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混凝土结构设计-4.6.2框架梁抗震设计成果

【摘要】:同时通过强剪弱弯设计,可避免剪切破坏。四级框架和塑性铰范围以外,梁的剪力设计值取最不利组合得到的剪力值。当跨高比大于2.5时,其受剪截面应符合下式要求当跨高比不大于2.5时,其受剪截面应符合下式要求考虑地震组合的矩形、T形和I形截面框架梁,其斜截面受剪承载力计算公式为式中,γRE=0.85。

1.影响框架梁延性的主要因素

在强柱弱梁的框架中,框架的延性主要是由框架梁提供的,框架梁是主要延性耗能构件,影响框架梁延性的主要因素有:

(1)破坏形态 梁的弯曲破坏和剪切破坏的各种破坏形态中,只有适筋梁弯曲破坏是延性破坏,具有形成塑性铰的能力。同时通过强剪弱弯设计,可避免剪切破坏。

(2)截面相对受压区高度 在适筋梁情况下,框架梁的延性也不同,截面相对受压区高度越大,延性越差。控制配筋率可以减小框架梁梁端塑性铰截面的相对受压区高度,达到规范规定的框架梁的延性要求。

(3)塑性铰区混凝土约束程度 在塑性铰区配置足够数量的封闭箍筋,不仅可以实现强剪弱弯的要求,而且可以有效提高塑性铰的转动能力。在梁的两端设置箍筋加密区,足够数量的箍筋可以提高混凝土的极限压应变,防止受压钢筋过早压屈,有利于发挥塑性铰的变形和耗能能力。

2.正截面受弯承载力

多层框架在抗震设计中,既要考虑承载力抗震调整系数γRE,还要确保梁具有足够的延性。根据塑性理论,为提高梁端塑性铰区的转动能力,应控制塑性铰区相对受压区高度,通常情况下在端部截面设置一定比例的受压钢筋,设计成双筋截面,以减小相对受压区高度,保证梁的延性。

框架梁受弯承载力按下式验算:

持久、短暂设计状况时 γ0M≤(As-Asfyh0-0.5x)+fy′Ash0-as)(4-28)

抗震设计时 γREM≤(As-Asfyh0-0.5x)+fy′Ash0-as)(4-29)

式中 M——梁端截面组合弯矩设计值;

AsAs——受拉钢筋和受压钢筋的截面面积;

fyfy——受拉钢筋和受压钢筋的抗拉强度设计值,一般情况下取fy=fy

γ0——结构重要性系数,取γ0=1.0;

γRE——承载力抗震调整系数,取γRE=0.75。

3.斜截面抗剪承载力

(1)梁端剪力设计值的调整 抗震设计中,按照强剪弱弯的原则,延性框架梁在塑性铰出现以前,不应发生剪切破坏,塑性铰出现后,也不应过早被剪坏。根据框架抗震等级,四级框架取考虑地震作用组合的剪力设计值;对一﹑二﹑三级框架梁端部截面组合的剪力设计值,按下列公式调整:

一级框架结构和9度时的一级框架

V=1.1(Mlbua+Mrbua/ln+VGb (4-30)

其他情况

V=ηvbMlb+Mrb/ln+VGb (4-31)

式中 V——梁端截面组合的剪力设计值;

MlbuaMrbua——梁左、右端截面按实配钢筋截面面积(计入受压钢筋及梁有效翼缘宽度范围内的楼板钢筋)、材料强度标准值并考虑承载力抗震调整系数计算所对应的弯矩值,二者之和应分别按顺时针及逆时针进行计算;

ln——梁净跨;

VGb——考虑地震作用组合的重力荷载代表值(9度时还应包括竖向地震作用标准值)作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;

ηvb——梁端剪力增大系数。一、二、三级分别取1.3、1.2、1.1;

MlbMrb——梁左﹑右端截面逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩设计值,弯矩方向的选取应使V达到最大值为准,当抗震等级为一级框架且梁两端弯矩均为负弯矩时,绝对值最小的弯矩应取零。

四级框架和塑性铰范围以外,梁的剪力设计值取最不利组合得到的剪力值。

(2)斜截面受剪承载力 为避免截面在箍筋充分发挥作用前过早出现斜裂缝而发生混凝土破坏,考虑地震组合的矩形、T形和I形截面框架梁。

当跨高比大于2.5时,其受剪截面应符合下式要求

当跨高比不大于2.5时,其受剪截面应符合下式要求

考虑地震组合的矩形、T形和I形截面框架梁,其斜截面受剪承载力计算公式为

式中,γRE=0.85。

持久、短暂设计状况同一般梁。