框架节点域抗震验算
浅析框架梁、柱节点域抗剪超限的原理及解决方法
一、框架梁、柱节点域抗剪超限的含义框架梁、柱节点域抗剪超限是指其节点核心区组合的剪力设计值超过规范限制，即Vj＞1γRE（0.3ηj f c b j h j）。
如果说“强柱弱梁，强剪弱弯”是提高结构变形能力的设计精髓，那么节点核心区截面抗震受剪承载力验算就是实现“强节点弱构件”的关键，也是建筑结构抗倒塌能力的关键。
节点域内抗剪设计不足，遇到地震时会造成剪切破坏，属于脆性破坏，无征兆，致使建筑物瞬间垮塌。
新版《建筑抗震设计规范》GB50011-2010也增加了三级框架节点核心区抗震验算的规定。
查阅《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》，两者对节点核心区抗震验算规定基本相同，但后者对计算公式符号定义较前者详细，且式中较前者多了βc；前者较后者单给出了扁梁框架的梁柱节点规定，后者较前者明确规定了框架节点区的锚固和搭接要求。
两者分别称为“节点核芯区”、“节点核心区”，一字之差，足矣鉴域之重。
二、节点核芯区组合的剪力设计值计算原理依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，附录D.1.3，节点核芯区组合的剪力设计值，应符合下列要求：Vj≤1γRE（0.3ηj f c b j h j）ηj———正交梁的约束影响系数；f c———混凝土轴心抗压强度设计值；b j———节点核芯区的截面有效验算宽度；h j———节点核芯区的截面高度；γRE———承载力抗震调整系数，可采用0.85。
综合《建筑抗震设计规范》规定，结合实际验算经验，逐个注解以上式中的计算参数以及需要注意的地方：ηj：当楼板为现浇、梁柱中线重合、四侧各梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2，且正交方向梁高度不小于框架梁高度的3/4时，可采用1.5，9度区一级抗震宜采用1.25；其他情况均采用1.0；f c：依据《混凝土结构设计规范》4.1.4-1混凝土强度等级对应的轴心抗拉强度设计值取值；b j：当验算方向的梁截面宽度不小于该侧柱截面宽度的1/2时，可采用该侧柱截面宽度b c，当小于该侧柱截面宽度的1/2时，可采用下列二者的较小值：①b j=b b+0.5h c（b b———梁截面宽度；h c———验算方向的柱截面高度）②b j=b ch j：可采用验算方向的柱截面高度hcγRE：承载力抗震调整系数，可采用0.85，依据《抗规》5.4.2相关规定。
框架结构的抗震减震分析
应用减震技术
设置减震支座
在结构中设置减震支座，以吸收地震能量，减轻地震 对结构的影响。
应用阻尼器
在结构中安装阻尼器，以增加结构的阻尼效应，降低 地震响应。
采用隔震技术
在基础和结构之间设置隔震层，以减小地震对上部结 构的影响。
06
CATALOGUE
工程实例分析
工程实例一：某高层建筑
设计采用地震力系数法进行计算，并 考虑了地震烈度、场地类别等因素。
抗震分析
地震危害与影响
地震波及地面震动
地震产生地震波，引发地 面震动，对建筑物和结构 造成破坏。
建筑物倒塌与损毁
框架结构如未经过合理设 计和施工，易在地震中发 生倒塌或严重损毁。
次生灾害
地震可引发火灾、水灾等 次生灾害，对周边环境和 生态造成进一步破坏。
地震作用下的结构响应
地震动位移响应
01
框架结构在地震作用下会产生位移，影响结构的稳定性。
研究目的和方法
通过对框架结构的抗震性能进行分析，为结 构的优化设计和地震防护提供理论支持。
采用理论分析、数值模拟和实验研究等方法 ，对框架结构的抗震性能进行全面评估。
02
CATALOGUE
框架结构概述
框架结构的特点
空间分隔灵活
框架结构能够根据建筑功能需求，灵活地分隔空间。
整体性能良好
框架结构具有较好的整体性和稳定性。
减震结构的分析方法
减震结构的分析方法包括理论分析、数值模 拟和实验研究等，以评估减震装置的性能和 结构的减震效果。
减震结构的评估
评估减震结构的地震响应和性能，以确保其 在地震作用下的安全性和稳定性。
05
CATALOGUE
框架结构的抗震减震措施
框架结构抗震设计流程
框架结构抗震设计流程我呀，就跟你唠唠这框架结构抗震设计流程。
