5.4 框架柱的抗震设计解析
【土木建筑】5 多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计
➢ 装配式框架构件连接处易发生脆断，剖口焊接钢 筋处易拉断，焊接处后浇混凝土开裂或散落。
原因：节点受弯承载力不足，约束混凝土太少，梁 筋锚固长度不足及施工质量引起。
二、填充墙的震害
砌体填充墙刚度大而承载 力低，首先承受地震作用而遭 破坏。一般7度即出现裂缝，8 度和8度以上地震作用下，裂缝 明显增加，甚至部分倒塌，一 般是上轻下重，空心砌体墙重 于实心砌体墙，砌快墙重于砖 墙。
➢当框架-抗震墙结构有足够的抗震墙时,其框架部分是次要 抗侧力构件,可按框架-抗震墙结构中的框架确定抗震等级。 否则按框架结构确定等级。区分标准是看框架部分承受的地 震倾覆力矩是否大于结构总地震倾覆力矩的50%。
框架承受的地震倾覆力矩可按下式计算：
nm
Mc
Vijhi
i1 j1
M c --框架-抗震墙结构在基本振型地震作用下框架部分承受的地震倾
②抗震墙洞口上下对齐， 墙肢与连梁明确。一、 二级抗震墙底部加强 部位不宜有错洞墙。
③框支抗震墙宜少设，若设，抗震墙的截面 面积不应小于相邻上层抗震墙截面面积的 50%，框支层落地抗震间距不宜大于24m。
④底部两层框支抗震墙结构的布置宜对称， 且宜设置抗震筒体。
⑤落地抗震墙之间楼盖长宽比不应超过表5.3。
一、框架梁、柱的震害 梁柱变形能力不足，构件过早发生
破坏。一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底， 尤其是角柱和边柱更易发生破坏。
1、柱顶
柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉 裂缝。重者混凝土压碎崩落，柱内箍筋拉 断，纵筋压曲成灯笼状。
主要原因：节点处弯矩、剪力、轴 力都较大，受力复杂，箍筋配置不足， 锚固不好等。
5、抗震缝的布置同第四章规定。
关于高层框架结构短柱的抗震设计的分析与处理办法
关于高层框架结构短柱的抗震设计的分析与处理办法【摘要】框架结构是当前高层建筑工程施工中较为常用的一种结构方式，具有施工机械化程度高、施工方式较为灵活，效率大且质量好的优点，但在实际的工程施工和使用中，发现框架结构相较于框架-剪力墙结构体系的抗震性能较差，尤其是在出现短柱的情况下，那么如何提高高层框架结构短柱的抗震性能呢？本文就通过分析在高层框架中短柱的形成原因，探讨了提高短柱抗震性能的处理方法，以供参考借鉴。
【关键词】框架结构；短柱形成；抗震设计；处理措施自改革开放以来，在工业和科技的发展带动下，我国建筑业也得到了很大发展，建筑设计和施工方式都有了很大的创新与进步。
尤其是近几年来社会现代化建设的需求不断扩大，高层建筑的平面布置与竖向结构都更加趋于复杂化，增大了建筑结构设计施工的难度。
为了满足现代建筑对空间的需求，框架结构的设计形式得到了广泛的应用和迅速的推广，这是因为框架结构对于建筑内部大空间的形成有着超于其他结构形式的优越性，使建筑的平面布置更为灵活多样。
但是值得注意的是，框架结构在实际的施工中易产生短柱现象，极大的降低了框架结构的抗震性能。
因此，为了提高高层框架结构的抗震性能，应尽量避免短柱的形成，但若对于已经形成短柱的结构中，就需要对短柱的抗震设计进行处理，以提高其抗震性能。
1.高层框架结构短柱的形成原因高层框架结构中轴压比是影响框架柱破坏形态和延性的一个重要参数，定义为：n=N/（by×hy× fc）式中n为轴压比；N为柱考虑地震作用组合轴力设计值；fc为混凝土棱柱抗压强度设计值；by，hy分别为柱截面宽和高。
高层框架结构自重很大，再加上地震作用，则上式中N，即地震作用组合轴力设计值很大，在压弯构件中，轴压比加大，意味截面上压区高度增大，当压区高度增大到一定数值时，压弯构件会从大偏压破坏向小偏压破坏状态过渡，小偏压破坏是延性很小或没有延性的脆性破坏，为了避免脆性破坏，只有降低轴压比，在柱的净高和混凝土棱柱抗压强度设计值一定的情况下，只有增大截面面积，柱一般为正方形或长宽相近的矩形，这样，柱截面的高度就会增加，这样就会产生短柱或极短柱。
框架结构中柱的抗震构造要求
框架结构中柱的抗震构造要求一、引言在建筑设计和施工过程中，抗震构造是非常重要的一环。
特别是在高层建筑和大型公共建筑中，抗震构造的设计和施工更是至关重要。
本文将针对框架结构中柱的抗震构造进行详细介绍。
