第5章21框架柱设计压弯承载力验算.ppt

第5章 多层及高层钢筋混凝土结构 6.3 框架柱抗震设计 1. 柱的破坏程度重于梁和板。 2. 同一层中长、短柱并存，短柱破坏重。 3. 普通箍筋柱破坏大于螺旋箍筋柱。 4. 柱顶的破坏大于柱底。 5. 角柱破坏 边柱破坏 中柱破坏 Olive View 医院 框架柱的概念设计要点 减小轴压比：加大断面、提高砼强度 柱的最终破坏是混凝土被压碎，所以采用等级较高的混凝土对提高柱的抗压能力有利。 防止出现小偏心受压破坏。 改善混凝土的受力状态：加密箍筋 强柱弱梁，使柱尽量不出现塑性铰； 出现塑性铰后要有足够的延性和耗能能力 强柱弱梁不能完全保证在柱端不出现塑性铰。 在弯曲破坏前不发生剪切破坏，使柱由足够的抗剪能力； 注：以上两项通过要求较高的构造措施实现。 不宜用高强度钢筋作受压钢筋 混凝土的极限压应变为0.33%，采用低强度的钢筋则破坏时，钢筋已经达到屈服，充分发挥了作用，而若用高强度钢筋，混凝土破坏时，钢筋仍保持弹性，没有充分发挥作用。 6.3.1 影响柱延性耗能的主要因素 (1) 剪跨比：不能过小 (2) 轴压比：不能过大 (3) 重视箍筋的作用 抗剪 约束混凝土 防止纵筋压屈 与梁相比，框架柱的变形能力比较差，但是柱在结构中的地位比梁重要，所以要对它的变形能力作更多的要求。 框架柱的剪跨比 轴压比 其中：N 为组合轴压力设计值(最大轴力)；bc、hc为截面的边长；fc为混凝土抗压强度设计值。 轴压比＝平均压应力/砼抗压强度设计值 关于轴压比的若干结论 1、轴压比对柱的破坏形态和延性有重要影响 (a)轴压比较小时，柱截面受压区高度较小，受拉钢筋首先屈服，属大偏心受压破坏，破坏时柱有较大变形，属于延性破坏。框架柱一般应控制为大偏心受压。 (b)轴压比较大时，柱截面受压区高度较大，破坏时受拉钢筋并未屈服，属小偏心受压破坏，破坏时柱的变形较小，属于脆性破坏 2、尽管加密箍筋对提高柱的延性会有作用，随着轴压比的增加，这种作用会愈来愈小。 3、满足轴压比限值可以保证框架柱有足够的延性，但不一定能保证大偏压。 4、不能满足轴压比限值时，应增加柱截面面积或提高混凝土强度等级。 框架柱轴压比限值 关于轴压比限值的注(阅读材料) 位于IV类场地上的高层建筑，当其基本自振周期大于场地特征周期时，其轴压比限值宜适当减小； 当沿柱全高采用井字复合箍，箍筋间距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm时，柱轴压比限值可增加0.10； 当沿柱全高采用复合螺旋箍，箍筋螺距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm且含箍特征值不小于表6-5中复合箍的配箍特征值时，柱轴压比限值可增加0.10； 当沿柱全高采用全连续的复合螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直径不小于10mm轴压比限值可增加0.10。 以上三种配箍类别的含箍特征值应按增大的轴压比由表6-4求出； 当柱纵向钢筋的配筋量比计算或构造所需之面积另外再增加不小于柱面积0.8%，且此种钢筋配置于柱截面的内部并与箍筋绑扎时，柱轴压比限值可再增加0.05。 轴压比对柱截面面积的要求 如果轴压比不能满足表中的要求，应增加截面面积，以降低轴压比 框架柱截面尺寸的估算 框架柱正截面设计步骤 获得柱端截面组合弯矩计算值(例题中为给定) 验算轴压比－抗震设计轴压比限值更严格 进行强柱弱梁调整得到弯矩设计值。 按一般钢筋混凝土偏心受压柱进行设计（角柱按双向受弯构件设计） 计算偏心距、判断大小偏心受压 确定纵向钢筋面积 按配筋率要求最终决定配筋量As 按最小间距200mm的要求决定纵筋根数 注：此过程种需要满足配筋率等抗震构造要求。 注：兰色字体部分是抗震与非抗震设计的区别 例题P.169 设计底层中柱 框架柱最不利内力组合与最大内力 框架柱的某个最大内力不一定出现在最不利内力组合设计值中。 轴压比计算中要求采用最大轴力：Nmax 例题—第一步－验算轴压比 不满足此要求要增加截面面积，所以需首先验算轴压比 第二步：柱端弯矩设计值的调整－基本概念 根据强柱弱梁原则，要求柱端弯矩设计值满足以下条件 柱弯矩和＝强柱系数×梁中弯矩之和 强柱系数： 一、二、三级框架分别取 1.4,1.2,1.1 夸大了柱端弯矩的设计值，使得柱端偏于安全。 注意：顶层和底层强柱系数有所不同： 为不使框架底层柱过早出现塑性铰，规范规定：一、二、三级框架底层柱底截面组合的弯矩设计值应分别乘以增大系数1.5、1.25、1.15 顶层柱直接取组合值为设计值。 柱弯矩设计值的强柱弱梁调整－－原理 关于符号的说明与梁/柱强剪弱弯类似 例题－弯矩设计值以取柱端弯矩之和为1303 按实配钢筋承载力算得的弯矩和大，这里要强柱弱梁，取大值 例题－弯矩设计值的分配 第三步：框