这可不是个简单事儿，就像盖房子，你得一步一步来，每一步都得小心翼翼的，就像走在田埂上，一不留神就可能踩歪喽。
我得先去瞅瞅那场地的情况。
到了那块儿地呀，我就像个老中医似的，东看看西看看。
那土地是硬的还是软的，周围有没有啥大山大河可能影响到这建筑。
我眯着眼看那土地，心里想着这下面的地质构造到底是个啥模样。
这时候要是旁边有个当地的老乡，我就凑上去问：“老哥呀，这地儿以前有没有啥特别的情况呀？比如说发大水或者地动啥的？”那老哥吧嗒吧嗒抽着烟，慢悠悠地说：“哟，以前倒是有过小晃动，不过不厉害。
”这我心里就有底儿了，这场地的情况就像一个人的出身，对后面的设计影响可大了。
场地看完了，我就得琢磨这框架结构的选型。
我在那图纸上画呀画，想着柱子要多粗，梁要多结实。
这就好比给一个人搭骨架子，骨架子要是不结实，这人站都站不稳，更别说抗震了。
我想着那些柱子得像一个个敦实的大汉，稳稳地扎在地里，梁呢，就像大汉们有力的胳膊，把整个结构紧紧地连在一起。
我这时候就开始自言自语：“嗯，这个柱子间距这么大行不行呢？梁的高度要不要再调整调整呢？”那表情严肃得就像在琢磨啥天大的事儿。
选好型了，就该计算荷载了。
这荷载呀，就像一个人的压力，有来自上面的，像房子里的人和东西的重量，还有可能来自侧面的，像风刮过来的力量。
我就在那本子上算呀算，嘴里念念有词：“这个风荷载得考虑周全喽，万一刮个大风，可不能让这房子晃悠得像个醉汉。
”这时候要是有个年轻的助手在旁边，我就会说：“小子，你再给我核对核对这个数字，可别算错了，这可不是闹着玩儿的。
”那助手赶紧点头，眼睛瞪得大大的，认真得很。
算好荷载了，接下来就是要进行内力分析。
这内力呀，就像是房子内部的小情绪，有拉力有压力。
我得像个心理医生一样，把这些内力都分析得透透的。
我看着那些复杂的计算公式，有时候皱着眉头，有时候又突然眼前一亮。
我想啊，这每一个内力就像一根线，把整个框架结构的命运都牵在一起，要是有一根线断了，那可不得了。
新抗规08
8 多层和高层钢结构房屋8.1 一般规定8.1.1 本章适用的钢结构民用房屋的结构类型和最大高度应符合表8.1.1的规定。
平面和竖向均不规则的钢结构，适用的最大高度宜适当降低。
注：1 钢支撑-混凝土框架和钢框架-混凝土筒体结构的抗震设计，应符合本规范附录G 的规定；2 多层钢结构厂房的抗震设计，应符合本规范附录H第H.2节的规定。
2 超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施；3 表内的筒体不包括混凝土筒。
8.1.2 本章适用的钢结构民用房屋的最大高宽比不宜超过表8.1.2的规定。
8.1.3 钢结构房屋应根据设防分类、烈度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。
丙类建筑的抗震等级应按表8.1.3确定。
震等级；2 一般情况，构件的抗震等级应与结构相同；当某个部位各构件的承载力均满足2倍地震作用组合下的内力要求时，7～9度的构件抗震等级应允许按降低一度确定。
8.1.4 钢结构房屋需要设置防震缝时，缝宽应不小于相应钢筋混凝土结构房屋的1.5倍。
8.1.5 一、二级的钢结构房屋，宜设置偏心支撑、带竖缝钢筋混凝土抗震墙板、内藏钢支撑钢筋混凝土墙板、屈曲约束支撑等消能支撑或筒体。
采用框架结构时，甲、乙类建筑和高层的丙类建筑不应采用单跨框架，多层的丙类建筑不宜采用单跨框架。
注：本章“一、二、三、四级”即“抗震等级为一、二、三、．四级”的简称。
8.1.6 采用框架-支撑结构的钢结构房屋应符合下列规定：1 支撑框架在两个方向的布置均宜基本对称，支撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3。
2 三、四级且高度不大于50m的钢结构宜采用中心支撑，也可采用偏心支撑、屈曲约束支撑等消能支撑。
3 中心支撑框架宜采用交叉支撑，也可采用人字支撑或单斜杆支撑，不宜采用K形支撑；支撑的轴线宜交汇于梁柱构件轴线的交点，偏离交点时的偏心距不应超过支撑杆件宽度，并应计入由此产生的附加弯矩。
当中心支撑采用只能受拉的单斜杆体系时，应同时设置不同倾斜方向的两组斜杆，且每组中不同方向单斜杆的截面面积在水平方向的投影面积之差不应大于10%。
钢结构框架的抗震性能分析
钢结构框架的抗震性能分析钢结构作为一种常见的建筑结构形式，具有较好的抗震性能，受到广泛应用。
