)用反應(yīng)譜理 論不僅可以解決單質(zhì)點體系的地震反應(yīng)計算問題，而且可以通過振型分解法還可以計算多質(zhì)點體系的地震反應(yīng)。 17．怎樣確定地震作用？ 答：前在我國廣泛采用反映應(yīng)力譜理論來確定地震作用。 第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受到高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震（簡稱“大震”）影響時，建筑不至于倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。 ?? k? （ 1） 這樣，地震力可以寫成 GFEK ?? （ 2） 因為 gSxSgxk agag???m a x..m a x..?? （ 3） 所以，地震影響系數(shù) ? 就是單質(zhì)點彈性體系在地震時最大反應(yīng)加速度（以重力加速度 g 為單位）。這是由于出屋面的這些建筑的質(zhì)量和剛 度突然變小，地震反應(yīng)隨之加大的緣故。 12．多自由度彈性體系的水平地震作用及其地震內(nèi)力可采用什么方法求得？底部剪力法的適用條件如何？ 答：多自由度彈性體系的水平地震作用及其地震內(nèi)力可采用振型分解反應(yīng)譜法或底部剪力法求得。 （ 3）地震影響系數(shù) 為了簡化計算，將上述 地震系數(shù) k 和動力系數(shù) ? 的乘積用 a 來表示，并稱為地震影響系數(shù)。 *11．什么是地震系數(shù) k 、動力系數(shù) ? 、地震影響系數(shù)？《抗震規(guī)范》就是以什么作為抗震設(shè)計依據(jù)的，其值如何確定？ 答：（ 1）地震系數(shù) k 地震系數(shù) k 是地 震動峰值加速度與重力加速度之比，即 gxk g max??? 也就是以重力加速度為單位的地震動峰值加速度。所謂加速度反應(yīng)譜曲線，就是單質(zhì)點彈性體系在一定地震作用下，最大反應(yīng)加速度與體系自振周期的函數(shù)曲線。例如，屋面的雪載只與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)；樓面的使用荷載只取決于房間的用途等等。 9．什么是地震作用？地震作用與一般靜載荷有何不同？我國和其他許多國家的抗震設(shè)計規(guī)范都采用什么理論來確定地震作用？ 答：地震所釋放出來的能量，以地震波的形式向四周擴散，地震波到達(dá)地面后引起地面運動，使地面上原來處于靜止的建筑物受到動力 作用而產(chǎn)生強迫振動。 在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，原則上應(yīng)滿足三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求，在具體做法上，為簡化計算，《抗震規(guī)范》采用二階段設(shè)計法，即： 第一階段設(shè)計：按小震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的一定組合驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力以及構(gòu)件的彈性變形，以滿足第一水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)的要求。即對一般較小的地震，由于其發(fā)生的可能性較大，因此要求防止結(jié)構(gòu)破壞，這在技術(shù)上、經(jīng)濟上是可以做到的；強烈地震發(fā)生的可能性較小，而且如果遭遇到強烈地震，要求做到結(jié)構(gòu)不損壞，在經(jīng)濟上不合理，因此允許結(jié)構(gòu)破壞，但在任何情況下，不應(yīng)導(dǎo)致建筑物倒塌。 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是設(shè)防烈度。 6．什么是地震烈度？ 答：地震烈度是指地震時在一定地點振動的強烈程度。 5．什么是地震的震級？根據(jù)震級可將地震劃分 為哪幾級？ 答：地震的震級是衡量一次地震釋放能量大小的等級，震級 M 可用公式表達(dá)如下： AM log? （ 21） 式中 A 即是上述標(biāo)準(zhǔn)地震記錄儀在距震中 100km 處記錄到的最大振幅。 ν－－－脈動影響系數(shù)，由粗糙度， H/B查表 (B為順風(fēng)向?qū)挾龋? ξ －－－ 脈動增大系數(shù)，由 w0 （ 4）風(fēng)振系數(shù) z? 風(fēng)對建筑結(jié)構(gòu)的作用是不規(guī)則的，通常把風(fēng)作用的平均值看成穩(wěn)定風(fēng)壓（即平均風(fēng)壓），實際風(fēng)壓是在平均風(fēng)壓上下波動的。 （ 2）風(fēng)載體型系數(shù) s? 風(fēng)載體型系數(shù) s? 是指實際風(fēng)壓與基本風(fēng)壓的比值。因此在非地震區(qū)，風(fēng)荷載和豎向荷載的組合將起控制作用，而在地震區(qū)，則往往 是地震作用與豎向荷載組合起控制作用。 /20202020Ch3 荷載與地震作用 1．作用于高層房屋的荷載有哪兩種？在地震區(qū)與非地震區(qū)分別是由哪些荷載起控制作用？ 2．什么是風(fēng)荷載？ 3．什么是基本風(fēng)壓值 0w 、風(fēng)載體型系數(shù) s? 、風(fēng)壓高度變化系數(shù) z? 、風(fēng)振系數(shù) z? 4．什么是地震波？分為哪兩類 ？ 5． 什么是地震的震級？根據(jù)震級可將地震劃分為哪幾級？ 6． 什么是地震烈度 ？ 7．什么是基本烈度？建筑抗震設(shè)防類別分為哪幾類？抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是什么？ 8．抗震設(shè)計總思路是什么？什么是“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)與二階段設(shè)計法？ 9．什么是地震作用？地震作用與一般靜載荷有何不同？我國和其他許多國