框架柱的设计（PPT52）

1、框框架柱柱的布布置一般在在建筑筑资料料图中中，建建筑师师已经经根据据房间间的布布局要要求，，初步步拟定定了柱柱子的的位置置，结结构师师需要要做的的工作作是从从技术术、经经济的的角度度校核核它的的合适适性。。为了满满足建建筑功功能要要求、、实现现建筑筑设计计效果果，对对于建建筑专专业提提供的的主柱柱网很很少做做大规规模的的调整整，但但是对对于局局部柱柱网，，常常常会根根据结结构需需要做做适当当的调调整。。框架柱柱的布布置①在在建筑筑物周周边的的主轴线线上尽尽可能能设柱柱，避免免有较较大跨跨度的的悬挑挑结构构；②在在结构构缝的的两侧侧尽可可能设设柱，，使相相邻两两部分分建筑筑物分分开；；③在在框架架柱的的纵横横两个个方向向，尽尽可能能对应应设柱柱，满满足柱柱子双双向支支承要要求；；④在在楼梯梯间、、电梯梯间四四周角角部尽尽可能能设柱柱，（（1）可以以加强强楼层层平面面位置置由于于楼梯梯间、、电梯梯间的的开洞洞引起起的较较大刚刚度削削弱；；（2）面由由于楼楼梯间间、电电梯间间周围围均须须有大大量墙墙体填填充，，支承承梁上上作用用的荷荷载较较大，，设柱柱以后后梁直直接支支承在在框架架柱上上，可可以简简化梁梁的设设计；；（3）不影影响建建筑的的使用用功能能。规则框框架受受力合合理、、理论论计算算成熟熟、设设计简简单。。几种特特殊情情况下下的框框架柱柱布置置在一些些造型型比较较活泼泼、体体形比比较复复杂的的建筑筑中，，常常常会出出现以以下一一些情情形：：①为为满足足建筑筑底层层的使使用功功能需需要（（如公公共建建筑中中设置置的底底层商商场、、会展展中心心等）），主主体框框架部部分柱柱不落落地直直接支支承在在楼面面梁上上。几种特殊情情况下的框框架柱布置置②为满足足建筑顶层层的使用功功能需要（（如中小学学建筑中常常见的风雨雨球场），，主体框架架部分柱不不上升至屋屋面。几种特殊情情况下的框框架柱布置置③为满足足建筑中间间楼层的使使用功能需需要，主体体框架部分分柱在中间间楼层中断断，这些类型的的框架在竖竖向柱子拉拉不通，因因此在垂直直方向均存存在着一个个刚度突变变的问题，，荷载作用用下应力集集中现象严严重，存在在薄弱层、、薄弱部位位，对抗震不利。属属于受力不不合理的结结构形式，，习惯上称称之为非规则框架架。相对于规则则框架，非非规则框架架结构设计计要复杂得得多，设计中尽可可能少采用用。④突出屋屋面小塔楼楼的框架柱柱布置因建筑使用用功能地需需要，在建建筑物的主主屋面之上上常常会设设置一些辅辅助性用房房，如楼梯梯间、电梯梯机房或其其它设备用用房，这些些辅助用房房习惯上称称之为小塔塔楼。对于需要抗震设防的建筑物来来说，由于于小塔楼的的重量和刚刚度相对于于主体结构构都突然变变小，地震震时产生的的鞭端效应应会加剧小小塔楼的破破坏，因此框架柱柱必须伸至至小塔楼顶顶；对于不需要抗震震设防的建建筑物，有时为方方便设计，，常常把小塔塔楼做成混混合结构，即主框架架柱伸至主主屋面，小小塔楼的重重量全部由由屋面梁来来承担⑤电梯间间的框架柱柱布置电梯井道的的设置是为为了满足电电梯在垂直直方向的运运行要求，，由于电梯梯运行存在在着一定的的危险性，，因此井道道与其它房房间之间必必须用墙体体隔离。工工程设计中中，井道周周边的墙体体有采用钢钢筋混凝土土结构的，，也有采用用砌体填充充墙的。对于需要要抗震设设防的建建筑物来来说，井井道周边边的墙体体采用砌砌体填充充墙更合合适。原因如下下：如井井道周边边的墙体体采用钢钢筋混凝凝土结构构，由于于墙体落落地面积积所占的的比例较较小，达达不到框框架--剪力墙结结构中有有关剪力力墙的最最小落地地面积要要求，仍仍属于框框架结构构。因此此井道周周边的钢钢筋混凝凝土墙体体不能进进入结构构计算，，只能按按照构造造要求进进行钢筋筋配置。。当建筑筑物受到到地震作作用时，，由于电电梯井道道钢筋混混凝土墙墙体的刚刚度远大大于一般般框架柱柱的刚度度，故它它将承担担较大的的地震作作用，有有可能首首先破坏坏。