针对钢结构框架的抗震性能问题，本文将从几个方面进行分析探讨。
**1. 钢结构框架的抗震设计原则**钢结构框架的抗震设计原则包括结构的整体稳定性、刚度和韧性要求、节点连接的抗震性能等方面。
在设计过程中需要充分考虑地震加载的作用，确保结构具备足够的抗震能力。
**2. 钢结构框架的抗震分析方法**钢结构框架的抗震分析主要采用静力分析和动力分析两种方法。
静力分析以地震荷载的静态效应进行计算，适用于简单框架结构。
而动力分析则考虑结构在地震作用下的动态响应，能够更准确地评估结构的抗震性能。
**3. 钢结构框架的抗震性能影响因素**钢结构框架的抗震性能受到多种因素的影响，包括结构的几何形状、材料性能、节点连接方式、支撑体系等。
合理的结构设计和施工工艺对于提高抗震性能至关重要。
**4. 钢结构框架的抗震性能优化措施**为了进一步提高钢结构框架的抗震性能，可以采取一系列措施进行优化。
例如在设计中合理设置剪力墙、加强节点连接、提高材料强度等方式，都可以有效提升结构的整体抗震性能。
**5. 钢结构框架的抗震性能分析案例**最后，通过实际案例对钢结构框架的抗震性能进行分析。
以某高层建筑钢结构框架为例，通过静力分析和动力分析对其抗震性能进行评估，为结构设计和施工提供参考依据。
综上所述，钢结构框架的抗震性能分析是建筑结构设计中至关重要的一环。
通过科学合理的设计原则、准确可靠的分析方法以及有效的优化措施，可以有效提升钢结构框架在地震作用下的抗震性能，确保建筑结构的整体安全性和可靠性。
框架抗震设计步骤
毕业设计总依据及设计步骤（供参考）框架结构抗震设计步骤:第一步、确定结构方案与结构布置一、建筑结构体系选型（一）合理选用结构材料建筑结构材料是形成结构的物质基础，根据不同结构类型的特点，正确选用材料,就成为经济合理地选型的一个重要方面。
按材料分类的结构类型如下:-砌体结构体系按建筑材料分类的结构类型I钢筋混凝土结构体系钢结构体系-钢——混凝土组合结构体系(二)合理选择结构受力体系现代建筑中，建筑物的造型可划分为两大类：多层及高层建筑、单层大跨度建筑, 按结构受力形式分类，常用的结构体系大体如下：「混合结构体系框架结构体系多层及高层建筑彳剪力墙结构体系(包括框架——剪力墙、全剪力墙结构)筒体结构体系(包括框筒、筒中筒、成束或组合筒体结构)L巨型结构体系单层大跨度建筑:平面结构体系：门式刚架、薄腹梁结构、桁架结构、拱结构.空间结构体系：壳体结构、网架结构、悬索结构、膜结构框架结构体系多层与小高层常采用框架结构体系。
(1) 框架结构体系的特点：框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起维护作用。
其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。
框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的延性，成为“延性框架”。
在地震作用下，这种延性框架具有良好的抗震性能。
(2) 钢筋混凝土框架：钢筋混凝土框架按其施工方法可分为：现浇框架、装配式框架及装配整体式框架三种。
地震区框架结构宜优先考虑选择现浇框架结构体系，其次是装配整体式框架结构体系，现已很少采用装配式框架结构体系；非地震区的框架结构则可以根据施工条件等因素具体选定。
(3) 钢框架：钢框架的受力骨架为钢梁、钢柱，根据梁柱连接型式可分为半刚接框架和刚接框架。
钢框架的抗震性能优于钢筋混凝土框架；钢梁、钢柱相对混凝土梁、柱截面较小，增大了有效使用面积；钢框架自重较轻，大大降低了基础造价；且施工周期短，具有良好的综合经济效益。
混凝土框架结构抗震设计
2、修正后的柱抗侧移刚度 考虑柱上下端节点的弹性约束作用后， 柱的抗侧移刚度为：
D
12ic h
2
2019/3/13
抗震设计
7
推导的基本假定为： （1）柱AB及与其上下相邻的柱的线刚度均为ic; (2) 柱AB及与其上下相邻的柱的层间位移均为Δuj
（3）柱AB两端节点及与其上下左右相邻的各个结点的转角均为i1、i2、i3、i4
影响柱两端转角大小的因素：侧向外荷载形式；梁柱线刚度比； 结构总层数及该柱所在层数；柱上下横梁线刚度比；上下层层高变化。2019源自3/13抗震设计12
