內(nèi)力組合,配筋

內(nèi)力組合一、 一般規(guī)定1、兩端負(fù)彎矩調(diào)幅當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)塑性內(nèi)力重分布的有利影響，應(yīng)在內(nèi)力組合之前對豎向荷載作用下的內(nèi)力進(jìn)行調(diào)幅（本設(shè)計梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)取0.85），水平荷載作用下的彎矩不能調(diào)幅。2、控制截面框架梁的控制截面通常是梁端支座截面和跨中截面。在豎向荷載作用下，支座截面可能長生最大負(fù)彎矩和最大剪力；在水平荷載作用下，支座截面還會出現(xiàn)正彎矩?？缰薪孛嬉话惝a(chǎn)生最大正彎矩，有時也可能出現(xiàn)負(fù)彎矩?？蚣芰旱目刂平孛孀畈焕麅?nèi)力組合有一下幾種：梁跨中截面：+Mmax及相應(yīng)的V（正截面設(shè)計），有時需組合-M。梁支座截面：-Mmax及相應(yīng)的V（正截面設(shè)計），Vmax及相應(yīng)的M（斜截面設(shè)計），有時需組合+Mmax?？蚣苤目刂平孛嫱ǔＪ侵?、下梁端截面。柱的剪力和軸力在同一層柱內(nèi)變化很小，甚至沒有變化，而柱的梁端彎矩最大。同一端柱截面在不同內(nèi)力組合時，有可能出現(xiàn)正彎矩或負(fù)彎矩，考慮到框架柱一般采用對稱配筋，組合時只需選擇絕對值最大的彎矩?？蚣苤目刂平孛孀畈焕麅?nèi)力組合有以下幾種：柱截面:|Mmax|及相應(yīng)的N、V； Nmax及相應(yīng)的M、V； Nmin及相應(yīng)的M、V； Vmax及相應(yīng)的M、N；|M|比較大（不是絕對最大），但N比較小或N比較大（不是絕對最小或絕對最大）。3、內(nèi)力換算梁支座邊緣處的內(nèi)力值：M邊緣=M-Vb2 V邊緣=V-qb24、 荷載效應(yīng)組合的種類（1）非抗震設(shè)計時的基本組合以永久荷載效應(yīng)控制的組合：1.35恒載+0.71.4活載=1.35恒載+0.98活載；以可變荷載效應(yīng)控制的組合：1.2恒載+1.4活載； 考慮恒載、活載和風(fēng)載組合時，采用簡化規(guī)則：1.2恒載+1.40.9（活載+風(fēng)載）。（2）地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合?？紤]重力荷載代表值、風(fēng)載和水平地震組合（對一般結(jié)構(gòu)，風(fēng)載組合系數(shù)為0）：1.2重力荷載+1.3水平地震。 （3）荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合：1.0恒載+1.0活載。 二、框架梁內(nèi)力組合選擇第四層BF框架梁為例進(jìn)行內(nèi)力組合，考慮恒載、活載、重力荷載代表值、風(fēng)荷載和水平地震作用五種荷載。1、內(nèi)力換算和梁端負(fù)彎矩調(diào)幅根據(jù)式： M邊緣=M-Vb2； V邊緣=V-qb2 將框架梁軸線處的內(nèi)力換算為梁支座邊緣處的內(nèi)力值，計算過程見下表。（梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.85）軸線處內(nèi)力換算為梁支座邊緣處內(nèi)力值（BF跨）截面位置內(nèi)力重力荷載SGE恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK地震荷載SEK左風(fēng)右風(fēng)左震右震軸線處內(nèi)力左M-203.48-193.24-27.681.49-1.4933.11-33.11V167.09159.3523.73-0.780.78-15.8715.87中M168.53165.5918.93-1.331.33-24.3224.32V右M-142.91-136.55-21.31-4.154.15-81.7681.76V-98.21-97.55-17.92-0.780.78-15.8715.87梁支座邊緣處內(nèi)力左M-153.35-145.44-20.561.26-1.2628.35-28.35V162.96155.8122.54-0.780.78-15.8715.87中M168.53165.5918.93-1.331.33-24.3224.32V右M-113.45-107.29-15.93-3.923.92-77.0077.00V-94.08-94.01-16.73-0.780.78-24.3224.32調(diào)幅后梁支座邊緣處內(nèi)力左M-130.86-123.62-17.481.26-1.2628.35-28.35V162.96155.8122.54-0.780.78-15.8715.87中M168.53165.5918.93-1.331.33-24.3224.32V右M-96.43-91.20-13.54-3.923.92-77.0077.00V-94.08-94.01-16.73-0.780.78-15.8715.87注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。