框架柱的設(shè)計(jì)

1、框架柱的布置一般在建筑資料圖中，建筑師已經(jīng)根據(jù)房間的布局要求，初步擬定了柱子的位置，結(jié)構(gòu)師需要做的工作是從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度校核它的合適性。為了滿足建筑功能要求、實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)效果，對(duì)于建筑專業(yè)提供的主柱網(wǎng)很少做大規(guī)模的調(diào)整，但是對(duì)于局部柱網(wǎng)，常常會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?？蚣苤牟贾芒僭诮ㄖ镏苓叺闹鬏S線上盡可能設(shè)柱，避免有較大跨度的懸挑結(jié)構(gòu)；②在結(jié)構(gòu)縫的兩側(cè)盡可能設(shè)柱，使相鄰兩部分建筑物分開；③在框架柱的縱橫兩個(gè)方向，盡可能對(duì)應(yīng)設(shè)柱，滿足柱子雙向支承要求；④在樓梯間、電梯間四周角部盡可能設(shè)柱，（1）可以加強(qiáng)樓層平面位置由于樓梯間、電梯間的開洞引起的較大剛度削弱；（2）面由于樓梯間、電梯間周圍均須有大量墻體填充，支承梁上作用的荷載較大，設(shè)柱以后梁直接支承在框架柱上，可以簡(jiǎn)化梁的設(shè)計(jì)；（3）不影響建筑的使用功能。規(guī)則框架受力合理、理論計(jì)算成熟、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。

幾種特殊情況下的框架柱布置在一些造型比較活潑、體形比較復(fù)雜的建筑中，常常會(huì)出現(xiàn)以下一些情形：①為滿足建筑底層的使用功能需要（如公共建筑中設(shè)置的底層商場(chǎng)、會(huì)展中心等），主體框架部分柱不落地直接支承在樓面梁上。幾種特殊情況下的框架柱布置②為滿足建筑頂層的使用功能需要（如中小學(xué)建筑中常見的風(fēng)雨球場(chǎng)），主體框架部分柱不上升至屋面。幾種特殊情況下的框架柱布置③為滿足建筑中間樓層的使用功能需要，主體框架部分柱在中間樓層中斷，這些類型的框架在豎向柱子拉不通，因此在垂直方向均存在著一個(gè)剛度突變的問題，荷載作用下應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，存在薄弱層、薄弱部位，對(duì)抗震不利。屬于受力不合理的結(jié)構(gòu)形式，習(xí)慣上稱之為非規(guī)則框架。相對(duì)于規(guī)則框架，非規(guī)則框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多，設(shè)計(jì)中盡可能少采用。④突出屋面小塔樓的框架柱布置因建筑使用功能地需要，在建筑物的主屋面之上常常會(huì)設(shè)置一些輔助性用房，如樓梯間、電梯機(jī)房或其它設(shè)備用房，這些輔助用房習(xí)慣上稱之為小塔樓。

對(duì)于需要抗震設(shè)防的建筑物來說，由于小塔樓的重量和剛度相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)都突然變小，地震時(shí)產(chǎn)生的鞭端效應(yīng)會(huì)加劇小塔樓的破壞，因此框架柱必須伸至小塔樓頂；對(duì)于不需要抗震設(shè)防的建筑物，有時(shí)為方便設(shè)計(jì)，常常把小塔樓做成混合結(jié)構(gòu)，即主框架柱伸至主屋面，小塔樓的重量全部由屋面梁來承擔(dān)

⑤電梯間的框架柱布置電梯井道的設(shè)置是為了滿足電梯在垂直方向的運(yùn)行要求，由于電梯運(yùn)行存在著一定的危險(xiǎn)性，因此井道與其它房間之間必須用墻體隔離。工程設(shè)計(jì)中，井道周邊的墻體有采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，也有采用砌體填充墻的。

對(duì)于需要抗震設(shè)防的建筑物來說，井道周邊的墻體采用砌體填充墻更合適。原因如下：如井道周邊的墻體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于墻體落地面積所占的比例較小，達(dá)不到框架--剪力墻結(jié)構(gòu)中有關(guān)剪力墻的最小落地面積要求，仍屬于框架結(jié)構(gòu)。因此井道周邊的鋼筋混凝土墻體不能進(jìn)入結(jié)構(gòu)計(jì)算，只能按照構(gòu)造要求進(jìn)行鋼筋配置。當(dāng)建筑物受到地震作用時(shí)，由于電梯井道鋼筋混凝土墻體的剛度遠(yuǎn)大于一般框架柱的剛度，故它將承擔(dān)較大的地震作用，有可能首先破壞。2、柱截面尺寸估算

柱截面根據(jù)不同的使用要求，可以選擇不同的截面形式。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，為方便施工，柱的截面形式常采用矩形（或正方形）和圓形，且以矩形（或正方形）截面形式居多，特殊情況下也采用異形柱（如L形、十字形、T形等），有關(guān)異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)須符合《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ149-2006）的要求。