（1）标准反弯点高度比 yn 标准框架各层柱的反弯点高度为 ynh，查表 (2)上下横梁线刚度变化时对反弯点高度比的修正值 y1 ，y1
带符号，底层不考虑y1 。
3）求各柱反弯点高度 yh, 并由各柱 Vjk 计算柱端弯矩 M1
和 M2 ； 4)利用节点平衡并按刚度分配求梁端弯矩； 5)利用梁端弯矩求梁两端剪力； 6)利用梁端剪力和上柱轴力求下柱的轴力；
2019/3/13 抗震设计 15
§4.5 钢筋混凝土框架的抗震设计
一、一般概念 1、梁与柱的弯曲延性 实验表明变形能力随轴压比增大而急剧降低。 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
Mc c V h0
M
c
Vc h0
---剪跨比，取两端计算结果的较大值； ---端截面组合弯矩计算值； ---端截面组合剪力计算值； ---截面有效高度。
反弯点位于中部时，可按构件净长与2倍截面高度之比 计算。
2019/3/13
抗震设计
25
4、柱的轴压比不宜过大 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：
第五节 框架结构抗震规定
（c) min见下表
抗震等级
类别
一
二
三
四
中柱和边柱
1.0
0.8
0.7
0.6
角柱
1.2
1.0
0.9
0.8
（d) max 5.0%
（e)边柱、角柱及抗震墙端柱在地震作用组合产生小偏拉时， 柱内纵筋总截面积比计算值增加25%。
（f)柱纵向钢筋的绑扎接头应避开柱端的箍筋加密区
4.柱的箍筋设置要求：
加密区
（8）洞口补强构造
(六) 框架-剪力墙结构抗震构造措施 1.剪力墻的厚度
剪力墻的厚度不应小于160mm，也不应小于h/20(h为层 高)。底部加强部位不应小于200mm，也不应小于h/16。
2.剪力墙墙板的竖向和水平向分布钢筋 剪力墙墙板的竖向和水平向分布钢筋的配筋率均不应 小于0.25%，并至少采用双排布置。各排分布钢筋间应设置 拉筋，拉筋直径不小于6mm，间距不应大于600mm。 3.剪力墙周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成边框。边 框梁或暗梁的上、下纵向钢筋配筋率，均不应小于0.2%， 箍筋不应少于φ6@200。
3.剪力墙的边缘构件 （1）剪力墙构造边缘构件的范围按下图取：
及相邻的上一层，应设置约束边缘构件，但墙肢底截面 的轴压比较小时可设置构造边缘构件。
② 一、二级抗震墙的其它部位和三、四级抗震墙， 均应按图12.2.5阴影线部位设置边缘构件。
抗震墙的约束边缘构件包括暗柱、端柱和翼墙， 应符合下图所示要求。
实验表明变形能力随轴压比增大而急剧降低。 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为截面的短长边；fc为混 凝土抗压强度设计值。
建筑抗震鉴定标准GB50023-2009(精)
g 楼梯柱
(1)框架中的楼梯斜梁和踏步板构成类似竖向钢筋混凝土斜撑，作用于 楼梯柱或支承中间平台梁板的框架柱，以致这些柱承受更大的地震剪力。
(2)有时，楼梯平台柱上下与框架梁连接，实际形成短柱而加重了震害。
(3)在构造上应按短柱考虑，控制轴压比，加密箍筋间距是合适的。
3、框架梁 a 梁端：斜裂缝裂缝正八字形、竖裂缝； b 梁的跨中在中部1／3跨度范围内出现竖向裂缝； c 短梁出现斜裂缝，且斜裂缝延伸很长。 4、梁柱节点
填充墙设置不合理使框架柱形成短柱而剪切破坏等形式。
（2）填充墙框架 这种结构形式主要在上世纪八十年代前应用较多。 特点：
嵌砌于框架间的填充砖墙在地震时与钢筋混凝土框架 共同承受地震水平作用，在一定程度上约束了填充墙框架 的侧移； 填充墙的破坏是最为普遍; 框架平面内嵌砌砖填充墙时，柱上端易发生剪切破坏。 外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切 破坏。
都江堰市中医院住院部大楼，七层框架结构， 平面L形，一翼完全倒塌
2、立面布置
a 有裙房等的大底盘建筑，若裙房与主楼相连而不设缝， 体形的突变引起刚度突变，使主楼在接近裙房的楼层 相对较为柔弱，地震时因塑性变形集中效应而产生过大 层间侧移，导致严重破坏； b 房屋高度与高宽比。房屋愈高，受到的地震作用和倾覆力 矩愈大，破坏的可能性也愈大； c 上部为抗震墙等刚性结构，下部为框架，出现的倾覆破坏； d 突出屋顶的收进建筑破坏严重； e 顶层空旷大房间震害严重； f 高低层毗连房屋震害加重。
