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框架柱单、双向偏心受压计算浅析
摘要:本文简要阐述了柱的各种受力情况及相应的承载力计算公式,在数据
分析的基础上,对《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)中两种不同
的双向偏心受压承力计算方法所得的纵向钢筋总配筋量进行比较,并得出相关结
论。
关键词:框架柱、单向偏心受压、双向偏心受压
前言
框架柱是常见的受压构件,一般情况下,其主要承受偏心荷载,根据框架柱
承受的偏心荷载的位置,又可分为单向偏心受压柱和双向偏心受压柱。对于双向
偏心受压柱,工程设计上,常采用以下两种设计方法:(1)采用单向偏心受压
计算公式进行承载力计算并配筋,再根据实配钢筋进行双向偏心受压承载力复核;
(2)采用双向偏心受压计算公式进行承载力计算并配筋。在平时的房屋建筑工
程设计或施工图优化过程中,常听见一种说法,即前面提到的第2种设计方法与
第1种设计方法相比,框架柱纵筋配筋量会较大,不经济,实际情况是否真如此?
接下来,本文将从框架柱偏心受压的基本计算原理出发,通过具体工程数据分析,
最终得出结论。
1框架柱单、双向偏心受压计算原理
当框架柱截面同时承受轴心压力(N)和弯矩(M)的共同作用或单独承受偏心压
力(N)的作用时,称之为偏心受压柱。按偏心力在柱截面的不同位置,又可分为
单向偏心受压柱(图1a)和双向偏心受压柱(图1b)[1]。
图1偏心受压柱的力的作用位置
1.1框架柱单向偏心受压计算
(1)根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)6.2.17条矩形
截面单向偏受压钢筋混凝土构件,其正截面受压承载力按如下公式计算(公式中
符号的含义详见规范)[2]:
图2矩形截面单向偏受压构件正截面受压承载力计算(1为截面重心轴)
(1)
(2)
(3)
(4)
(2)根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)6.2.19条沿截
面腹部均匀配置纵向钢筋的矩形截面单向偏受压钢筋混凝土构件,其正截面受压
承载力按如下公式计算(公式中符号的含义详见规范)[2]:
(5)
(6)
(7)
(8)
1.2框架柱双向偏心受压计算
(1)根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)6.2.21条2款
矩形截面双向偏受压钢筋混凝土构件,其正截面受压承载力按如下近似公式计算
(公式中符号的含义详见规范)[2]:
(9)
其中,N为构件的轴心受压承载力设计值,按规范公式(6.2.15)计算;N及
u0ux
N按本文(1)式或(5)式计算所得。
uy
公式(9)即为前言中所说设计方法:(1)采用单向偏心受压计算公式进行承
载力计算并配筋,再根据实配钢筋进行双向偏心受压承载力复核。
(2)根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)6.2.21条1款及
附录E.0.1条矩形截面双向偏受压钢筋混凝土构件,其正截面受压承载力按如
下公式计算(公式中符号的含义详见规范)[2]:
图3矩形截面双向偏受压构件截面(1为轴向压力作用点;2为受压区)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
公式(10
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