梁柱截面设计.doc

8 内力组合与梁柱截面设计 8.1内力组合与梁柱截面设计8.1.1内力组合根据之前求出的框架各内力，根据有可能的最不利情况进行组合。由于恒载荷活载作用下框架内力计算由力学求解器求出，梁跨内最大弯矩处不详，则其最大弯矩处近似取跨中。内力组合时也取地震荷载与风荷载作用下跨中内力值。每根柱子由柱上端与柱下端作为两个控制截面。梁柱内力组合见附表3和附表4:标准值无地震作用时效应组合屋面层截面恒载活载左风右风重力荷载代表值组合项目组合项目组合项目组合项目 （1.0恒+0.5活）1.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+1.4活+1.4*0.6左风1.2恒+1.4活+1.4*0.6右风1M64.80 28.98 4.71 -4.7179.29 118.33 115.88 122.28 114.38 V99.30 23.96 1.20 -1.2111.28 152.70 157.54 153.71 151.70 2M127.60 35.69 5.09 -5.09145.45 203.09 207.24 207.36 198.81 V114.20 11.64 1.20 -1.2120.02 153.34 165.58 154.34 152.33 3M14.89 6.11 1.87 -1.8717.95 26.42 26.09 27.99 24.85 V80.30 2.72 1.13 -1.1381.66 100.17 111.07 101.12 99.22 4M14.89 6.11 1.87 -1.8717.95 26.42 26.09 27.99 24.85 V80.30 2.72 1.13 -1.1381.66 100.17 111.07 101.12 99.22 5M127.60 33.69 5.09 -5.09144.45 200.29 205.28 204.56 196.01 V114.20 25.92 1.20 -1.2127.16 173.33 179.57 174.34 172.32 6M64.80 28.98 4.70 -4.779.29 118.33 115.88 122.28 114.38 V99.30 23.96 1.20 -1.2111.28 152.70 157.54 153.71 151.70 标准值无地震作用时效应组合五层截面恒载活载左风右风重力荷载代表值组合项目组合项目组合项目组合项目 （1.0恒+0.5活）1.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+1.4活+1.4*0.6左风1.2恒+1.4活+1.4*0.6右风1M104.59 39.27 14.36 -14.36124.23 180.49 179.68 192.55 168.42 V99.30 34.64 3.65 -3.65116.62 167.66 168.00 170.72 164.59 2M103.26 40.52 15.42 -15.42123.52 180.64 179.11 193.59 167.69 V104.20 25.25 3.65 -3.65116.83 160.39 165.42 163.46 157.32 3M13.56 4.12 5.67 -5.6715.62 22.04 22.34 26.80 17.28 V72.30 3.41 3.44 -3.4474.01 91.53 100.95 94.42 88.64 4M13.56 4.12 5.67 -5.6715.62 22.04 22.34 26.80 17.28 V72.30 3.41 3.44 -3.4474.01 91.53 100.95 94.42 88.64 5M103.26 40.52 15.42 -15.42123.52 180.64 179.11 193.59 167.69 V104.20 25.35 3.65 -3.42116.88 160.53 165.51 163.60 157.66 6M104.59 39.27 14.36 -14.36124.23 180.49 179.68 192.55 168.42 V99.30 24.08 3.65 -3.65111.34 152.87 157.65 155.94 149.81 标准值无地震作用时效应组合四层截面恒载活载左风右风重力荷载代表值组合项目组合项目组合项目组合项目 （1.0恒+0.5活）1.