第十一章 混凝土结构构件抗震设计.pdf
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1、11 混凝土结构构件抗震设计 11.1.1 抗震设防的混凝土结构,除应符合本规范第1 章至 第10 章的要求外,尚应根据现行国家标准建筑抗震设 计规范GB 50011 规定的抗震设计原则,按本章的规定 进行结构构件的抗震设计。 11.1 11.1 一般规定 11.1.1条文说明:条文说明:本章的抗震设计原则遵照现行标准建筑抗震设 计规范GB50011-2001(2008年版),适用于抗震设防烈度为 69度地区的钢筋混凝土结构构件的抗震设计。 有关钢筋混凝土房屋建筑适用的最大高度,本次修订时不再列 入,可直接按照现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的规 定执行。 11.1.2 11.1.2
2、 抗震设防的混凝土建筑,应按现行国家标准建 筑工程抗震设防分类标准GB50223 确定其抗震设防类 别和相应的抗震设防标准。 注:本章甲类、乙类、丙类建筑分别为现行国家标准建筑工程抗 震设防分类标准GB50223 中特殊设防类、重点设防类、标准设 防类建筑的简称。 11.1.2条文说明:条文说明: 本条为新增内容。本条为新增内容。 本条所说的抗震设防标准包括地震作用和抗震措施,均应 符合现行国家标准建筑工程抗震设防分类标准的有 关规定。 11.1.3 房屋建筑混凝土结构构件的抗震设计,应根据设 防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等 级,并应符合相应的计算和构造措施要求。丙类建筑的
3、抗震等级应按表11.1.3 11.1.3 确定。 注:1 建筑场地为类时,除6 度设防烈度外应允许按表内降低一度所对应的 抗震等级采取抗震构造措施,但相应的计算要求不应降低; 2 接近或等于高度分界时,应允许结合房屋不规则程度及场地、地基条件 确定抗震等级; 3 大跨度框架指跨度不小于18m 的框架; 4 表中框架结构不包括异形柱框架; 5 对房屋高度不大于60m 的框架-核心筒结构,应允许按框架-剪力墙结构 选用抗震等级。 11.1.3条文说明:条文说明: 本条与建筑抗震设计规范GB 50011的修订思路一致,加 严框架结构的高度分界,改为 24m,并使各个烈度的分界一致; 由于板柱-剪力墙
4、结构的适用高度比 02 版规范增加较多,其抗震 等级划分相应调整。本次修订新增板柱-框架结构,其框架部分的 抗震等级参照板柱-抗震墙的墙体加严。 同时,考虑到国内低、多层框架-剪力墙结构、剪力墙结构运 用的增多,此次修订增加低层房屋中这些结构的抗震等级:框架- 剪力墙结构、剪力墙结构和部分框架剪力墙结构以 24m 为界,不 大于 24m 的降低一级,但四级和框支层框架不降低。 根据近年来的工程实践经验,本次修订明确了当框架-核心筒 结构的高度低于 60m 并符合框架-剪力墙结构的有关要求时,其抗 震等级允许按框架-剪力墙结构确定。 11.1.4 确定钢筋混凝土房屋结构构件的抗震等级时,尚应符合
5、下列 要求: 1 对框架-剪力墙结构,在规定的水平地震力作用下,框架底部所承 担的倾覆力矩大于结构底部总倾覆力矩的50%时,其中框架的抗 震等级应按框架结构确定; 2 裙房与主楼相连,除应按裙房本身确定抗震等级外,相关范围不 应低于主楼的抗震等级;主楼结构在裙房顶板对应的相邻上下各 一层应适当加强抗震构造措施。裙房与主楼分离时,应按裙房本 身确定抗震等级; 3 当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级 应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐 层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗 震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级; 11.1.
