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5.6 框架结构的构造要求
5.6.1 框架梁1.梁纵向钢筋的构造要求
为使梁端塑性铰区截面有较大的塑性转动能力，抗震设计时，计入受压钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比值，应满足下列要求：
一级框架梁 25.0≤ξ （5.6.1）
&&&二、三级框架梁 35.0≤ξ （5.6.2）
&&&梁纵向受拉钢筋的数量除按计算确定外，还必须考虑温度、收缩应力所需要的钢筋数量，以防止梁发生脆性破坏和控制裂缝宽度。纵向受拉钢筋的最小配筋百分率minρ（%）不应小于0.2和45ft/fy二者的较大值。抗震设计时，梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率不应小于表5.6.1规定的数值。为防止超筋梁，当不考虑受压钢筋时，纵向受拉钢筋的最大配筋率不应超过maxρ=yc1b/ffαξ。抗震设计时，梁纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。为增& 加受压区混凝土的延性，减小框架梁端塑性铰区范围内截面受压区高度，抗震设计时，梁端截面的底面与顶面纵向钢筋截面面积的比值，除按计算确定外，一级框架梁不应小于0.5，二、三级框架梁不应小于0.3。
沿梁全长顶面和底面应至少各配置两根纵向钢筋，一、二级抗震设计时钢筋直径不应小于14mm，且分别不应小于梁两端顶面与底面纵向钢筋中较大截面面积的1/4；三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径不应小于12mm。为防止粘结破坏，一、二级抗震等级的框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋的直径，对矩形截面柱，不宜大于该方向柱截面尺寸的1/20；对圆形截面柱，不宜大于纵向钢筋所在位置柱截面弦长的1/20。
2.梁箍筋的构造要求
&&&&抗震设计时，为提高梁端塑性铰区截面的塑性转动能力，梁端箍筋应加密。梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应符合表5.6.2的要求；当梁端纵向钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径应增大2mm。式中，表示框架梁沿梁全长箍筋的面积配筋率；分别表示混凝土抗拉强度设计值、箍筋抗拉强度设计值。在箍筋加密区范围内的箍筋肢距：一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值，二、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。箍筋应有1350弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10倍的箍筋直径和75mm的较大值。
在纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距，钢筋受拉时不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；钢筋受压时不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。
非抗震设计时，框架梁箍筋的构造要求可参见《混凝土结构设计规范》的有关内容。
&&& 5.6.2 框架柱
1.轴压比要求
&&&&&柱的轴压比是指柱考虑地震作用组合的轴向压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。轴压比较小时，在水平地震作用下，柱将发生大偏心受压的弯曲型破坏，柱具有较好的位移延性；反之，柱将发生小偏心受压的压溃型破坏，柱几乎没有位移延性。因此，抗震设计时，柱的轴压比不宜超过表5.6.3的规定，表中数值适用于剪跨比大于2、混凝土强度等级不高于C60的柱；其他情况下柱轴压比限值的可见有关规范规定。&&&& 2.柱 纵向钢筋的构造要求
框架结构受到的水平荷载可能来自正反两个方向，故柱的纵向钢筋宜采用对称配筋。