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+1.4活+1.4*0.6左风1.2恒+1.4活+1.4*0.6右风1M104.59 37.35 -25.9225.92 123.27 177.80 177.80 177.80 199.57 V99.30 24.52 -6.56.50 111.56 153.49 158.08 153.49 158.95 2M103.26 39.57 -27.4727.47 123.05 179.31 178.18 179.31 202.38 V104.20 25.35 -6.56.50 116.88 160.53 165.51 160.53 165.99 3M13.56 4.65 -10.0910.09 15.89 22.78 22.86 22.78 31.26 V72.30 3.41 -6.16.10 74.01 91.53 100.95 91.53 96.66 4M13.56 4.65 -10.0910.09 15.89 22.78 22.86 22.78 31.26 V72.30 3.41 -6.16.10 74.01 91.53 100.95 91.53 96.66 5M103.26 39.57 -27.4727.47 123.05 179.31 178.18 179.31 202.38 V104.20 25.47 -6.56.50 116.94 160.70 165.63 160.70 166.16 6M104.59 37.35 -25.9225.92 123.27 177.80 177.80 177.80 199.57 V99.30 37.35 -6.56.50 117.98 171.45 170.66 171.45 176.91 标准值无地震作用时效应组合三层截面恒载活载左风右风重力荷载代表值组合项目组合项目组合项目组合项目 （1.0恒+0.5活）1.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+1.4活+1.4*0.6左风1.2恒+1.4活+1.4*0.6右风1M104.59 37.48 38.41 -38.41123.33 177.98 177.93 210.24 145.72 V99.30 24.41 9.73 -9.73111.51 153.33 157.98 161.51 145.16 2M103.26 39.57 40.90 -40.9123.05 179.31 178.18 213.67 144.95 V104.20 25.47 9.73 -9.73116.94 160.70 165.63 168.87 152.52 3M13.56 4.65 15.05 -15.0515.89 22.78 22.86 35.42 10.14 V72.30 3.41 9.10 -9.174.01 91.53 100.95 99.18 83.89 4M13.56 4.65 15.05 -15.0515.89 22.78 22.86 35.42 10.14 V72.30 3.41 9.10 -9.174.01 91.53 100.95 99.18 83.89 5M103.26 39.57 40.90 -40.9123.05 179.31 178.18 213.67 144.95 V104.20 25.47 9.70 -9.7116.94 160.70 165.63 168.85 152.55 6M104.59 37.48 38.41 -38.41123.33 177.98 177.93 210.24 145.72 V99.30 24.41 9.70 -9.7111.51 153.33 157.98 161.48 145.19 标准值无地震作用时效应组合二层截面恒载活载左风右风重力荷载代表值组合项目组合项目组合项目组合项目 （1.0恒+0.5活）1.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+1.4活+1.4*0.6左风1.2恒+1.4活+1.4*0.6右风1M104.59 37.48 49.01 -49.01123.33 177.98 177.93 219.15 136.81 V99.30 24.41 12.20 -12.2111.51 153.33 157.98 163.58 143.09 2M103.26 39.57 50.84 -50.84123.05 179.31 178.18 222.02 136.60 V104.20 25.47 12.20 -12.2116.94 160.70 165.63 170.95 150.45 3M13.56 4.65 18.71 -18.7115.89 22.78 22.86 38.50 7.07 V72.30 3.41 11.34 -11.3474.01 91.53 100.95 101.06 82.01 4M13.56 4.65 18.71 -18.7115.89 22.78 22.86 38.50 7.07 V72.30 3.41 11.34 -11.3474.01 91.53 100.95 101.06 82.01 5M103.26 39.57 50.84 -50.84123.05 179.31 178.18 222.02 136.60 V104.20 25.47 12.25 -12.25116.94 160.70 165.63 170.99 150.41 6M104.59 37.48 49.01 -49.01123.33 177.98 177.93 219.15 136.81 V99.30 24.41 12.25 -12.25111.51 153.33 157.98 163.62 143.04 标准值无地震作用时效应组合A柱截面恒载活载左风右风重力荷载代表值组合项目组合项目组合项目组合项目1.0恒+0.5活1.