6、4条文说明:条文说明:规定的水平地震力,一般指采用振型组合后的楼 层地震剪力换算的楼层水平力。 裙房与主楼相连时,条文中的“相关范围”,一般指主楼周边外扩 不少于三跨的裙房结构,该范围内结构的抗震等级不应低于按主楼 结构确定的抗震等级,该范围以外裙房结构的抗震等级可按裙房自 身结构确定的抗震等级采用。主楼和裙房由防震缝分开时,主楼和 裙房分别按自身结构确定其抗震等级。 4 甲、乙类建筑按规定提高一度确定其抗震等级时,如其高度超 过对应的房屋最大适用高度,其抗震构造措施尚应适当提高。 11.1.5 剪力墙底部加强部位的范围,应符合下列规定: 1 底部加强部位的高度应从地下室顶板算起。 2 部分框
7、支剪力墙结构的剪力墙,底部加强部位的高度可取框支层 加框支层以上两层的高度和落地剪力墙总高度的1/10 二者的较大 值。其他结构的剪力墙,房屋高度大于24m 时,底部加强部位的 高度可取底部两层和墙肢总高度的1/10 二者的较大值;房屋高度 不大于24m 时,底部加强部位可取底部一层。 3 当结构计算嵌固端位于地下一层的底板或以下时,按本条第1、2 款确定的底部加强部位的范围尚宜向下延伸到计算嵌固端。 11.1.5条文说明:条文说明: 本条由 02 版规范第 11.1.5 条修改而成。本条第 3 款抗规的规 定:当结构计算嵌固部端位于地下一层底板及以下时,底部加强 部位尚宜向下延伸到地下部分的
8、计算嵌固端。 11.1.6 考虑地震组合验算混凝土结构构件的承载力时, 均应按承载力抗震调整系数 RE 进行调整,承载力抗 震调整系数 RE 应按表11.1.6 采用。 正截面抗震承载力应按本规范第6.2 节的规定计 算,但应在相关计算公式右端项除以相应的承载力抗 震调整系数 RE 。 当仅考虑竖向地震组合时,各类结构构件均应取 RE 为1.0。 此次修订,补充了受冲切承载力计算的 承载力抗震调整系数 RE 。 11.1.7 混凝土结构构件的纵向受力钢筋的锚固和连接除应符合本规范 第 8.3 节和第8.4 节的有关规定外,尚应符合下列要求: 1 纵向受拉钢筋的抗震锚固长度 l aE 应按下式计
9、算: l aE =aE la (11.1.7-1) 式中: aE 纵向受拉钢筋抗震锚固长度修正系数,对一、二级 抗震等级取1.15,对三抗震等级取1.05,对四抗震等级取1.00; la 纵向受拉钢筋的锚固长度,按本规范第8.3.1 条确定。 2 当采用搭接连接时,纵向受拉钢筋的抗震搭接长度 l lE 应按下列公 式计算: l lE =l l aE (11.1.7-2) 式中: l 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数,按本规范第8.4.4 条 确定。 3 纵向受力钢筋的连接可采用绑扎搭接、机械连接或焊接。 4 纵向受力钢筋连接的位置宜避开梁端、柱端箍筋加密区;当无法避 开时,应采用机械连接或焊接。
10、5 混凝土构件位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百分率不 宜超过50%。(把02规范的规定单独列一条) 11.1.8 箍筋宜采用焊接封闭箍筋、连续螺旋箍筋或连续复 合螺旋箍筋。当采用非焊接封闭箍筋时,其末端应做成 135弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于箍筋直径的 10 倍;在纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距不应大 于搭接钢筋较小直径的5倍,且不宜大于100mm。 11.1.8条文说明:条文说明: 箍筋对抗震设计的混凝土构件具有重要的约束作用,采 用封闭箍筋、连续箍筋可以有效的提高对构件混凝土和 纵向钢筋的约束效果,改善构件的抗震延性。对于绑扎 箍筋,对箍筋末端的构造要求,实验研究和震害经
11、验表 明,是保证地震作用时箍筋对混凝土和纵向钢筋起到有 效约束作用的必条件。 11.1.9 考虑地震作用的预埋件,应满足以下规定: 1 直锚钢筋截面面积可按本规范第9章的有关规定计算并 增大25%,且应适当增大锚板厚度; 2 锚筋的锚固长度应符合本规范第 9.7 节的有关规定并增 加 10;当不能满足时,应采取有效措施。在靠近锚 板处,宜设置一根直径不小于10mm的封闭箍筋; 3 预埋件不宜设置在塑性铰区;当不能避免时应采取有 效措施。 11.1.9条文说明:条文说明: 预埋件反复和在作用实验表明,弯剪、拉剪、压剪情况下锚筋的受 剪承载力降低的平均值在 20%。对预埋件,规定取 RE 等于 1
12、.0,故考虑地震作用组合的预埋件的锚筋截面积,偏保守地取计 算值的 1.25倍。构造上要求靠近锚板的锚筋根部设置一根直径不 小于 10mm 的封闭箍筋,以起到约束端部混凝土、提高受剪承载 力的作用。 11.2 材料 11.2.1 混凝土结构的混凝土强度等级应符合下列规 定: 1 剪力墙不宜超过C60;其他构件,9度时不宜超过 C60,8度时不宜超过C70; 2 框支梁、框支柱以及一级抗震等级的框架梁、 柱及节点,不应低于C30;其他各类结构构件, 不应低于C20。 11.2.1条文说明:条文说明:基于高强度混凝土的脆性及工艺要求较 高,对高烈度地震区,高强度混凝土的应用应有所限制。 11.2.
