多层及高层钢筋混凝土结构 82页

7.1 多层及高层房屋结构体系 1 、多高层的划分 7.1 多层及高层房屋结构体系 划分依据 消防车供水能力 设置电梯标准 划分界限 多层： 2~9 层，且≯ 28m 的建筑物 高层：≥ 10 层，或＞ 28m 的建筑物 2 、高层建筑结构特点 ⑴ 占地面积小、获得建筑面积多 ： 对城市造成热岛效应 或影响周边采光，玻璃幕墙可能造成光污染现象。 ⑵ 可提供更多空闲场地： 可用作绿化，提供充足的日照、采光和通风效果。 ⑶ 结构设计中水平荷载起控制作用 （风荷载和地震作用） ⑷ 侧向位移须限制： 层间位移过大，将导致承重构件或非承重构件损坏； ⑸ 工程造价较高： 竖向交通和防火要求导致。 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 3 、多高层结构常用结构体系 框架结构 筒体结构 框架 - 剪力墙结构 剪力墙结构 常用结构体系 9.1 多层及高层房屋结构体系 组成 ：纵、横梁和立柱组成 特点 ：平面布局灵活，易于设置大房间的需要，承受竖向荷载很合理。 框架的抗侧刚度小， 抵抗水平荷载能力较差 。 应用 ： 非地震区： 15 － 20 层 地震区： 10 层以下 框架结构 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 组成 ：由钢筋混凝土的墙体，组成房屋的结构体系 。 特点 ：钢筋混凝土墙体承受竖向荷载和水平荷载，有很大的抗侧刚度。但房屋被剪力墙分割成较小空间，不适用于需大空间的建筑物。 应用 ： 15-50 层，用于高层住宅、旅馆、写字楼等。 剪力墙结构 7.1 多层及高层房屋结构体系 组成 ：由若干框架和局部剪力墙组成。 特点 ： 竖向荷载主要由框架承担，水平荷载主要由剪力墙承担。兼有框架体系和剪力墙体系的优点。 应用 ： 15-30 层的办公楼、公寓、旅馆等。 北京东华金座，位于北京市宣武区，总建筑面积约 10 万平方米，建筑高度 73.84 米，地上 20 层、地下 3 层。集商业、娱乐、居住功能为一体，地下室为人防工程及车库，裙房 12 层为商场、餐厅，裙房 3 层为会所。 4 层以上主体建筑分为三部分： 18 层的北楼为住宅， 20 层的东西塔楼为酒店式公寓。结构形式为框架剪力墙结构。 框架 - 剪力墙结构 （框剪结构） 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 筒体结构 组成 ： 由钢筋混凝土墙或框架柱（框筒）组成。 特点 ： 将剪力墙集中到房屋内部或外围，形成空间封闭筒体，使结构既有极大的抗侧刚度，同时又能获得较大的空间。 应用 ： 一般用于 45 层左右甚至更高的建筑。 美国西尔斯大厦为成束筒结构。位于芝加哥市。由 9 个 22.9 米见方的正方形组成。大厦平面随层数增加而分段收缩，在 51 层以上切去两个对角正方形， 67 层以上切去另外两个对角正方形， 91 层以上又切去三个正方形，只剩下两个正方形到顶。 7.1 多层及高层房屋结构体系 成束筒结构 常用几种筒体结构： 7.1 多层及高层房屋结构体系 筒中筒结构 　 框架核心筒结构　 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 4 、多高层建筑设计一般原则 7.1 多层及高层房屋结构体系 结 构 布 置 原 则 平面布置 ① 简单、规则、对称、减少偏心； ②平面长度、突出部分的控制：凹角处加强 ③避免出现薄弱部位：角部重叠或细腰部。 竖向布置 ① 规则、均匀：避免结构错层和局部夹层； ②刚度均匀连续：由下而上渐小，不突变。 控制高宽比 保证必要的抗侧移刚度，表 9.2 设变形缝 伸缩缝、沉降缝、防震缝 钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比 表 9.2 结构体系 非抗震设计 抗震设防烈度 6 度、 7 度 8 度 9 度 框架、板柱 - 剪力墙 5 5 4 2 框架 - 剪力墙 5 5 4 3 剪力墙 6 6 5 4 筒中筒 框架 - 核心筒 6 6 5 4 7.1 多层及高层房屋结构体系 7.1 多层及高层房屋结构体系 5 、多高层建筑结构的荷载分类及其特点 竖 向 荷 载 恒荷载：结构构件和非结构构件的自重 楼面活荷载：按 《 荷载规范 》 选用 屋面荷载；均布活载、雪荷载、积灰荷载、 施工检修荷载 7.1 多层及高层房屋结构体系 水 平 荷 载 风荷载：水平集中力 地震作用：各楼层处的水平集中力 作用位置：楼屋面节点处 作用方向：迎风面一侧 可能有左风、右风两种可能 7.1 多层及高层房屋结构体系 5 、多高层建筑结构的荷载分类及其特点 地震作用与荷载的区别在于：荷载是对结构的直接 作用，而地震作用是对结构的间接作用。 