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+1.4活+1.4*0.6左风1.2恒+1.4活+1.4*0.6右风1M79.60 28.98 4.70 -4.794.09 136.09 135.86 140.04 132.14 V47.10 12.05 1.93 -1.9353.13 73.39 75.39 75.01 71.77 N121.10 32.15 1.23 -1.23137.18 190.33 194.99 191.36 189.30 2M104.60 22.03 3.40 -3.4115.62 156.36 162.80 159.22 153.51 V47.10 12.05 1.93 -1.9353.13 73.39 75.39 75.01 71.77 N142.30 32.15 1.23 -1.23158.38 215.77 223.61 216.80 214.74 3M57.20 17.24 10.90 -10.965.82 92.78 94.12 101.93 83.62 V29.20 6.41 4.90 -4.932.41 44.01 45.70 48.13 39.90 N270.10 64.98 4.85 -4.85302.59 415.09 428.32 419.17 411.02 4M64.90 18.43 9.70 -9.774.12 103.68 105.68 111.83 95.53 V29.20 6.41 4.90 -4.932.41 44.01 45.70 48.13 39.90 N302.50 64.98 4.85 -4.85334.99 453.97 472.06 458.05 449.90 5M57.818.9216.2-16.267.26 95.85 96.57 109.46 82.24 V29.28.797.71-7.7133.60 47.35 48.03 53.82 40.87 N46097.6911.4-11.4508.85 688.77 716.74 698.34 679.19 6M64.918.3416.2-16.274.07 103.56 105.59 117.16 89.95 V29.28.797.71-7.7133.60 47.35 48.03 53.82 40.87 N49897.6911.4-11.4546.85 734.37 768.04 743.94 724.79 7M57.819.1422.1-22.167.37 96.16 96.79 114.72 77.59 V29.29.4210.55-10.5533.91 48.23 48.65 57.09 39.37 N699.35130.2921.13-21.13764.50 1021.63 1071.81 1039.38 1003.88 8M64.920.7822.1-22.175.29 106.97 107.98 125.54 88.41 V29.29.4210.55-10.5533.91 48.23 48.65 57.09 39.37 N730.23130.2921.13-21.13795.38 1058.68 1113.49 1076.43 1040.93 9M45.713.5126.8-26.852.46 73.75 74.93 96.27 51.24 V15.44.1914.86-14.8917.50 24.35 24.90 36.83 11.84 N952.34162.5633.3-33.31033.62 1370.39 1444.97 1398.36 1342.42 10M19.26.7735.5-35.322.59 32.52 32.55 62.34 2.87 V15.44.1914.86-14.8617.50 24.35 24.90 36.83 11.86 N998162.5633.3-33.31079.28 1425.18 1506.61 1453.16 1397.21 8.2梁截面设计8.2.1设计条件第二层框架梁KL2的截面尺寸为300mm700mm, KL的截面尺寸为300mm400mm材料强度：梁的混凝土强度等级采用C30（=14.3N/mm2 ，=1.43 N/mm2）。纵筋采用（）钢筋、箍筋选HRB335（）钢筋。第二层的内力组合表如附表2，选取第二层梁进行计算。当梁下部受拉时，按T形截面设计，当上部受拉时，按矩形截面设计。根据混凝土结构设计规范表11.1.6要求，该结构的抗震等级为二级，梁为受弯构件，所以其正截面承载力计算抗震调整系数为。 8.2.2正截面受弯承载力计算1.