框架柱正截面设计时最不利内力组合的选择

配钢筋愈多 。 ［1～2］ 因此，在框架柱正截面设计时，设计 人员往往采用以下 3 种组合方式： ① Mmax 及相应 的 N；②Nmax 及相应的 M；③Nmin 及相应的 M。
这种最不利内力组合的选择方法是各混凝土结 构设计教材中普遍采用的方法，此方法论据充足，条 理清晰，易于理解和掌握。 但不足之处是计算量大， 至少要计算 3 种组合的情况，这无疑给设计工作增加 了难度。 基于此，笔者在研究工作中发现了一直新的 组合方式，即：直接选取弯矩绝对值最大值和轴力最 大值作为一组组合，弯矩绝对值最大值和轴力最小值 作为另一组组合，该方法能够简单有效地将最大内力 进行组合。
天津市应用基础与前沿技术研究计划12jcqnjc0530019表4抗震组合配筋计算结果编号计算方法mknmnkn偏心asasmm23方法144347164599小偏心2866431481777202828298421598821509方法24434717772029354434715988228174方法137023161665大偏心638289281658985998313101042401007方法2370231658981645370231042404078表2非抗震组合配筋计算结果编号计算方法mknmnkn偏心asasmm21方法18627236001小偏心3233914252064298121233237236方法2862725206456786272332372832方法19872183279大偏心18307285200063200141291778762066方法29872200063186398721778761757表3框架柱抗震内力组合编号截面mm计算长度mm截面位置内力抗震组合左震右震34504104500柱顶mknm2855029842nkn173002159882柱底mknm4314844347nkn17772016459946607004500柱顶mknm3131037023nkn104240161665柱底mknm2181528928nkn108478165898表1框架柱非抗震内力组合编号截面mm计算长度mm截面位置内力组合1组合2组合3左风右风14504104500柱顶mknm812173537703914nkn233237236317239631248955柱底mknm8627471619962073nkn23600123908024239525206426607004500柱顶mknm4129987271507407nkn177876183279183470194109柱底mknm4535923570337285nkn183168188571188762200063别考虑了3种组合方式
架柱的正截面配筋，并进行比较。 计算过程中均考虑 进行配筋；（下转第 42 页）
20
2013 年 7 月 第 7 期
广东土木与建筑
JUL 2013 No．7
3.5 滤板、滤头保护 ①采用“先上后下”的施工顺序；②在滤池上部
四周加设围护栏杆和护网、挡脚板，以防杂物坠落； ③认真做好现场技术与安全交底，严禁由上向下投 扔工具和材料。 3.6 调试及验收
As=As′ （mm2） 2866 2828 1509 2935 2817 -63.8
2.2 抗震组合柱正截面设计 表 3 给出了考虑抗震组合的框架柱的参数设计
值及内力组合值。 表中内力组合值是在抗震组合的 基 础 上 进 行 强 柱 弱 梁 调 整 后 的 最 终 值 ［3～4］， 其 中 抗 震
下面分别采用传统方法（方 法 1）和简化方法（方法 2）进行 计算， 均考虑二阶效应的影响，
表 1 框架柱非抗震内力组合
编 截面 计算长度 截面 内力
号 （mm） （mm） 位置
组合 1
左风
右风
M（kN·m） -81.21 7.35 柱顶
N（kN） 2332.37 2363.17 1 450×410 4500
编 截面 计算长度 截面 内力
号 （mm） （mm） 位置
抗震组合
左震
右震
M（kN·m） 285.50 298.42 柱顶
N（kN） 1730.02 1598.82 3 450×410 4500
M（kN·m） -431.48 443.47 柱底
N（kN） 1777.20 1645.99
M（kN·m） -313.10 370.23 柱顶
-37.70 2396.31 19.96 2423.95 71.50 1834.70 -70.33 1887.62
组合 3
-39.14 2489.55 20.73 2520.64 74.07 1941.09 -72.85 2000.63
但经计算影响系数均小于 1.0， 故弯矩值不做
表 3 框架柱抗震内力组合