2、非抗震設(shè)計時的基本組合非抗震設(shè)計時的基本組合是考慮恒荷載、活荷載和風(fēng)荷載三種荷載效應(yīng)的組合。組合過程列于下表：樓層截面位置內(nèi)力荷載類型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可變荷載控制組合永久荷載控制組合左風(fēng)右風(fēng)左風(fēng)右風(fēng)1.2SGK+1.4SQK1.35SGK+0.98SQK33左M-123.62-17.481.26-1.26-168.78-171.96-172.82-184.02V155.8122.54-0.780.78214.39216.36218.53232.43中M165.5918.93-1.331.33220.88224.24225.21242.10V右M-91.20-13.54-3.923.92-131.44-121.56-128.40-136.39V-94.01-16.73-0.780.78-134.87-132.91-136.23-143.31用于承載力計算的框架梁非抗震基本組合表（第四層BF框架梁）注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。3、地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合對一般結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載組合值系數(shù)為0，所以地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合只考慮重力荷載代表值和水平地震作用兩種荷載效應(yīng)的組合。組合過程見下表：樓層截面位置內(nèi)力荷載類型抗震組合重力荷載SGE地震荷載SEKRE(1.2SGE+1.3SEK)左震右震左震右震3 左M-130.8628.35-28.35-90.13-145.42V162.96-15.8715.87148.68183.76中M168.53-24.3224.32127.97175.39V右M-96.43-77.0077.00-161.86-11.71V-94.08-15.8715.87-113.50-78.43用于承載力計算的框架梁抗震基本組合表（第四層BF框架梁）注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。2.對于受彎混凝土梁，受彎時，承載力抗震調(diào)整系數(shù) RE=0.75；受剪時，承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE=0.85.4、荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合是考慮非抗震設(shè)計時的恒荷載和活荷載的組合。組合過程列于下表：用于正常使用極限狀態(tài)驗算的框架梁標(biāo)準(zhǔn)組合表（第四層BF框架梁）樓層截面位置內(nèi)力荷載類型SGK+SQK恒載SGK活載SQK1.0SGK+1.0SQK3左M-123.62-17.48-141.10V155.8122.54中M165.5918.93184.52V右M-91.20-13.54-104.74V-94.01-16.73注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。三、框架柱的內(nèi)力組合選擇第三層A軸線框架柱為例進(jìn)行內(nèi)力組合，考慮恒荷載、活荷載、重力荷載代表值、風(fēng)荷載和水平地震作用五種荷載。1、 控制截面的內(nèi)力對于框架柱，本設(shè)計直接采用軸線處的內(nèi)力值，不換算成柱邊緣截面的內(nèi)力值，這樣算得的鋼筋用量比需要的鋼筋用量略微多一些?？蚣苤刂平孛娴膬?nèi)力值詳見下表：第三層A軸線框架柱控制截面內(nèi)力值樓層截面位置內(nèi)力重力荷載SGE恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK地震荷載SEK左風(fēng)右風(fēng)左震右震3柱頂M10.519.331.895.34-5.3472.50-72.50N286.92266.3251.35-12.5812.58-219.86219.86V2.962.630.52.74-2.7437.18-37.18柱底M-1.05-0.94-0.06-5.345.34-72.5072.50N303.57282.9751.35-12.5812.58-219.86219.86V2.962.630.52.74-2.7437.18-37.18注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。2、 非抗震設(shè)計時的基本組合非抗震設(shè)計時的基本組合是考慮恒荷載、活荷載和風(fēng)荷載三種荷載效應(yīng)的組合。