7.1 多层及高层房屋结构体系 5 、多高层建筑结构的荷载分类及其特点 荷 载 特 点 随高度 H 增加，水平荷载产生的效应快速增加，水平荷载将成为控制结构设计的主要因素。 竖向荷载下：结构中仅轴力 N 随 H 呈线性关系， M 、 V 并不增加； 水平荷载下： M 、 V 均随 H 增加而呈快速增长， 侧移也增加更快。 低层民用建筑：竖向荷载起控制作用 多层建筑：水平荷载与竖向荷载共同起控制作用高层建筑：水平荷载起控制作用 . 9.1 多层及高层房屋结构体系 7.2 框架结构 7.2 框架结构 1 、框架结构的组成和分类 组成 梁 基础 柱 刚性节点 固定连接 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框 架 结 构 类 型 现浇整体式 装配式 装配整体式 全部构件现场浇注 优点：整体性好、抗震性好、 刚度大、预埋铁少、 平面布置灵活 …… 缺点：耗模板量大、工期长、 现场湿作业量大、 冬施需防冻 …… 全部构件预制，现场装配连接 优点：省模板、工期短、 构件可标准定型化 …… 缺点：预埋件多、整体性差、 抗震性差、用钢量大、 …… 预制构件，现场安装就位， 在连接处现浇混凝土形成整体。 优点：省模板、预埋件少、 工期短、用钢量少、 抗震整体性好 …… 缺点：施工复杂、增加了现场 混凝土二次浇注工作量 …… 7.2 框架结构 7.2 框架结构 2 、框架结构的布置 结 构 布 置 原 则 开间、进深尽可能统一：构件类型规格尽可能少 平面应简单、规则、对称：尽可能使受力合理 刚度沿高度分布均匀：避免突变、错层、局部夹层 控制房屋高宽比 H/B≤4 ：保证必要的抗侧移刚度 设置必要的变形缝 伸缩缝 沉降缝 防震缝 伸缩缝 装配式 室内≤ 75m 露天≤ 50m 整体式 装配整体式 室内≤ 55m 露天≤ 35m 变形缝对构造、 施工、结构整体性等不利，基础防水不易处理，实际采用可靠的构造措施和施工措施（如设置后 浇带）减少或 避免设缝 柱网布置 生产工艺要求 建筑平面布置要求 结构受力合理 方便施工 7.2 框架结构 布置方式：内廊式、跨度组合式 7.2 框架结构 柱网应与建筑分隔墙体布置相协调 使竖载下结构内力均匀分布合理 易施工：进度快、造价低、保质量 7.2 框架结构 承 重 框架 布 置 7.2 框架结构 横向框架承重 纵向框架承重 纵横向混合承重（预制板、现浇板） 纵横向混合承重（井式楼盖） 横向框架承重 ： 横向刚度大 、有利于抵抗横向水平 荷载，纵向连系梁较小，利于房屋 采光、通风。 纵向框架承重 ：横向连系梁较小，利于设备管线 穿行，开间布置灵活，但 横向刚 度差 。 纵横向混合承重 ：纵横向梁截面均较大 ( 刚度大 ) ， 整体性能好，采用较多。 7.2 框架结构 7.2 框架结构 本节小结 ⑴ 框架结构的类型：整体式、装配式、装配整体式，应了解各类型特点； ⑵框架结构布置原则：建筑方案的确定应考虑结构受力的合理性，宜简单、规则、对称、均匀。 ⑶承重框架的布置方案：横向、纵向、纵横向承重，各方案的利弊应了解。 注意：承重方案与框架类型的区别！ 作业：思考题 7.2 框架结构 3 、框架结构受力特点 7.2 框架结构 框架结构 （空间体系） 纵向平面框架 横向平面框架 横向平面框架 纵向平面框架 计算简图 杆件 —— 用轴线表示 节点 —— 刚接节点 层高 底层柱：基础顶面到一层梁顶 其它层柱：各层梁顶之间距离 跨度 —— 柱轴线间距 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 竖 向 荷 载 作 用 下 的 内 力 内力近似计算方法 分层法 弯矩二次分配法 计算简图 分层法计算假定： ①框架无侧移； ②每层横梁上荷载对其它层横梁无影响。 