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第七章框梁柱截面设计

第七章框架梁柱截面设计

㈠框架梁截面设计

7.1框架梁设计规范说明

7.1.1抗震规范梁的钢筋配置,应符合下列各项要求:

1梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%,且计入收压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于0.25,二、三级不应大于0.35。

2梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于0.5,二、三级不应小于0.3。

3梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表6.3.3采用,当梁端纵向受拉钢筋的配筋率大于2.%时,表中箍筋最小直径数值应增大2mm。

本建筑工程抗震等级为三级,加密区长度为1.5

和500中取大值,为1050mm,箍筋最大间距为150mm,最小直径为8mm。

设计参数:

混凝土强度等级C30,

14.3N/

=1.43N/

.柱采用C30混凝土,梁采用C30混凝土;保护层厚度:

梁为25mm,柱为35mm

7.1.2框架梁界面设计:

设计说明:

支座外梁上部受拉,按矩形梁计算,跨中下部受拉,按T形梁计算,根据混凝土结构构件抗震设计规范要求,7度设防的框架结构,高度

30m时,为三级抗震等级,承载力抗震调整系数

,抗震设防要求纵向受拉筋的锚固长度

,箍筋

弯钩,平直长度

10d

梁端混凝土受压区高度

,梁端纵向受拉筋

斜截面受剪承载力

(均布荷载)

纵向钢筋配筋率

支座0.25%和55

取大

跨中0.2%和45

取大(抗震规范)

至少两根通长钢筋直径>12mm

一层框架梁配筋计算

计算公式

支座截面(按矩形截面计算)

跨中截面(按T形截面计算)

A

C左

C右

D

AC跨

CD跨

M/kN*m

-222.82

-261.28

-216.71

-216.32

190.72

93.06

b×h0/mm×mm

300×615

300×615

300×615

300×615

300×615

300×615

αs

0.1373

0.1610

0.1336

0.1333

0.0126

0.0062

ξ

0.1483

0.1766

0.1439

0.1436

0.0127

0.0062

As/mm平方

1087

1294

1055

1053

820

399

As,min/mm平方

487.5

487.5

487.5

487.5

487.5

487.5

实配钢筋/mm平方

1388

1388

1388

1388

1256

1256

220+222

220+222

220+222

220+222

420

420

二层框架梁配筋计算

计算公式

支座截面(按矩形截面计算)

跨中截面(按T形截面计算)

 

A

C左

C右

D

AC跨

 

CD跨

M/kN*m

-203.67

-257.98

-265.21

-217.62

212.96

 

61.84

b×h0/mm×mm

300×615

300×615

300×615

300×615

300×615

 

300×615

αs

0.1255

0.1590

0.1634

0.1341

0.0141

 

0.0041

ξ

0.1346

0.1742

0.1796

0.1446

0.0142

 

0.0041

As/mm平方

986

1276

1316

1060

917

 

265

As,min/mm平方

487.5

487.5

487.5

487.5

487.5

 

487.5

实配钢筋/mm平方

1388

1388

1388

1388

1256

 

1256

 

220+222

220+222

220+222

220+222

420

 

420

三层框架梁配筋计算

计算公式

支座截面(按矩形截面计算)

跨中截面(按T形截面计算)

 

A

C左

C右

D

AC跨

 

CD跨

M/kN*m

-170.37

-228.53

-226.18

-125.82

197.13

 

73.14

b×h0/mm×mm

300×615

300×615

300×615

300×615

300×615

 

300×615

αs

0.1050

0.1408

0.1394

0.0775

0.0131

 

0.0048

ξ

0.1112

0.1525

0.1508

0.0808

0.0131

 

0.0049

As/mm平方

815

1117

1105

592

848

 

313

As,min/mm平方

487.5

487.5

487.5

487.5

487.5

 

487.5

实配钢筋/mm平方

1388

1388

1388

1388

1256

 

1256

 

220+222

220+222

220+222

220+222

420

 

420

 

四层框架梁配筋计算

计算公式

支座截面(按矩形截面计算)

跨中截面(按T形截面计算)

 

A

C左

C右

D

AC跨

 

CD跨

M/kN*m

-136.11

-191.21

-173.52

-124.5

160.83

 