二、框架结构中柱的作用框架结构中柱是承受楼层荷载并传递到地基的主要承载构件。
因此，在设计和施工过程中，必须保证柱子具有足够的强度和刚度，以承受地震等自然灾害所带来的荷载。
三、框架结构中柱的抗震设计原则1.合理选材：在选择柱子材料时，应考虑其强度、韧性等因素，以确保其能够承受地震荷载。
2.合理布置：在布置柱子时应考虑到整个建筑结构的平衡性，并且避免出现单点失稳现象。
3.合理截面：为了保证柱子具有足够的强度和刚度，应根据实际需要选择合适大小的截面形状。
4.合理连接：柱子与梁、板等构件之间的连接应该牢固可靠，以确保整个建筑结构的稳定性。
四、框架结构中柱的抗震施工要求1.加强质量管理：在施工过程中，应严格控制材料的质量，并严格按照设计要求进行施工。
2.加强监理：在施工过程中，应有专业的监理人员对施工质量进行监督和检查，并及时发现和纠正问题。
3.加强安全管理：在施工过程中，应注意安全防护措施，确保人员和物品的安全。
五、框架结构中柱的抗震检测评估1.定期检测：建筑物竣工后，应定期对其进行抗震性能检测评估，以确保其能够承受地震等自然灾害所带来的荷载。
2.科学评估：在检测评估过程中，应采用科学合理的方法进行评估，并根据评估结果采取相应的维修和加固措施。
六、总结框架结构中柱是建筑物承重的主要构件之一，其抗震性能的好坏直接影响到建筑物的安全性。
因此，在设计、施工和维护过程中，必须严格遵守相关规定和要求，确保柱子具有足够的强度和刚度，并且能够承受地震等自然灾害所带来的荷载。
框架柱抗震设计箍筋全解析
框架柱抗震设计箍筋全解析1.箍筋的作用箍筋主要有以下几个作用：1）约束混凝土柱的侧向膨胀，避免柱的侧面开裂；2）增加柱的弯剪承载力，提高柱的抗震性能；3）提高柱的延性，减小柱的刚性，使其具有更好的抗震性能。
2.箍筋的布置箍筋的布置要合理，一般采用环形和纵向布置的方式。
其中，环形箍筋主要用来约束柱的侧向膨胀，纵向箍筋则用来提高柱的弯剪承载力。
合理的箍筋布置要满足以下几个要求：1）箍筋要适量、适度：过少会导致柱的抗震性能下降，过多则会增加工程成本；2）箍筋要均匀布置，密度要适中，以保证箍筋的约束作用；3）对于高层建筑，多采用环形箍筋布置，以增加柱的延性。
3.箍筋的截面积箍筋的截面积的大小对柱的承载力和抗震性能有较大影响。
一般来说，箍筋的截面积越大，柱的抗震性能越好。
4.箍筋的间距箍筋的间距也对柱的抗震性能有一定影响。
一般来说，箍筋的间距越小，柱的抗震性能越好。
但是，间距过小也会增加工程成本。
因此，在设计中需要综合考虑工程的经济性和抗震性能要求。
5.箍筋的钢筋类型常用的箍筋类型有普通热轧带肋钢筋和HRB400级高强钢筋。
普通热轧带肋钢筋的弯剪承载力相对较低，而HRB400级高强钢筋的弯剪承载力更高。
在选取钢筋类型时，需要根据具体的设计要求和工程实际情况进行选择。
总之，框架柱抗震设计中的箍筋是非常重要的一项措施。
合理布置和选取适当的箍筋类型、截面积和间距，可以有效提高柱的抗震性能，保证工程的安全性和可靠性。
设计者在进行框架柱抗震设计时，应根据具体的情况综合考虑各种因素，确保设计的合理性和经济性。
关于框架结构中柱的抗震构造要求的说法
关于框架结构中柱的抗震构造要求的说法在建筑结构中，柱是起到支撑和传递荷载的重要承重构件。
而在抗震设计中，柱的抗震构造要求尤为重要，直接关系到整体建筑结构的安全性和稳定性。
下面将从柱的布置、截面形状、纵向钢筋配置、横向钢筋配置等方面介绍柱的抗震构造要求。
柱的布置在整体结构中起到了重要的支撑作用，合理的柱布置能够提高结构的整体刚度和抗震性能。
一般情况下，柱的布置应尽量均匀，避免出现集中在某一区域的情况。
同时，在选择柱的布置位置时，还需考虑到建筑物的功能和使用要求，以及对柱的空间要求等因素。
柱的截面形状也是影响柱抗震性能的关键因素之一。
一般来说，柱的截面形状应该选择适当的矩形或近似矩形形状，以提高柱的承载能力和抗震性能。
同时，柱截面的尺寸也应根据荷载大小和柱高等因素进行合理设计，避免过大或过小的截面尺寸。
柱的纵向钢筋配置也是影响其抗震性能的重要因素之一。
纵向钢筋的配置应根据柱的荷载大小、受力情况和抗震性能要求进行合理选择。
一般来说，柱的纵向钢筋应采用密集布置，以提高柱的承载能力和延性。
同时，在柱的端部和柱-梁节点处，还需加强纵向钢筋的配置，以增强柱的抗震性能。
柱的横向钢筋配置也是确保柱的抗震性能的重要手段之一。
