【框架結構設計中的框架梁柱截面設計案例綜述5300字】

框架結構設計中的框架梁柱截面設計案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u32038框架結構設計中的框架梁柱截面設計案例綜述 1270181.1構件承載力驗算要求（Requirementsforcheckingcalculationofcomponentbearingcapacity） 140351.2構件截面設計(Componentsectiondesign) 2173681.2.1框架梁截面設計 2144731.2.2框架柱截面設計 2225461.3構件設計值調整(Componentdesignvalueadjustment) 3121161.3.1A柱彎矩值調整 3153391.3.2AB跨梁剪力設計值調整 38361.3.3A軸線柱剪力設計值調整 4146711.4AB跨梁截面設計(ABspanbeamsectiondesign) 4144921.4.1選擇最不利內力值 4177511.4.2設計資料 4292931.4.3截面承載力驗算 5224711.5A軸柱截面設計(A-axiscolumnsectiondesign) 7283101.5.1設計資料 7285441.5.2選取最不利內力 738221.5.3截面承載力驗算 91.1構件承載力驗算要求（Requirementsforcheckingcalculationofcomponentbearingcapacity）計算出框架梁柱控制截面內力后，應分別進行無地震作用效應組合內力和有地震作用效應組合內力進行截面設計，截面設計時應分別采用下列設計表達式，實際配筋取兩者中計算出的較大值：無地震作用效應內力組合時：γ有地震作用效應內力組合時：S≤R/式中γ0S為荷載效應組合的設計值；R為結構構件抗力設計值，即承載力設計值；γRE表7-1構件承載力抗震調整系數Table7-1Seismicadjustmentcoefficientofmemberbearingcapacity材料結構構件受力狀態(tài)混凝土梁受彎0.75軸壓比小于0.15的柱偏壓0.75軸壓比不小于0.15的柱偏壓0.80抗震墻偏壓0.85各類構件受剪、受壓0.851.2構件截面設計(Componentsectiondesign)1.2.1框架梁截面設計框架梁的截面設計包括正截面抗彎承載力設計和斜截面抗剪承載力設計，然后再根據構造要求統(tǒng)一調整和布置縱向鋼筋和箍筋。為確?？蚣堋皬娂羧鯊潯保拐鹪O計中，抗震等級一、二、三級的框架梁，其梁端截面組合的剪力設計值應按下式調整：V=式中V梁端截面組合的剪力設計值；lnVGbMbl、ηVb1.2.2框架柱截面設計框架柱在壓（拉）力、彎矩、剪力的共同作用，縱筋按正截面抗彎承載力設計，箍筋按斜截面抗剪承載力進行設計，此外為了柱具有一定的延性，要控制柱的軸壓比。為了滿足和提高框架結構“強柱弱梁”程度，在抗震設計中采用增大柱端彎矩設計值的方法，抗震等級一、二、三、四級框架的梁柱節(jié)點處，除頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支柱的節(jié)點外，柱端組合的彎矩設計值應符合下式要求：M式中McηcMb為了避免框架結構底層柱下端過早屈服，影響整個結構的變形能力，抗震等級一、二、三、四級框架結構的底層，柱下端截面組合的彎矩設計值，應分別乘以增大系數1.7、1.5、1.3和1.2。抗震設計時，框架柱的剪力設計值要適當提高，應按下式調整：V=式中V為柱端截面組合的剪力設計值；HnMct、ηvc1.3構件設計值調整(Componentdesignvalueadjustment)下文中對底層第6軸線的AB跨橫梁以及A軸線柱進行設計，對這兩個構件的設計值進行調整。1.3.1A柱彎矩值調整根據內力組合表，由于節(jié)點梁端彎矩即梁AB左端彎矩右震時-361.68kN?m大于左震時223.79kN?m，故Mb=361.68kNM上下柱端的彎矩設計值按彈性剛度分配：一層柱上端：M一層柱下端彎矩增大系數取1.5，直接對柱端彎矩進行放大：M1.3.2AB跨梁剪力設計值調整表7-2AB跨剪力設計值（調整前）Table7-2DesignvalueofABspanshearforce(beforeadjustment)截面位置內力1.2[1.0[S_Gk+0.5(S_Qk+S_K)]+1.3S左震右震左震右震左端M（kN?m）211.25-361.68223.79-349.15V（kN）0.63141.09-11.68134.78右端M（kN?m）322.55-158.99308.92-172.62V（kN）-149.23-2.77-136.569.90故左右梁端設計值調整如下：A端：Mbl=-361.68kN?m，VB端：Mbl=223.79kN?m，V1.3.3A軸線柱剪力設計值調整由上述原理，對A軸線柱剪力設計值調整如下：V=1.4AB跨梁截面設計(ABspanbeamsectiondesign)1.4.1選擇最不利內力值AB跨梁端最不利彎矩可根據內力組合表選取，選取時考慮地震作用與非地震作用。地震作用下采用上述經過“強剪弱彎”原則調整后的數值。其最不利內力值如下：左端：Mbl=-361.68右端：Mbl=223.79非地震作用下，其最不利內力值如下：左端：Mbl右端：Mbl跨中最不利內力值為：M=163.53kN?m1.4.2設計資料1.計算尺寸（1）梁尺寸：b×h=250mm×600mm，其翼緣高度為h（2）地面以上結構主體的環(huán)境類別為一類，根據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）中得，保護層厚度最小取值為20mm，計算中取αs=40mm，αs（3）根據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）中得，跨中截面受壓區(qū)位于梁的下半部分，作T形截面計算，故翼緣計算寬度按下式計算：由于hf’h0其中l(wèi)0b故bf2.