54.22

b×h0/mm×mm

300×615

300×615

300×615

300×615

300×615

 

300×615

αs

0.0839

0.1178

0.1069

0.0767

0.0106

 

0.0036

ξ

0.0877

0.1257

0.1134

0.0799

0.0107

 

0.0036

As/mm平方

643

922

831

586

691

 

232

As,min/mm平方

487.5

487.5

487.5

487.5

487.5

 

487.5

实配钢筋/mm平方

1137

1137

1137

1137

1256

 

1256

 

220+218

220+218

220+218

220+218

420

 

420

五层框架梁配筋计算

计算公式

支座截面(按矩形截面计算)

跨中截面(按T形截面计算)

 

A

C左

C右

D

AC跨

 

CD跨

M/kN*m

-61.6

-104.98

-103.88

-51.98

124.45

 

51.92

b×h0/mm×mm

300×615

300×615

300×615

300×615

300×615

 

300×615

αs

0.0380

0.0647

0.0640

0.0320

0.0082

 

0.0034

ξ

0.0387

0.0669

0.0662

0.0326

0.0083

 

0.0034

As/mm平方

284

491

485

239

534

 

222

As,min/mm平方

487.5

487.5

487.5

487.5

487.5

 

487.5

实配钢筋/mm平方

1137

1137

1137

1137

1256

 

1256

 

220+218

220+218

220+218

220+218

420

 

420

㈡框架柱截面设计

7.5框架柱设计规范说明

抗震规范6.3.8柱的钢筋配置,应符合下列各项要求:

1.柱纵向钢筋的最小总配筋率应按下表采用,同时每一侧配筋率不应小于0.2%;

柱截面纵向钢筋的最小总配筋率(百分率)

类别

抗震等级

中柱和边柱

1.0

0.8

0.7

0.6

角柱、框支柱

1.2

1.0

0.9

0.8

2.箍筋在规定的范围内应加密,加密区的箍筋间距和直径,应符合下列要求:

1)一般情况下,当抗震等级为三级时,箍筋的最大间距采用8d,150(柱根100)的较小值,最小直径为8mm。

2)级框架柱的截面尺寸不大于400mm时,箍筋最小直径应允许采用6mm。

3)框支柱和剪跨比不大于2的柱,箍筋间距不应大于100mm。

1.材料:

柱混凝土用C30。

钢筋主筋用HRB400级钢筋,箍筋用HPB235级钢筋。

2.从内力组合表中找出三种组合:

及相应的

较大和

相对较小)、

及相应的

较小而

相对较大)、

及相应的

3.柱配筋计算说明:

(1)

=600-40=560mm

(2)ea取20mm和h/30中的较大值。

(3)底层柱计算长度

1.0H,其余各层柱

1.25H

(4)

(5)

,当

时取1

(6)

时取1

(7)

 

A柱:

(1)取内力组合中弯矩最大和其相对应的压力值计算

一、设计资料

混凝土:

C30fc=14.30N/mm2

主筋:

HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)

fy=360N/mm2Es=2.000×105N/mm2

箍筋:

HPB235(Q235)

fyv=300N/mm2

受拉钢筋合力中心到近边距离as=35mm

尺寸:

b×h×l0=450×500×3600mm

h0=h-as=465mm

弯矩Mx:

-171.08kN·m

压力设计值:

N=815.2kN

抗震等级:

三级

配筋方式:

对称配筋

柱类型:

框架边柱

结构体系:

框架结构

考虑地震作用组合根据规范表11.1.6,γRE=0.80

二、计算结果

1计算轴压比

按混凝土规范11.4.16,轴压比

满足抗震要求!