2、柱截面面尺寸估估算柱截面根根据不同同的使用用要求，，可以选选择不同同的截面面形式。。在现浇钢钢筋混凝凝土结构构中，为为方便施施工，柱柱的截面面形式常常采用矩矩形（或或正方形形）和圆圆形，且且以矩形形（或正正方形））截面形形式居多多，特殊殊情况下下也采用用异形柱柱（如L形、十字字形、T形等），，有关异形形柱框架架结构的的设计须须符合《混凝土异异形柱结结构技术术规程》（JGJ149-2006）的要求求。柱截面尺尺寸预估估的一般般步骤是是：先由由柱的轴轴压比确确定柱的的截面面面积，再再由柱的的高宽比比要求确确定柱的的截面宽宽度b和高度h（圆柱为为直径）），并满满足模数数尺寸要要求。①满足足柱轴压压比的要要求（仅仅抗震设设计有要要求）轴压比μ是指柱截截面考虑虑地震作作用组合合的轴向向力设计计值N与柱的全全截面面面积Ac和混凝土土轴心抗抗压强度度设计值值fc乘积的比比值。μ——轴压比限限值：根根据《抗震规范范》取用。N——轴向力设计值值，近似计算算方法如下：：A---柱截面受荷载载作用，按居居中面积计算算；q—单位面积建筑筑物荷重标准准值，与柱网网间距、楼面面（屋面）使使用活荷载、、填充墙材料料和布置等多种因素有关关，柱截面估估算时近似取取值11～14kN/m2；《建筑抗震设计计规范》规定，钢筋混混凝土框架结构房屋应根根据抗震设防烈度度、房屋高度度、建筑物的的重要性、所所在场地类别别，采用不同的抗抗震等级，并并应符合相应应的计算和构构造措施要求求。框架结构抗震等等级共有四四个，一级级对延性要要求最高，，二级次之之，四级要要求最低。。《抗震规范》GB50011-2010表格说明《混凝土结构构设计规范范》GB50010-2010《建筑抗震设设计规范》GB50011-2010②满足柱柱的剪跨比比要求控制柱的剪剪跨比主要要是为了保保证柱的延延性，工程程设计中，，为简化计计算一般通通过控制柱柱的长细比≧4（又称长柱柱）来实现。Hn——框架柱柱净高高，单单位mm；h0——框架柱柱截面面长边边方向向计算算高度度，h0=h-40，单位位mm。实际工工程中中，由由于层层间梁梁的设设置（（如楼楼梯间间框架架柱））、轴轴压比比的控控制，，总有有各别别柱不不能满满足长长柱的的构造造要求求而成成为短短柱(λ=1.5～2.0)、极短短柱(λ﹤﹤1.5)，此时时常通通过提提高柱柱混凝凝土的的强度度等级级、增增加配配筋率率（主主要是是箍筋筋）等等措施施来提提高框框架柱柱的延延性。。③满满足柱柱截面面尺寸寸的最最小要要求框架柱柱的截截面宽宽度和和高度度均不不宜小小于300mm，圆柱柱的截截面直直径不不宜小小于350mm；柱的的截面面高度度与宽宽度的的比值值不宜宜大于于3。为方便便施工工，柱柱截面面宽度度一般般不小小于框框架主主梁截截面宽宽度+100mm，通常常在(1／15～1／20)H之间，，其中中H为底层层柱柱柱高，，可取取基础础顶面面（或或室外外地面面下-0.500m）至一一层楼楼板面面间距距离。。《建筑抗抗震设设计规规范》GB50011-2010《混凝土土结构构设计计规范范》GB50010-2010对柱截截面尺尺寸没没有规规定《高层建建筑混混凝土土结构构技术术规程程》JGJ3-2010关于异异形柱柱框架架结构构《混凝土异形形柱结构技技术规程》(JGJ149-2006）异形柱框架架结构适用用的最大高高度：非抗震设计计：24m6度(设计基本地地震加速度度0.05g）：24m7度(设计基本地地震加速度度0.10g）：21m7度(设计基本地地震加速度度0.15g）：18m8度(设计基本地地震加速度度0.20g）：12m高层建筑不不能采用纯纯异形柱框框架结构工程设计中中，高层建建筑也采用用个别异形形柱的框架架结构多层建筑异异形柱框架架结构的设设计方法介介绍《混凝土异形形柱结构技技术规程》(JGJ149-2006）异形柱形式式——L形、T形、十字形形，且截面面各肢的肢肢高与肢厚比不不大于4。异形柱截面尺寸——墙肢厚度不不应小于200，墙肢高度度不应小于于500。