内力组合配筋

《内力组合配筋》由会员分享，可在线阅读，更多相关《内力组合配筋（39页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、内力组合一般规定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），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

2、+Mmaxo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边缘二M-躍 V边缘二V-q4、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

3、载效应控制的组合：X恒载+X X活载二X恒载+X活载；以可变荷载效应控制的组合：X恒载+X活载；考虑恒载、活载和风载组合时，采用简化规则：X恒载+XX （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）： X重力荷载+X水平地震。（3）荷载效应的标准组合荷载效应的标准组合：X恒载+X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边缘二M-明；V边缘二V-q将框架梁轴线处的内力换算为梁支座边缘处的内

4、力值，计算过程见下表。（梁端负弯矩调幅系数为）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风载地震荷载Sek左风右风轴左M线 处 内 力V中MV右MV梁支座边 缘处 内力左MV中MV右MV调幅后梁支座 边缘处内力左MV中MV右MV2、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 十 *Sgk + Sq恒载Sgk活载Sok风载尿Sgk+X(Sqk + Sk)可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风Sgk+SqkSgk+Sqk3左MV

5、中MV右MV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）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SekY reSge+Sek左辰Q辰3左MV中MV右MV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 表中弯矩单位是剪力单位是XN。2.对于受弯混炭土梁，受弯时，承载力抗農调整系数YR = 刀5;受剪时，承载力抗炭调整系数丫旺=0. 85.4、荷载效应的标准组合荷载

6、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 + Sq恒载Sgk活载Sqk1 - OSgk + 1 OSqk3左MV中MV右MV注：1 表中弯矩单位是.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

7、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风载尿地震荷载Sek左风右风左辰Q辰3柱顶MNV柱底MNV；主：1.表中弯矩单位是剪力单位是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 十 Sqk 十 *Sgk + Sq恒载Sgk活载Sqk风载S*KSgk+X（Sqk + S瞅）可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风Sgk+SqkSgk+Sqk3柱顶MN柱底M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.剪力单

8、位是kN。楼层截面位置内力荷载类型Sgk 十 Sqk 十 *Sgk + Sq恒载Sgk活载Sqk风载S*KSgk+X(Sqk + Sk)可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风Sgk+SqkSgk+Sqk3柱身V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.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）荷载类型抗震组合层位置

9、力重力荷载Sge地震荷载SekY reSge+SekQ辰3柱顶MN柱底MN柱身V注：1 表中弯矩单位是.剪力单位是kN。2对于框架柱，偏压时承载力抗旌调整系数丫徒= 受剪时丫眈= 854、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十活载Sqk恒载Sgk活载Sok1 OSgk + 1 OSwk3柱顶MN柱底注：1 表中弯矩单位是.剪力单位是kN。框架梁柱截面设计框架梁非抗震截面设计1 X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

10、非抗震永久荷载控制组合3左炳MV跨中MMV注：1 表中弯矩单位是.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二250mm截面高度：h二600mm(2) 材料信息混凝土等级：C30 fcmm2 ft=mm2钢筋种类：HRB335 fy=300N/mm2最小配筋率：P min二max %, (45ft/fy)%二max %, (45*300) %二max%, %)二纵筋合力点至近边距离：as二35mm(3) 设计参数结构重要性系数：Y。二(4) 计算截面有效高度ho二h-as二600-35二565mm(5) 计算相对界限受压区高度4b=p1/(1 +

11、fy/(Es* ccu) = (1 +300/*105*) =第四层BF框架梁正截面受弯承载能力计算截面位SMas4YsAs (mm2)配筋实配AsP (%)as = M/Qib=1-V1 - 2asAs二M/ Y shofy(mm2)P=As/bh支左ALU 炳w11926161206座右ALU 炳w860614923418跨中w16252221777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二250mm截面高度：h二600mm（2）材料信息混凝土等级：C30 fc=mm2 ft=mm2箍筋种类：HPB235 f

