土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)框架柱截面設(shè)計(jì)

1、第九章 框架柱截面設(shè)計(jì)第一節(jié) 設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010), 11.4.1-11.4.5的規(guī)定，為滿足強(qiáng)柱弱梁的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，需根據(jù)梁端彎矩調(diào)整柱端彎矩設(shè)計(jì)值，即按下式計(jì)算：。但是框架頂層柱和軸壓比小于0.15的柱時(shí)不按上式確定彎矩設(shè)計(jì)值，而直接取最不利內(nèi)力組合彎矩計(jì)算作為設(shè)計(jì)值。在設(shè)計(jì)角柱時(shí)，彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)按調(diào)整后的組合彎矩設(shè)計(jì)值在乘以不小于1.1的增大系數(shù)。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010), 6.2.3-6.2.5的規(guī)定，彎矩作用平面內(nèi)截面對(duì)稱的偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比不大于0.9且軸壓比不大于0.9時(shí)，若構(gòu)件的長細(xì)比滿足公式的

2、要求，可不考慮附加彎矩影響。當(dāng)構(gòu)件按單曲率彎曲時(shí)，取正值，否則取負(fù)值?？紤]軸向壓力在撓曲桿件中產(chǎn)生的二階效應(yīng)后控制截面彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列公式計(jì)算：                                       

3、60;                             （6.2.4-1）                    

4、0;                                （6.2.4-2）                  

5、;                 （6.2.4-3）                                &

6、#160;                                    （6.2.4-4）  式中：Cm構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)，當(dāng)小于0.7時(shí)取0.7；     

7、60;    彎矩增大系數(shù)；         N 與彎矩設(shè)計(jì)值M2相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值；         c截面曲率修正系數(shù)，當(dāng)計(jì)算值大于1.0時(shí)取1.0；一、截面設(shè)計(jì)資料截面尺寸： 中柱： 400mm×500mm混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C30 ，鋼筋強(qiáng)度等級(jí)：HRB400 二、框架柱的軸壓比驗(yàn)算 經(jīng)比較，框架柱B在各種內(nèi)力組合下，底層柱的軸力最大，其值為Nmax=925.48KN。,截面滿足抗震作用下的延性要求。三、最小配筋率要求混

8、凝土11412 框架柱和框支柱的鋼筋配置，應(yīng)符合下列要求：1. 三級(jí)抗震結(jié)構(gòu)中柱和邊柱，框架柱和框支柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.75，同時(shí)，每一側(cè)的配筋百分率不應(yīng)小于0.2?？蚣苤涂蛑е腥靠v向受力鋼筋的最小配筋面積每一側(cè)鋼筋的最小配筋面積2. 三級(jí)抗震結(jié)構(gòu)框架柱和框支柱上、下兩端箍筋應(yīng)加密，加密區(qū)的箍筋最大間距縱向鋼筋直徑的8倍和150mm（柱跟100mm）中的較小值，和箍筋最小直徑應(yīng)大于8mm。第二節(jié) 框架柱截面設(shè)計(jì)一、框架柱正截面承載力計(jì)算（一）框架柱B柱頂層正截面配筋計(jì)算（對(duì)稱配筋）1最不利內(nèi)力組合框架柱的界限軸力為而該層框架柱KZB的最大軸力為,屬于大偏壓構(gòu)件，起控制

9、作用的是軸力越小、彎矩越大的內(nèi)力組合。由規(guī)范可知，對(duì)于對(duì)于的柱，承載力抗震調(diào)整系數(shù),的柱，承載力抗震調(diào)整系數(shù)，為了方便判別，把軸壓比的界限0.15轉(zhuǎn)變?yōu)檩S力值，當(dāng)軸壓比時(shí)對(duì)應(yīng)的軸力值為：,故當(dāng)N<394.68KN時(shí)，當(dāng)N>394.68KN時(shí)，經(jīng)比較，可得出如下一組最不利內(nèi)力： 2內(nèi)力計(jì)算偏心距：附加偏心距：則初始偏心距：,因此，不需要考慮附加彎矩影響。由公式，可得應(yīng)按最小配筋率配筋，根據(jù)構(gòu)造要求，縱向鋼筋采取對(duì)稱配筋。沿短邊方向每側(cè)配3C18，單側(cè)配筋面積沿長邊方向每側(cè)加配2C16，單側(cè)配筋面積總配筋面積，滿足最小配筋率要求，查表得垂直于彎矩作用平面的承載力滿足要求。(二）框架柱B