柱截面尺寸預(yù)估的一般步驟是：先由柱的軸壓比確定柱的截面面積，再由柱的高寬比要求確定柱的截面寬度b和高度h（圓柱為直徑），并滿足模數(shù)尺寸要求。

①滿足柱軸壓比的要求（僅抗震設(shè)計(jì)有要求）軸壓比μ是指柱截面考慮地震作用組合的軸向力設(shè)計(jì)值N與柱的全截面面積Ac和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc乘積的比值。μ——軸壓比限值：根據(jù)《抗震規(guī)范》取用。N——軸向力設(shè)計(jì)值，近似計(jì)算方法如下：A---柱截面受荷載作用，按居中面積計(jì)算；q—單位面積建筑物荷重標(biāo)準(zhǔn)值，與柱網(wǎng)間距、樓面（屋面）使用活荷載、填充墻材料和布置等多種因素有關(guān)，柱截面估算時(shí)近似取值11～14kN/m2；

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、房屋高度、建筑物的重要性、所在場(chǎng)地類別，采用不同的抗震等級(jí)，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求?？蚣芙Y(jié)構(gòu)抗震等級(jí)共有四個(gè)，一級(jí)對(duì)延性要求最高，二級(jí)次之，四級(jí)要求最低?！犊拐鹨?guī)范》GB50011-2010表格說明

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010②滿足柱的剪跨比要求控制柱的剪跨比主要是為了保證柱的延性，工程設(shè)計(jì)中，為簡(jiǎn)化計(jì)算一般通過控制柱的長細(xì)比≧4（又稱長柱）來實(shí)現(xiàn)。Hn—框架柱凈高，單位mm；h0—框架柱截面長邊方向計(jì)算高度，h0=h-40，單位mm。

實(shí)際工程中，由于層間梁的設(shè)置（如樓梯間框架柱）、軸壓比的控制，總有各別柱不能滿足長柱的構(gòu)造要求而成為短柱(λ=1.5～2.0)、極短柱(λ﹤1.5)，此時(shí)常通過提高柱混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、增加配筋率（主要是箍筋）等措施來提高框架柱的延性。

③滿足柱截面尺寸的最小要求框架柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm，圓柱的截面直徑不宜小于350mm；柱的截面高度與寬度的比值不宜大于3。

為方便施工，柱截面寬度一般不小于框架主梁截面寬度+100mm，通常在(1／15～1／20)H之間，其中H為底層柱柱高，可取基礎(chǔ)頂面（或室外地面下-0.500m）至一層樓板面間距離。

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010對(duì)柱截面尺寸沒有規(guī)定

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010關(guān)于異形柱框架結(jié)構(gòu)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ149-2006）異形柱框架結(jié)構(gòu)適用的最大高度：非抗震設(shè)計(jì)：24m6度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g）：24m7度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g）：21m7度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g）：18m8度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.20g）：12m高層建筑不能采用純異形柱框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，高層建筑也采用個(gè)別異形柱的框架結(jié)構(gòu)

多層建筑異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法介紹《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ149-2006）異形柱形式——L形、T形、十字形，且截面各肢的肢高與肢厚比不大于4。異形柱截面尺寸——墻肢厚度不應(yīng)小于200，墻肢高度不應(yīng)小于500。梁截面尺寸——高度（1/10~1/15）計(jì)算跨度，非抗震時(shí)不宜小于350，抗震時(shí)不宜小于400；梁的凈跨與截面高度的比值不宜小于4；梁的截面寬度不宜小于截面的1/4和200。構(gòu)造要求——混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C25，且不高于C50

多層建筑異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法介紹平面布置——同一般的框架結(jié)構(gòu)（配合建筑墻體位置，在平面上盡可能均勻、對(duì)稱、周遍布置，在豎向盡可能連續(xù)布置）結(jié)構(gòu)計(jì)算——STWER配筋及構(gòu)造——-比較一般的框架結(jié)構(gòu)要求要嚴(yán)格《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ149-2006）施工——梁柱平接，注意梁、柱核心處的施工質(zhì)量3、柱上荷載選用與輸入（1）樓面恒載的取值樓面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上恒載（2）屋面恒載的取值屋面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上恒載（3）樓面活載的取值樓面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上活載（4）屋面活載的取值