12、yv=210N/mm2箍筋间距：s二200mm最小配箍率：pmi n=*f t/f y v二*360二纵筋合力点至近边距离：as二35mm（3）荷载信息V 二（4）设计参数结构重要性系数：Y。二（5）计算截面有效高度和腹板高度ho二h-as二600-35二565mmhw二ho二565mm（6）确定受剪面是否符合条件当 hw/b二565/250二W4 时VW* B c*fc*b*ho/ y o二*250*565/二截面符合条件。（7）确定是否需要按构造箍筋*ft*b*ho/ 丫 o二*250*565/二V二需进行计算配置箍筋。第四层BF框架梁斜截面受剪承载能力计算截面位置V (kN)B/Mo (

13、kN)Asv/s= Fbho/fy v ho实配四肢箍筋(Asv/s)左端80200右端80200(8) 验算最小配箍率p 二Asv/ (b*s)=201 / (250*200)二p=% pmin=%,满足最小配箍率要求4、裂缝宽度验算裂缝宽度验算是，要求各框架梁按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度不大于裂缝宽度限值。弯矩采用正常使用极限状态下的荷载效应 组合值。裂缝宽度验算过程详见下表：第四层BF框架梁裂缝宽度验算(非抗震设计)截面位騙()As (mm2)a tk=V0. 87hoAsAte(mm2)p toAs/Ate屮Q ordcq支左炳12067500016座右炳923

14、7500014跨中177775000由上知道框架梁支座和跨中的最大裂缝宽度均小于，满足裂缝宽度要求。二、框架梁抗震截面设计1、选择最不利组合内力由框架梁BF内力抗震组合知抗震设计时框架梁弯矩的最不利内力有一种组合，具体列于下表抗震设计时的最不利内力楼层截面位置内力抗震组合（左震）抗震组合（右震）3-4 2.ULJ 左炳MV跨中M右炳MV；主：1.表中弯矩单位是剪力单位是kN。2、框架梁正截面受弯承载能力计算第四层BF框架梁：（1）几何参数截面类型：矩形截面宽度：b二250mm截面高度：h二600mm（2）材料信息混凝土等级：C30 fc=mm2 ft=mm2钢筋种类：HRB335 fy=300

15、N/mm2最小配筋率： p mi n二max, 45*ft/fy）二max, 45*300）二max, 二纵筋合力点至近边距离：as二35mm（3）受力信息（4）设计参数结构重要性系数：Y。二（5）计算截面有效高度ho二h-a s二600-35二565mm（6）计算相对界限受压区高度第四层BF框架梁正截面受弯承载能力计算（抗震设计）截面位M4YsAs (mm2)配筋实配AsP (%)Qs = M/Gib=1-V1 - 2asAs=M/ Y $hofy(rnn2)P=As/bh支座左XU1 炳w921614923右XU1 炳w10342144161112跨中w11306 161206表中配筋率均

16、满足最小配筋率的要求。3、框架梁斜截面受剪承载能力计算为避免梁在完全破坏前发生剪切破坏，应按“强剪弱弯”的原则调整框架 梁端截面组合的剪力设计值。该框架梁的抗震等级为三级，框架梁端截面剪力设 计值V,应按式：V二九（M： + M；）/ln+VGb进行调整，梁端剪力增大系数诂二。是考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值，可按简支梁 计算确定。则二二梁端面剪力“强剪弱弯”调整截面M； OM；()(m)%鮒)VY reV (kN)-4 2.UU 左炳-42山0注：1承载力抗健调整系数YRE = 0 85斜截面受剪承载能力及配箍计算详见下表: 第四层BF框架梁斜截面受剪承载能力计算(抗震设

17、计)截面位V (kN)B 代bho(kN)Asv/s=ftbho/fyvho实配加密 区四肢箍 筋(Asv/s)实配非加 密区四肢 箍筋(Asv/s)P0.26 厶4加密区长度左JLUJ 炳8000&150%900右JLUJ 炳8000&150%900三、框架柱非抗震截面设计1、框架柱正截面受弯承载力计算(1)基本设计资料第三层A轴线框架柱的截面尺寸为：400mmX400mm,混凝土等级为C30,纵向受力钢筋采用HPB400级，箍筋采用HPB235级。各材料参数如下：混凝土强度：C30 fc 二 14. 3N/mm2;ft 二 1.43N/mm2; ftk 二 2.01N/mm2HPB235