2主筋

2.1计算偏心距ei

附加偏心距,按混凝土规范7.3.3,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的大值

ea=max(20,h/30)=20.00mm

ei=e0+ea=-210+20.00=-190.00mm

按混凝土规范7.3.10-2

ζ1=

>1,取ζ1=1.0

按混凝土规范7.3.10-3

因为l0/h=7.2<15取ζ2=1.0

按混凝土规范7.3.10-1

η=

=0.91

按混凝土规范7.3.4-3,轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:

e=ηei+h/2-as=0.91×190.00+500/2-35=42.1mm

轴向压力作用点至纵向受压钢筋的合力点的距离:

e's=h/2-ηei-as'=500/2–0.91×-190-35=387.9mm

2.2相对界限受压区高度ξb

按混凝土规范7.1.2-5

εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(30-50)×10-5=0.0035>0.0033

取εcu=0.0033

按混凝土规范公式(7.1.4-1)

ξb=

0.52

2.3配筋率范围

抗震等级为3级ρmax=0.050

按混凝土规范11.4.16,取ρmin=0.0060

2.4计算ξ

按混凝土规范7.1.3α1=1.00

按混凝土规范式7.3.4-1

γREN≤α1fcbx+f'yA's-σsA

当采用对称配筋时,可令

f'yA's=σsA

因此ξ=

ξ>2αs/h0=0.15<ξb=0.52

2.5计算As

按混凝土规范式7.3.4-2

As=

=

=-1987.05mm2<0.5ρminA=675

取As=675mm2

实际配筋:

4C16,As=804mm2

3计算箍筋

按混凝土规范10.3.2,实际配置箍筋A10@200

其中s为箍筋间距,Asv为箍筋总面积

4轴心受压构件验算

4.1计算钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数ϕ

l0/b=3600/450=8

其中b为截面的短边尺寸

查混凝土规范表7.3.1并插值得ϕ=1

4.2验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力

按混凝土规范7.3.1

Nu=0.9ϕ(fcA+2f'yA's)

=0.9×1×(14.30×225000+2×360.00×804)

=3416742N>N=815200N

可见满足要求

(2)取内力组合中压力最大和其相对应的弯矩值计算

一、设计资料

混凝土:

C30fc=14.30N/mm2

主筋:

HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)

fy=360N/mm2Es=2.000×105N/mm2

箍筋:

HPB235(Q235)

fyv=300N/mm2

受拉钢筋合力中心到近边距离as=35mm

尺寸:

b×h×l0=450×500×5300mm

h0=h-as=465mm

弯矩Mx:

-25.42kN·m

压力设计值:

N=927.28kN

抗震等级:

三级

配筋方式:

对称配筋

柱类型:

框架边柱

结构体系:

框架结构

考虑地震作用组合根据规范表11.1.6,γRE=0.80

二、计算结果

1计算轴压比

按混凝土规范11.4.16,轴压比

满足抗震要求!

2主筋

2.1计算偏心距ei

附加偏心距,按混凝土规范7.3.3,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的大值

ea=max(20,h/30)=20.00mm

ei=e0+ea=0+20.00=20.00mm

按混凝土规范7.3.10-2

取ζ1=1.0

按混凝土规范7.3.10-3

因为l0/h=7.2<15取ζ2=1.0

按混凝土规范7.3.10-1

η=

=1.86

按混凝土规范7.3.4-3,轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:

e=ηei+h/2-as=1.86×20.00+500/2-35=252.2mm

轴向压力作用点至纵向受压钢筋的合力点的距离:

e's=h/2-ηei-as'=500/2–1.86×20.00-35=177.8mm

2.2相对界限受压区高度ξb

εcu=ε0=0.002+0.5(fcu,k-50)×10-5=0.002+0.5×(30-50)×10-5=0.0019<0.002

取εcu=0.002

按混凝土规范公式(7.1.4-1)

ξb=

0.42

2.3配筋率范围

抗震等级为3级ρmax=0.050

按混凝土规范11.4.16,取ρmin=0.0060

2.4计算ξ

按混凝土规范7.1.3α1=1.00

按混凝土规范式7.3.4-1

γREN≤α1fcbx+f'yA's-σsA

当采用对称配筋时,可令

f'yA's=σsA

因此

ξ=

ξ>2αs/h0=0.151<ξb=0.42

2.5计算As

按混凝土规范式7.3.4-2

As=

=

=-744.14mm2<0.5ρminA=675

取As=675mm2

实际配筋:

4C16,As=804mm

3计算箍筋

按混凝土规范10.3.2,实际配置箍筋A10@200

其中s为箍筋间距,Asv为箍筋总面积

4轴心受压构件验算

4.1计算钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数ϕ

l0/b=3600/450=8

其中b为截面的短边尺寸

查混凝土规范表7.3.1并插值得ϕ=1

4.2验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力

按混凝土规范7.3.1

Nu=0.9ϕ(fcA+2f'yA's)