彎矩和軸力組合過程列于下表:樓層截面位置內(nèi)力荷載類型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可變荷載控制組合永久荷載控制組合左風(fēng)右風(fēng)左風(fēng)右風(fēng)1.2SGK+1.4SQK1.35SGK+0.98SQK3柱頂M9.331.895.34-5.3420.316.8513.8414.45N266.3251.35-12.5812.58368.43400.14391.47409.86柱底M-0.94-0.06-5.345.34-7.935.52-1.12-1.33N282.9751.35-12.5812.58388.41420.12411.45432.33 用于承載力計算的框架柱非抗震彎矩和軸力基本組合表（三層A軸）注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。樓層截面位置內(nèi)力荷載類型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可變荷載控制組合永久荷載控制組合左風(fēng)右風(fēng)左風(fēng)右風(fēng)1.2SGK+1.4SQK1.35SGK+0.98SQK3柱身V2.630.52.74-2.747.240.333.864.04用于承載力計算的框架柱非抗震剪力基本組合表（三層A軸）注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。3、 地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合對一般結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載組合值系數(shù)為0，所以地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合只考慮重力荷載代表值和水平地震作用兩種荷載效應(yīng)的組合。彎矩和軸力組合過程列于下表：用于承載力計算的框架柱抗震彎矩、軸力和剪力基本組合表（三層A軸）樓層截面位置內(nèi)力荷載類型抗震組合重力荷載SGE地震荷載SEKRE(1.2SGE+1.3SEK)左震右震左震右震33柱頂M10.5172.50-72.5085.49-65.31N286.92-219.86219.8646.79504.10柱底M-1.05-72.5072.50-76.4174.39N303.57-219.86219.8662.77520.08柱身V2.9637.18-37.1844.10-38.06注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。 2.對于框架柱，偏壓時承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE=0.80，受剪時RE=0.85.4、 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合是考慮非抗震設(shè)計時的恒荷載和活荷載的組合。組合的過程列于下表：用于正常使用極限狀態(tài)驗算的框架柱標(biāo)準(zhǔn)組合表樓層截面位置內(nèi)力荷載類型恒載SGK+活載SQK恒載SGK活載SQK1.0SQK+1.0SWK3柱頂M9.331.8911.22N266.3251.35317.67柱底M-0.94-0.06-1.00N282.9751.35334.32注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN?？蚣芰褐孛嬖O(shè)計一、 框架梁非抗震截面設(shè)計1、選取最不利組合內(nèi)力非抗震設(shè)計時框架梁的最不利內(nèi)力（四層BF框梁）樓層截面位置內(nèi)力非抗震永久荷載控制組合3左端M-184.02V232.43跨中M242.10右端M-136.39V-143.31注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。2、框架梁正截面受彎承載能力計算 （1） 幾何參數(shù) 截面類型: 矩形 截面寬度: b=250mm 截面高度: h=600mm （2） 材料信息 混凝土等級:C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2 鋼筋種類:HRB335fy=300N/mm2最小配筋率:min=max0.2%,(45ft/fy)%=max0.2%,(45*1.43/300)% =max(0.2%,0.214%)=0.214% 縱筋合力點至近邊距離: as=35mm (3) 設(shè)計參數(shù) 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): o=1.0 (4) 計算截面有效高度 ho=h-as=600-35=565mm (5) 計算相對界限受壓區(qū)高度b=1/(1+fy/(Es*cu)=0.80/(1+300/(2.0*105*0.0033)= 0.55 第四層BF框架梁正截面受彎承載能力計算截面位置MSSAs（mm2）配筋實配As（%）(kN.m)S=M/1bh02fc=1-1-2SAs=M/Sh0fy（mm2）=As/bh支座左端-184.020.1610.1760.5500.91111926 1612060.80右端-136.390.1200.1280.5500.9368606 149230.62跨中242.100.2120.2410.5500.87916254182 22 