为了改善框架柱的延性，使柱的屈服弯矩大于其开裂弯矩，保证柱屈服时具有较大的变形能力，要求柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于表5.6.4的规定值，且柱截面每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%；当混凝土强度等级大于C60时，表中的数值应增加0.1；当采用HRB400、RRB400级钢筋时，表中的数值应允许减小0.1。同时，柱全部纵向钢筋的配筋率，非抗震设计时不宜大于5%、不应大于6%，抗震设计时不应大于5%；一级且剪跨比不大于2的柱，其单侧纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于1.2%。抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，其纵向钢筋的间距不宜大于200mm；非抗震设计时，纵向钢筋的间距不宜大于350mm；柱纵向钢筋净距均不应小于50mm。柱的纵向钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接。
& 3．柱箍筋的构造要求
柱内箍筋形式常用的有普通箍筋和复合箍筋两种[图5.6.1（a）（b）]，当柱每边纵筋多于3根时，应设置复合箍筋。复合箍筋的周边箍筋应为封闭式，内部箍筋可为矩形封闭箍筋或拉筋。当柱为圆形截面或柱承受的轴向压力较大而其截面尺寸受到限制时，可采用螺旋箍[图5.6.1(c)]、复合螺旋箍[图5.6.1(d)]或连续复合螺旋箍[图5.6.1(e)]。
抗震设计时，为提高柱潜在塑性铰区截面的塑性转动能力，柱在塑性铰区范围内的箍筋应加密。柱箍筋加密区的范围：底层柱的上端和其他各层柱的两端，应取矩形截面柱之长边尺寸（或圆形截面柱之直径）、柱净高之1/6和500mm三者之最大值范围；底层柱刚性地面上、下各500mm的范围；底层柱柱根以上1/3柱净高的范围；剪跨比不大于2的柱和因填充墙等形成的柱净高与截面高度之比不大于4的柱全高范围；一级及二级框架角柱和需要提高变形能力的柱的全高范围。
柱箍筋加密区的箍筋间距和直径：一般情况下应按表5.6.5采用；二级框架柱箍筋直径不小于10mm、肢距不大于200mm时，除柱根外最大间距应允许采用150mm；三级框架柱的截面尺寸不大于400mm时，箍筋直径应允许采用6mm；四级框架柱的剪跨比不大于2或柱中全部纵向钢筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm；剪跨比不大于2的柱，箍筋间距不应大于100mm，一级时尚不应大于6倍的纵向钢筋直径式中:,分别为第根箍筋的截面面积和长度；为箍筋包裹范围内混凝土核心面积，从最外箍筋的内边算起；为箍筋的间距。计算复合箍筋的体积配箍率时，应扣除重叠部分的箍筋体积；计算复合螺旋箍筋的体积配箍率时，其非螺旋箍筋的体积应乘以换算系数0.8。 sviAilicorAs
柱加密区范围内箍筋的体积配箍率vρ，应符合下列要求：
yvcvvff/λ≥ρ (5.6.7)
式中：柱加密区范围内箍筋的体积配箍率，可按式（5.6.6）计算；为混凝土抗压强度设计值，当柱混凝土强度等级低于C35时，应按C35计算；为柱箍筋或拉筋的抗拉强度设计值，超过360N/mmvρcfyvf2,应按360N/mm2计算；为最小配箍特征值，宜按表5.6.6采用。对一、二、三、四级框架柱，其箍筋加密区范围内箍筋的体积配箍率尚且分别不应小于0.8%、0.6%、0.4%和0.4%；剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍筋或井字形复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%；设防烈度为9度时，不应小于1.5%。
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倍箍筋直径的较大值，四级不宜大于300mm。每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋约束；采用拉筋组合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并勾住封闭箍。
&&&&&&&柱非加密区的箍筋，其体积配箍率不宜小于加密区的一半；其箍筋间距不应大于加密区箍筋间距的2倍，且一、二级不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级不应大于15倍纵向钢筋直径。
抗震设计时，柱箍筋应为封闭式，其末端应做成135o弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于10倍的箍筋直径，且不应小于75mm。
&&&&&&非抗震设计时，柱箍筋间距不应大于400mm，且不应大于构件截面的短边尺寸和最小纵向受力钢筋直径的15倍；箍筋直径不应小于最大纵向钢筋直径的1/4，且不应小于6mm。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时，箍筋直径不应小于8mm；间距不应大于最小纵向钢筋直径的10倍，且不应大于200mm；箍筋末端应做成135°弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径。