截面配筋率，由混凝土结构设计规范有抗震等级为二级的框架最小配筋率（单位：%）应符合下列规定：梁 中 位 置支 座跨 中0.30和65/中的较大者0.25和55/中的较大者则支座： 即跨中：， 即8.2.3控制截面最不利内力根据以上内力组合表可知，框架第二层各截面的最不利内力如表8.1（单位：kN.m）：控制截面123456无震Mmax219.15222.0238.5-38.5-222.02-219.15梁端弯矩104.59103.2614.8914.89103.26104.598.2.4梁配筋计算取第二层6轴梁为例1）2-2截面计算确定翼缘计算宽度： AB梁为下部受拉梁，所以梁截面按T形截面进行设计，确定翼缘宽度如下：按次梁计算跨度考虑，=2800mm；按梁静距考虑，=b+Sn=250+8400=8650mm；按梁翼缘高度考虑，取=400mm,h0=700-40=660mm; =110mm,由于/ h0=110/660=0.1670.1，故不受此项限制。应取上述三者中的最小值，则近似取mm。判定T形截面类型 已知已知M2=222.02kN =1.014.32800110（660-110/2）=2569.50kN.m222.02kN.m故该截面属第一类T形截面,可按宽度mm的单筋矩形截面计算。求受拉钢筋截面面积 截面抵抗弯矩系数: 相对受压区高度：受拉钢筋面积： =1.014.328000.012660/360=960.21mm2则钢筋选用420钢筋，实配面积 As=1256mm2 验算最小配筋率跨中， 满足要求2）3-3截面计算确定翼缘计算宽度： BD梁为下部受拉梁，所以梁截面按倒T形截面进行设计，确定翼缘宽度如下：按次梁计算跨度考虑，；按梁静距考虑，= b+Sn=200+3300=3500mm；按梁翼缘高度考虑，取=40mm,h0=400-40=360mm; =110mm,由于/ h0=110/360=0.3060.1，故不受此项限制。应取上述三者中的最小值，则近似取 mm。判定T形截面类型 已知M=14.89kN =1.014.31100110（360-110/2）=527.74kN.m14.89kN.m故该截面属第一类T形截面,可按宽度mm的单筋矩形截面计算。求受拉钢筋截面面积 截面抵抗弯矩系数: 相对受压区高度：受拉钢筋面积： =1.014.311000.0073360/360=35.39mm2则钢筋选用212钢筋，实配面积 As=226mm2 验算最小配筋率跨中，3）所以5-5截面选用钢筋212 As=226mm2200 mm23）6-6截面计算确定翼缘计算宽度： AB梁为下部受拉梁，所以梁截面按T形截面进行设计，确定翼缘宽度如下：按次梁计算跨度考虑，=2800mm；按梁静距考虑，=b+Sn=250+8400=8650mm；按梁翼缘高度考虑，取=400mm,h0=700-40=660mm; =110mm,由于/ h0=110/660=0.1670.1，故不受此项限制。应取上述三者中的最小值，则近似取mm。判定T形截面类型 已知已知M2=222.02kN =1.014.32800110（660-110/2）=2569.50kN.m222.02kN.m故该截面属第一类T形截面,可按宽度mm的单筋矩形截面计算。求受拉钢筋截面面积 截面抵抗弯矩系数: 相对受压区高度：受拉钢筋面积： =1.014.328000.012660/360=960.21mm2则钢筋选用420钢筋，实配面积 As=1256mm2 验算最小配筋率跨中， 满足要求6）4-4截面计算因为跨中纵向钢筋全部伸入支座锚固，所以支座处先按双筋计算。M=38.5 N.m =226mm2MU1=360226(360-40)=26.04N.m0.4%,满足要求非加密区箍筋体积配箍率：非加密区间距：200mm,满足要求。8.5框架柱第五层配筋计算 8.5.1框架柱第四层内力组合层次截面内力1.2恒+1.4活+1.4*0.6风1.2恒+1.4*0.7活+1.41.35恒+1.4*0.7活Mmax N VNmin M V Nmax M V左风右风第四层上柱M92.78 94.12 101.93 83.62 94.12 101.93 83.62 94.12 V44.01 45.70 48.13 39.90 45.70 48.13 39.90 45.70 N415.09 428.32 419.17 411.02 428.32 419.17 411.02 428.32 下柱M103.68 105.68 111.83 95.53 105.68 111.83 95.53 105.68 V44.01 45.70 48.13 39.90 45.70 48.13 39.90 45.70 N453.97 472.06 458.05 449.90 472.06 458.05 449.90 472.06 8.5.2正截面配筋计算 框架柱的界限破坏时的为而框架柱的最大轴力为=640.44KN=1214.8KN。因此，本框架柱属于大偏心受压构件。对于大偏心受压构件，对配筋其控制作用的截面是轴力越小或弯矩越大的内力组合。从内力组合表中，选择轴力N小或弯矩绝对值M大的组合。