计算思路： 可将一个多层框架分解为多个单层 开口框架，使每一框架节点数量大幅度 减少，有效地减少了计算工作量。 7.2 框架结构 内力近似计算方法 分层法 弯矩二次分配法 框架在荷载作用下的内力 竖 向 荷 载 作 用 下 的 内 力 计算简图 7.2 框架结构 竖 载 下 内 力 特 点 7.2 框架结构 M 图 － － N 图 V 图 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 7.2 框架结构 竖 载 下 内 力 特 点 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 M 图 框架梁：呈抛物线形分布，跨中截面 +M max ， 支座截面 - Mmax 框架柱：呈线性分布，柱上下端 M 最大 V 图 框架梁：呈线性变化，端部支座截面 Vmax 框架柱：沿层高呈均匀分布 N 图 框架柱：截面产生轴向压力，“－”表示受压 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 内力近似计算方法 水 平 荷 载 作 用 下 的 内 力 计算简图 反弯点法 D 值法 反弯点法适用范围： 梁柱刚度之比值 i b / i c ≥3 反弯点法计算假定： ①框架横梁刚度无穷大 —— 无变形； ②各层柱上下端节点转角相同： 各柱反弯点位于柱中点， 底层柱位于距柱底 2/3 层高处。 7.2 框架结构 D 值法 内力近似计算方法 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 水 平 荷 载 作 用 下 的 内 力 反弯点法 D 值法适用范围： 梁柱刚度之比值 i b / i c ＜ 3 反弯点法计算误差： ① 假定 i b / i c ＝ ∞：横梁无变形，节点无 转角； ②假定各层柱上下端节点转角相同，反 弯点位于柱中点。 D 值法 —— 修正反弯点法 修正①：柱的侧移刚度 修正②：调整反弯点高度 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 水 平 荷 载 下 内 力 特 点 M 图 V 图 N 图 － + + － 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 水 平 荷 载 下 内 力 特 点 M 图 框架梁柱：均呈线性分布，梁、柱支座 截面分别产生 ± Mmax V 图 框架梁：各跨内呈均匀分布 框架柱：沿各层高内呈均匀分布 N 图 框架柱：截面产生轴向力，部分柱内受拉， 部分柱内受压。“－”为压，“ +” 为拉 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 控 制 截 面 及 内 力 组 合 控制截面 —— 结构构件中需要按其内 力进行配筋计算的截面 。 内力组合 —— 寻求结构构件的最不利 内力，作为配筋依据。 框 架 梁 端部支 座截面 +Mmax ：确定梁端底部纵筋 - Mmax ：确定梁端顶部纵筋 Vmax ：确定箍筋及弯起钢筋 +Mmax ：确定梁下部纵筋 - Mmax ：确定跨中可能的 顶部纵筋 跨中 截面 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 控 制 截 面 及 内 力 组 合 框 架 梁 跨中纵筋 跨中纵筋 支座负筋 跨中可能负筋 支座箍筋 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 控 制 截 面 及 内 力 组 合 7.2 框架结构 框 架 柱 端 部 截 面 │M max │ 及相应的 N 、 V Nmin 及相应的 M 、 V Nmax 及相应的 M 、 V 可能大偏压 可能小偏压 7.2 框架结构 框架在荷载作用下的内力 控 制 截 面 及 内 力 组 合 框 架 柱 端 部 截 面 柱上端纵筋 柱下端纵筋 箍筋 7.2 框架结构 7.2 框架结构 框 架 结 构 的 侧 移 特点：愈往上层间侧移愈小 原因：梁、柱弯曲变形引起 特点：愈往上层间侧移愈大 原因：柱轴向变形不一致引起 7.2 框架结构 侧移组成 总体剪切变形 总体弯曲变形 7.2 框架结构 框 架 结 构 的 侧 移 侧移组成 总 体 剪 切 变 形 总 体 弯 曲 变 形 随着 H/B 的增大，弯曲变形所占比例增大，总体呈现剪切变形。 