13、2 梁、柱、墙、支撑中的受力钢筋宜采用热轧带肋钢 筋;当采用现行国家标准钢筋混凝土用钢 第 2 部分: 热轧带肋钢筋GB 1499.2 中牌号带“E”的热轧带肋钢 筋时,其强度和弹性模量应按本规范第4.2节有关热轧 带肋钢筋的规定采用。 11.2.2条文说明:条文说明: 结构构件中纵向受力钢筋的变形性能直接影响结构构 件在地震力作用下的延性。考虑地震作用的框架梁、 框架柱、剪力墙等结构构件的纵向受力钢筋宜选用 HRB400 级、HRB500 级热轧带肋钢筋;箍筋宜选用 HRB400、HRB335、HRB500、HPB300 级热轧钢筋。当有 较高要求时,尚可采用现行国家标准钢筋混凝土用 钢 第
14、 2 部分:热轧带肋钢筋GB 1499.2 中牌号 HRB400E、HRB500E、HRB335E、HRBF400E、 HRBF500E、HRBF335E 等钢筋,其强屈比、屈强比、 强度设计值以及弹性模量的取值与不带 其强屈比、屈强比、 强度设计值以及弹性模量的取值与不带“E”的热轧带肋 钢筋相同, 的热轧带肋 钢筋相同,应符合本归规范第 4.2 节的有关规定。 11.2.3 按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件, 其纵向受力普通钢筋应符合下列要求: 1 钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小 于 1.25; 2 钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大 于 1.30
15、; 3 钢筋最大拉力下的总伸长率实测值不应小于 9%。 11.2.3条文说明:条文说明:对一、二、三级抗震等级设计的各类框架构件 (包括斜撑构件),要求纵向受力钢筋检验所得的强度实测值与 屈服强度的比值(强屈比)不应小于 1.25,目的是使结构某部位 出现较大塑性变形或塑性铰后,钢筋在大变形条件下有足够的强 度硬化过程,保证结构有必要的承载力;要求钢筋屈服强度实测 值与钢筋的强度标准值的比值(屈强比)不应大于 1.3,主要是 为了保证“强柱弱梁”、“强剪弱弯”的设计要求能够实现;钢筋最 大力下的总伸长率不应小于9%,主要为了保证在地震大变形条件 下,钢筋具有足够的变形能力。 11.3.1 承载
16、力计算中, 计入纵向受压钢筋的梁端混凝 土受压区高度应符合下列要求: 一级抗震等级 (11.3.1-1) 二、三级抗震等级 (11.3.1-2) 式中: x混凝土受压区高度; h0 截面有效高度。 11.3 框架梁 11.3.2考虑地震组合的框架梁端剪力设计值 Vb 应按下列 规定计算: 1 一级抗震等级的框架结构和 9 度设防烈度的一级抗震等 级框架 (11.3.2-1) 2 其他情况 一级抗震等级 (11.3.2-2) 二级抗震等级 (11.3.2-3) 三级抗震等级 (11.3.2-4) 四级抗震等级,取地震组合下的剪力设计值。 () 1.1 lr buabua bGb n MM VV
17、l + =+ () 1.2 lr bb bGb n MM VV l + =+ () 1.3 lr bb bGb n MM VV l + =+ () 1.1 lr bb bGb n MM VV l + =+ 式中: 框架梁左、右端按实配钢筋截面面积(计入受压 钢筋及有效楼板范围内的钢筋)、材料强度标准值,且考虑承载 力抗震调整系数的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值; 考虑地震组合的框架梁左、右端弯矩设计值; VGb 考虑地震组合时的重力荷载代表值产生的剪力 设计值,可按简支梁计算确定; ln 梁的净跨。 在公式(11.3.2-1)中, 与 之和,应分别按顺时针和逆时针方 向进行计算,并取其较大
18、值。 公式(11.3.2-2)至公式 (11.3.2-4)中, 与 之和,应分别取顺时 针和逆时针方向计算的两端考虑地震组合的弯矩设计值之和的较 大值;一级抗震等级,当两端弯矩均为负弯矩时,绝对值较小的 弯矩值应取零。 l bua M r bua M r b M l b M l bua M r bua M r b M l b M 11.3.2条文说明:条文说明: 框架结构设计中,应力求做到这罕遇地震作用下的框架形成 接近梁铰型的延性机构。为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏 的可能性,对框架梁提出了梁端的斜截面受剪承载力应该与正截 面受弯承载力的要求,即“强剪弱弯”的设计概念。 梁端斜截面受剪承