非抗震设计时，柱内纵向钢筋如采用搭接，搭接长度范围内箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍；在纵向受拉钢筋的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，且不应大于100mm；在纵向受压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10倍，且不应大于200mm。当受压钢筋直径大于25mm时，尚应在搭接接头端面外100mm的范围内各设两道箍筋。5.6.3 梁柱节点（beam-column joints）
1．现浇梁柱节点
梁柱节点处于剪压复合受力状态，为保证节点具有足够的受剪承载力，防止节点产生剪切脆性破坏，必须在节点内配置足够数量的水平箍筋。非抗震设计时，节点内的箍筋除应符合上述框架柱箍筋的构造要求外，其箍筋间距不宜大于250mm；对四边有梁与之相连的节点，可仅沿节点周边设置矩形箍筋。抗震设计时，箍筋的最大间距和最小直径宜符合5.6.2小节有关柱箍筋的规定。一、二、三级框架节点核心区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10和0.08，且箍筋体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架节点核心区的配箍特征值不宜小于核心区上、下柱端配箍特征值中的较大值。
&&&&2．装配整体式梁柱节点
装配整体式框架的节点设计是这种结构设计的关键环节。设计时应保证节点的整体性；应进行施工阶段和使用阶段的承载力计算；在保证结构整体受力性能的前提下，连接形式力求简单，传力直接，受力明确；应安装方便，误差易于调整，并且安装后能较早承受荷载，以便于上部结构的继续施工。
&& 5.6.4 钢筋连接和锚固
&&&本节仅对框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固和搭接问题作简要说明。
非抗震设计时，框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固和搭接，应符合下列要求（图5.6.2）：
（1）顶层中节点柱纵向钢筋和边节点柱内侧纵向钢筋应伸至柱顶；当从梁底边计算的直线锚固长度不小于la时，可不必水平弯折，否则应向柱内或梁、板内水平弯折，当充分利用柱纵向钢筋的抗拉强度时，其锚固段弯折前的竖向投影长度不应小于0.5la，弯折后的水平投影长度不应小于12倍的柱纵向钢筋直径。（2）顶层端节点处，在梁宽范围以内的柱外侧纵向钢筋可与梁上部纵向钢筋搭接，搭接长度不应小于1.5la；在梁宽范围以外的柱外侧纵向钢筋可伸入现浇板内，其伸入长度与伸入梁内的相同。当柱外侧纵向钢筋的配筋率大于1.2%时，伸入梁内的柱纵向钢筋宜分批截断，其截断点之间的距离不宜小于20倍的柱纵向钢筋直径。
（3）梁上部纵向钢筋伸入端节点的锚固长度，直线锚固时不应小于la，且伸过柱中心线的长度不宜小于5倍的梁纵向钢筋直径；当柱截面尺寸不足时，梁上部纵向钢筋应伸至节点对边并向下弯折，锚固段弯折前的水平投影长度不应小于0.4la，弯折后的竖直投影长度应取15倍的梁纵向钢筋直径。
（4）当计算中不利用梁下部纵向钢筋的强度时，其伸入节点内的锚固长度应取不小于12倍的梁纵向钢筋直径。当计算中充分利用梁下部钢筋的抗拉强度时，梁下部纵向钢筋可采用直线方式或向上90°弯折方式锚固于节点内，直线锚固时的锚固长度不应小于la；弯折锚固时，锚固段的水平投影长度不应小于0.4la，竖直投影长度应取15倍的梁纵向钢筋直径。
另外，梁支座截面上部纵向受拉钢筋应向跨中延伸至（1/4~1/3）ln（ln为梁的净跨）处，并与跨中的架立筋（不少于2φ12）搭接，搭接长度可取150mm，如图5.6.2所示。
抗震设计时，框架梁、柱的纵向钢筋在框架节点区的锚固和搭接，应符合下列要求（图5.6.3）：
（1）顶层中节点柱纵向钢筋和边节点柱内纵向钢筋应伸至柱顶；当从梁底计算的直线锚固长度不小于时，可不必水平弯折，否则应向柱内或梁内、板内水平弯折，锚固段弯折前的竖向投影长度不应小于0.5，弯折后的水平投影长度不应小于12倍的柱纵向钢筋直径。aEl
（2）顶层端节点处，柱外侧纵向钢筋可与梁上部纵向钢筋搭接，搭接长度不应小于1.5，且伸入梁内的柱外侧纵向钢筋截面面积不宜小于柱外侧全部纵向钢筋截面面积的65%；在梁宽范围以外的柱外侧纵向钢筋可伸入现浇板内，其伸入长度与伸入梁内的相同。当柱外侧纵向钢筋的配筋率大于1.2%时，伸入梁内的柱纵向钢筋宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于20倍的柱纵向钢筋直径。aEl