7.2 框架结构 框 架 结 构 的 侧 移 7.2 框架结构 特点：愈往上层间侧移愈小 原因：梁、柱弯曲变形引起 特点：愈往上层间侧移愈大 原因：柱轴向变形不一致引起 侧移组成 总体剪切变形 总体弯曲变形 层间侧移控制 控制原因 侧移过大，影响电梯正常运行； 填充墙出现裂缝，内部装修层剥落； 竖向荷载作用下附加弯矩大。 侧移控制 △ i / h i ≤ 1/550 7.2 框架结构 ⑷ 框架梁、柱应分别满足 一般梁、柱的有关构造要求 。 ⑸框架梁 跨中上部钢筋 ≮ 2Φ12 与支座负弯矩钢筋搭接， l l ≮150mm; 梁 支座负筋 伸出柱边长度≮ l n /4 ，箍筋沿全长均匀设置。 ⑹框架柱宜 采用对称配筋 ， d min ≮12mm ， ρ max ≤5% ， ρ min ≥0.4% 。 四、非抗震设计现浇框架的构造要求 1 、一般构造要求 7.2 框架结构 ⑴ 砼强度等级 ：不应低于 C20 —— 大荷载砼柱强度宜高 ⑵ 钢筋级别 纵筋： HRB400 或 HRB335 箍筋： HRB335 或 HPB235 ⑶ 节点区砼 ：≥柱砼等级 纵筋的接头 1 、一般构造要求 连接方式 ：绑扎搭接连接、机械连接或焊接连接 接头位置 ：受力较小区域，相邻纵筋接头应相互错开 接头面积百分率 绑扎搭接和机械连接：不宜大于 50% 焊接连接：不应大于 50% 。 接头间隔 机械连接、焊接连接：≥ 35 d ，焊接≥ 500mm 绑扎搭接：≥ 600mm ，搭接长度 l l ≮1.2 l a 当纵筋 d ＞ 28mm 时，不宜采用绑扎搭接接头。 7.2 框架结构 1 、一般构造要求 框 架 柱 纵 筋 绑 扎 连 接 构 造 7.2 框架结构 2 、节点构造 梁下部纵筋伸入中间节点锚固 ： ①计算 不利用其强度 时：伸入节点 las ≮ 12 d 。 ②计算 充分利用抗拉强度 时， 锚固在节点内 ： 直线锚固 ：≮ la ； 弯折锚固 ：水平段≮ 0.4 la ，竖直段上弯 15 d ； 节点外搭接 ：节点外 M 较小处设 接头 l l ≮ l a 。 ③ 充分利用抗压强度 时，节点直线锚固：≮ 0.7 la 。 中间层 中间 节点 梁上部纵筋应贯穿中间节点 截断位置 根据梁端负弯矩确定。 柱纵筋应贯穿中间节点。 7.2 框架结构 2 、节点构造 7.2 框架结构 7.2 框架结构 柱纵筋应贯穿中间节点 中间层 中间 节点 当上、 下柱筋 直径或 根数不 同时， 连接构 造如图 2 、节点构造 7.2 框架结构 2 、节点构造 中间层 端节点 ⑴ 梁上部纵筋在端节点锚固： ①直线锚固：≮ la ，且伸过柱中心线≮ 5 d 。 ②弯折锚固：伸至节点对边并向下弯折， 弯前水平段≮ 0.4 la ， 弯后垂直段长度≮ 15 d 。 ⑵ 梁下部纵筋： 锚固要求同中间层中间节点。 ⑶ 柱纵筋同中间层中间节点。 顶层 中间 节点 2 、节点构造 ① 直线锚固：≮ la ，且必须伸至柱顶； 柱内纵筋应伸入顶层中间节点并在梁中锚固。 ② 弯折锚固 1 ：柱筋伸至柱顶向 节点内 弯折， 弯折前垂直段长度≮ 0.5 la ， 弯折后水平段长度≮ 12 d ； 框架梁 纵筋同 中间层 中间节 点 ③ 弯折锚固 2 ：当顶层有现浇板 h ≮80mm 且≮ C20 时，可 向外弯 入框架梁和 现浇板内，弯折后水平段长度≮ 12 d 。 7.2 框架结构 顶层 中间 节点 2 、节点构造 2 、节点构造 顶层端节点 柱内侧纵筋伸入节点锚固 ------- 同顶层中间节点。 梁下部纵筋伸入节点锚固 ------- 同中间层中间节点。 柱外侧纵筋与梁上部纵筋在节点内搭接连接 。 7.2 框架结构 2 、节点构造 顶层端节点 柱外侧纵筋与梁上部纵筋在节点内搭接连接 。 7.2 框架结构 伸入梁内柱筋截面积≮柱外侧纵筋的 65% 。 当外侧柱筋 ρ ＞ 1.2 时，伸入梁内柱筋宜分两批 截断，断点距离≮ 20d 。 当梁上部纵筋 ρ ＞ 1.2 时，弯入柱外侧的梁上部纵筋宜分两批截断，断点距离≮ 20d 。 2 、节点构造 顶层端节点 7.2 框架结构 7.2 框架结构 2 、节点构造 节点 箍筋 设置 作用 ：约束柱筋和节点核芯区混凝土。 