材料特征混凝土（C40）的軸心抗壓強度設計值fc=19.1N/mm2，混凝土（C40）的軸心抗拉強度設計值ftHRB400級鋼筋的抗拉強度設計值fy=360箍筋采用HRB400級鋼筋fyv3.最小配筋率ρAB梁端：ρmin=max0.30Asmin=AB跨中：ρA1.4.3截面承載力驗算1.跨中正截面承載力驗算判斷T形截面類型：α故屬于第一類型T形截面。根據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）知，梁端縱向受拉鋼筋配筋率不宜大于2.5%，沿梁全長頂面至少應配置兩根通長的縱向鋼筋，為例安全起見，計算時不考慮跨中上部受壓區(qū)配置的構造鋼筋。由M=163.53kN?αξ=1-由于本工程為二級抗震等級，故：xA根據規(guī)范，選配418，As=1017mm2.梁端正截面承載力計算地震作用：γREγ非地震作用：Mbl=120.64選擇較大者即考慮地震作用時梁左端：Mbl=（1）驗算是否需要雙筋截面設計：M故按單筋梁計算設計。（2）截面配筋計算αξ=1-A（3）選配縱向受拉鋼筋根據規(guī)范，選配425，As=1964（4）配筋驗算根據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010），梁端截面底部和頂部縱向受力鋼筋截面面積比值：A滿足規(guī)范要求。根據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010），沿梁全長頂面和底面至少應各配置兩根通長的縱向鋼筋，對一、二級抗震等級，鋼筋直徑不應小14mm，且分別不應少于梁兩端頂面和底面縱向受力鋼筋中較大截面面積的1/4，本設計滿足規(guī)范要求。由于梁的腹板高度?w3.梁端斜截面承載力計算地震作用：γ非地震作用：Vbl最不利內力值：V梁的跨高比：l0梁的高寬比：?w（1）考慮地震組合的矩形、T形和I形截面框架梁，當跨高比大于2.5時，其受剪截面應符合下列條件：γ本設計采用的最不利內力值考慮了地震作用。V=經截面尺寸驗算，滿足規(guī)范要求。（2）考慮地震組合的矩形、T形和I形截面的框架梁，其斜截面受剪承載力應符合下列規(guī)定：V式中，αcv由于A故，根據以上計算結果，應按抗震設計要求選擇箍筋。本工程為二級抗震等級，根據規(guī)范可得，二級框架梁加密區(qū)長度取max1.5×600,500mm，箍筋最大間距取s=min8×18,600/4,100=100mm,故實際采用箍筋間距為100mm，梁端箍筋加密區(qū)長度取900mm，故加密區(qū)選配雙肢箍非加密區(qū)的箍筋間距根據規(guī)范得知不宜大于加密區(qū)箍筋間距的2倍。故應選配28@200。（3）二級框架沿梁全長箍筋的面積配筋率ρsvρ由于非加密區(qū)始端的剪力設計值小于梁端剪力設計值，而梁端剪力設計值計算所得的最大箍筋間距大于200mm，故可不驗算非加密區(qū)始端的受剪承載力。1.5A軸柱截面設計(A-axiscolumnsectiondesign)1.5.1設計資料（1）材料特征柱混凝土采用C40，fc=19.1N/縱向鋼筋和箍筋采用HRB400，fy（2）計算尺寸地面以上主體結構的環(huán)境類別為一類，保護層厚度取αs=40mm，αs1.5.2選取最不利內力（1）A軸線柱設計值可以根據內力組合表選取，最不利彎矩設計值和最不利剪力設計值分別采用“強柱弱梁”、“強剪弱彎”調整，具體見下表：表7-3A軸線柱最不利內力Table7-3ThemostunfavorableinternalforceofAaxiscolumn組合MNNM較大，N較大上端M（kN?m）288.1548.10-178.29278.17N（kN）1962.522081.421090.031685.01V（kN）-279.89-24.95221.69?261.05下端M（kN?m）491.7054.26-458.19494.10N（kN）2001.082129.211122.171711.15V（kN）-279.89-24.95221.69?261.05其中：第3組合和第4組合按照“強柱弱梁”的原則進行分配。第3組：根據內力組合表，Mb=223.79M上下柱端的彎矩設計值按彈性剛度分配：一層柱上端：M一層柱下端彎矩增大系數取1.5，直接對柱端彎矩進行放大：MV=第4組：根據內力組合表，Mb=?349.15kNM上下柱端的彎矩設計值按彈性剛度分配：一層柱上端：M一層柱下端彎矩增大系數取1.5，直接對柱端彎矩進行放大：MV=（2）判斷是否考慮撓曲效應的不利影響偏心方向的回轉半徑：i=l表7-4M1/M2Table7-4M1/M2組合MNNM較大，N較大上端288.1548.10-178.29278.17下端491.7054.26-458.19494.10M-0.579-0.890-0.389-0.56334?12(M40.9544.6838.6740.76由表可知，構件滿足lc1.5.3截面承載力驗算1.剪跨比和軸壓比驗算（1）剪跨比計算公式：λ=M/Vh表7-5剪跨比計算Table7-5Shearspanratiocalculation剪跨比MNNM較大，N較大λ3.484.264.053.71由上可知，計算結果均大于2。（2）軸壓比μ符合要求。2.正截面承載力驗算根據規(guī)范，柱的縱向鋼筋宜對稱布置，因此采用對稱配筋。因為柱下端的設計值相對于上端設計值更不利，所以選取下端設計值進行計算。（1）M=491.70kN?m，N=2001.08軸向偏心距：

