内力组合-配筋说课讲解.docx

内力组合-配筋精品文档内力组合一、 一般规定1、两端负弯矩调幅当考虑结构塑性内力重分布的有利影响，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅（本设计梁端负弯矩调幅系数取0.85），水平荷载作用下的弯矩不能调幅。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。在竖向荷载作用下，支座截面可能长生最大负弯矩和最大剪力；在水平荷载作用下，支座截面还会出现正弯矩。跨中截面一般产生最大正弯矩，有时也可能出现负弯矩。框架梁的控制截面最不利内力组合有一下几种：梁跨中截面：+Mmax及相应的V（正截面设计），有时需组合-M。梁支座截面：-Mmax及相应的V（正截面设计），Vmax及相应的M（斜截面设计），有时需组合+Mmax。框架柱的控制截面通常是柱上、下梁端截面。柱的剪力和轴力在同一层柱内变化很小，甚至没有变化，而柱的梁端弯矩最大。同一端柱截面在不同内力组合时，有可能出现正弯矩或负弯矩，考虑到框架柱一般采用对称配筋，组合时只需选择绝对值最大的弯矩。框架柱的控制截面最不利内力组合有以下几种：柱截面:|Mmax|及相应的N、V； Nmax及相应的M、V； Nmin及相应的M、V； Vmax及相应的M、N；|M|比较大（不是绝对最大），但N比较小或N比较大（不是绝对最小或绝对最大）。3、内力换算梁支座边缘处的内力值：M边缘=M-Vb2 V边缘=V-qb24、 荷载效应组合的种类（1）非抗震设计时的基本组合以永久荷载效应控制的组合：1.35恒载+0.71.4活载=1.35恒载+0.98活载；以可变荷载效应控制的组合：1.2恒载+1.4活载； 考虑恒载、活载和风载组合时，采用简化规则：1.2恒载+1.40.9（活载+风载）。（2）地震作用效应和其他荷载效应的基本组合。考虑重力荷载代表值、风载和水平地震组合（对一般结构，风载组合系数为0）：1.2重力荷载+1.3水平地震。 （3）荷载效应的标准组合 荷载效应的标准组合：1.0恒载+1.0活载。 二、框架梁内力组合选择第四层BF框架梁为例进行内力组合，考虑恒载、活载、重力荷载代表值、风荷载和水平地震作用五种荷载。1、内力换算和梁端负弯矩调幅根据式： M边缘=M-Vb2； V边缘=V-qb2 将框架梁轴线处的内力换算为梁支座边缘处的内力值，计算过程见下表。（梁端负弯矩调幅系数为0.85）轴线处内力换算为梁支座边缘处内力值（BF跨）截面位置内力重力荷载SGE恒载SGK活载SQK风载SWK地震荷载SEK左风右风左震右震轴线处内力左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梁支座边缘处内力左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调幅后梁支座边缘处内力左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.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。2、非抗震设计时的基本组合非抗震设计时的基本组合是考虑恒荷载、活荷载和风荷载三种荷载效应的组合。组合过程列于下表：楼层截面位置内力荷载类型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒载SGK活载SQK风载SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风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用于承载力计算的框架梁非抗震基本组合表（第四层BF框架梁）注：1.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。3、地震作用效应和其他荷载效应的基本组合对一般结构，风荷载组合值系数为0，所以地震作用效应和其他荷载效应的基本组合只考虑重力荷载代表值和水平地震作用两种荷载效应的组合。组合过程见下表：楼层截面位置内力荷载类型抗震组合重力荷载SGE地震荷载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用于承载力计算的框架梁抗震基本组合表（第四层BF框架梁）注：1.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。2.对于受弯混凝土梁，受弯时，承载力抗震调整系数 RE=0.75；受剪时，承载力抗震调整系数RE=0.85.4、荷载效应的标准组合荷载效应的标准组合是考虑非抗震设计时的恒荷载和活荷载的组合。组合过程列于下表：用于正常使用极限状态验算的框架梁标准组合表（第四层BF框架梁）楼层截面位置内力荷载类型SGK+SQK恒载SGK活载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.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。三、框架柱的内力组合选择第三层A轴线框架柱为例进行内力组合，考虑恒荷载、活荷载、重力荷载代表值、风荷载和水平地震作用五种荷载。