经比较，选取如下两组内力进行配筋计算： 组内力计算偏心受压构件的截面曲率修正系数为，构件长细比对截面曲率修正系数,判别偏心受压类型：判定为大偏心受压，则偏心距：附加偏心距：初始偏心距：则，由平衡条件每边选取4C18，则全部纵筋的配筋率为:。每边配筋率为，满足最小配筋率要求。组内力计算偏心受压构件的截面曲率修正系数为，构件长细比对截面曲率修正系数,判别偏心受压类型：判定为大偏心受压，则偏心距：附加偏心距：初始偏心距：则，由平衡条件每边选取4C18，则全部纵筋的配筋率为:。每边配筋率为，满足最小配筋率要求。 8.5.3斜截面配筋计算框架柱斜截面受剪计算应按剪压构件考虑。从内力组合表中选出及相应的轴力N和弯矩M组合情况进行截面配筋计算。通过比较，发现该层柱上下端的剪力设计值相等，轴力大小不同，但轴向压力对柱的抗剪作用起有利作用，故在剪力相同的情况下，取轴向压力较小值这一不利情况，作为抗剪设计值。内力设计值如下：M=94.12剪跨比计算：，取。，满足要求。验算是否按计算配置箍筋：因此，不需要按计算配置箍筋，只需要按构造配置箍筋。选取8100/200作为箍筋。 对构造要求进行验算：加密箍筋间距：，满足要求。柱上下端箍筋加密区长度：三者中较大值，故取600mm。加密区的体积配箍率验算： 图5-32 五层柱配筋图一个截面内箍筋总长：加密区箍筋体积配箍率：0.4%,满足要求非加密区箍筋体积配箍率：非加密区间距：200mm,满足要求。 8.6框架柱第二层配筋计算 8.6.1框架柱第二层内力组合层次截面内力1.2恒+1.4活+1.4*0.6风1.2恒+1.4*0.7活+1.4风1.35恒+1.4*0.7活Mmax N VNmin M V Nmax M V左风右风左风右风第二层上柱M114.72 77.59 114.72 77.59 96.79 96.79 77.59 96.79 V57.09 39.37 57.09 39.37 48.65 48.65 39.37 48.65 N1039.38 1003.88 1039.38 1003.88 1071.81 1071.81 1003.88 1071.81 下柱M125.54 88.41 125.54 88.41 107.98 107.98 88.41 107.98 V57.09 39.37 57.09 39.37 48.65 48.65 39.37 48.65 N1076.43 1040.93 1076.43 1040.93 1113.49 1113.49 1040.93 1113.49 8.6.2正截面配筋计算 框架柱的界限破坏时的为而框架柱的最大轴力为=1113.49KN=KN。因此，本框架柱属于小偏心受压构件。对于小偏心受压构件，对配筋其控制作用的截面是轴力越大或弯矩越大的内力组合。 从内力组合表中，选择轴力N大或弯矩绝对值M大的组合。经比较，选取如下两组内力进行配筋计算： 组内力计算偏心受压构件的截面曲率修正系数为构件长细比对截面曲率修正系数,判别偏心受压类型：偏心距：附加偏心距：初始偏心距：则判定为小偏心受压。 按矩形截面对称配筋小偏心受压构件的近似式重新计算，即 故构件的配筋由最小配筋率控制。混凝土规范表8.5.1和9.3.1可知：受压构件全部纵向钢筋最小配筋率为，受压构件一侧纵向钢筋最小配筋率为。 每边选取4C18，则全部纵筋的配筋率为:。每边配筋率为，满足最小配筋率要求。组内力计算偏心受压构件的截面曲率修正系数为构件长细比对截面曲率修正系数,判别偏心受压类型：偏心距：附加偏心距：初始偏心距：则，判定为小偏心受压。 按矩形截面对称配筋小偏心受压构件的近似式重新计算，即 故构件的配筋由最小配筋率控制。混凝土规范表8.5.1和9.3.1可知：受压构件全部纵向钢筋最小配筋率为，受压构件一侧纵向钢筋最小配筋率为。每边选取4C18，则全部纵筋的配筋率为:。每边配筋率为，满足最小配筋率要求。 8.6.3斜截面配筋计算 框架柱斜截面受剪计算应按剪压构件考虑。从内力组合表中选出及相应的轴力N和弯矩M组合情况进行截面配筋计算。通过比较，发现该层柱上下端的剪力设计值相等，轴力大小不同，但轴向压力对柱的抗剪作用起有利作用，故在剪力相同的情况下，取轴向压力较小值这一不利情况，作为抗剪设计值。内力设计值如下：剪跨比计算：，取。，满足要求。 验算是否按计算配置箍筋：因此，不需要按计算配置箍筋，只需要按构造配置箍筋。选取8100/200作为箍筋。 对构造要求进行验算：加密箍筋间距：，满足要求。柱上下端箍筋加密区长度：三者中较大值，为施工方便取700mm。加密区的体积配箍率验算： 图5-34 一层柱配筋图一个截面内箍筋总长：加密区箍筋体积配箍率：非加密区箍筋体积配箍率：，满足要求。非加密区间距：200mm,满足要求。8.6框架柱第一层配筋计算 8.6.1框架柱第一层内力组合层次截面内力1.2恒+1.4活+1.4*0.6风1.2恒+1.4*0.7活+1.4风1.35恒+1.4*0.7活Mmax N VNmin M V Nmax M V左风右风左风右风第一层上柱M74.93 96.27 51.24 74.93 73.75 96.27 51.24 74.93 V24.90 36.83 11.84 24.90 24.