横向钢筋的配置应根据柱的受力情况和抗震性能要求进行合理设计。
一般来说，柱的横向钢筋应采用密集布置，以提高柱的延性和抗震性能。
同时，在柱的端部和柱-梁节点处，还需加强横向钢筋的配置，以增强柱的抗震性能。
柱的抗震构造要求包括合理的布置、适当的截面形状、合理的纵向钢筋配置和横向钢筋配置等方面。
通过合理设计和施工，能够有效提高柱的抗震性能，保证建筑结构的安全性和稳定性。
在实际工程中，还需根据具体情况和抗震设计规范的要求进行详细设计和施工，确保柱的抗震性能符合要求，并定期进行检测和维护，以确保建筑物的长期安全使用。
5.4 框架柱的抗震设计解析
解：2.斜截面受剪承载力
（1）剪力设计值
u l V 1.2(M c Mc ) / Hn
1.2
770 730 521.74kN 4.2 0.75
（2）剪压比应满足
V 1 1
RE
(0.2 f c bh0 )
RE
(0.2 f c bh0 )
1 521.74kN (0.2 15 500 565 ) 997kN 0.85
解：3.轴压比验算
N / bhf c 2710000 0.63 0.80 （可） 14.3 500 600
4.体积配筋率验算
由轴压比 N 0.63, 根据表v 0.136，采用井字复合箍筋（见教材P150） 配箍率为：sv n1 As1l1 n2 As 2l2 4 78.5 450 4 78.5 550 1.27% Acor s 450 550 100
为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三级框 架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.25、1.15。
（2）在弯曲破坏前不发生剪切破坏
（a）柱剪力设计值的调整
t b V Vc (M c Mc ) / Hn
9度时和一级框架尚应符合
t b V 1.2(M cua M cua ) / Hn
V---柱端组合剪力设计值；
Hn
---柱的净高；
t b Mc 、M c --分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯 矩设计值; t b M cua 、M cua ---分别为偏心受压柱上下端顺时针或逆时针方向根 据实配钢筋面积和材料强度标准值和轴压力等计算的 抗震承载力所对应的弯矩值；
Vc ---柱的剪力增大系数，一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1。
框架结构抗震设计要点
框架结构抗震设计要点学习框架结构抗震设计这么久了，今天来说说关键要点。
我理解啊，框架结构抗震设计的第一个要点就是合理选择结构体系。
你得让这个框架体系在地震来的时候能够有效地抵抗地震力。
就好比搭积木一样，如果积木搭得不稳，轻轻一摇晃就散架了。
框架结构也得是那种扎实稳定的体系，比如规则对称的结构布局。
要是结构东一块西一块不对称的，那地震来了力量就分布不均，就像一个人一条腿长一条腿短跑步一样，很容易摔倒，这在地震作用下可就危险了。
说到抗震构件的设计也是非常重要的一点。
像梁、柱这些构件啊，它们的截面尺寸、配筋设计都得精心考虑。
我在学习的时候就困惑了，咋确定这个尺寸和配筋呢？后来我总结，要根据建筑所在地区的抗震设防烈度来定。
就跟咱根据天气冷热来决定穿多少衣服似的，处在地震频发且烈度高的地区，那梁和柱就得设计得更粗更结实，配筋也得多些。
要是在地震不那么频繁烈度低的地方，要求就没那么高喽。
比如说在四川的某些地区，处于地震带，框架结构的梁和柱就得按照高标准去设计。
还有啊，节点的设计可不能忽略对了还有个要点，节点的可靠性至关重要。
我觉得节点就像人的关节一样，关节要是出问题了，这人还能好好活动吗？肯定不行。
框架结构里梁和柱的节点要是在地震中破坏了，那整个结构差不多就完了。
在设计节点的时候，要保证节点处的钢筋锚固、连接等符合要求。
像梁柱节点核心区的箍筋配置不够的话，那在地震时节点就容易被破坏。
还有很关键的就是结构的延性设计。
什么是延性呢？我理解就是结构在变形很大的情况下还能保持一定承载能力的能力。
就好比橡皮筋，你可以拉得很长但还不会断。
比如部分框架梁设计成能有较大变形能力的形式，地震来了梁先变形消耗能量，这样能保护柱等主要的竖向构件不被轻易破坏。
我学习的时候还发现记忆这些要点的一个小技巧呢。