1、 控制截面的内力对于框架柱，本设计直接采用轴线处的内力值，不换算成柱边缘截面的内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一些。框架柱控制截面的内力值详见下表：第三层A轴线框架柱控制截面内力值楼层截面位置内力重力荷载SGE恒载SGK活载SQK风载SWK地震荷载SEK左风右风左震右震3柱顶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.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。2、 非抗震设计时的基本组合非抗震设计时的基本组合是考虑恒荷载、活荷载和风荷载三种荷载效应的组合。弯矩和轴力组合过程列于下表:楼层截面位置内力荷载类型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒载SGK活载SQK风载SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风1.2SGK+1.4SQK1.35SGK+0.98SQK3柱顶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 用于承载力计算的框架柱非抗震弯矩和轴力基本组合表（三层A轴）注：1.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。楼层截面位置内力荷载类型SGK+SQK+SWKSGK+SQK恒载SGK活载SQK风载SWK1.2SGK+1.40.9（SQK+SWK）可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风1.2SGK+1.4SQK1.35SGK+0.98SQK3柱身V2.630.52.74-2.747.240.333.864.04用于承载力计算的框架柱非抗震剪力基本组合表（三层A轴）注：1.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。3、 地震作用效应和其他荷载效应的基本组合对一般结构，风荷载组合值系数为0，所以地震作用效应和其他荷载效应的基本组合只考虑重力荷载代表值和水平地震作用两种荷载效应的组合。弯矩和轴力组合过程列于下表：用于承载力计算的框架柱抗震弯矩、轴力和剪力基本组合表（三层A轴）楼层截面位置内力荷载类型抗震组合重力荷载SGE地震荷载SEKRE(1.2SGE+1.3SEK)左震右震左震右震33柱顶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.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。 2.对于框架柱，偏压时承载力抗震调整系数RE=0.80，受剪时RE=0.85.4、 荷载效应的标准组合荷载效应的标准组合是考虑非抗震设计时的恒荷载和活荷载的组合。组合的过程列于下表：用于正常使用极限状态验算的框架柱标准组合表楼层截面位置内力荷载类型恒载SGK+活载SQK恒载SGK活载SQK1.0SQK+1.0SWK3柱顶M9.331.8911.22N266.3251.35317.67柱底M-0.94-0.06-1.00N282.9751.35334.32注：1.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。框架梁柱截面设计一、 框架梁非抗震截面设计1、选取最不利组合内力非抗震设计时框架梁的最不利内力（四层BF框梁）楼层截面位置内力非抗震永久荷载控制组合3左端M-184.02V232.43跨中M242.10右端M-136.39V-143.31注：1.表中弯矩单位是kN.m,剪力单位是kN。2、框架梁正截面受弯承载能力计算 （1） 几何参数 截面类型: 矩形 截面宽度: b=250mm 截面高度: h=600mm （2） 材料信息 混凝土等级:C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2 钢筋种类: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% 纵筋合力点至近边距离: as=35mm (3) 设计参数 结构重要性系数: o=1.0 (4) 计算截面有效高度 ho=h-as=600-35=565mm (5) 计算相对界限受压区高度b=1/(1+fy/(Es*cu)=0.80/(1+300/(2.0*105*0.0033)= 0.55 第四层BF框架梁正截面受弯承载能力计算截面位置MSSAs（mm2）配筋实配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，满足要求3、框架梁斜截面受弯承载能力计算（1） 几何参数截面类型: 矩形截面宽度: b=250mm截面高度: h=600mm（2） 材料信息混凝土等级:C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2 箍筋种类:HPB235fyv=210N/mm2箍筋间距:s=200mm 最小配箍率:min=0.24*ft/fyv=0.24*1.43/360=0.16纵筋合力点至近边距离: as=35mm （3）荷载信息V=232.430kN（4）设计参数结构重要性系数: o=1.0（5） 计算截面有效高度和腹板高度ho=h-as=600-35=565mmhw=ho=565mm（6）确定受剪面是否符合条件当hw/b=565/250=2.2604 时V0.25*c*fc*b*ho/o =0.25*1.0*14.3*250*565/1.0=504.969kN截面符合条件。