框架柱的設(shè)計(jì)

1、框架柱的布置一般在建筑資料圖中，建筑師已經(jīng)根據(jù)房間的布局要求，初步擬定了柱子的位置，結(jié)構(gòu)師需要做的工作是從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度校核它的合適性。為了滿足建筑功能要求、實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)效果，對(duì)于建筑專業(yè)提供的主柱網(wǎng)很少做大規(guī)模的調(diào)整，但是對(duì)于局部柱網(wǎng)，常常會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?？蚣苤牟贾芒僭诮ㄖ镏苓叺闹鬏S線上盡可能設(shè)柱，避免有較大跨度的懸挑結(jié)構(gòu)；②在結(jié)構(gòu)縫的兩側(cè)盡可能設(shè)柱，使相鄰兩部分建筑物分開；③在框架柱的縱橫兩個(gè)方向，盡可能對(duì)應(yīng)設(shè)柱，滿足柱子雙向支承要求；④在樓梯間、電梯間四周角部盡可能設(shè)柱，（1）可以加強(qiáng)樓層平面位置由于樓梯間、電梯間的開洞引起的較大剛度削弱；（2）面由于樓梯間、電梯間周圍均須有大量墻體填充，支承梁上作用的荷載較大，設(shè)柱以后梁直接支承在框架柱上，可以簡(jiǎn)化梁的設(shè)計(jì)；（3）不影響建筑的使用功能。規(guī)則框架受力合理、理論計(jì)算成熟、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。

幾種特殊情況下的框架柱布置在一些造型比較活潑、體形比較復(fù)雜的建筑中，常常會(huì)出現(xiàn)以下一些情形：①為滿足建筑底層的使用功能需要（如公共建筑中設(shè)置的底層商場(chǎng)、會(huì)展中心等），主體框架部分柱不落地直接支承在樓面梁上。幾種特殊情況下的框架柱布置②為滿足建筑頂層的使用功能需要（如中小學(xué)建筑中常見(jiàn)的風(fēng)雨球場(chǎng)），主體框架部分柱不上升至屋面。幾種特殊情況下的框架柱布置③為滿足建筑中間樓層的使用功能需要，主體框架部分柱在中間樓層中斷，這些類型的框架在豎向柱子拉不通，因此在垂直方向均存在著一個(gè)剛度突變的問(wèn)題，荷載作用下應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，存在薄弱層、薄弱部位，對(duì)抗震不利。屬于受力不合理的結(jié)構(gòu)形式，習(xí)慣上稱之為非規(guī)則框架。相對(duì)于規(guī)則框架，非規(guī)則框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要復(fù)雜得多，設(shè)計(jì)中盡可能少采用。④突出屋面小塔樓的框架柱布置因建筑使用功能地需要，在建筑物的主屋面之上常常會(huì)設(shè)置一些輔助性用房，如樓梯間、電梯機(jī)房或其它設(shè)備用房，這些輔助用房習(xí)慣上稱之為小塔樓。

對(duì)于需要抗震設(shè)防的建筑物來(lái)說(shuō)，由于小塔樓的重量和剛度相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)都突然變小，地震時(shí)產(chǎn)生的鞭端效應(yīng)會(huì)加劇小塔樓的破壞，因此框架柱必須伸至小塔樓頂；對(duì)于不需要抗震設(shè)防的建筑物，有時(shí)為方便設(shè)計(jì)，常常把小塔樓做成混合結(jié)構(gòu)，即主框架柱伸至主屋面，小塔樓的重量全部由屋面梁來(lái)承擔(dān)

⑤電梯間的框架柱布置電梯井道的設(shè)置是為了滿足電梯在垂直方向的運(yùn)行要求，由于電梯運(yùn)行存在著一定的危險(xiǎn)性，因此井道與其它房間之間必須用墻體隔離。工程設(shè)計(jì)中，井道周邊的墻體有采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的，也有采用砌體填充墻的。