①应根据设计文件或工程合同的要求进行调 试，包括对滤池布水系统的几何尺寸、平面、高程、水 平度和滤头滤板按工艺设计逐项进行复核；空池进 水、进气时，应观察进水是否均匀、无死角，进水至一 定高度后进气，观察进气是否均匀、无死角。 ②按上 述的规定调试并符合要求后，即为验收合格，然后才 可按要求充填承托层和滤料。 3.7 滤池的气水反冲洗试验
98.72 1778.76
-1757
表 4 抗震组合配筋计算结果
编 计算
M
N
偏
号 方法 （kN·m） （kN）
心
443.47 1645.99
方法 1 431.48 1777.20 小
3
298.42 1598.82 偏
443.47 1777.20 心 方法 2
443.47 1598.82
370.23 1616.65
2 计算方法验证
该方法主要是通过内力组合表，选择出 Mmax 分 别与 Nmax、Nmin 进行内力组合。 以下通过计算实例分 别从非抗震组合和抗震组合两方面对这种方法进行 验证。 2.1 非抗震组合柱正截面设计
表 1 给出了构件的尺寸及非抗震内力组合值，分 19
2013 年 7 月 第 7 期
田 慧等： 框架柱正截面设计时最不利内力组合的选择
29
1
81.21 2332.37 偏 236
86.27 2520.64 心 567
方法 2
86.27 2332.37
283
98.72 1832.79
-1830
方法 1 -72.85 2000.63 大 -2001
2
41.29 1778.76 偏 -2066
98.72 2000.63 心 -1863
方法 2
Keywords：reinforced concrete； member under eccentric load； internal force combination； cross section design
1 概述
在混凝土框架柱偏心受压正截面设计时，荷载
组合是至关重要的，轴力和弯矩的正确选择是柱配
Abstract：This paper presents a cross-sectional design of reinforced concrete columns simplified method for calculating internal forces combined. Based on the force column，respectively， from the non-seismic，seismic combinations and large and little eccentric compression of both calculated and combined with the existing method of comparing the results of the method is suitable for large and little eccentric seismic combinations. It also can ensure the seismic reinforcement requirements，and the actual project has important reference value.
4 结束语
滤池滤梁、 滤板施工安装的好坏直接关系到滤 池竣工投产后能否满足工艺设计要求与滤池的正常 运行。 V 型滤池对施工安装的要求更是有严格的规 定，另外滤池所有内边尺寸都要求严格控制，因此要 保证滤池的施工质量， 除对全池土建施工的严格管 理控制外，最关键还应严格控制滤板、滤梁的制作及 安装，保证滤板、滤梁平整。 而滤板和滤梁往往都制 成预制件，在预制场用钢模具、钢筋和混凝土精心制 作，保证单件滤板、滤梁的水平度和滤板厚度，并对 其进行养护，把好质量第一关，然后进行滤梁、滤板 的安装， 使整池滤板面标高有效地控制在一个水平 位置，达到滤池的使用效果。
JUL 2013 No．7
别考虑了 3 种组合方式：组合 1 是指“恒载+活载+风载”共同作 用的组合， 计算公式为：1.2SGK+ 1.4×0.9（SQK+SWK）；组合 2 是指由 可变荷载控制的组合，计算公式 为 ：1.2SGK+1.4SQK；组 合 3 是指由 永久荷载控制的组合， 计算公式 为：1.35SGK+1.4×0.7SQK。
改变。 此外， 取 as=40mm， 钢筋屈服强度 fy =
300N mm2，混凝土抗压强度 fc=14.3N mm2，采用对
称配筋，按式⑴计算配筋面积，计算结果见表 2。
As =As ′=
Ne-x
（1-0.5x ）a fy′（h0-as）
1
fc
b
h02
⑴