构造 ：同柱中，但间距≯ 200mm 。 中间节点（四边均有梁） —— 可只设沿周边矩形箍筋，即不设复合箍筋。 顶层端节点采用柱顶外侧直线搭接时 —— 应符合纵筋 l l 内箍筋的构造要求。 7.2 框架结构 3 、填充墙构造要求 采用砌体填充墙，必须与框架牢固连接 ① 与框架梁底须用 块材“塞紧” ； ②与框架柱间应紧密接触，沿高度每隔若干皮砖 用 2 6 钢筋与柱拉结 。 五、现浇框架抗震构造措施 1 、结构抗震等级 划分依据 ：设防烈度、结构类型和房屋高度。 划分等级：一、二、三、四级，其中一级抗震要求最高。 7.2 框架结构 6 度： H ≤30 m 四级， H ＞ 30 m 三级 7 度： H ≤30 m 三级， H ＞ 30 m 二级 8 度： H ≤30 m 二级， H ＞ 30 m 一级 9 度： H ≤25 m 一级 划分界限 混凝土结构抗震等级表 结构体系类型 设 防 烈 度 6 7 8 9 框架结构 高 度（ m ） ≤30 ＞ 30 ≤30 ＞ 30 ≤30 ＞ 30 ≤25 框 架 四 三 三 二 二 一 一 剧场、体育馆等大跨度 公共建筑 三 二 一 一 框架 - 剪力墙 结构 高 度（ m ） ≤60 ＞ 60 ≤60 ＞ 60 ≤60 ＞ 60 ≤50 框 架 四 三 三 二 二 一 一 剪力墙 三 二 一 一 剪力墙 高 度（ m ） ≤80 ＞ 80 ≤80 ＞ 80 ≤80 ＞ 80 ≤60 剪力墙 四 三 三 二 二 一 一 部分框支 剪力墙结构 框支层框架 二 二 一 一 不应 采用 不应 采用 剪力墙结构 三 二 二 一 一 筒 体 框架 - 核心筒 框 架 三 二 一 一 核心筒 二 二 一 一 筒中筒 内 筒 三 二 一 一 外 筒 三 二 一 一 7.2 框架结构 2 、一般构造要求 一级框架梁、柱和节点核芯区≮ C30, 其他各类构件≮ C20 ； 9 度时≯ C60 ， 8 度时≯ C70 。 纵筋宜用 HRB400 级、 HRB335 级钢筋； 箍筋宜用 HRB335 、 HRB400 和 HPB235 级钢筋。 混凝土强度等级 钢筋种类 要求 ： 一、二级抗震等级框架，其纵筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值比值≮ 1.25 ，屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值≯ 1.3 。 注意 ： 施工中，不宜采用较高强度等级钢筋代替原设计中的纵筋。 纵筋最小锚固长度按 l aE 取用 7.2 框架结构 钢筋锚固 l aE 确定 原则 一、二级抗震等级 ： l aE ＝ 1.15 l a 三级抗震等级： l aE ＝ 1.05 l a 四级抗震等级 ： l aE ＝ 1.0 l a 钢筋接头 柱纵筋接头宜优先采用焊接或机械连接。 梁端和柱端箍筋加密区内不宜设接头，否则 采用机械连接接头 。 当柱筋每侧＞ 4 根时，搭接水平面≥ 2 。 接头间隔和接头面积百分率同非抗震设防要求。 7.2 框架结构 7.2 框架结构 箍筋 箍筋须做成封闭式，端部设 135° 弯钩。弯钩端头平直段长度不应小于 10 d （ d 为箍筋直径）。 箍筋应与纵筋紧贴。当设置附加拉结钢筋时，拉结钢筋必须同时钩住箍筋和纵筋。 7.2 框架结构 柱的箍筋形式 柱 的 箍 筋 形 式 箍 筋 ⑴ 截面尺寸 高度： l n / h b ≮4 ， h b / b b ≯4 ， 宽度： b b ≮200mm ，且 b b ≮ b c /2 3 、框架梁抗震构造要求 ⑵ 梁纵向钢筋 1 ） 梁端底部、顶面配筋量比值 原因 ①可能出现正弯矩； ②一定受压筋可减小受压高度，提高梁变形能力。 限值 一级：≮ 0.5 二、三级：≮ 0.3 7.2 框架结构 3 、框架梁抗震构造要求 2 ） 梁端受拉纵筋 ρ 限值：≯ 2.5% 原因：提高延性、耗散能量能力 三、四级：≮ 2 12 。 