對(duì)于需要抗震設(shè)防的建筑物來(lái)說(shuō)，井道周邊的墻體采用砌體填充墻更合適。原因如下：如井道周邊的墻體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于墻體落地面積所占的比例較小，達(dá)不到框架--剪力墻結(jié)構(gòu)中有關(guān)剪力墻的最小落地面積要求，仍屬于框架結(jié)構(gòu)。因此井道周邊的鋼筋混凝土墻體不能進(jìn)入結(jié)構(gòu)計(jì)算，只能按照構(gòu)造要求進(jìn)行鋼筋配置。當(dāng)建筑物受到地震作用時(shí)，由于電梯井道鋼筋混凝土墻體的剛度遠(yuǎn)大于一般框架柱的剛度，故它將承擔(dān)較大的地震作用，有可能首先破壞。2、柱截面尺寸估算

柱截面根據(jù)不同的使用要求，可以選擇不同的截面形式。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，為方便施工，柱的截面形式常采用矩形（或正方形）和圓形，且以矩形（或正方形）截面形式居多，特殊情況下也采用異形柱（如L形、十字形、T形等），有關(guān)異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)須符合《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ149-2006）的要求。

柱截面尺寸預(yù)估的一般步驟是：先由柱的軸壓比確定柱的截面面積，再由柱的高寬比要求確定柱的截面寬度b和高度h（圓柱為直徑），并滿足模數(shù)尺寸要求。

①滿足柱軸壓比的要求（僅抗震設(shè)計(jì)有要求）軸壓比μ是指柱截面考慮地震作用組合的軸向力設(shè)計(jì)值N與柱的全截面面積Ac和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc乘積的比值。μ——軸壓比限值：根據(jù)《抗震規(guī)范》取用。N——軸向力設(shè)計(jì)值，近似計(jì)算方法如下：A---柱截面受荷載作用，按居中面積計(jì)算；q—單位面積建筑物荷重標(biāo)準(zhǔn)值，與柱網(wǎng)間距、樓面（屋面）使用活荷載、填充墻材料和布置等多種因素有關(guān)，柱截面估算時(shí)近似取值11～14kN/m2；

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、房屋高度、建筑物的重要性、所在場(chǎng)地類別，采用不同的抗震等級(jí)，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求?？蚣芙Y(jié)構(gòu)抗震等級(jí)共有四個(gè)，一級(jí)對(duì)延性要求最高，二級(jí)次之，四級(jí)要求最低?！犊拐鹨?guī)范》GB50011-2010表格說(shuō)明

《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010②滿足柱的剪跨比要求控制柱的剪跨比主要是為了保證柱的延性，工程設(shè)計(jì)中，為簡(jiǎn)化計(jì)算一般通過(guò)控制柱的長(zhǎng)細(xì)比≧4（又稱長(zhǎng)柱）來(lái)實(shí)現(xiàn)。Hn—框架柱凈高，單位mm；h0—框架柱截面長(zhǎng)邊方向計(jì)算高度，h0=h-40，單位mm。

實(shí)際工程中，由于層間梁的設(shè)置（如樓梯間框架柱）、軸壓比的控制，總有各別柱不能滿足長(zhǎng)柱的構(gòu)造要求而成為短柱(λ=1.5～2.0)、極短柱(λ﹤1.5)，此時(shí)常通過(guò)提高柱混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、增加配筋率（主要是箍筋）等措施來(lái)提高框架柱的延性。

③滿足柱截面尺寸的最小要求框架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；柱的截面高度與寬度的比值不宜大于3。

為方便施工，柱截面寬度一般不小于框架主梁截面寬度+100mm，通常在(1／15～1／20)H之間，其中H為底層柱柱高，可取基礎(chǔ)頂面（或室外地面下-0.500m）至一層樓板面間距離。

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010對(duì)柱截面尺寸沒(méi)有規(guī)定

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010關(guān)于異形柱框架結(jié)構(gòu)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ149-2006）異形柱框架結(jié)構(gòu)適用的最大高度：非抗震設(shè)計(jì)：24m6度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g）：24m7度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g）：21m7度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g）：18m8度(設(shè)計(jì)基本地震加速度0.20g）：12m高層建筑不能采用純異形柱框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，高層建筑也采用個(gè)別異形柱的框架結(jié)構(gòu)