10、柱二層正截面配筋計(jì)算1.最不利內(nèi)力組合而該層框架柱KZB的最大軸力為,屬于大偏壓構(gòu)件，起控制作用的是軸力越小、彎矩越大的內(nèi)力組合。由規(guī)范可知，對(duì)于對(duì)于的柱，承載力抗震調(diào)整系數(shù),的柱，承載力抗震調(diào)整系數(shù)，為了方便判別，把軸壓比的界限0.15轉(zhuǎn)變?yōu)檩S力值，當(dāng)軸壓比時(shí)對(duì)應(yīng)的軸力值為：,故當(dāng)N<394.68KN時(shí)，當(dāng)N>394.68KN時(shí)，經(jīng)比較，可得出如下一組最不利內(nèi)力： 按強(qiáng)柱弱梁要求調(diào)整柱端彎矩設(shè)計(jì)值：調(diào)整后二層柱頂彎矩設(shè)計(jì)值為：2.內(nèi)力計(jì)算偏心距：附加偏心距：則初始偏心距：,因此，需要考慮附加彎矩影響。，取，取彎矩設(shè)計(jì)值：由公式，可得應(yīng)按最小配筋率配筋，根據(jù)構(gòu)造要求，縱向鋼筋采取對(duì)

11、稱配筋。沿短邊方向每側(cè)配2C25+1C22，沿長邊方向每側(cè)加配2C16構(gòu)造筋總配筋面積，滿足最小配筋率要求。，查表得垂直于彎矩作用平面的承載力滿足要求。(三)框架柱B柱一層配筋計(jì)算1.最不利內(nèi)力組合而該層框架柱KZB的最大軸力為,屬于大偏壓構(gòu)件，起控制作用的是軸力越小、彎矩越大的內(nèi)力組合。由規(guī)范可知，對(duì)于對(duì)于的柱，承載力抗震調(diào)整系數(shù),的柱，承載力抗震調(diào)整系數(shù)，為了方便判別，把軸壓比的界限0.15轉(zhuǎn)變?yōu)檩S力值，當(dāng)軸壓比時(shí)對(duì)應(yīng)的軸力值為：,故當(dāng)N<394.68KN時(shí)，當(dāng)N>394.68KN時(shí)，正截面配筋計(jì)算（對(duì)稱配筋）經(jīng)比較，可得出如下一組最不利內(nèi)力： 對(duì)底層柱進(jìn)行彎矩調(diào)整根據(jù)混凝土1

12、1.4.2規(guī)定，三級(jí)抗震等級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層，柱下端的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)乘以增大系數(shù)1.3。調(diào)整后一層柱底彎矩設(shè)計(jì)值為：2.內(nèi)力計(jì)算偏心距：附加偏心距：則初始偏心距：,因此，不需要考慮附加彎矩影響。由公式，可得應(yīng)按最小配筋率配筋，根據(jù)構(gòu)造要求，縱向鋼筋采取對(duì)稱配筋。沿短邊方向每側(cè)配3C18，單側(cè)配筋面積沿長邊方向每側(cè)加配2C16，單側(cè)配筋面積總配筋面積，滿足最小配筋率要求，查表得垂直于彎矩作用平面的承載力滿足要求。二、斜截面配筋計(jì)算（一）構(gòu)造要求地震作用下，構(gòu)件受剪時(shí)的抗剪承載力抗震調(diào)整系數(shù)，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，軸力N提高抗剪強(qiáng)度值為0.07N，抗震時(shí)軸力N提高抗剪強(qiáng)度值為。當(dāng)壓力時(shí)，取N=858KN。選