限值 一、二级 ≮ 2 14 ≮ 两端纵筋较大截面积的 1/4 3 ） 梁顶面和底面通长纵筋： 原因：地震弯矩的不确定性（反弯点位置不确定） 7.2 框架结构 3 、框架梁抗震构造要求 5 ）框架梁支座上部纵筋延伸长度 第一排： l n /3 第二排 ： l n /4 4 ）框架梁内贯通中柱的纵筋 适用：一、二级 要求 ： d ≯ h c /20 6 ）框架梁下部纵筋伸入节点锚固： 直线锚固时： ≮ l a E ； 弯折锚固时：水平段≮ 0.4 l a E ，竖直段上弯 15 d ； 与非抗震设防不同之处：均按受拉考虑 7 ）框架梁内纵筋接头 一级抗震时应采用机械连接接头；二、三、四级抗震时，宜采用机械连接接头，也可采用焊接接头或搭接接头。 纵筋接头宜避开箍筋加密区 ，位于同一区段内的纵筋接头面积不应超过 50% ；当采用搭接接头时，其搭接长度要足够。 7.2 框架结构 8 ）梁的箍筋 ① 框架梁两端须设置加密封闭式箍筋。 原因：约束混凝土，提高混凝土变形能力。 7.2 框架结构 箍筋加密区的长度、箍筋的最大间距和最小直径见下表： 抗震等级 加密区长度（ mm ） （采用较大者） 箍筋最大间距（ mm ） （采用最小值） 箍筋最小直径 （ mm ） 一 2 h b ， 500 h b /4 ， 6 d ， 100 Φ 10 二 1.5 h b ， 500 h b /4 ， 8 d ， 100 Φ 8 三 1.5 h b ， 500 h b /4 ， 8 d ， 150 Φ 8 四 1.5 h b ， 500 h b /4 ， 8 d ， 150 Φ 6 注： d 为纵筋直径；当梁端纵筋 2% 时， d min 增大 2mm 。 8 ）梁的箍筋 一级：｛ 200mm 、 20 d ｝ min ② 梁端加密区的箍筋肢距 二、三级： ｛ 250mm 、 20 d ｝ min 四级：≯ 300mm 其中： d 为箍筋直径较大值。 ③ 非加密区箍筋最大间距：不宜大于加密区箍筋间距的 2 倍。 ④箍筋必须为封闭箍，弯钩 135° ，弯钩平直段长度≮箍筋直径 的 10 倍和 75mm 的较大者。 4 、框架柱抗震构造要求 ⑴ 柱截面尺寸 柱的截面宽度和高度均不宜小于 300mm ，柱的剪跨比 λ 宜大于 2 ，截面的长边和短边之比不宜大于 3 。 其中，柱的剪跨比 λ ＝ M c / V c h 0 ，式中 M c 为柱端截面的组合弯矩计算值（取上下端弯矩的较大值）， V c 为柱端截面的组合剪力计算值， h 0 为柱截面有效高度。 ⑵ 柱内纵向钢筋 柱中纵筋应符合下列要求： ①柱中纵筋宜对称配置。 ②当截面尺寸大于 400mm 时，纵筋间距不宜大于 200mm 。 7.2 框架结构 ③ 柱中全部纵筋的最小配筋率应满足表 9-5 的规定，同时每一侧配筋率不应小于 0.2% 。 ④柱中纵筋总配筋率不应大于 5% ；一级且剪跨比 λ≯2 的柱，每侧纵筋配筋率不宜大于 1.2% 。 ⑤边柱、角柱在地震作用组合产生拉力时，柱内纵筋总面积应比计算值增加 25% 。 ⑥柱纵筋的连接要求与梁相同，但应避开弯矩较大的位置和柱端箍筋加密区。 框架柱全部纵向钢筋最小配筋百分率 (%) 类 别 抗 震 等 级 一 二 三 四 中柱、边柱 1.0 0.8 0.7 0.6 角柱、框支柱 1.2 1.0 0.9 0.8 注：采用 HRB400 级热轧钢筋时允许减少 0.1 ，混凝土强度等级高于 C60 时应增加 0.1 。 7.2 框架结构 ⑶ 柱的箍筋 ①框架柱内箍筋常用形式如图 9-20 所示。 7.2 框架结构 ② 框架柱的上下两端须设置箍筋加密区。柱箍筋加密区的范围、加密区内箍筋最大间距和最小直径应按表 9-6 采用。 框支柱、剪跨比不大于 2 的柱以及一、二级抗震设防的框架角柱，应沿柱全高加密。短柱由于主要是剪切破坏，因而需要在柱全高范围内加密。 柱箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径 抗震等级 箍筋最大间距（ mm ） （采用较小值） 箍筋最小直径 （ mm ） 箍筋加密区长度（ mm ） （采用较大者） 一 6 d ， 100 Φ 10 h （ D ） H n /6 （柱根 H n /3 ） 500 二 8 d ， 100 Φ 8 三 8 d ， 150 （柱根 100 ） Φ 8 四 8 d ， 150 （柱根 100 ） Φ 6 （柱根 Φ 8 ） 注：① d 为柱纵筋最小直径， h 为矩形截面长边尺寸， D 为圆柱直径， H n 为柱净高； ②柱根指框架底层柱的嵌固部位。 