梁截面面尺尺寸寸———高度度（（1/10~1/15）计计算算跨跨度度，，非非抗抗震震时时不不宜宜小小于于350，抗抗震震时时不不宜宜小小于于400；梁的的净净跨跨与与截截面面高高度度的的比比值值不不宜宜小小于于4；梁的的截截面面宽宽度度不不宜宜小小于于截截面面的的1/4和200。构造造要要求求———混凝凝土土强强度度等等级级不不应应小小于于C25，且且不不高高于于C50多层层建建筑筑异异形形柱柱框框架架结结构构的的设设计计方方法法介介绍绍平面布置——同一般的框架架结构（配合建筑墙墙体位置，在在平面上尽可可能均匀、对对称、周遍布布置，在竖向向尽可能连续续布置）结构计算——STWER配筋及构造——-比较一般的框框架结构要求求要严格《混凝土异形柱柱结构技术规规程》(JGJ149-2006）施工——梁柱平接，注注意梁、柱核核心处的施工工质量3、柱上荷载选用与与输入（1）楼面恒载的的取值楼面梁（程序序自动导算））、其他作用在柱柱上荷载PMCAD———建筑建模与荷荷载输入——荷载输入——柱上荷载——柱上恒载（2）屋面恒载的的取值屋面梁（程序序自动导算））、其他作用在柱柱上荷载PMCAD———建筑建模与荷荷载输入——荷载输入——柱上荷载——柱上恒载（3）楼面活载的的取值楼面梁（程序序自动导算））、其他作用在柱柱上荷载PMCAD———建筑建模与荷荷载输入——荷载输入——柱上荷荷载——柱上活活载（4）屋面面活载载的取取值屋面梁梁（程程序自自动导导算））、其他作作用在在柱上上荷载载PMCAD———建筑建建模与与荷载载输入入——荷载输输入——柱上荷荷载——柱上活活载4、计算算简图图——底部固固接，，其他他刚接接，计算长长度？？老规范范4、计算算简图图——底部固固接，，其他他刚接接，计算长长度？？老规范范新规范范教材：：P144(1)刚性：：指一物物体只只能发发生平平移和和转动动，而而不发发生其其它弹弹性变变形。。(2)弹性节节点：：指结构构标准准层中中不与与楼板板相连连接的的柱节节点。。如存在在弹性性节点点，则则对修修改计计算长长度系系数菜菜单中中，对对柱的的长度度系数数应进进行修修改。。5、柱配配筋计计算结结果输输出合合理性性的判判别：：轴压比比是否否超限限（仅抗抗震设设计有有要求求）；按照我我国的的实际际情况况，最最大配配筋率率为5%，通常常控制制在3%以下柱配筋筋率为为超过过3%，考虑虑采用用焊接接箍筋筋。6、柱子子钢筋筋选择择钢筋种种类---纵向钢钢筋：：II级钢筋筋、III级、VI级钢筋筋，直直径>=10通常框框架柱柱主筋筋，16=<直径<=25箍筋---I级钢筋筋、II级、III级、VI级钢筋筋通常框框架柱柱箍筋筋直径径为8，必要要时采采用10、12一般构构造柱柱箍筋筋直径径采用用6《混凝土土结构构设计计规范范》GB50010-2010HRB：普通通热轧轧带肋肋钢筋筋；HRBF：普通通热轧轧细晶晶粒带带肋钢钢筋；；HPB：普通通热轧轧光圆圆钢筋筋；RRB：余热热处理理钢筋筋。程序计计算时时，框框架柱柱纵筋筋的钢筋种种类、、设计计强度度由设计计人员员输入入。《混凝土土结构构设计计规范范》GB50010-2010程序计计算时时，框框架柱柱纵筋筋的钢筋种类、、设计强度度由设计人员员输入。《混凝土结构构设计规范范》GB50010-20107、需要注意意的地方对称配置纵纵向钢筋：：能拉通配配置的地方方，通过钢钢筋直径的的调整，尽尽可能拉通通配置，方方便施工。。注意角筋的的选择，必必须满足计计算要求。。截面尺寸大大于400mm的柱，纵筋筋间距不宜宜大于200mm；最小净距不不应小于50mm（增加）7、需要注意意的地方箍筋必须为为封闭箍，，并有135度弯钩，弯弯钩要求与与梁箍筋相相同。柱箍筋加密密区的箍筋筋肢距，一一级不宜大大于200mm，二、三级级不宜大于于250mm和20倍箍筋直径径的较大值值，四级不不宜大于300mm。至少每隔一一根纵向钢钢筋宜在两两个方向由由箍筋或拉拉筋约束；；采用拉筋复复合箍时，，拉筋应有有135度弯钩，要要紧靠纵筋筋并勾住箍箍筋。柱非加密区区的