=0.9×1×(14.30×225000+2×360.00×804)

=3416742N>N=927280N

可见满足要求

(3)综合以上两种组合工况,得对A柱柱底配实际配筋:

4C16

C柱:

(1)取内力组合中弯矩最大和其相对应的压力值计算

一、设计资料

混凝土:

C30fc=14.30N/mm2

主筋:

HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)

fy=360N/mm2Es=2.000×105N/mm2

箍筋:

HPB235(Q235)

fyv=300N/mm2

受拉钢筋合力中心到近边距离as=35mm

尺寸:

b×h×l0=450×600×3600mm

h0=h-as=565mm

弯矩Mx:

-317.36kN·m

压力设计值:

N=1310.82kN

抗震等级:

三级

配筋方式:

对称配筋

柱类型:

框架中柱

结构体系:

框架结构

考虑地震作用组合根据规范表11.1.6,γRE=0.80

二、计算结果

1计算轴压比

按混凝土规范11.4.16,轴压比

满足抗震要求!

2主筋

2.1计算偏心距ei

附加偏心距,按混凝土规范7.3.3,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的大值

ea=max(20,h/30)=20.00mm

ei=e0+ea=-242+20.00=-222mm

按混凝土规范7.3.10-2

ζ1=

>1,取ζ1=1.0

按混凝土规范7.3.10-3

因为l0/h=6<15取ζ2=1.0

按混凝土规范7.3.10-1

η=

=0.935

按混凝土规范7.3.4-3,轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离:

e=ηei+h/2-as=0.935×-222.00+600/2-35=57.43mm

轴向压力作用点至纵向受压钢筋的合力点的距离:

e's=h/2-ηei-as'=600/2+0.935×222-35=472.57mm

2.2相对界限受压区高度ξb

按混凝土规范7.1.2-5

εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(30-50)×10-5=0.0035>0.0033

取εcu=0.0033

按混凝土规范公式(7.1.4-1)

ξb=

0.52

2.3配筋率范围

抗震等级为3级ρmax=0.050

按混凝土规范11.4.16,取ρmin=0.0060

2.4计算ξ

按混凝土规范7.1.3α1=1.00

按混凝土规范式7.3.4-1

γREN≤α1fcbx+f'yA's-σsA

当采用对称配筋时,可令

f'yA's=σsA

因此ξ=

ξ>2αs/h0=0.124<ξb=0.52

2.5计算As

按混凝土规范式7.3.4-2

As=

=

=-2353.87mm2<0.5ρminA=675

取As=675mm2

实际配筋:

4C16,As=804mm2

3计算箍筋

按混凝土规范10.3.2,实际配置箍筋A10@200

其中s为箍筋间距,Asv为箍筋总面积

4轴心受压构件验算

4.1计算钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数ϕ

l0/b=3600/450=8

其中b为截面的短边尺寸

查混凝土规范表7.3.1并插值得ϕ=1

4.2验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力

按混凝土规范7.3.1

Nu=0.9ϕ(fcA+2f'yA's)

=0.9×1×(14.30×270000+2×360.00×804)

=3995892N>N=1310820N

可见满足要求

(2)取内力组合中压力最大和其相对应的弯矩值计算

一、设计资料

混凝土:

C30fc=14.30N/mm2

主筋:

HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)

fy=360N/mm2Es=2.000×105N/mm2

箍筋:

HPB235(Q235)

fyv=300N/mm2

受拉钢筋合力中心到近边距离as=35mm

尺寸:

b×h×l0=450×600×3600mm

h0=h-as=565mm

弯矩Mx:

-20.12kN·m

压力设计值:

N=1719.92kN

抗震等级:

三级

配筋方式:

对称配筋

柱类型:

框架边柱

结构体系:

框架结构

考虑地震作用组合根据规范表11.1.6,γRE=0.80

二、计算结果

1计算轴压比

按混凝土规范11.4.16,轴压比

满足抗震要求!

2主筋

2.1计算偏心距ei

附加偏心距,按混凝土规范7.3.3,取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的大值

ea=max(20,h/30)=20.00mm

ei=e0+ea=0+20.

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