e附加偏心距：e初始偏心距：e軸向力到受拉鋼筋合力點：

e=ei+?2所以該柱為大偏心受壓構件。因柱截面采用對稱配筋，故受壓區(qū)高度x：x=且x=根據計算得到受壓區(qū)高度大小可以確定為大偏心受壓構件。A故按構造要求配筋。（2）M=54.26kN?m，N軸向偏心距：

e附加偏心距：e初始偏心距：e軸向力到受拉鋼筋合力點：

eNb=α1fcb所以該柱為大偏心受壓構件。因柱截面采用對稱配筋，故受壓區(qū)高度x：x=且x=根據計算得到受壓區(qū)高度大小可以確定為大偏心受壓構件。A故按構造要求配筋。（3）M=494.10kN?m，N=1711.15軸向偏心距：

e附加偏心距：e初始偏心距：e軸向力到受拉鋼筋合力點：

e=ei+?2?所以該柱為大偏心受壓構件。因柱截面采用對稱配筋，故受壓區(qū)高度x：x=且x=163.46根據計算得到受壓區(qū)高度大小可以確定為大偏心受壓構件。A故按構造要求配筋。根據上述三組的計算結果，按照構造要求對截面進行配筋。因規(guī)范對于二級框架柱的截面縱向鋼筋的最小總配筋率為0.85%，同時柱截面每一側配筋率不應小于0.2%。故每側邊選配422鋼筋，As=As‘=1520mm2，同時另一方向每邊各配222，則總配筋As=3.柱斜截面承載力驗算（1）V=279.89kN，M=491.70kN?m，N=2001.08剪跨比為λ=3.48>2，根據規(guī)范，對于剪跨比大于2的柱，考慮地震組合的矩形截面框架柱，其受剪截面應滿足：V1經驗算滿足要求。根據《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）規(guī)定，斜截面受剪承載力應按下式計算：V其中λ=3.48>3，故λ取3。0.3故N取1733.33kN。279.89×最后求得：A（2）V=24.95kN，M=54.26kN?m，N=剪跨比為λ=4.26>2，該組合不