柱子尺寸确定.docx

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柱子尺寸确定

柱子尺寸确定

角柱的受力特征：

按照高规JGJ3-2002第6。

2。

4条解释，角柱承受双向地震作用，属双向偏心受力构件；扭转效应对内力影响较大，且受力复杂，在设计中宜增大其弯矩，剪力设计值。

对角柱设计的几点要求：

1、高规第6。

2。

4条规定，抗震设计时，框架角柱应按双向偏心受力构件进行正截面承载力设计，对抗震级别为一、二、三级的框架角柱，经按高规第6。

2.。

1－6。

2。

3条调整后的弯矩、剪力设计值还应乘以不少于1。

1的增大系数。

其目的在于体现强柱弱梁的概念基础上进一步加大其安全储备。

2、高规第6。

4。

4条规定：

柱的纵向钢筋配置，对角柱考虑地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总面积应比计算值增加25%。

3、高规第6。

4。

3条（均为强条）规定：

角柱纵向钢筋最小配筋百分率要比一般中柱边柱增大，如对二级抗震等级的框架，中柱边柱为0.7，而角柱为0.9。

同时每一侧配筋率不应小于0.2%。

4、抗震设计时，抗规第6。

3。

10条要求：

箍筋加密范围，对一级及二级框架角柱，取全高。

5、PKPM的TAT软件说明将角柱列为特殊柱，指明角柱与普遍柱相比其内力调整系数和构造要求有较大差别，因此需用户专门指定设置。

一．框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。

  框架柱截面怎么估算：

  框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。

并可按下列方法初步确定。

  1。

按轴压比要求

又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算：

      µN=N/Acfc  

式中  µN-----框架柱的轴压比

    Ac-------框架柱的截面面积

    fc--------柱混凝土抗压强度设计值

    N---------柱轴向压力设计值

柱轴向压力设计值可初步按下式估算:

  N=γGqSnα1α2β竖向荷载分项系数

式中:

  γG-----

    q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m²

    S--------柱一层的荷载面积

    n---------柱荷载楼层数

    α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时α1=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15

    α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2=1.1,角柱α2=1.2

    β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8

框架柱轴压比  µN  的限值宜满足下列规定:

  抗震等级为一级时,      轴压比限值  0.7

  抗震等级为二级时,      轴压比限值  0.8

  抗震等级为三级时,      轴压比限值  0.9

  抗震等级为四级及非抗震时,轴压比限值  1.0

  Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小0.05。

  2。

按柱截面最小尺寸

高层建筑框架柱的最小尺寸hc不宜小于400mm,柱截面宽度bc不宜小于350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。

二．柱截面的确定，在高层的情况下，往往是由轴压比控制，而多层不见得是。

层数越少，越可能不是轴压比控制。

这是个概念问题，首先应当明确。

对高层（或者层数较多的多层），在柱截面估算时，应当先明确几点：

混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。

只有知道这几点，估算轴力才可能确定截面。

柱轴力的估算，首先确定每层柱受荷的面积。

此部分的面积，可简单的取柱左右（上下）两个跨度之和的一半进行计算。

再根据结构型式及活荷载的情况，确定每层的自重。

这个自重是个经验值，在各种手册上都有相关的介绍。

一般是框架结构14~16KN/m^2，剪力墙结构15~18KN/m^2。

值得提醒的是，这里的自重是标准值，而在算柱轴压比时应当采用设计值。

最后，对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重，可算出柱轴力，柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。

