混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本知識(shí)7
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11.3 框架柱及框支柱
11.10、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.4.11條 框架柱的截面尺寸宜符合下列要求:
1、柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm;圓柱的截面直徑不宜小于350mm;
2、柱的剪跨比宜大于2;
3、柱截面高度與寬度的比值不宜大于3。
條文解釋:剪跨比是反映柱截面所承受的彎距與剪力相對(duì)大小的一個(gè)參數(shù),表示為:
λ=M/(Vh0)
V--取與M對(duì)應(yīng)的剪力設(shè)計(jì)值;
h0--柱截面有效高度;當(dāng)框架結(jié)構(gòu)中的框架柱的反彎點(diǎn)在柱層高范圍內(nèi)時(shí),可取λ=Hn/(2h0
M--宜取柱上、下端考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計(jì)值的較大值;),此處,Hn為柱凈高;當(dāng)λ〈1.0時(shí),取λ=1.0;當(dāng)λ〉3.0時(shí),取λ=3.0;
剪跨比是影響鋼筋混凝土柱破壞形態(tài)的最重要的因素,剪跨比較小的柱子都會(huì)出現(xiàn)斜裂縫而導(dǎo)致剪切破壞。通常用配置橫向鋼筋(箍筋)的辦法以避免過早出現(xiàn)剪切破壞。通過研究,大致得到如下規(guī)律:
剪跨比λ〉2時(shí),稱為長柱,只要按照構(gòu)造配置橫向鋼筋,一般都發(fā)生彎曲破壞。
剪跨比λ≤2時(shí),稱為短柱,多數(shù)會(huì)出現(xiàn)剪切形的破壞。但當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度或配有足夠的橫向鋼筋,也可能出現(xiàn)延性較好的剪切受壓破壞。當(dāng)受拉鋼筋配筋率過大時(shí),則可能出現(xiàn)粘結(jié)型破壞。一般在短柱中應(yīng)當(dāng)計(jì)算斜截面抗剪強(qiáng)度,并限制縱筋含鋼率。
剪跨比λ≤1.5時(shí),稱為極短柱,一般都會(huì)發(fā)生剪切斜拉破壞,抗震性能不好。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)發(fā)盡量避免這種極短柱,否則需要采取特殊措施。
由于框架柱中反彎點(diǎn)大都接近中點(diǎn),為設(shè)計(jì)方便,常常用柱長細(xì)比近似表示剪跨比的影響。
因?yàn)?λ=M/(Vh0)≈L/2H
所以 當(dāng)L/H≥4時(shí)為長柱 ;3〈L/H≤4時(shí)為短柱 ;L/H≤3時(shí)為極短柱
11.11、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.4.12條 兩端箍筋應(yīng)加密,加密區(qū)的箍筋最大間距和箍筋最小直徑應(yīng)符合表11.4.12-2的規(guī)定;框架柱和框支柱的鋼筋配置,應(yīng)符合下列要求:
架柱和框支柱中全部縱向受力鋼筋的配筋百分率不應(yīng)小于表11.4.12-1規(guī)定的數(shù)值,同時(shí),每一側(cè)的配筋百分率不應(yīng)小于0.2;對(duì)Ⅳ類場地上較高的高層建筑,最小配筋率應(yīng)按表中數(shù)值增加0.1采用;
框架柱和框支柱上、下兩端箍筋應(yīng)加密,加密區(qū)的箍筋最大間距和箍筋最小直徑應(yīng)符合表11.4.12-2的規(guī)定;
表11.4.12-1 柱全部縱向受力鋼筋最小配筋百分率(%)
柱 類 型 | 抗 震 等 級(jí) | |||
一級(jí) | 二級(jí) | 三級(jí) | 四級(jí) | |
框架中柱、邊柱 | 1.0 | 0.8 | 0.7 | 0.6 |
框架角柱、框支柱 | 1.2 | 1.0 | 0.9 | 0.8 |
注:柱全部縱向受力鋼筋最小配筋百分率,當(dāng)采用HRB400級(jí)鋼筋時(shí),應(yīng)按表中數(shù)值減小0.1;當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60及以上時(shí),應(yīng)按表中數(shù)值增加0.1。