（7）确定是否需要按构造箍筋0.7*ft*b*ho/o=0.7*1.43*250*565/1.0=141.391kN5，故应考虑偏心距增大系数。为偏心受压构件的截面曲率修正系数：柱底=0.514.3400400/420120= 2.72柱顶=0.514.3400400/368430=3.11均大于1.0，故取1.0。为构件长细比对截面曲率的影响系数：=1.15-0.01/h，本实例/h15，取=1.0。偏心距增大系数：柱底=1+（1/（140033.1/360）（12.15）2=2.15柱顶=1+（1/（140075.1/360）（12.15）2=1.51柱底e=+h/2-=2.1533.1+400/2-40=231.17mm柱顶e=+h/2-=1.5175.1+400/2-40=273.40mm采用对称配筋，柱底=420120/14.3400360=0.204=0.518柱顶=368430/14.3400360=0.179=0.518所以偏压情况，按下式计算纵向受力钢筋。框架柱正截面受弯承载力计算过程详见下表：截面位置柱底柱顶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偏心性质大偏心大偏心-335.79（按构造配筋）-174.39（按构造配配筋）选配钢筋418418实配面积（mm2）10171017单侧最小配筋面积（mm2）（=0.2%）3203202、框架柱斜截面受剪承载能力计算由非抗震剪力组合知，三层A轴柱控制剪力值为4.04kN。与之组合相应的轴力组合值为432.33kN框架柱斜截面受剪承载能力计算过程详见下表：框架柱斜截面受剪承载能力计算（非抗震设计）V（kN）0.25cfcbh0（kN）N（kN）0.3fcA（kN）实配箍筋（构造配筋）加密区四肢非加密区四肢4.04514.80432.33686.40小于08100(2.01)8150(1.34)截面尺寸复核：因为 360/400=0.94.04kN，说明截面尺寸满足要求。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、裂缝宽度验算该设计实例柱底=13.1/360=0.0360.55柱顶=55.1/360=0.1531.1=1.193.05= 102.36kN.m三层柱底处=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所以柱顶、柱底均满足强柱弱梁要求。（4）根据“强剪弱弯”的原则调整柱的截面剪力设计值 1）剪力设计值。由式 =1.2（76.41+104.68）/（3.90-0.60）=65.85kN 2）剪压比计算。由式 =1/0.85（0.214.3400360）=350.06nN其中=-40=360mm 3）箍筋计算。由式 式中混凝土及轴向压力部分承受的剪力为： = 由于柱反弯点在层高范围内，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= 则 0；则：按构造配筋：加密区：选用四肢箍筋8100；非加密区：选用四肢箍筋8150 4）体积配箍率。 根据柱轴压比 查表知箍筋加密区箍筋最小配箍特征值为： 采用井字符合配筋，其配筋率为： =4400-230+4（400-230）400-230（400-230）50.24100=1.2%， 满足要求。 建筑抗震设计规范要求柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区配箍率的1/2，非加密区的箍筋间距为s=150，其体积配箍率为： = 4400-230+4（400-230）400-230（400-230）50.24150=0.80%0.51.2%=0.6%，满足要求。（5）确定柱端箍筋加密区长度。 =400mm /6=3.3/6=550mm 500mm 以上三者较大者，故=550mm（6）框架柱纵向钢筋的总配筋率，纵筋间距和箍筋肢距也都满足建筑抗震设计规范的要求，验算从略。 第八章 基础设计8.1 工程概况 柱采用柱下独立扩展基础，基础埋深不宜大于原有建筑物基础埋深且大于0.5m；混凝土强度等级选C30；钢筋选用 HRB335级钢筋；室外地坪 0.45 m。8.1.1工程地质条件地基土承载力特征值为200kpa，地基无侵蚀性，稳定地下水位埋深较深，可不考虑。8.2框架柱传来荷载值确定F轴柱一层内力值楼层截面位置内力重力荷载SGE恒载SGK活载SQK风载SWK地震荷载SEK左风右风左震右震1柱底M-15.41-14.33-2.12-29.6629.66-240.20240.20N1007.63962.37116.7511.81-11.81