根据表 2 可知：①构件 1，属于小偏心受压 构件［3］，按方法 1 计 算 时 ，框 架 柱 配 筋 面 积 As= As′=323mm2；按方法 2 计算时，配筋面积 As=As′ =567mm2；方法 2 的配筋量比方法 1 增加 76%， 相差较大；②构件 2，属于大偏心受压构件，两
M
N
偏
号 方法 （kN·m） （kN）
心
86.27 2360.01
As=As′ （mm2）
323
矩值不需要调整。 两种方法的计算结果见表 4，表中
配筋面积按式⑵计算，其他参数取值同非抗震组合。
As =As′=
Ne-x
（1-0.5x ）a fy′（h0-as）
1
fc b
h02
⑵
方法 1 39.14 2520.64 小
第7期 2013 年 7 月
广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
No．7 JUL 2013
框架柱正截面设计时最不利内力组合的选择
田 慧 1 张 海 2 姚民立 2 王玉良 2
（1、天津城市建设管理职业技术学院建筑工程系 天津 300134； 2、天津城建大学土木工程学院 天津 300384）
N（kN） 1042.40 1616.65 4 660×700 4500
M（kN·m） 218.15 -289.28 柱底
N（kN） 1084.78 1658.98
种方法得出的配筋面积均为负值，且相差不大。
二阶效应的影响。 但经计算 Cmh ns 均小于 1.0，故弯
表 2 非抗震组合配筋计算结果
编 计算
M（kN·m） 86.27 -47.16 柱底
N（kN） 2360.01 2390.80
M（kN·m） 41.29 98.72 柱顶
N（kN） 1778.76 1832.79 2 660×70（kN） 1831.68 1885.71
组合 2
摘 要：对钢筋混凝土柱正截面设计的内力组合提出一种简化计算方法，根据柱的受力情况，分别从非抗震、抗震组合和 大、小偏心受压两方面进行计算，并与已有的组合方法进行对比，得出该法适用于大、小偏心抗震组合情况，能保证满足抗震设 计的配筋要求，对实际工程具有重要参考价值。
关键词：钢筋混凝土； 偏压构件； 内力组合； 截面设计
筋设计的决定性因素。 相比于梁，柱正截面的最不
利内力组合类型的选择要复杂得多， 柱的正截面设
计不仅与截面上弯矩 M 和轴力 N 有关，还与 M 与 N
的比值即偏心距有关，具体如图 1 所示。 可见，对于
大偏心受压构件，随着轴力 N 的增大，构件的抗弯
能力增加，当弯矩 M 相等或接近时，轴力愈小所配
钢筋愈多；对于小偏心受压构件，随着轴力 N 的增
The Choice of the Most Unfavorable Combination of Internal Forces on the Frame Column
Tian Hui1 Zhang Hai2 Yao Minli2 Wang Yuliang2
（1、Tianjin Urban Construction Management & Vocation Technology College Tianjin 300134，China； 2、School of Civil Engineering，Tianjin Chengjian University Tianjin 300384，China）
方法 1 -289.28 1658.98 大 -599.8
4
-313.10 1042.40 偏 100.7
370.23 1658.98 心 -164.5
方法 2
370.23 1042.40
407.8
组合按 g RE（1.2SGE+1.3SEK）计算。 根据表 2 中的数据， 分别采用两种方法计算框
根据表 4 可得：①构件 3，属于小偏压构件，按方 法 1 计算时，框架柱应按组合 1 的 As=As′=2866mm2
①在滤头安装好、滤砂填放前，对滤头进行气、 水反冲洗试验；②将气、水反冲洗试验中气、水分布 不均匀的滤头进行更换，确保滤池将来反冲洗的气、 水分布的均匀性。 3.8 滤料铺装
承托层按弹性高度铺装，滤砂应较设计高程适 当提高 3～5cm，经过 2～3 次反冲洗刮除表面较细颗 粒后整平，如与原设计高度有差异时，应修整至设计 高度。
大， 构件的抗弯能力减 N 小，当弯矩 M 相等或接
近时， 轴力愈大所配钢
筋愈多； 无论是大偏心
小偏压
受压还是小偏心受压的
大偏压
情况，当轴力 N 相等或
M
接近时，弯矩 M 愈大所 图 1 对称配筋计算图表
基 金 项 目 ：天 津 市 应 用 基 础 与 前 沿 技 术 研 究 计 划 （12JCQNJC05300 ）
本文选取滤梁、滤板施工工艺进行研究，希望能 探索出快速简单而有效的施工方法，更好地确保滤梁、 滤板施工质量。