（适用于约上世纪七十年代及以前的建筑，后续使用年限为30年）； B 类钢筋混凝土房屋抗震鉴定时，房屋的适用的最大高度参考 89规范的规定。（适用于约上世纪八十年代及至2001年建筑，后续 使 用年限为40年）；
钢筋混凝土框架的抗震设计
bj bc
f yv Asvj
hb0 as s
9度时
Vj
1
RE
0.9
j
ftbjhj
f yv Asvj
hb0 as s
ft ---混凝土抗拉强度设计值；
N ---相应与组合剪力设计值旳上柱组合轴向压力较小值；
f yv ---箍筋抗拉强度设计值； Asvj ---关键区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋旳总截面面积;
§5.5 钢筋混凝土框架旳抗震设计
一、一般概念 1、梁与柱旳弯曲延性
试验表白变形能力随轴压比增大而急剧降低。 轴压比：
柱组合旳轴压力设计值与柱旳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为截面旳短长边；fc为混 凝土抗压强度设计值。
它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压 区混凝土先到达其极限压应变旳主要指标。
它是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混
凝土先到达其极限压应变旳主要指标。
柱旳变形能力随轴压比增大而急剧降低。 规范要求：
柱轴压比不应超出下表，但Ⅳ类场地上旳较高高层建筑
柱轴压比限值应合适减小。
柱轴压比限制
抗震等级
构造类型
一
二
三
框架
0.70
0.80
0.90
框架-剪力墙
0.75
0.85
0.95
Vb ---梁端部截面组合旳剪力设计值； fc ---混凝土轴心抗压强度设计值；
h0 ---梁旳截面有效高度；
b ---梁旳截面宽度；
RE ---承载力抗震调整系数。
3.梁、柱旳剪跨比要有所限制
剪跨比宜不小于2，剪跨比按下式计算：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
bf1= tf1= hw1= tw1= Mb1= Mpb1=
mm mm mm mm KN-m KN-m
翼缘宽度 翼缘厚度 腹板高度 腹板厚度 梁端弯矩 塑性承载力
右侧框架梁截面 bf2= 0 tf2= 0 hw1= 0 tw2= 0 Mb2= 0 Mpb2= 0
mm mm mm mm KN-m KN-m
mm3 N/mm2
OK!
tw =
16
mm
OK!
fv =
180N/mm2OK! Nhomakorabea445529559.xls 2017/9/11
第 1 页,共 1 页
1). 节点域屈服承载力验算--按抗震规范公式（8.2.5-3）验算： 节点域体积： Vp = hc1 * hb1 * tp = 6363136 0.75*ψ *( Mpb1 + Mpb2 ) / Vp = fyv = 200 158 < 2). 节点域腹板稳定验算--按抗震规范公式（8.2.5-7）验算： ( hb + hc ) / 90 = 14.6 < 3). 节点域腹板承载力验算--按抗震规范公式（8.2.5-8）验算： 0.75*γ re*( Mb1 + Mb2 ) / Vp = 130 <
N/mm2 N/mm2
柱截面类型： 工字形 柱翼缘宽度 b= 450 柱翼缘厚度 tf= 22 柱腹板高度 hc= 456 柱腹板厚度 tp= 16 左侧框架梁截面 300 18 814 12 1465 2236
mm mm mm mm
（此处为节点域腹板厚度）
翼缘宽度 翼缘厚度 腹板高度 腹板厚度 梁端弯矩 塑性承载力
钢框架梁柱节点域腹板验算
项目名称： 项目编号： 节点编号： 南京电子 1015Z JD-1（办公楼） 设计： 版本号： 相应规范: Magic V 3.00 (GB50017-2003;GB50011-2010)
hb
hc
钢材材质： Q345 抗震等级: 三、四级
fu= fy= ψ=
470 345 0.6