屋面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上活載

4、計(jì)算簡(jiǎn)圖——底部固接，其他剛接，計(jì)算長度？

老規(guī)范4、計(jì)算拉簡(jiǎn)圖——底部固礦接，其該他剛接恩，計(jì)算肢長度桐？老規(guī)獵范新規(guī)范教材：P14貨4(1蘆)剛性：指一物丙體只能亭發(fā)生平卻移和轉(zhuǎn)安動(dòng)，而呈不發(fā)生戰(zhàn)其它彈目性變形砍。(2熟)彈性片節(jié)點(diǎn)圣：指結(jié)構(gòu)燈標(biāo)準(zhǔn)層軋中不與寧樓板相光連接的雖柱節(jié)點(diǎn)仆。如存在月彈性節(jié)像點(diǎn)，則旱對(duì)修改橋計(jì)算長堪度系數(shù)摧菜單中稍，對(duì)柱進(jìn)的長度女系數(shù)應(yīng)菠進(jìn)行修員改。5、柱配監(jiān)筋計(jì)算尖結(jié)果輸膝出合理肝性的判備別：軸壓文比是承否超搖限（僅并抗震虜設(shè)計(jì)禾有要模求）；按照毛我國按的實(shí)踩際情塑況，狠最大爽配筋桿率為5%，通窯?？乇持圃?%以下柱配腦筋率案為超迅過3%，考慮罪采用焊隊(duì)接箍筋棚。6、柱子督鋼筋選抬擇鋼筋灣種類--包-縱向鋼字筋：II級(jí)鋼筋念、III級(jí)、VI級(jí)鋼筋辛，直徑>=1棵0通常裝框架抱柱主英筋，16揀=<直徑<=2問5箍筋--蠟-郵I級(jí)鋼筋灣、II級(jí)、III級(jí)、VI級(jí)鋼筋通?？騼?yōu)架柱箍夸筋直徑柏為8，必要伏時(shí)采用10、12一般洞構(gòu)造區(qū)柱箍礙筋直耀徑采槽用6《混凝杏土結(jié)縮慧構(gòu)設(shè)魄計(jì)規(guī)椒范》GB售500債10-晶201適0HR掩B：普卡通熱掉軋帶熱肋鋼勻筋；HRB恒F：普通遣熱軋細(xì)搶晶粒帶搭肋鋼筋渠；HP抗B：普通娘熱軋光混圓鋼筋溫；RRB：余熱晶處理鋼間筋。程序計(jì)聚算時(shí)，煤框架柱都縱筋的鋼筋種床類、設(shè)喚計(jì)強(qiáng)度由設(shè)計(jì)渾人員輸驢入。《混凝秘土結(jié)亦構(gòu)設(shè)隊(duì)計(jì)規(guī)筐范》G校B5暴00匪10旅-2尾01售0程序未計(jì)算烈時(shí)，卷框架連柱縱臂筋的鋼筋烘種類臘、設(shè)頂計(jì)強(qiáng)煩度由設(shè)吸計(jì)人沸員輸魄入?！痘炷量窠Y(jié)構(gòu)設(shè)殖計(jì)規(guī)范》GB允500斬10-擴(kuò)201欲07、需市要注邁意的蒼地方對(duì)稱配冶置縱向周鋼筋：裂能拉通臉配置的堅(jiān)地方，利通過鋼麗筋直徑隊(duì)的調(diào)整權(quán)，盡可岡能拉通據(jù)配置，焰方便施胃工。注意扯角筋收的選成擇，懲必須竄滿足前計(jì)算速要求肝。截面滅尺寸悅大于400篩mm的柱彎，縱內(nèi)筋間聚距不風(fēng)宜大骨于200灘mm；最小凈粘距不應(yīng)澇小于50m村m（增必加）7、需角要注孩意的匙地方箍筋必旅須為封壓閉箍，輕并有13觀5度彎鉤斧，彎鉤抽要求與戲梁箍筋愧相同。柱箍筋防加密區(qū)元的箍筋俱肢距，性一級(jí)不悄宜大于20桿0m財(cái)m，二、梯三級(jí)不剖宜大于25柜0m革m和20倍箍筋腥直徑的呈較大值摟，四級(jí)帖不宜大綁于30掙0m飄m。至少跟每隔燥一根忌縱向址鋼筋仍宜在如兩個(gè)仍方向球由箍嗎筋或?yàn)V拉筋勉約束攤；采用嘗拉筋劍復(fù)合累箍時(shí)幅，拉射筋應(yīng)析有13賣5度彎鉤返，要緊漫靠縱筋拿并勾住耐箍筋。柱非加串密區(qū)的草箍筋：除應(yīng)蹦符合著受剪歐承載爽力外豪，其雞體積夠配箍售率不杜宜小稀于加侵密區(qū)撐的50％；熊箍筋算間距贏，不燒大于蟻加密別區(qū)箍斥筋間萍距的2倍，溫且一追、二閥級(jí)框蹦架柱申不大愿于10倍縱向僑鋼筋直觀徑，三君、四級(jí)舒框架柱憂不大于15倍縱筋纏直徑。箍筋活形式咬：與柱截尤面尺寸鑰有關(guān)，勢(shì)與配置促的縱向料鋼筋根赴數(shù)有關(guān)質(zhì)，盡量淹用復(fù)合菠箍筋?！镀椒ā反髽印镀椒ā反髽?、計(jì)算肯時(shí)角柱萌必須在泡特殊梁拔柱菜單盲中進(jìn)行席定義9、需退要加費(fèi)強(qiáng)配部筋的討地方角柱、小短柱以纖及軸壓秀比較大釋（或配倚筋率較最高）的照柱。根據(jù)防延性短框架絨設(shè)計(jì)址理念聯(lián)：柱右鋼筋透可以江適當(dāng)且放大庭！《混凝土賓結(jié)構(gòu)設(shè)垃計(jì)規(guī)范》G啦B5環(huán)00譜10顏-2退01忘0《混凝殼土結(jié)鉛構(gòu)設(shè)嫌計(jì)規(guī)慕范》《建筑抗來震設(shè)計(jì)狠規(guī)范》GB鑼500稈11-