第七章 框架梁柱截面设计.docx
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第七章框架梁柱截面设计
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
一
二
三
四
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)
当
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,RE=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
1=
>1,取1=1.0
按混凝土规范7.3.10-3
因为l0/h=7.2<15取2=1.0
按混凝土规范7.3.10-1
=
=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=ei+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-ei-as'=500/2–0.91×-190-35=387.9mm
2.2相对界限受压区高度b
按混凝土规范7.1.2-5
cu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(30-50)×10-5=0.0035>0.0033
取cu=0.0033
按混凝土规范公式(7.1.4-1)
b=
0.52
2.3配筋率范围
抗震等级为3级max=0.050
按混凝土规范11.4.16,取min=0.0060
2.4计算
按混凝土规范7.1.31=1.00
按混凝土规范式7.3.4-1
REN≤1fcbx+f'yA's-sA
当采用对称配筋时,可令
f'yA's=sA
因此=
>2s/h0=0.15
2.5计算As
按混凝土规范式7.3.4-2
As=
=
=-1987.05mm2<0.5minA=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
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=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=0.9(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,RE=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1=1.0
按混凝土规范7.3.10-3
因为l0/h=7.2<15取2=1.0
按混凝土规范7.3.10-1
=
=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=ei+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-ei-as'=500/2–1.86×20.00-35=177.8mm
2.2相对界限受压区高度b
cu=0=0.002+0.5(fcu,k-50)×10-5=0.002+0.5×(30-50)×10-5=0.0019<0.002
取cu=0.002
按混凝土规范公式(7.1.4-1)
b=
0.42
2.3配筋率范围
抗震等级为3级max=0.050
按混凝土规范11.4.16,取min=0.0060
2.4计算
按混凝土规范7.1.31=1.00
按混凝土规范式7.3.4-1
REN≤1fcbx+f'yA's-sA
当采用对称配筋时,可令
f'yA's=sA
因此
=
>2s/h0=0.151
2.5计算As
按混凝土规范式7.3.4-2
As=
=
=-744.14mm2<0.5minA=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
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=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=0.9(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,RE=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
1=
>1,取1=1.0
按混凝土规范7.3.10-3
因为l0/h=6<15取2=1.0
按混凝土规范7.3.10-1
=
=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=ei+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-ei-as'=600/2+0.935×222-35=472.57mm
2.2相对界限受压区高度b
按混凝土规范7.1.2-5
cu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5=0.0033-(30-50)×10-5=0.0035>0.0033
取cu=0.0033
按混凝土规范公式(7.1.4-1)
b=
0.52
2.3配筋率范围
抗震等级为3级max=0.050
按混凝土规范11.4.16,取min=0.0060
2.4计算
按混凝土规范7.1.31=1.00
按混凝土规范式7.3.4-1
REN≤1fcbx+f'yA's-sA
当采用对称配筋时,可令
f'yA's=sA
因此=
>2s/h0=0.124
2.5计算As
按混凝土规范式7.3.4-2
As=
=
=-2353.87mm2<0.5minA=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
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=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=0.9(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,RE=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1=1.0
按混凝土规范7.3.10-3
因为l0/h=7.2<15取2=
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