（3）梁上部纵向钢筋伸入端节点的锚固长度，直线锚固时不应小于，且伸过柱中心线的长度不应小于5倍的梁纵向钢筋直径；当柱截面尺寸不足时，梁上部纵向钢筋应伸至节点对边并向下弯折，锚固段弯折前的水平投影长度不应小于0.4，弯折后的竖向投影长度应取15倍的梁纵向钢筋直径。aElaEl
（4）梁下部纵向钢筋的锚固与梁上部纵向钢筋相同，但采用900弯折方式锚固时，竖直段应向上弯入节点内。
&&&&& 小 结
&&&&&&&（1）框架结构是多、高层建筑的一种主要结构形式。结构设计时，需首先进行结构布置和拟定梁、柱截面尺寸，确定结构计算简图，然后进行荷载计算、结构分析、内力组合和截面设计，并绘制结构施工图。
（2）竖向荷载作用下框架结构的内力可用分层法、弯矩二次分配法等近似方法计算。分层法在分层计算时，将上、下柱远端的弹性支承改为固定端，同时将除底层外的其他各层柱的线刚度乘以系数0.9，相应地柱的弯矩传递系数由1/2改为1/3，底层柱和各层梁的线刚度不变且其弯矩传递系数仍为1/2。弯矩二次分配法是先对各节点的不平衡弯矩都进行分配（其间不传递），然后对各杆件的远端进行传递。分层法和弯矩二次分配法的计算精度较高，可用于工程设计。
&&&&& （3）水平荷载作用下框架结构内力可用D值法、反弯点法等简化方法计算。其中D值法的计算精度较高，当梁、柱线刚度比大于3时，反弯点法也有较好的计算精度。
&&&&& （4）D值是框架结构层间柱产生单位相对侧移所需施加的水平剪力，可用于框架结构的侧移计算和各柱间的剪力分配。D值是在考虑框架梁为有限刚度、梁柱节点有转动的前提下得到的，故比较接近实际情况。影响柱反弯点高度的主要因素是柱上、下端的约束条件。柱两端的约束刚度不同，相应的柱端转角也不相等，反弯点向转角较大的一端移动，即向约束刚度较小的一端移动。D值法中柱的反弯点位置就是根据这种规律确定的。
&&&&&&（5）在水平荷载作用下，框架结构各层产生层间剪力和倾覆力矩。层间剪力使梁、柱产生弯曲变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体剪切型变形特点；倾覆力矩使框架柱（尤其是边柱）产生轴向拉、压变形，引起的框架结构侧移曲线具有整体弯曲型变形特点。当框架结构房屋较高或其高宽比较大时，宜考虑柱轴向变形对框架结构侧移的影响。
&&&& 思 考 题
&&&&&&（1）框架结构的承重方案有几种？各有何特点和应用范围？
（2）框架结构的梁、柱截面尺寸如何确定？应考虑哪些因素？
&&&&&&（3）怎样确定框架结构的计算简图？当各层柱截面尺寸不同且轴线不重合时应如何考虑？
&&&&&&（4）简述分层法和弯矩二次分配法的计算要点及步骤。
&&&&&&（5）D值的物理意义是什么？影响因素有哪些？具有相同截面的边柱和中柱的D值是否相同？具有相同截面及柱高的上层柱与底层柱的D值是否相同（假定混凝土弹性模量相同）？
&&&&&&（6）有一空间框架结构，假定楼盖的平面内刚度无穷大，用D值法分配层间剪力。先将层间剪力分配给每一榀平面框架，再分配到各平面框架的每根柱；或者用每根柱的D值与层间全部柱的ΣD的比值将层间剪力直接分配给每根柱。这两种方法的计算结果是否相同？为什么？
&&&&&&（7）水平荷载作用下框架柱的反弯点位置与哪些因素有关？试分析反弯点位置的变化规律与这些因素的关系。如果与某层柱相邻的上层柱的混凝土弹性模量降低了，该层柱的反弯点位置如何变化？此时如何利用现有表格对标准反弯点位置进行修正？
（8）水平荷载作用下框架结构的侧移由哪两部分组成？各有何特点？为什么要进行侧移验算？如何验算？
（9）如何确定框架结构梁、柱内力组合的设计值？
&&&&&（10）框架梁、柱及节点各有哪些构造要求？
&&&& 习 题
1．习题1图所示框架结构，各跨梁跨中均作用竖向集中荷载P=100kN。各层柱截面均为400mm×400mm；各层梁截面相同：左跨梁300mm×700mm，右跨梁300mm×500mm。各层梁、柱混凝土强度等级均为C25。试分别用分层法和弯矩二次分配法计算该框架梁、柱的弯矩，并与矩阵位移法的计算结果进行比较。矩阵位移法的计算结果标注在该图中各杆上，均标注在各截面受拉纤维一侧。
2．已知框架结构同习题1，试用D值法计算该框架在习题2图所示水平荷载作用下的内力及侧移，并与矩阵位移法的计算结果进行比较。矩阵位移法的弯矩值计算结果标注在截面受拉纤维一侧，柱左、右侧的弯矩值分别表示该层柱上、下端的弯矩值。扫扫二维码，随身浏览文档
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JGJ18-2012《钢筋焊接及验收规程》
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