17771.18由上表看出，各截面配筋率均大于最小配筋率，滿足要求3、框架梁斜截面受彎承載能力計算（1） 幾何參數(shù)截面類型: 矩形截面寬度: b=250mm截面高度: h=600mm（2） 材料信息混凝土等級:C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2 箍筋種類:HPB235fyv=210N/mm2箍筋間距:s=200mm 最小配箍率:min=0.24*ft/fyv=0.24*1.43/360=0.16縱筋合力點至近邊距離: as=35mm （3）荷載信息V=232.430kN（4）設(shè)計參數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): o=1.0（5） 計算截面有效高度和腹板高度ho=h-as=600-35=565mmhw=ho=565mm（6）確定受剪面是否符合條件當(dāng)hw/b=565/250=2.2604 時V0.25*c*fc*b*ho/o =0.25*1.0*14.3*250*565/1.0=504.969kN截面符合條件。（7）確定是否需要按構(gòu)造箍筋0.7*ft*b*ho/o=0.7*1.43*250*565/1.0=141.391kN5，故應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)。為偏心受壓構(gòu)件的截面曲率修正系數(shù)：柱底=0.514.3400400/420120= 2.72柱頂=0.514.3400400/368430=3.11均大于1.0，故取1.0。為構(gòu)件長細(xì)比對截面曲率的影響系數(shù)：=1.15-0.01/h，本實例/h15，取=1.0。偏心距增大系數(shù)：柱底=1+（1/（140033.1/360）（12.15）2=2.15柱頂=1+（1/（140075.1/360）（12.15）2=1.51柱底e=+h/2-=2.1533.1+400/2-40=231.17mm柱頂e=+h/2-=1.5175.1+400/2-40=273.40mm采用對稱配筋，柱底=420120/14.3400360=0.204=0.518柱頂=368430/14.3400360=0.179=0.518所以偏壓情況，按下式計算縱向受力鋼筋?？蚣苤孛媸軓澇休d力計算過程詳見下表：截面位置柱底柱頂M（kN）5.5220.31N（kN）420.12368.43（m）4.864.86（mm）40036040036013.155.12020=+33.175.1/h12.1512.151.01.0=1.01.01.02.151.5171.17113.40e231.17273.400.204=0.5180.179=0.518偏心性質(zhì)大偏心大偏心-335.79（按構(gòu)造配筋）-174.39（按構(gòu)造配配筋）選配鋼筋418418實配面積（mm2）10171017單側(cè)最小配筋面積（mm2）（=0.2%）3203202、框架柱斜截面受剪承載能力計算由非抗震剪力組合知，三層A軸柱控制剪力值為4.04kN。與之組合相應(yīng)的軸力組合值為432.33kN框架柱斜截面受剪承載能力計算過程詳見下表：框架柱斜截面受剪承載能力計算（非抗震設(shè)計）V（kN）0.25cfcbh0（kN）N（kN）0.3fcA（kN）實配箍筋（構(gòu)造配筋）加密區(qū)四肢非加密區(qū)四肢4.04514.80432.33686.40小于08100(2.01)8150(1.34)截面尺寸復(fù)核：因為 360/400=0.94.04kN，說明截面尺寸滿足要求。剪跨比：3.3/0.72=4.583，所以取3。由于N=432.33kN0.3fcA=0.314.3400400=686.4kN，故N=432.33kN。3、裂縫寬度驗算該設(shè)計實例柱底=13.1/360=0.0360.55柱頂=55.1/360=0.1531.1=1.193.05= 102.36kN.m三層柱底處=76.41kN.m =104.68kN.m =124.51kN.m于是=76.41+104.68=181.09kN.m1.1=1.1124.51= 136.96kN.m所以柱頂、柱底均滿足強(qiáng)柱弱梁要求。（4）根據(jù)“強(qiáng)剪弱彎”的原則調(diào)整柱的截面剪力設(shè)計值 1）剪力設(shè)計值。由式 =1.2（76.41+104.68）/（3.90-0.60）=65.85kN 2）剪壓比計算。由式 =1/0.85（0.214.3400360）=350.06nN其中=-40=360mm 3）箍筋計算。由式 式中混凝土及軸向壓力部分承受的剪力為： = 由于柱反彎點在層高范圍內(nèi)，取=4.583.0，取=3.0 N=520080N=0.314.3400400=686400N故取 N=520.08kN所以 所需箍筋 65850= 則 0；則：按構(gòu)造配筋：加密區(qū)：選用四肢箍筋8100；非加密區(qū)：選用四肢箍筋8150 4）體積配箍率。 根據(jù)柱軸壓比 查表知箍筋加密區(qū)箍筋最小配箍特征值為： 采用井字符合配筋，其配筋率為： =4400-230+4（400-230）400-230（400-230）50.24100=1.2%， 滿足要求。 