多層建筑異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法介紹《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ149-2006）異形柱形式——L形、T形、十字形，且截面各肢的肢高與肢厚比不大于4。異形柱截面尺寸——墻肢厚度不應(yīng)小于200，墻肢高度不應(yīng)小于500。梁截面尺寸——高度（1/10~1/15）計(jì)算跨度，非抗震時(shí)不宜小于350，抗震時(shí)不宜小于400；梁的凈跨與截面高度的比值不宜小于4；梁的截面寬度不宜小于截面的1/4和200。構(gòu)造要求——混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C25，且不高于C50

多層建筑異形柱框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法介紹平面布置——同一般的框架結(jié)構(gòu)（配合建筑墻體位置，在平面上盡可能均勻、對(duì)稱、周遍布置，在豎向盡可能連續(xù)布置）結(jié)構(gòu)計(jì)算——STWER配筋及構(gòu)造——-比較一般的框架結(jié)構(gòu)要求要嚴(yán)格《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ149-2006）施工——梁柱平接，注意梁、柱核心處的施工質(zhì)量3、柱上荷載選用與輸入（1）樓面恒載的取值樓面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上恒載（2）屋面恒載的取值屋面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上恒載（3）樓面活載的取值樓面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上活載（4）屋面活載的取值

屋面梁（程序自動(dòng)導(dǎo)算）、其他作用在柱上荷載PMCAD——建筑建模與荷載輸入——荷載輸入——柱上荷載——柱上活載

4、計(jì)算簡(jiǎn)圖——底部固接，其他剛接，計(jì)算長(zhǎng)度？

老規(guī)范4、計(jì)籍算簡(jiǎn)忙圖——底部秒固接俗，其雷他剛匠接，計(jì)算長(zhǎng)棄度？老規(guī)燈范新規(guī)草范教材掛：P14恰4(1余)剛性蘿：指一物需體只能筆發(fā)生平獄移和轉(zhuǎn)禍動(dòng)，而張不發(fā)生林其它彈膊性變形語(yǔ)。(2)彈性節(jié)柜點(diǎn)：指結(jié)構(gòu)秘標(biāo)準(zhǔn)層析中不與拜樓板相墳連接的喬柱節(jié)點(diǎn)被。如存在挽彈性節(jié)昏點(diǎn)，則叮對(duì)修改堆計(jì)算長(zhǎng)周度系數(shù)說(shuō)菜單中劈燕，對(duì)柱修的長(zhǎng)度孔系數(shù)應(yīng)幕進(jìn)行修恰改。5、柱配煌筋計(jì)算督結(jié)果輸子出合理祝性的判唉別：軸壓凱比是窄否超閘限（僅深抗震兇設(shè)計(jì)杏有要息求）；按照我豆國(guó)的實(shí)斧際情況拼，最大儉配筋率惑為5%，通峽?？厮圃?%以下柱配或筋率亦為超壩過(guò)3%，考飼慮采本用焊免接箍允筋。6、柱套子鋼洽筋選暗擇鋼筋咐種類--外-縱向每鋼筋響：II級(jí)鋼筋姐、III級(jí)、VI級(jí)鋼環(huán)筋，魯直徑>=也10通?？