框架柱设计压弯承载力验算.ppt

第5章
多层及高层钢筋混凝土结构
框架柱抗震设计
框架柱设计压弯承载力验算
未经抗震设计的框架柱的震害规律汇 总
1. 柱的破坏程度重于梁和板。
2. 同一层中长、短柱并存，短柱破坏重。
3. 普通箍筋柱破坏大于螺旋箍筋柱。
4. 柱顶的破坏大于柱底。
5. 角柱破坏 > 边柱破坏 > 中柱破坏
框架柱设计压弯承载力验算
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框架柱设计压弯承载力验算
框架柱的概念设计要点
减小轴压比：加大断面、提高砼强度
柱的最终破坏是混凝土被压碎，所以采用等级较高的混凝土对提高柱的抗压能力有利。
防止出现小偏心受压破坏。
改善混凝土的受力状态：加密箍筋
强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰；
出现塑性铰后要有足够的延性和耗能能力
强柱弱梁不能完全保证在柱端不出现塑性铰。
在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱由足够的抗剪能力；
注：以上两项通过要求较高的构造措施实现。
不宜用高强度钢筋作受压钢筋
%，采用低强度的钢筋则破坏时，钢筋已经达到屈服，充分发挥了作用，而若用高强度钢筋，混凝土破坏时，钢筋仍保持弹性，没有充分发挥作用。
框架柱设计压弯承载力验算
影响柱延性耗能的主要因素
(1) 剪跨比：不能过小
(2) 轴压比：不能过大
(3) 重视箍筋的作用
抗剪
约束混凝土
防止纵筋压屈
与梁相比，框架柱的变形能力比较差，但是柱在结构中的地位比梁重要，所以要对它的变形能力作更多的要求。
框架柱设计压弯承载力验算
框架柱的剪跨比
式中
—框架柱的剪跨比。反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与计算方向2倍柱截面有效高度之比值；
—柱端截面未经调整的组合弯矩计算值，可取柱上、下端的较大值；
—柱端截面与组合弯矩计算值对应的组合剪力计算值；(剪跨比小说明剪力大)
框架柱的剪跨比
剪跨比需取柱两端计算结果的较大值
(计算方向上柱的)
截面有效高度。
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在水平地震作用下，梁、柱的剪跨比可以直接通过梁的跨高比和柱的高宽比表示。
设反弯点在构件中央(反弯点处弯矩为零)
框架梁
框架柱
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轴压比
其中：N 为组合轴压力设计值(最大轴力)；bc、hc为截面的边长；fc为混凝土抗压强度设计值。
轴压比＝平均压应力/砼抗压强度设计值
实验表明：随着轴压比的增大，柱的极限抗弯承载力提高，但是极限变形能力、耗散地震能量的能力都降低。柱的破坏由大偏心受压变成小偏心受压破坏。轴压比对短柱的影响更大。
轴压比用hc
剪跨比用hc0
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关于轴压比的若干结论
1、轴压比对柱的破坏形态和延性有重要影响
(a)轴压比较小时，柱截面受压区高度较小，受拉钢筋首先屈服，属大偏心受压破坏，破坏时柱有较大变形，属于延性破坏。框架柱一般应控制为大偏心受压。
(b)轴压比较大时，柱截面受压区高度较大，破坏时受拉钢筋并未屈服，属小偏心受压破坏，破坏时柱的变形较小，属于脆性破坏
2、尽管加密箍筋对提高柱的延性会有作用，随着轴压比的增加，这种作用会愈来愈小。
3、满足轴压比限值可以保证框架柱有足够的延性，但不一定能保证大偏压。
4、不能满足轴压比限值时，应增加柱截面面积或提高混凝土强度等级。
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框架柱轴压比限值
注中给出可以缩小柱截面的若干措施
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