你可以把框架结构想象成一个人的身体框架，结构体系是骨骼架构，抗震构件是肌肉，节点是关节，延性就是柔韧性这样类比着去想就好理解多了。
第五章 钢筋混凝土框架结构的抗震设计(第19节课讲义)
（3）梁端纵筋的配筋率不宜大于2.5%。沿梁全长顶面、底面的配筋，一、 二级不应少于2Φ14，且分别不应少于梁顶面、底面梁端纵筋中较大截面 面积的1/4；三、四级不应少于2Φ12。
（4）一、二、三级框架内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，对框架结构不应 大于矩形截面柱在该方向尺寸的1/20或圆形截面柱弦长的1/20；对其他 结构类型的框架不宜大于矩形截面柱在该方向尺寸的1/20或圆形截面柱 弦长的1/20。
较晚形成； 2）梁柱在弯曲破坏前，避免发生其它形式破坏，如剪切
破坏、粘结破坏等； 3）在梁、柱破坏之前，节点应有足够的强度即变形能力； 4）重视非结构构件设计。
强柱弱梁，强剪弱弯，更强的节点
二、“强柱弱梁”框架的抗震设计 两种破坏形式
弱柱型
弱梁型
框架的破坏机制：梁铰机制、柱铰机制、混合铰机制
为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能 力要大于梁的抗弯能力。
规范规定：柱轴压比不应超过下表，且Ⅳ类场地上的较 高高层建筑柱轴压比限值应适当减小。
柱轴压比限值
结构类型
抗震等级 一二三四
框架结构
0.65 0.75 0.85 0.90
框架-抗震墙结构、板柱-抗震墙结构、框架核心筒结构及筒中筒结构
0.75
0.85
0.90
0.95
部分框支抗震墙结构
0.6 0.7
—
注：1）表内限值适用于剪跨比大于2、混凝土强度等级不高于C60的柱；剪 跨比不大于2的柱，轴压比限值应降低0.05；剪跨比小于1.5的柱，轴压比限 值应专门研究并采取特殊构造措施；
（mm）
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为了不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三级框 架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.25、1.15。
（2）在弯曲破坏前不发生剪切破坏
（a）柱剪力设计值的调整
t b V Vc (M c Mc ) / Hn
9度时和一级框架尚应符合
t b V 1.2(M cua M cua ) / Hn
M
c
c M b
9度和一级框架结构尚应符合：
M
M M M
c
c b
c
1.2 Mbua
---节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和; ---节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；
bua
---节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考 虑受压筋）和材料强度标准值计算的抗弯承载力所对应的弯矩 值之和； ---柱端弯矩增大系数，一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1。
§5.4 框架柱的抗震设计
设计原则：
（1）强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；
（2）在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱有足够的抗剪能力；
（3）控制柱的轴压比不要太大； （4）加强约束，设置必要的约束箍筋。
（1）强柱弱梁
为了使塑性铰首先在梁中出现，同一节点柱的抗弯能力要大于 梁的抗弯能力。
抗震规范规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除顶层和柱轴压 比小于0.15者外，柱端组合弯矩设计值应符合下列公式要求
V---柱端组合剪力设计值；
Hn
---柱的净高；
t b Mc 、M c --分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯 矩设计值; t b M cua 、M cua ---分别为偏心受压柱上下端顺时针或逆时针方向根 据实配钢筋面积和材料强度标准值和轴压力等计算的 抗震承载力所对应的弯矩值；
