第6章 钢筋混凝土框架构件设计
1、 为了使钢筋混凝土框架成为延性耗能框架,应采用哪些抗震概念设计?
答:1、强柱弱梁2、强剪弱弯3、强核芯区、强锚固4、局部加强5、限制柱轴压比,加强柱箍筋对混凝土的约束。
2、 为什么梁铰机制比柱铰机制对抗震有利?
答:梁铰机制是指塑性铰出在梁端,除柱脚外,柱端无塑性铰;柱铰机制是指在同一层所有柱的上、下端形成塑性铰。梁铰机制之所以优于柱铰机制是因为:梁铰分散在各层,即塑性变形分散在各层,不至于形成倒塌机构,而柱铰集中在某一层,塑性变形集中在该层,该层为柔软层或薄弱层,形成倒塌机构;梁铰的数量远多于柱铰的数量,在同样大小的塑性变形和耗能要求下,对梁铰的塑性转动能力要求低,对柱铰的塑性转动能力要求高;梁是受弯构件,容易实现大的延性和耗能能力,柱是压弯构件,尤其是轴压比大的柱,不容易实现大的延性和耗能能力。
6.3为什么减小梁端相对受压区高度可以增大梁的延性?设计中 采用什么措施减小梁端相对受压区高度? 梁端相对受压区高度的限值是多少?
答:(1)混凝土相对受压区高度大的截面曲率延性小;反之,相对受压区高度小,则延性大。对于矩形截面混凝土适筋梁,由于纵向配筋不同,受压区边缘混凝土达到极限压应变cuε时的压区高度不同,截面的极限曲率分别用11/ucuxφε=和22/ucuxφε=计算,显然,21uuφφ>,即相对受压区高度小,截面的极限曲率大。
6.4 什么是强剪弱弯?
答:柱、梁的受剪承载力应分别大于其受弯承载力对应的剪力,推迟或避免其剪切破坏,实现延性的弯曲破坏。
6.5 影响框架柱延性和耗能的主要因素有哪些?这些因素是如何影响框架柱的延性和耗能能力的?
答:混凝土强度等级、纵向钢筋配筋率等是影响框架柱延性和耗能的因素,主要影响因素可归纳为剪跨比、轴压比和箍筋配置。
6.6 什么是强柱弱梁?如何实现强柱弱梁?
答: (1)强柱弱梁是指汇交在同一节点的上、下柱端截面在轴压力作用下的受弯承载力之和应大于两侧梁端截面受弯承载力之和,实现塑性铰先出在梁端,推迟或避免柱端形成塑性铰。 (2)实现强柱弱梁的途径:框架柱设计时弯矩设计值乘上一个柱端弯矩增大系数。
6.7除了通过强柱弱梁调整柱的弯矩设计值外,还有哪些情况需要调整柱的弯矩设计值?为什么在这些情况下要调整柱的弯矩设计值?
答:除了通过强柱弱梁调整柱的弯矩设计值外,还有以下三种情况需要调整柱的弯矩设计值:(1)框架结构柱固定端弯矩增大。为了推迟框架结构底层柱固定端截面屈服,一、二、三级框架结构的底层柱固定端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)框支柱。为了避免框支柱过早破坏,部分框支剪力墙结构的框支柱设计内力要调整。 (3)角柱。调整后的组合弯矩设计值再乘以不小于1.10的增大系数。
6.8 框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用框架柱的箍筋有哪些作用????为什么轴压比大的柱配箍特征值也大为什么轴压比大的柱配箍特征值也大为什么轴压比大的柱配箍特征值也大为什么轴压比大的柱配箍特征值也大????如何计算体积配箍率如何计算体积配箍率如何计算体积配箍率如何计算体积配箍率????
答: (1)框架柱的箍筋有三个作用:抵抗剪力、对混凝土提供约束、防止纵筋压屈。 (2)体积配箍率:vcvyvffλρ≥ 其中:vλ-最小配箍特征值 ;cf-砼轴心抗压强度设计值强度等级,低于C35时,应按C35计算 ;yvf-箍筋或拉筋抗拉强度设计值,超过360N/mm2时,应取360N/mm2计算。 (3)矩形柱加密区的普通箍、复合箍筋的体积配箍率可按下式计算: ()()%10022⋅−−=sAchcblsvccnvρ 式中: ln—不计重叠部分的箍筋长度; Asv—一根箍筋的截面面积; bc、hc—矩形截面柱的宽度、高度; s—箍筋间距。
6.9为什么限制框架梁、柱和核芯区的剪压比?为什么跨高比不大于2.5的梁、剪跨比不大于2的柱的剪压比限制要严一些?
答: (1)限制框架梁、柱和核芯区剪压比是为了防止由于柱截面过小、配筋过多而产生斜压破坏。 (2)对于跨度高比不大于2.5的梁、剪跨比不大于2的柱,它们的截面剪应力都较大,从而导致剪压比较大,所以剪压比限制要严一些。
6.10梁柱核芯区的可能破坏形态是什么?如何避免核芯区破坏? 答:(1)在竖向荷载和地震作用下,梁柱核芯区受力比较复杂,但主要是压力和剪力,若核芯区的受剪承载力不足,在剪压作用下出现斜裂缝,在反复荷载作用下形成交叉裂缝,混凝土挤压破碎,纵向钢筋压屈成灯笼状。 (2)保证核芯区不过早发生剪切破坏的主要措施是配置足够的箍筋。框架梁、柱采用不同强度等级的混凝土时,核芯区的混凝土等级宜与柱的混凝土等级相同,也可以略低,施工中要采取措施保证核芯区的混凝土强度和密实性