7.2 框架结构 ③ 柱箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于 200mm ，二、三级不宜大于 250mm 和 20 d （ d 为箍筋直径较大者），四级不宜大于 300mm 。至少每隔一根纵筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束。采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵筋并钩住封闭箍筋。 ④柱箍筋非加密区的箍筋间距，一、二级框架柱不应大于 10 倍纵筋直径，三、四级框架柱不应大于 15 倍纵筋直径。 7.2 框架结构 5 、框架节点构造 框架节点内必须设置足够数量的水平箍筋，箍筋的最大间距、最小直径与柱加密区的要求相同，或比其要求更高。 柱中纵筋不宜在节点区截断，框架梁上部纵筋应贯穿中间节点。框架梁、柱中钢筋在节点的配筋构造参见非抗震设防要求现浇框架，但钢筋的锚固长度应满足相应的纵向受拉钢筋抗震锚固长度 l a E 。 7.2 框架结构 7.3 剪力墙结构 一、剪力墙结构的布置 剪力墙结构的布置要求满足以下几方面要求： ⑴剪力墙在平面上应沿结构的主轴方向双向或多向布置，宜使两个方向的刚度接近，避免结构某一方向刚度很大而另一方向刚度较小。 ⑵剪力墙结构的平面形状力求简单、规则、对称，墙体布置力求均匀，使质量中心与刚度中心尽量接近。 ⑶剪力墙墙体沿建筑物高度宜贯通对齐，上下不错层、不中断，墙厚度沿竖向宜逐渐减薄，尽量避免竖向刚度突变，在同一结构单元内宜避免错层及局部夹层。 7.3 剪力墙结构 ⑷ 剪力墙墙肢截面宜简单、规则，内外墙应对直拉通。 ⑸剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，以形成明显的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙。洞口设置应避免墙肢刚度相差悬殊。墙肢截面长度与厚度之比不宜小于 3 。 ⑹当建筑使用功能要求有底层大空间时，可采用底层大空间剪力墙结构（即框支剪力墙），但必须保证一定数量的落地剪力墙。 在矩形平面的建筑中，落地横向剪力墙的数量不能太少，非抗震设计时不宜少于全部横向剪力墙的 30% ，抗震设计时不宜少于全部横向剪力墙的 50% 。底层落地剪力墙和筒体应加厚，并可提高混凝土强度等级以补偿底层的刚度。落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部。 7.3 剪力墙结构 ⑺ 落地剪力墙的间距 l w 应符合以下条件： 非抗震设计时： l w ≤3 B ， l w ≤36m （ B 为楼面宽度） 抗震设计时： l w ≤2 B ， l w ≤24m （ 8 度抗震设防） l w ≤2.5 B ， l w ≤30m （ 6 、 7 度抗震设防） ⑻框支剪力墙结构中框支梁上方的一层墙体不宜在边端设门洞，且不得在中柱上方设门洞。落地剪力墙尽量少开门窗洞，若必须开洞时宜布置在墙体的中部。 7.3 剪力墙结构 二、剪力墙结构的受力特点 1 、剪力墙结构的受力特点 剪力墙结构中的墙体既承受竖向荷载，又承受水平荷载，其中承受平行于墙面的水平荷载是墙体的主要作用。剪力墙平面内的刚度很大，而平面外的刚度很小，为了保证剪力墙的侧向稳定，各层楼盖对它的支撑作用很重要。在水平荷载作用下，墙体如同一根底部嵌固于基础顶面的直立悬臂深梁，墙体属于压、弯、剪复合受力状态。 剪力墙结构的内力和位移与墙体开洞大小有关，根据墙体的开洞大小和截面应力的分布特点，可将剪力墙分为整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙和壁式框架四类（如图）。 7.3 剪力墙结构 剪力墙的类型 7.3 剪力墙结构 ⑴ 整截面剪力墙 当洞口面积小于整墙截面面积的 15% ，且孔洞间距及洞口至墙边距离均大于洞口长边尺寸时，这种墙体称为整截面剪力墙（图 9-21 a 、 b ）。 在水平荷载作用下，可忽略洞口对墙体应力的影响，整截面剪力墙可视为一整体的悬臂弯曲构件。沿水平截面内的正应力呈线性分布，在墙体两端部达最大值（图 9-22a ）；墙体轴力由上而下逐层增大（图 9-22c ）；墙体弯矩自下而上逐渐减小，弯矩图沿墙体高度无突变、无反弯点（图 9-22d ）。其变形以弯曲变形为主（图 9-22b ），在结构上部层间侧移较大，愈到底部层间侧移愈小。 