【精选】框架柱的截面尺寸确定方法

【精选】框架柱的截面尺寸确定方法

框架柱的截面尺寸确定方法

2009-09-26 06:21 P.M.

(1)现浇框架柱的混凝土强度等级，当抗震等级为一级时，不得低于C30；抗震等级为二至四级及非抗震设计时，不低于C20，设防烈度8度时不宜大于C70，9度时不宜大于C60。

(2)框架柱截面尺寸，可根据柱支承的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值`N_V`(荷载分项系数可取1.25)，按下列公式估算柱截面积`A_O`，然后再确定柱边长。

1)仪有风荷载作用或无地震作用组合时

N=(10.5~1.1)`N_V` (5-15)

`A_C`≥`(N)/(F_C)` (5-16)

2) 有水平地震作用组合时

N=Ζ`N_V` (5-17)

Ζ为增大系数,框架结构外柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2;框剪结构外柱取1.1~1.2,内桩取1.0.有地震作用组合时柱所需截面面积为`A_C`≥`(N)/(Μ_NF_C)` (5-18)

其中`F_C`为混凝土轴心抗压强度设计值,`Μ_N`为柱轴压比限值

当不能满足公式(5-16)、(5-18)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。

(3)柱截耐尺寸：非抗震设计时，不宜小于250MM，抗震设计时，不宜小于300MM；圆柱截面直径不宜小于350MM；柱剪跨比宜大于2；柱截面高宽比不宜大于3。

框架柱剪跨比可按下式计算：

Λ=M/(V`H_O`) (5-19)

式中Λ——框架柱的剪跨比。反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面

有效高度之比值；

M-柱端截面组合的弯矩计算值，可取上、下端的较大值；

V-柱端截面与组台弯矩计算值对应的组合剪力计算值；

`H_O`——计算方向上截面有效高度。

(4)柱的剪跨比宜大于2，以避免产生剪切破坏。在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力以外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力

(5)框架柱截面尺寸应满足抗剪(即剪压比)要求。矩形截面柱应符合下列要求；无地震组合时

`Ν_C`≤`0.25Β_CF_CBH_O` (5-20)

`Ν_C`≤`(1)/(R_RE)`(0.2)`Β_CF_CBH_O` (5-21)

Ν_C`≤`(1)/(R_RE)`(0.15)`Β_CF_CBH_O` (5-22)

式中 `V_C`——框架柱的剪力设计值；

`F_C`——混凝土轴心抗压强度设计值；

B、`H_O`——柱截面宽度和截面有效高度；

`R_RE`----承载力抗震调整系数为O 85；

`Β_C`——当≤C50时，`Β_C`取1.0；C80时，`Β_C`取0.8；C50～C80之间时，取其内插值。

如果不满足公式(5-20)至(5-22)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。

(6)高层建筑的框架-剪力墙结构和框架．核心筒结构的框架柱截面，是由轴压比确定。多、高层建筑的纯框架结构柱截面，在水平地震作用下或风荷载作用下是由所需位移限值的侧向刚度确定。框架结构中剪跨比不大于2的柱，有的剪压比可能起控制作用.

柱截面尺寸

柱截面尺寸初选，要同时满足最小截面、侧移限值和轴压比等诸多因素影响。一般可通过满足轴压比限值惊醒截面估计。

由《建筑抗震规范》（GB50011-2001）第6.3.7条和表6.3.7知，当抗震等级为三级时，框架柱的轴压比最大限值[μN]为0.9。

由《混凝土结构设计》教材第281页（4-11）和式（4-12）估算框架柱的截面尺寸：

式（4-12）N＝βFgEn，其中

N—地震作用组合下柱的轴向压力设计值；

β—考虑地震作用组合后柱的轴向压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2；F—按简支状态计算的柱的负载面积。

本设计柱网尺寸大部分为7.5m×7.5m，部分8.4m×8.4m。

gE—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取12-15KN/ m2 ；在此取

gE＝12 KN/ m2 。

n—演算截面以上楼层层数。

由式（4-11） N/（fcAc）≤[μN]得 Ac ≥N/[μN]×fc

由《抗规》知，框架柱按二级抗震等级设计时，其混凝土强度等级不应低于C20。在本设计中框架梁和柱的混凝土强度等级均采用C30。

由《建筑抗震设计》教材第四章第七节知矩形截面框架柱的截面尺寸宜符合以下两点要求：

截面的宽度和高度均不宜小于300mm；

截面长边与短边的边长比不宜大于3。

为此，对于首层选用800mm×800mm，部分采用900mm×900mm。

对于其他层，考虑到施工方便，柱截面不宜变化太多。通过初步估算以及PKPM 验算，最终确定框架的截面尺寸为：

首层-八层：选用800mm×800mm，部分采用900mm×900mm。

梁截面尺寸

框架梁（主梁）截面尺寸：

主梁截面高度：h＝（1/10～1/12）L＝（1/10～1/12）×8400＝(840～700)mm，

取h＝800mm;

主梁截面宽度：b＝（1/2～1/3）h＝（1/2～1/3）×800＝(400～267)mm，取b＝400mm。

次梁截面尺寸

（1）大部分房间次梁布置形式采用一字形，则次梁的跨度与主梁相同，L＝7500mm。

同理，取次梁高度h＝600mm；次梁宽度b＝300mm。

（2）在五层学术报告厅抽柱处采用井字形楼盖，相邻次梁间距为2500mm和2800mm（井字梁间距一般在2米左右）。

井字梁截面高度：h＝L/16＝7500/16＝469mm，取h＝600mm;

井字梁截面宽度：b＝（1/2～1/3）h＝（1/2～1/3）×600＝(300～200)mm，取h ＝300mm。

4.1.3 板厚

板厚根据板的跨度而定，次梁布置方式不同，板的跨度也不同，从而板的厚度也不同。混凝土结构设计规范中规定了确定板厚的方法：

简支单向板h/L≥1/35；两端连续单向板h/L≥1/40；简支双向板h/L≥1/45；多跨连续双向板h/L≥1/50。为了设计偏于安全，对所有的板厚均按h/L＝1/35进行估算。

楼梯休息平台板取100mm，其他板厚均采用120mm。