13、取剪力大且軸力小的為最不利效應(yīng)組合。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010第11.4.3條規(guī)定，對(duì)于三級(jí)抗震等級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，須按進(jìn)行強(qiáng)剪弱彎的調(diào)整。因非抗震組合斜截面抗剪承載力計(jì)算公式與抗震組合的計(jì)算公式不同，現(xiàn)分開計(jì)算，取配筋量大的結(jié)果進(jìn)行配筋?；炷?1.4.12規(guī)定，三級(jí)抗震結(jié)構(gòu)柱端箍筋加密區(qū)箍筋最大間距為縱向鋼筋直徑的8倍和150（柱根100）中的較小值，箍筋最小直徑為8mm。（二）三層柱斜截面配箍計(jì)算1三層柱加密區(qū)配箍計(jì)算（1)非地震組合非地震組合最不利內(nèi)力組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，減壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按

14、構(gòu)造配置箍筋。加密區(qū)最大箍筋間距現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8100，驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。（2）地震組合地震組合最不利內(nèi)力組合 ，取剪跨比計(jì)算：，取。剪壓比限值：，因此，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋。加密區(qū)最大箍筋間距現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8100（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。三層柱頂端箍筋加密區(qū)長度：，為了施工方便取加密區(qū)長度為600mm。2非加密區(qū)配箍計(jì)算非加密區(qū)配箍不用進(jìn)行剪力調(diào)整，直接取最不利

15、內(nèi)力組合進(jìn)行配筋計(jì)算（1）非地震組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，減壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋?，F(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8200（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：驗(yàn)算柱的體積配箍率：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。（2）地震組合地震組合最不利內(nèi)力組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋?，F(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8200（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：驗(yàn)算柱的體積配箍率：軸壓比：，查

16、混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配筋率要求。（三）二層柱斜截面配箍計(jì)算1二層柱加密區(qū)配箍計(jì)算（1）非地震組合非地震組合最不利內(nèi)力組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋。加密區(qū)最大箍筋間距現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8100（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。（2）地震組合地震組合最不利內(nèi)力組合 ，取剪跨比計(jì)算：，取。剪壓比限值：，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋。加密區(qū)最大箍筋間

17、距現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8100（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。二層柱頂端、底端箍筋加密區(qū)長度：，為了施工方便取加密區(qū)長度為600mm。2非加密區(qū)配箍計(jì)算非加密區(qū)配箍不用進(jìn)行剪力調(diào)整，直接取最不利內(nèi)力組合進(jìn)行配筋計(jì)算(1)非地震組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，減壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋。現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8200（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：驗(yàn)算柱的體積配箍率：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。(2

18、)地震組合地震組合最不利內(nèi)力組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋?，F(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8200（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：驗(yàn)算柱的體積配箍率：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配筋率要求。（四）一層柱斜截面配箍計(jì)算1一層柱加密區(qū)配箍計(jì)算（1）非地震組合非地震組合最不利內(nèi)力組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋。加密區(qū)最大箍筋間距現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8100（3

19、5;4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。（2）地震組合地震組合最不利內(nèi)力組合 ，取剪跨比計(jì)算：，取。剪壓比限值：，剪壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋。加密區(qū)最大箍筋間距現(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8100（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。一層柱頂端箍筋加密區(qū)長度：，為了施工方便取加密區(qū)長度為600mm。一層柱底端箍筋加密區(qū)長度：，為了施工方便取加密區(qū)長度為1600mm。2非加密區(qū)配箍計(jì)算非加密區(qū)配箍不用進(jìn)行剪力調(diào)整，直接取最不利內(nèi)力組合進(jìn)行配筋計(jì)算。（1）非地震組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，減壓比滿足要求。驗(yàn)算是否按計(jì)算配置箍筋：因此，不需要按計(jì)算配置箍筋，只需按構(gòu)造配置箍筋?，F(xiàn)采用復(fù)合箍，選配箍筋為8200（3×4），驗(yàn)算其是否滿足構(gòu)造要求：驗(yàn)算柱的體積配箍率：軸壓比：，查混凝土11.4.17規(guī)定， 滿足最小配箍率要求。（2）地震組合地震組合最不利內(nèi)力組合,取柱凈高：剪跨比計(jì)算：，取剪壓比限值：，剪