第七章 框架梁柱截面设计.doc

第七章 框架梁柱截面设计框架梁截面设计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/,=1.43 N/.柱采用C30混凝土，梁采用C30混凝土；保护层厚度：梁为25mm，柱为35mm7.1.2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）AC左C右DAC跨CD跨M/kN*m-222.82-261.28-216.71-216.32190.7293.06bh0/mmmm300615300615300615300615300615300615s0.13730.16100.13360.13330.01260.00620.14830.17660.14390.14360.01270.0062As/mm平方1087129410551053820399As,min/mm平方487.5487.5487.5487.5487.5487.5实配钢筋/mm平方1388138813881388125612562 20+2 222 20+2 222 20+2 222 20+2 224 204 20二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）AC左C右DAC跨CD跨M/kN*m-203.67-257.98-265.21-217.62212.9661.84bh0/mmmm300615300615300615300615300615300615s0.1255 0.1590 0.1634 0.1341 0.0141 0.0041 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487.5487.5487.5487.5487.5487.5实配钢筋/mm平方1388138813881388125612562 20+2 222 20+2 222 20+2 222 20+2 224 204 20三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）AC左C右DAC跨CD跨M/kN*m-170.37-228.53-226.18-125.82197.1373.14bh0/mmmm300615300615300615300615300615300615s0.1050 0.1408 0.1394 0.0775 0.0131 0.0048 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487.5487.5487.5487.5487.5487.5实配钢筋/mm平方1388138813881388125612562 20+2 222 20+2 222 20+2 222 20+2 224 204 20四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）AC左C右DAC跨CD跨M/kN*m-136.11-191.21-173.52-124.5160.8354.22bh0/mmmm300615300615300615300615300615300615s0.0839 0.1178 0.1069 0.0767 0.0106 0.0036 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487.5487.5487.5487.5487.5487.5实配钢筋/mm平方1137113711371137125612562 20+2 182 20+2 182 20+2 182 20+2 184 204 20五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）AC左C右DAC跨CD跨M/kN*m-61.6-104.98-103.88-51.98124.4551.92bh0/mmmm300615300615300615300615300615300615s0.0380 0.0647 0.0640 0.0320 0.0082 0.0034 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487.5487.5487.5487.5487.5487.5实配钢筋/mm平方1137113711371137125612562 20+2 182 20+2 182 20+2 182 20+2 184 204 20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1.00.80.70.6角柱、框支柱1.21.00.90.82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: C30 fc = 14.30N/mm2主筋: HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)fy = 360N/mm2 Es = 2.000 105 N/mm2箍筋: HPB235(Q235)fyv = 300N/mm2受拉钢筋合力中心到近边距离as = 35 mm尺寸: b h l0 = 450 500 3600mmh0 = h - as = 465 mm弯矩Mx: -171.08 kNm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, gRE = 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 21 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7.3.10-2z1 = 1, 取z1 = 1.0按混凝土规范7.3.10-3 因为l0/h = 7.20.0033取ecu = 0.0033按混凝土规范公式(7.1.4-1)xb = 0.5223 配筋率范围抗震等级为3级rmax = 0.050按混凝土规范11.4.16, 取rmin = 0.006024 计算x按混凝土规范7.1.3a1 = 1.00按混凝土规范式7.3.4-1gREN a1fcbx + fyAs - ssA当采用对称配筋时, 可令fyAs = ssA因此 x = x 2as/h0 = 0.15 xb = 0.5225 计算As按混凝土规范式7.3.4-2As = = = -1987.05 mm2 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: C30 fc = 14.30N/mm2主筋: HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)fy = 360N/mm2 Es = 2.000 105 N/mm2箍筋: HPB235(Q235)fyv = 300N/mm2受拉钢筋合力中心到近边距离as = 35 mm尺寸: b h l0 = 450 500 5300 mmh0 = h - as = 465 mm弯矩Mx: -25.42 kNm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, gRE = 