柱全部縱向受力鋼筋最小配筋量mm2(抗震等級(jí)三級(jí))
柱斷面 | 框架中柱、邊柱 | 框架角柱、框支柱 | 柱斷面 | 框架中柱、邊柱 | 框架角柱、框支柱 |
350×400 | 980 | 1260 | 500×550 | 1925 | 2475 |
400×400 | 1120 | 1440 | 550×550 | 2118 | 2723 |
400×450 | 1260 | 1620 | 550×600 | 2310 | 2970 |
450×450 | 1418 | 1823 | 600×650 | 2730 | 3510 |
450×500 | 1575 | 2025 | 650×700 | 3185 | 4095 |
500×500 | 1750 | 2250 | 700×700 | 3430 | 4410 |
3、框支柱和剪跨比λ≤2的框架柱應(yīng)在柱全高范圍內(nèi)加密箍筋,且箍筋間距不應(yīng)大于100mm;
4、二級(jí)抗震等級(jí)的框架柱,當(dāng)箍筋直徑不小于10MM、肢距不大于200MM時(shí),除柱根外,箍筋間距應(yīng)允許采用150Mm;三級(jí)抗震等級(jí)框架柱的截面尺寸不大于400mm時(shí),箍筋最小直徑應(yīng)允許采用6mm:四級(jí)抗震等級(jí)框架柱剪跨比不大于2時(shí),箍筋直徑不應(yīng)小于8MM。
11.12、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.4.13條 框架柱和框支柱中全部縱向受力鋼筋配筋率不應(yīng)大于5%。柱的縱向鋼筋宜對(duì)稱配置。截面尺寸大于400的柱,縱向鋼筋的間距不宜大于200mm。當(dāng)按一級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì),且柱的剪跨比λ≤2時(shí),柱每側(cè)縱向鋼筋的配筋率不宜大于1.2%。
11.13、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.4.14條 框架柱的箍筋加密區(qū)長度,應(yīng)取柱截面長邊尺寸(或圓形截面直徑)、柱凈高的1/6和500mm中的較大值。一、二級(jí)抗震等級(jí)的角柱應(yīng)沿柱全高加密箍筋。
11.14、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.4.15條 柱箍筋加密區(qū)內(nèi)的箍筋肢距:二、三級(jí)抗震等級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑中的較大值;四級(jí)抗震等級(jí)不宜大于300mm。此外,每隔一根縱向鋼筋宜在兩個(gè)方向有箍筋或拉筋約束;當(dāng)采用拉筋時(shí),拉筋宜緊靠縱向鋼筋并勾住封閉箍筋。
11.15、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.4.16條 一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的各類結(jié)構(gòu)的框架柱和框支柱,其軸壓比N/( fcA)不宜大于表11.4.16規(guī)定的限值。對(duì)ⅳ類場地上較高的高層建筑,柱軸壓比限值應(yīng)適當(dāng)減小。
表11.4.16 框架柱軸壓比限值
結(jié) 構(gòu) 體 系 | 抗 震 等 級(jí) | ||
一級(jí) | 二級(jí) | 三級(jí) | |
框架結(jié)構(gòu) | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu) | 0.75 | 0.85 | 0.95 |
部分框支剪力墻結(jié)構(gòu) | 0.6 | 0.7 | -- |
注:軸壓比N/( fcA)指考慮地震作用組合的框架柱和框支柱軸向壓力設(shè)計(jì)值N與柱全截面面積A和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc乘積之比值;對(duì)不進(jìn)行地震作用計(jì)算的結(jié)構(gòu),取無地震作用組合的軸力設(shè)計(jì)值。