6.3 框架结构抗震构造要求

6.3.2

为了避免或减小扭转的不利影响,宽扁梁框架的梁柱中线宜重合,并应采用整体现浇楼盖。为了使宽扁梁端部在柱外的纵向钢筋有足够的锚固,应在两个主轴方向都设置宽扁梁。

 

6.3.3~6.3.5

梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量,而梁的塑性转动量与截面混凝土受压区相对高度有关。当相对受压区高度为0.25至0.35范围时,梁的位移延性系数可到达3~4。计算梁端受拉钢筋时宜考虑梁端受压钢筋的作用,计算梁端受压区高度时宜按梁端截面实际受拉和受压钢筋面积进行计算。

梁端底面和顶面纵向钢筋的比值,同样对梁的变形能力有较大影响。梁底面的钢筋可增加负弯矩时的塑性转动能力,还能防止在地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重,从而影响承载力和变形能力的正常发挥。

根据试验和震害经验,随着剪跨比的不同,梁端的破坏主要集中于1.5~2.0倍梁高的长度范围内,当箍筋间距小于6d~8d(d为纵筋直径)时,混凝土压溃前受压钢筋一般不致压屈,延性较好。因此规定了箍筋加密范围,限制了箍筋最大肢距;当纵向受拉钢筋的配筋率超过2%时,箍筋的要求相应提高。

 

6.3.7

限制框架柱的轴压比主要为了保证框架结构的延性要求。抗震设计时,除了预计不可能进入屈服的柱外,通常希望柱子处于大偏心受压的弯曲破坏状态。由于柱轴压比直接影响柱的截面设计,本次修订仍以89规范的限值为依据,根据不同情况进行适当调整,同时控制轴压比最大值。在框架-抗震墙、板柱-抗震墙及筒体结构中,框架属于第二道防线,其中框架的柱与框架结构的柱相比,所承受的地震作用也相对较低,为此可以适当增大轴压比限值。利用箍筋对柱加强约束可以提高柱的混凝土抗压强度,从而降低轴压比要求。早在1928年美国 F.E.Richart 通过试验提出混凝土在三向受压状态下的抗压强度表达式,从而得出混凝土柱在箍筋约束条件下的混凝土抗压强度。

我国清华大学研究成果和日本AIJ钢筋混凝土房屋设计指南都提出考虑箍筋提高混凝土强度作用时,复合箍筋肢距不宜大于200mm,箍筋间距不宜大于100mm,箍筋直径不宜小于ф10mm的构造要求。参考美国ACI资料,考虑螺旋箍筋提高混凝土强度作用时,箍筋直径不宜小于ф10mm,净螺距不宜大于75mm。考虑便于施工,采用螺旋间距不大于100mm,箍筋直径不小于ф12mm。矩形截面柱采用连续矩形复合螺旋箍是一种非常有效的提高延性措施,这已被西安建筑科技大学的试验研究所证实。根据日本川铁株式会社1998年发表的试验报告,相同柱截面、相同配筋、配箍率、箍距及箍筋肢距,采用连续复合螺旋箍比一般复合箍筋可提高柱的极限变形角25%。采用连续复合矩形螺旋箍可按圆形复合螺旋箍对待。用上述方法提高柱的轴压比后,应按增大的轴压比由表6.3.12确定配箍量,且沿柱全高采用相同的配箍特征值。

试验研究和工程经验都证明在矩形或圆形截面柱内设置矩形核芯柱,不但可似提高柱的受压承载力,还可以提高柱的变形能力。在压、弯、剪作用下,当柱出现弯、剪裂缝,在大变形情况下芯柱可以有效地减小柱的压缩,保持柱的外形和截面承载力,特别对于承受高轴压的短柱,更有利于提高变形能力,延缓倒塌。

为了便于梁筋通过,芯柱边长不宜小于柱边长或直径的1/3,且不宜小于250mm。

 

6.3.8

试验表明,柱的屈服位移角主要受纵向受拉钢筋配筋率支配,并大致随拉筋配筋率的增大呈线性增大。89规范的柱截面最小总配筋率比78规范有所提高,但仍偏低,很多情况小于非抗震配筋率,本次修订再次适当调整。

当柱子在地震作用组合时处于全截面受拉状态,规定柱纵筋总截面面积计算值增加25%,是为了避免柱的受拉纵筋屈服后再受压时,由于包兴格效应,导致纵筋压屈。

 

6.3.9~6.3.12

柱箍筋的约束作用,与柱轴压比、配箍量、箍筋形式、箍筋肢距,以及混凝土强度与箍筋强度的比值等因素有关。

89规范的体积配箍率,是在配箍特征值基础上,对箍筋屈服强度和混凝土轴心抗压强度的关系做了一定简化得到的,仅适用于混凝土强度在C35以下和HPB235级钢箍筋。本次修订直接给出配箍特征值,能够经济合理地反映箍筋对混凝土的约束作用。为了避免配箍率过小还规定了最小体积配箍率。

箍筋类别参见图6.3.12:

 

6.3.13

考虑到柱子在层高范围内剪力不变及可能的扭转影响,为避免柱子非加密区的受剪能力突然降低很多,导致柱子中段破坏,对非加密区的最小箍筋量也做了规定。

 

6.3.14

为使框架的梁柱纵向钢筋有可靠的锚固条件,框架梁柱节点核芯区的混凝土要具有良好的约束。考虑到核芯区内箍筋的作用与柱端有所不同,其构造要求与柱端有所区别。