Vc ---柱的剪力增大系数，一级为1.4,二级为1.2,三级为1.1。
Vc 1
RE
(
A 1.05 f t bh0 f yv sv h0 0.056N ) 1 s
---剪跨比，反弯点位于柱高中部的框架柱，取
当 1 时，取 1 ，当 3 时，取 3
f yv ---Βιβλιοθήκη 筋抗拉强度设计值；Hn 2h0
Asv ---配置在柱的同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；
解：1.强柱弱梁验算
抗震等级二级，要求节点处梁柱端组合弯矩设计值应符合
M
c
1.2 Mb
u l Mc 近似假定：已知的 M c Mb 亦分别是节点上下柱端截 面组合弯矩设计值和节点左右梁端截面组合弯矩设计值之和
例：框架柱抗震设计。已知某框架中柱，抗震等级二级。轴向压力组合
u 730kN.m 和 设计值N=2710kN,柱端组合弯矩设计值分别为 M c l Mc 770 kN.m 。梁端组合弯矩设计值之和 M b 900kN.m ， 选用柱截面 500 mm 600 mm,采用对称配筋，经配筋计算后每侧 5Φ25 。梁截面 300 mm 750 mm，层高4.2m。混凝土强度等级C30， 主筋Ⅱ级钢筋，箍筋Ⅰ级钢筋。
s ---沿柱高方向箍筋的间距； N ---考虑地震作用组合下框架柱的轴向压力设计值， 当 N 0.3 f c A时，取 N 0.3 f c A
A
---柱的横截面面积
（3）控制柱的轴压比
轴压比：柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土抗压 强度设计值乘积之比,即：
N / bhfc
N为组合轴压力设计值；b、h为柱的短长边；fc为混凝土抗压强度设计值。
H为矩形截面长边尺寸，D为圆形截面直径，Hn为柱净高，d为 纵向钢筋最小直径。
（5）柱纵向钢筋的配置
为了避免地震作用下框架柱的过早屈服，并获得较大的屈服变 形，必须满足纵向钢筋的最小总配筋率。
例：框架柱抗震设计。已知某框架中柱，抗震等级二级。轴向压力组合
u 730kN.m 和 设计值N=2710kN,柱端组合弯矩设计值分别为 M c l Mc 770 kN.m 。梁端组合弯矩设计值之和 M b 900kN.m ， 选用柱截面 500 mm 600 mm,采用对称配筋，经配筋计算后每侧 5Φ25 。梁截面 300 mm 750 mm，层高4.2m。混凝土强度等级C30， 主筋Ⅱ级钢筋，箍筋Ⅰ级钢筋。
(0.15 f cbh0（端柱） )
Vc ---柱端部截面组合的剪力设计值； f c ---混凝土轴心抗压强度设计值； h0 ---截面有效高度；
b
RE
---截面宽度； ---承载力抗震调整系数，取0.85。
（c）柱斜截面受剪承载力 在反复荷载作用下，混凝土所能承受的极限剪力大大降低，设 计时需考虑这种影响。验算采用与非抗震时的承载力验算形式，但 须除以承载力抗震调整系数。
它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土先 达到其极限压应变的主要指标。柱的变形能力随轴压比增大而急 剧降低。 规范规定：柱轴压比不应超过下表，但Ⅳ类场地上的较高高层 建筑柱轴压比限值应适当减小。
柱轴压比限制 结构类型 框架 框架-剪力墙 抗震等级 一 0.70 0.75 二 0.80 0.85 三 0.90 0.95
（4）加强柱端约束
框架柱的破坏主要集中在柱端1.0—1.5倍柱截面高度范围内。 加密箍筋的作用： （a) 承担柱子剪力； （b) 约束混凝土，提高混凝土抗压强度，提高变形能力； （c) 为纵向钢筋提供侧向支承，防止纵筋压曲。 柱加密区的箍筋最大间距和最小直径 抗震等级 一 二 三 四 箍筋最大间距（采用 较小者）(mm) 6d,100 8d,100 8d,150(柱根100） 8d，150(柱根100) 箍筋最小直径 ф 10 ф8 ф8 Ф 6（柱根ф 8） 箍筋加密区长度 （采用较大者） h(或D) Hn/6 500mm
（b）剪压比限值 剪压比：截面内平均剪应力与混凝土抗压强度设计值之比，即
Vb / bh0 fc
剪压比过大,混凝土会过早发生斜压破坏,箍筋不能充分发挥作用,它 对构件的变形能力也有显著影响，因此应控制。 剪跨比大于2时： Vc 1 (0.2 f cbh0 )(框架柱） RE
Vc
1
RE