19、载力的提高,首先是在剪力设计值得确定 中,考虑了梁端弯矩的增大,以体现“强剪弱弯”的要求。对9度 设防烈度的各类框架和一级抗震等级的框架结构,还考虑了工程 设计中梁端纵向受拉钢筋有超筋的可能,要求梁左、右端取用按 实配钢筋、强度标准值,且考虑承载力抗震调整系数的受弯承载 力值所对应的弯矩值Mbua,它可按下列公式计算: 对其它情况的框架梁的剪力设计值得确定,则根据不同抗震 等级,直接取用梁端考虑地震作用组合的弯矩设计值得平衡剪力 值,乘以不同的增大系数。 0 1 () a buk buaykss RERE M Mf A ha = 11.3.3 考虑地震组合的矩形、T 形和 I 形截面框架 梁,
20、当跨高比大于 2.5 时,其受剪截面应符合下 列条件: (11.3.3-1) 当跨高比不大于 2.5时,其受剪截面应符合 下列条件: (11.3.3-2) 11.3 框架梁 11.3.4 考虑地震组合的矩形、T 形和 I 形截面的框 架梁,其斜截面受剪承载力应符合下列规定: (11.3.4) 式中: cv 截面混凝土受剪承载力系数,按本 规范第6.3.4条取值。 11.3.4条文说明: 计算方法没有变化,仅公式与非抗震情况下的 公式相一致。 条文说明: 计算方法没有变化,仅公式与非抗震情况下的 公式相一致。 11.3.5 框架梁截面尺寸宜符合下列要求: 1 截面宽度不宜小于 200mm; 2
21、截面高度与宽度的比值不宜大于 4; 3 净跨与截面高度的比值不宜小于 4。 与02规范无变化。 11.3.6 框架梁的钢筋配置应符合下列规定: 1 纵向受拉钢筋的配筋率不应小于表 11.3.6-1规定的数 值; 表 11.3.6-1 框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋百分率(%) 2 框架梁梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积 的比值,除按计算确定外,一级抗震等级不应小于 0.5; 二、三级抗震等级不应小于 0.3; 3 梁端箍筋的加密区长度、 箍筋最大间距和箍筋最小直 径,应按表11.3.6-2采用;当梁端纵向受拉钢筋配筋率 大于 2%时,表中箍筋最小直径应增大 2mm。 表 11.3.6-2
22、 框架梁梁端箍筋加密区的构造要求 注:箍筋直径大于 12m、数量不少于 4 肢且肢距小于 150mm 时,一、 二级的最大间距应允许适当放宽,但不得大于 150mm。 与02规范相比,仅上面的注为新增内容。 11.3.7 梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于 2.5%。沿梁全 长顶面和底面至少应各配置两根通长的纵向钢筋,对一、 二级抗震等级,钢筋直径不应小于 14mm,且分别不应 少于梁两端顶面和底面纵向受力钢筋中较大截面面积的 1/4;对三、四级抗震等级,钢筋直径不应小于 12mm。 11.3.8 梁箍筋加密区长度内的箍筋肢距:一级抗震等级, 不宜大于 200mm和20倍箍筋直径的较大值;二、三
23、级 抗震等级,不宜大于250mm和20 倍箍筋直径的较大 值;各抗震等级下,均不宜大于300mm。 11.3.9 梁端设置的第一个箍筋距框架节点边缘不应大于 50mm。非加密区的箍筋间距不宜大于加密区箍筋间距 的 2 倍。沿梁全长箍筋的配筋率 sv 应符合下列规定: 二级抗震等级 (11.3.9-2) 三、四级抗震等级 (11.3.9-3) 一级抗震等级 (11.3.9-1) 11.3 框架梁 11.3.711.3.9条文说明:条文说明:沿梁全长需配置一定数量的通长钢筋是考 虑框架梁在地震作用过程中反弯点位置可能变化。这里“通长”的 含义是保证梁各个部位的这部分钢筋都能发挥其受拉承载力。 02
24、规范修订时考虑到梁端箍筋加密,难于施工,对梁箍筋加 密区长度内的箍筋肢距规定作了适当放松,且考虑了箍筋直径与 肢距的相关性,此次维持02版规范规定。 11.4 框架柱及框支柱 11.4.1 除框架顶层柱、轴压比小于 0.15 的柱以及框支梁 与框支柱的节点外,框架柱节点上、下端和框支柱的中 间层节点上、下端的截面弯矩设计值应符合下列要求: 1 一级抗震等级的框架结构和 9度设防烈度的一级抗震等 级框架 (11.4.1-1) 2 框架结构 二级抗震等级 (11.4.1-2) 三级抗震等级 (11.4.1-3) 四级抗震等级 (11.4.1-4) 3 其他情况 一级抗震等级 (11.4.1-5 )
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