蚝导苤髂蚪睿?6街=<直徑<=仆25箍筋---報(bào)I級(jí)鋼皮筋、II級(jí)、III級(jí)、VI級(jí)鋼筋通?？蚺壹苤肯钪睆桨菫?，必權(quán)要時(shí)侵采用10、12一般胞構(gòu)造換柱箍忍筋直黑徑采維用6《混凝妹土結(jié)局構(gòu)設(shè)系計(jì)規(guī)省范》G淹B5最00呼10上-2月01寧0HR鍬B：普通吩熱軋帶岡肋鋼筋媽；HR軌BF：普帝通熱五軋細(xì)擔(dān)晶粒紀(jì)帶肋企鋼筋擴(kuò)；HPB：普卷通熱記軋光膝圓鋼蓮筋；RR歸B：余熱糞處理鋼像筋。程序威計(jì)算丟時(shí)，枕框架育柱縱批筋的鋼筋衣種類擁、設(shè)明計(jì)強(qiáng)最度由設(shè)計(jì)榆人員輸奧入?！痘炷屯两Y(jié)矛構(gòu)設(shè)運(yùn)計(jì)規(guī)間范》G冊(cè)B5兇00陷10深-2們01筋0程序計(jì)爭(zhēng)算時(shí)，毒框架柱癢縱筋的鋼筋死種類玩、設(shè)分計(jì)強(qiáng)的度由設(shè)計(jì)舍人員輸張入?！痘炷翣I(yíng)結(jié)構(gòu)設(shè)蠅計(jì)規(guī)范》GB綁500沫10-為201協(xié)07、需稿要注加意的楚地方對(duì)稱配慕置縱向恒鋼筋：俯能拉通棗配置的周地方，柿通過(guò)鋼剃筋直徑緊的調(diào)整過(guò)，盡可做能拉通鉗配置，利方便施然工。注意角爽筋的選荒擇，必勿須滿足山計(jì)算要已求。截面米尺寸烘大于400沈mm的柱徒，縱畝筋間哪距不古宜大夕于20障0m離m；最小芳凈距傷不應(yīng)逮小于50m饅m（增漂加）7、需怖要注券意的騰地方箍筋必細(xì)須為封普閉箍，諷并有13六5度彎鉤狠，彎鉤倒要求與結(jié)梁箍筋茫相同。柱箍筋隙加密區(qū)諒的箍筋隸肢距，霞一級(jí)不壘宜大于200而mm，二、壇三級(jí)不棕宜大于25悄0m熄m和20倍箍筋鳴直徑的袋較大值攤，四級(jí)蚊不宜大借于30名0m冰m。至少每板隔一根膀縱向鋼該筋宜在拜兩個(gè)方待向由箍津筋或拉主筋約束神；采用拉當(dāng)筋復(fù)合鵝箍時(shí)，嗎拉筋應(yīng)謝有13慨5度彎鉤功，要緊挨靠縱筋黃并勾住賠箍筋。柱非加談密區(qū)的策箍筋：除應(yīng)符齊合受剪班承載力扣外，其奔體積配永箍率不薪宜小于惰加密區(qū)活的50％；箍弦筋間距倉(cāng)，不大扁于加密甚區(qū)箍筋照間距的2倍，且對(duì)一、二嚷級(jí)框架可柱不大庫(kù)于10倍縱向閉鋼筋直逗徑，三斃、四級(jí)辯框架柱垮不大于15倍縱筋劈燕直徑。箍筋阿形式們：與柱鑼截面隙尺寸粘有關(guān)咸，與咽配置約的縱叢向鋼圾筋根等數(shù)有得關(guān)，劍盡量餡用復(fù)加合箍由筋?！镀椒ā反髽印镀椒ā反髽?、計(jì)漫算時(shí)叔角柱植必須班在特甜殊梁老柱菜夜單中恩進(jìn)行斑定義9、需杜要加尺強(qiáng)配夏筋的唯地方角柱、哨短柱以竟及軸壓句比較大躁（或配踢筋率較紐奉高）的梯柱。根據(jù)延黑性框架掘設(shè)計(jì)理繭念：柱炮鋼筋可脅以適當(dāng)跪放大！《混凝宏土結(jié)納構(gòu)設(shè)食計(jì)規(guī)植范》G瘦B5刮00排10坐-2廈01既0《混凝土愁結(jié)構(gòu)設(shè)胖計(jì)規(guī)范》《建筑抗夾震設(shè)計(jì)桌規(guī)范》G妖B5紅00案11披-2閉01約0《建筑安抗震材設(shè)計(jì)駕規(guī)范》G謹(jǐn)B5銜