建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求柱箍筋非加密區(qū)的體積配箍率不宜小于加密區(qū)配箍率的1/2，非加密區(qū)的箍筋間距為s=150，其體積配箍率為： = 4400-230+4（400-230）400-230（400-230）50.24150=0.80%0.51.2%=0.6%，滿足要求。（5）確定柱端箍筋加密區(qū)長度。 =400mm /6=3.3/6=550mm 500mm 以上三者較大者，故=550mm（6）框架柱縱向鋼筋的總配筋率，縱筋間距和箍筋肢距也都滿足建筑抗震設(shè)計規(guī)范的要求，驗算從略。 第八章 基礎(chǔ)設(shè)計8.1 工程概況 柱采用柱下獨(dú)立擴(kuò)展基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑物基礎(chǔ)埋深且大于0.5m；混凝土強(qiáng)度等級選C30；鋼筋選用 HRB335級鋼筋；室外地坪 0.45 m。8.1.1工程地質(zhì)條件地基土承載力特征值為200kpa，地基無侵蝕性，穩(wěn)定地下水位埋深較深，可不考慮。8.2框架柱傳來荷載值確定F軸柱一層內(nèi)力值樓層截面位置內(nèi)力重力荷載SGE恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK地震荷載SEK左風(fēng)右風(fēng)左震右震1柱底M-15.41-14.33-2.12-29.6629.66-240.20240.20N1007.63962.37116.7511.81-11.81133.55-133.55V8.988.351.238.86-8.8646.65-46.65注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。軸線F柱一層內(nèi)力抗震組合樓層截面位置內(nèi)力荷載類型抗震組合重力荷載SGE地震荷載SEKRE(1.2SGE+1.3SEK)左震右震左震右震1柱底M-15.41-240.20240.20-264.60235.01N1007.63133.55-133.551106.22828.43柱身V8.9846.65-46.6560.71-42.39注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。 2.對于框架柱，偏壓時承載力抗震調(diào)整系數(shù)RE=0.80，受剪時RE=0.85.軸線F柱一層內(nèi)力非抗震組合樓層截面位置內(nèi)力荷載類型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒載SGK活載SQK風(fēng)載SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可變荷載控制組合永久荷載控制組合左風(fēng)右風(fēng)左風(fēng)右風(fēng)1.2SGK+1.4SQK1.35SGK+0.98SQK3柱底M-14.33-2.12-29.6629.66-57.2417.50-20.16-21.42N962.37116.7511.81-11.811316.831287.071318.291413.61柱身V8.351.238.86-8.8622.730.4111.7412.48注：1.表中彎矩單位是kN.m,剪力單位是kN。由以上三表知框架柱傳來荷載可取M=-20.16kN.m N=1318.29kN V=11.71kN8.3柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(軸線F柱) 設(shè)計基礎(chǔ)的荷載包括：框架傳來的彎矩、軸力和剪力(可取設(shè)計底層柱的相應(yīng)控制內(nèi)力)；基礎(chǔ)自重，回填土的重量；底層地基梁傳來的軸力和彎矩。初步確定基礎(chǔ)埋深標(biāo)高為-1.6m，室內(nèi)外標(biāo)高0.45 m，則平均埋深為（1.6+1.15）/2=1.375m。土的平均重度= 20kN/m3。8.3.1確定矩形基礎(chǔ)底面尺寸1、初步確定基礎(chǔ)底面尺寸考慮荷載偏心，將基底面積初步增大20%，由式采用方形基礎(chǔ)，則邊長為因b=3m，故無需做寬度修正。2、驗算荷載偏心距e基地處的總豎向力：=1318.29+202.14.21.375=1560.84kN基底處的總力矩為：=-20.16+0.65-11.71=-27.77kN.m偏心距：e=/（）=-27.77/1560.84=0.018mb/6=0.5m(可以)3、驗算基底最大壓力 = =179.67kN1.2=240kN(可以)所以基底尺寸取為：3m3m。4、相關(guān)參數(shù)和材料信息因為基礎(chǔ)高為650，二每階高度在300-500之間，所以可設(shè)階數(shù)為二階。示意圖如下：（1）材料信息基礎(chǔ)混凝土等級:C30ft=1.43N/mm2fc=14.3N/mm2柱混凝土等級:C30ft=1.43N/mm2fc=14.3N/mm2鋼筋級別:HRB335 fy=300N/mm2（2） 計算信息結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)