以上情况，仅是对柱截面的估算。

最后应当整体的计算结果进行调整。

框架柱截面的估算

1、估算公式：

Ac>=Nc/（a*fc）

其中：

a----轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05）

　　　fc---砼轴心抗压强度设计值

　　　Nc---估算柱轴力设计值

2、柱轴力设计值：

Nc=1.25CβN

其中：

N---竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载）

　　　β---水平力作用对柱轴力的放大系数

　　　　　七度抗震：

β=1.05、八度抗震：

β=1.10

　　　C---中柱C＝1、边柱C＝1.1、角柱C＝1.2

3、竖向荷载作用下柱轴力标准值：

N=nAq

其中：

n---柱承受楼层数

　　　A---柱子从属面积

　　　q---竖向荷载标准值（已包含活载）

框架结构：

10~12（轻质砖）、12~14（机制砖）

　　　　　框剪结构：

12~14（轻质砖）、14~16（机制砖）

　　　　　筒体、剪力墙结构：

15~18

　　　　　单位：

KN/（M*M）

4、适用范围

轴压比控制小偏心受压或轴心受压柱的破坏，因此适用于高层建筑中的底部楼层柱截面的估算。

我补充一点：

根据轴压比的公式：

Ac>=Nc/（a*fc）

这里面的关键是Nc的确定，要想方面准确地确定该值，知首要弄明白两个参数：

1、楼层平均荷载标准值；2、柱的分荷面积（角柱、边柱、中柱是各不相同的，假设角柱分荷面积为S，则边柱为2S，中柱为4S）。

关于楼层平均荷载值，我附在后面。

对于分荷面积的划分，比较简单我就不细述了。

附各类型楼层标准值：

钢筋混凝土结构楼层平均总竖向荷载Sk（标准组合）参考值：

附表

（一）：

结构类型-----墙体材料--------Sk值（kN/m2）

框架------------轻质填充墙------13

.............-------砖砌填充墙------18

框架剪力墙---轻质填充墙------15

.............-------砖砌填充墙------17

剪力墙-----------混凝土----------18

附表

（二）：

房屋类别-----住宅-------宿舍------教室-------办公楼

每层Sk值（kN/m2）---15----------14--------13----------13

PKPM中的梁和柱优化设计

基于PKPM软件的结构构件优化设计——框架梁（以三级框架梁为例）：

1、框架梁高跨比取1/10~1/12（较小跨度的梁除外），这时对于一般的民用建筑其框架梁纵筋一般不会受混凝土裂缝宽度的控制。

2、梁上部通长筋，应尽量选用较细钢筋，如214、216或218。

3、梁纵筋直径，尽量采用较细钢筋，可减少梁的裂缝，并减少钢筋锚固长度。

4、梁纵筋布置，梁下部纵筋尽量采用单排筋（PKPM配筋率宜≤1%，配筋率＞1%程序按双排筋计算配筋）；梁上部纵筋尽量采用单排或双排筋（PKPM配筋率宜≤1.5%，配筋率＞2%梁箍筋的最小直径需提高一级）。

5、梁的构造腰筋，有板一侧现浇板厚100，梁高h≤550，现浇板厚120，梁高h≤600；不设构造腰筋；无板一侧梁高h≤450，不设构造腰筋

6、梁箍筋间距宜根据大多数梁的高度来确定，对高度较小的梁另行调整。

7、梁的归并系数取≤0.05。

过大的归并系数是导致梁钢筋增加的一个重要因素。

8、计算时考虑梁柱节点刚域的影响（刚域对小跨度的梁影响较大，对大跨度的梁影响较小），梁的上部纵筋不予放大，下部纵筋放大5~10%。

9。

避免宽扁梁，大跨度采用井字梁注意梁端弯矩条幅系数0.85-0.9和中梁刚度放大系数1.8-2.0的选用。

PKPM软件优化设计——框架柱（以三级框架柱为例）：

1、柱轴压比，中、边柱宜取0.6~0.8；角柱宜取0.5~0.6。

柱截面尺寸主要受轴压比控制，设计时宜适当留有余地；而过小的轴压比会因截面尺寸过大和最小配筋率的控制而增加混凝土和钢筋的用量。

轴压比的定义为柱的轴向压力与理论抗压强度的比值。

公式是N/（fc*A）。

N为柱的轴压力，fc为砼抗压强度设计值，A为柱的截面面积。

轴压比一般在0.6至0.95之间。

通俗一点说，就是柱子可能受的力大小和柱子最大能承受的力的比值。

相当于安全系数的倒数。

轴压比越大，越不安全，抗震能力越差。

同时也越省材料，节省造价。

建筑抗震设计规范（50011-2001）中6.3.7和混凝土结构设计规范（50010-2002）中11.4.16都对柱轴压比规定了限制，限制轴压比主要是为了控制结构的延性。

轴压比越大，柱的延性就越差，在地震作用下柱的破坏呈脆性。

简单地说，柱轴压比越大，配筋也相应会很大。

往往柱轴压比接近规范限值，虽说没超过规范限值，但钢筋会很大，不如将柱子再加大一级，一般50mm为一级。

轴压比很小，说明柱截面大了，在没有其它要求情况下，可以减少柱截面。

一般在抗震设计中，要控制轴压比的上限，也就是要控制柱的轴力不能太大，过大的话要通过加大柱的面积来减小轴压比以满足规范限值。

轴压比是抗震概念设计的一项指标。

它不是通过理论计算得出的，而是通过试验及实际地震破坏情况，发现轴压比低的柱子延性比较好，地震的破坏程度远小于轴压比高的柱子。

因此规范设置了轴压比上限，以保证柱子的延性，提高抗震性能。

2、柱截面尺寸调整，多层宜2~3层调整一次，高层宜结合混凝土强度的调整每5~8层调整一次。

原因同上。

3、柱纵筋最小直径，柱截面﹤400x400mm取14mm；柱截面≥400x400mm取16mm。

可使程序绘出的施工图的柱纵筋配筋率在合适的范围内。

4、柱纵筋配筋率，柱纵筋多为构造配筋，采用HRB335时中柱、边柱1~1.2%，角柱、错层短柱1.2~1.5%；采用HRB400时降低0.1%。

5、柱纵筋间距，在不增大柱纵筋配筋率的前提下尽量采用规范上限值，以减少箍筋肢数。

6、柱加密区箍筋间距，取100mm，箍筋直径≥10mm时，箍筋间距宜予优化。

7、柱截面形式，宜尽量采用正方形或接近正方形的矩形，箍筋肢数在两个方向宜尽量相等

（注：

可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!

）