7.3 剪力墙结构 变形△ 轴力分布（ N ） 弯矩分布（ M ） （弯曲变形） （ a ） （ b ） （ c ） （ d ） 整截面剪力墙内力分析 7.3 剪力墙结构 ⑵ 整体小开口剪力墙及联肢剪力墙 若门窗洞口总面积虽超过了墙体总面积的 15% ，但墙肢都较宽，洞口仍较小，相对于墙肢刚度而言连梁的刚度又很大时，墙的整体性仍然较好，这种开洞剪力墙称为整体小开口剪力墙（图 9-21 b ）。 当剪力墙上开洞规则、且洞口面积较大时，剪力墙已被分割成彼此联系较弱的若干墙肢，这种墙体称为联肢墙（图 9-21 c ）。墙面上开有一排洞口的剪力墙称为双肢剪力墙（简称双肢墙），墙面上开有多排洞口的剪力墙称为多肢剪力墙（简称多肢墙）。 7.3 剪力墙结构 图 9-23 整体小开口墙剪力墙及联肢剪力墙内力分析 变形△　 墙肢 M 分布 （整体小开口墙） （联肢墙） （弯曲变形） （ a ） （ b ） （ c ） （ d ） 图 9-23 整体小开口墙剪力墙及联肢剪力墙内力分析 7.3 剪力墙结构 整体小开口剪力墙由于开洞很小，连梁的刚度很大且对墙肢的约束作用很强，整个剪力墙的整体性很好。此时，其受力状态与整截面剪力墙相接近，截面正应力分布仍以弯曲变形为主，沿水平截面呈线性分布（图 9-23a ）。 在联肢剪力墙中，整个剪力墙截面中正应力已不再呈线性分布，在墙肢截面中正应力仍基本呈线性分布，在墙肢两端部达较大值，但局部弯曲正应力的比例加大了（图 9-23b ）。 整体小开口剪力墙及联肢剪力墙在水平荷载作用下，沿墙肢高度上的弯矩图在连续梁处有突变、个别楼层中会出现反弯点（图 9.23d ）。但两者的变形仍以弯曲变形为主，如图（ 9-23c ）。 7.3 剪力墙结构 ⑶ 壁式框架 当剪力墙有多列洞口，且洞口尺寸很大时，由于连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度，整个剪力墙的受力性能接近于框架，故将这类剪力墙视为壁式框架。 在水平荷载作用下，墙肢弯矩沿高度在连梁处有突变，几乎在所有连梁之间的墙肢都有反弯点出现（ 9-24c ）；沿水平截面的正应力已不再呈线性分布，在墙肢截面中产生较大的局部弯曲正应力（ 9-24a ）。剪力墙的变形以剪切变形为主（ 9-24b ），其特点是在结构上部层间侧移较小，愈到底部层间侧移愈大。整个剪力墙的受力特点与框架相似。所不同的是，由于壁式框架是宽梁宽柱，故连梁和墙肢节点的刚度很大，几乎不产生变形，节点区形成一个刚域（即没有变形的一个区域）。 7.3 剪力墙结构 图 9-24 壁式框架内力分析 变形△　 弯矩分布（ M ） （剪切变形） （ a ） （ b ） （ c ） 7.3 剪力墙结构 ⑷ 框支剪力墙结构 框支剪力墙结构的主要特点是侧向刚度在底层楼盖处发生突变。这种框支剪力墙结构在地震作用下往往由于底层框架刚度太弱、强度不足、侧移过大、延性不足而出现破坏，甚至导致结构倒塌。 由于底层刚度的突变，底层的弯矩和剪力分布也发生突变，框支剪力墙的底层框架只承担了很小的弯矩和剪力，而底层大部分的弯矩和剪力由落地剪力墙来承担，从而保证了地震作用下结构的安全。框支剪力墙与落地剪力墙协同工作结构体系以及体系的及弯矩图与剪力图分布如图 9-25 所示。 7.3 剪力墙结构 图 9-25 框支剪力墙与落地剪力墙协同工作结构体系及弯矩、剪力图 框支剪力墙与落地剪力墙 底层框架 底层剪力墙 底层框架 底层剪力墙 协同工作结构体系 M 分布 V 分布 图 9-25 框支剪力墙与落地剪力墙协同工作结构体系及弯矩、剪力图 7.3 剪力墙结构 2 、剪力墙结构构件的受力特点 ⑴墙肢 在整截面剪力墙中，墙肢处于受压、受弯和受剪状态，而开洞剪力墙的墙肢可能处于受压、受弯和受剪状态，也可能处于受拉、受弯和受剪状态，后者出现的机会很少。在墙肢中，其弯矩和剪力均在基底部位达最大值，因此基底截面是剪力墙设计的控制截面。 墙肢的配筋计算与偏心受力柱类似，但也有不同之处。由于剪力墙截面高度大，在墙肢内除在端部正应力较大部位集中配置竖向钢筋外，还应在剪力墙腹板中设置分布钢筋。墙肢端部的竖向钢筋与墙内的竖向分布钢筋共同承受正截面受弯承载力，水平分布钢筋承担剪力作用。竖向分布钢筋与水平分布钢筋形成网状，还可以抵抗墙面混凝土的收缩及温度应力。 7.3 剪力墙结构