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 21 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z1 = 1.0按混凝土规范7.3.10-3 因为l0/h = 7.2 15取z2 = 1.0按混凝土规范7.3.10-1h = =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 = hei + h/2 - as = 1.86 20.00 + 500 / 2 - 35 = 252.2 mm轴向压力作用点至纵向受压钢筋的合力点的距离: es = h/2 - hei - as =500 / 2 1.86 20.00 - 35 =177.8mm22 相对界限受压区高度xbecu = e0 = 0.002 + 0.5(fcu,k - 50) 10-5 = 0.002 + 0.5 (30 - 50) 10-5 = 0.0019 2as/h0 = 0.151 xb = 0.4225 计算As按混凝土规范式7.3.4-2As = = =-744.14 mm2 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: 4C16C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: C30 fc = 14.30N/mm2主筋: HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)fy = 360N/mm2 Es = 2.000 105 N/mm2箍筋: HPB235(Q235)fyv = 300N/mm2受拉钢筋合力中心到近边距离as = 35 mm尺寸: b h l0 = 450 600 3600 mmh0 = h - as = 565 mm弯矩Mx: -317.36kNm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, gRE = 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 21 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7.3.10-2z1 = 1, 取z1 = 1.0按混凝土规范7.3.10-3 因为l0/h = 60.0033取ecu = 0.0033按混凝土规范公式(7.1.4-1)xb = 0.5223 配筋率范围抗震等级为3级rmax = 0.050按混凝土规范11.4.16, 取rmin = 0.006024 计算x按混凝土规范7.1.3a1 = 1.00按混凝土规范式7.3.4-1gREN a1fcbx + fyAs - ssA当采用对称配筋时, 可令fyAs = ssA因此 x = x 2as/h0 = 0.124 xb = 0.5225 计算As按混凝土规范式7.3.4-2As = = = -2353.87 mm2 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: C30 fc = 14.30N/mm2主筋: HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)fy = 360N/mm2 Es = 2.000 105 N/mm2箍筋: HPB235(Q235)fyv = 300N/mm2受拉钢筋合力中心到近边距离as = 35 mm尺寸: b h l0 = 450 600 3600 mmh0 = h - as = 565 mm弯矩Mx: -20.12 kNm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, gRE = 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 21 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z1 = 1.0按混凝土规范7.3.10-3 因为l0/h = 7.2 15取z2 = 1.0按混凝土规范7.3.10-1h = =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 = hei + h/2 - as = 1.86 20.00 + 500 / 2 - 35 = 252.2 mm轴向压力作用点至纵向受压钢筋的合力点的距离: es = h/2 - hei - as =500 / 2 1.86 20.00 - 35 =177.8mm22 相对界限受压区高度xbecu = e0 = 0.002 + 0.5(fcu,k - 50) 10-5 = 0.002 + 0.5 (30 - 50) 10-5 = 0.0019 2as/h0 = 0.151 xb = 0.4225 计算As按混凝土规范式7.3.4-2As = = =-955.33 mm2 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: 4C16D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: C30 fc = 14.30N/mm2主筋: HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)fy = 360N/mm2 Es = 2.000 105 N/mm2箍筋: HPB235(Q235)fyv = 300N/mm2受拉钢筋合力中心到近边距离as = 35 mm尺寸: b h l0 = 450 500 3600mmh0 = h - as = 465 mm弯矩Mx: -171.08 kNm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, gRE = 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 21 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7.3.10-2z1 = 1, 取z1 = 1.0按混凝土规范7.3.10-3 因为l0/h = 7.20.0033取ecu = 0.0033按混凝土规范公式(7.1.4-1)xb = 0.5223 配筋率范围抗震等级为3级rmax = 0.050按混凝土规范11.4.16, 取rmin = 0.006024 计算x按混凝土规范7.1.3a1 = 1.00按混凝土规范式7.3.4-1gREN a1fcbx + fyAs - ssA当采用对称配筋时, 可令fyAs = ssA因此 x = x 2as/h0 = 0.15 xb = 0.5225 计算As按混凝土规范式7.3.4-2As = = = -1987.05 mm2 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: C30 fc = 14.30N/mm2主筋: HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)fy = 360N/mm2 Es = 2.000 105 N/mm