18、fy 二 21 ON/mm2fyk 二 235N/mm2相对受压区高度:._ A .0-8Es 200000x0.0033 s at(2) 轴压比验算由非抗震和抗震轴力组合知道柱底最大轴力为。轴压比卩=务=20.08x100 = 023小于三级抗震等级框架柱轴压比限 fcbh 14.3x400x400值。做设计时，主要控制底层柱的轴压比满足要求。(3) 框架柱正截面受弯承载能力计算考虑框架柱同一截面可能承受正负向弯矩，故采用对称配筋。从非抗震内力组合中选取两组内力进行正截面受弯承载能力计算。第一组组合：柱底M二,N=o第二组组合：柱顶M二，N=o轴向力偏心距勺:柱底5520/二柱顶 20310

19、/=附加偏心弯矩-:取20mm和偏心放心截面尺寸的1/30两者中较大值400/30=13mm,故 y 取 20価。初始偏心矩ei = e0 + ea:柱底+20二柱顶+20二计算长度系数为，故柱子的计算长度为二二.当偏心受压构件的长细比人/iW时，可取二。i为柱子的回转半径，矩形截 面h二，因而对矩形截面，当/hW5时，可取二。由于本实例/0/h , 故应考虑偏心距增大系数。岳为偏心受压构件的截面曲率修正系数：柱底刍= 0.5A/N二 X 14.3 X 400 X 400/420120 =柱顶岳= 0.5/4/N二 X 14.3 X 400 X 400/368430 二均大于，故取。 臭为构件

20、长细比对截面曲率的影响系数：臭二/。，本实例厶/h 15,取冬二。 偏心距增大系数：柱底 =(/。/?)它二1+ (1/ ( X 360) X (12.15) 2=1400e. / /?0柱顶 =1+(/。/力诂：=+ (1/ ( X 360) X (12. 15) 2二 1400e./7o 01 -柱底e二q+h/2-乞二X柱顶e二+h/2-乞二X采用对称配筋，X N柱底歹二丄=二420120/ X X = = 0.518九 Sfbh。X N柱顶歹二丄= 一368430/ X X = =0.518九 afbh。所以偏压情况，按下式计算纵向受力钢筋。(mm2)人 _A_Ne-ga-0.5Gab

21、h：s s f；(D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)N (kN)h (m)bhQ (mm)400 X 360400 X 3605ea2020e产A= 0.5 fc A/V*=1+丨“,/ a。/疔貓21400e /z0ge 二 0.518 二 0.518偏心性质大偏心大偏心（按构造配筋）（按构造配配筋）选配钢筋4釦84饷8实配面积（mn?）10171017单侧最小配筋面积（mm2）（如=%）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。与之组合相应的轴力组合值为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

22、剪承载能力计算（非抗震设计）V (kN)p qfcbho (kN)N (kN)GA (kN)A.- s 1 75、v-i 兄 +1)实配箍筋（构造配筋）加密区四肢非加密区四肢f訥。小于081008150截面尺寸复核：因为/? ./? = 360/400二 ,说明截面尺寸满足要求。剪跨比：A = HJ2h= 3,所以取3。 由于 N二 fA x X X ,故 N二。3、裂缝宽度验算该设计实例柱底勺/九二360二 柱顶勺/九二360二 1.1ZM, X 93.05 =102. 36kN. m三层柱底处 M；二 二ZMb二于是顶、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

23、值1）剪力设计值。由式Ux（+）/（）二2）剪压比计算。由式V （0.2fcbh0）=U X （ X 14.3 X 400 X 360）= YRE其中九o二丸-40二360mm3）箍筋计算。由式匕 （罟叽 +人牛饥+ 0.0562）式中混凝土及轴向压力部分承受的剪力吆为：匕二罟 fMo + 人半/?0 +由于柱反弯点在层高范围内，取兄二生二丄辽二，取几二200 2x036N=520080N (400 - 2 X 30)50 94X窗二o. 80%) X，满足要求。(5) 确定柱端箍筋加密区长度/。lo = hc=400mmH;/6二 6二550mm500mm以上三者较大者，故二550mm（6）

24、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。 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。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S*K地震荷载Sek左风右风Q辰1柱底MNV轴线F柱一层内力抗震组合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SekY reSge+Se

25、k七E1柱底MN柱身V注：1 表中弯矩单位是.剪力单位是kN。2.对于框架柱，偏压时承载力抗旌调整系数丫徒二 ,受剪时Yq ：轴线F柱一层内力非抗震组合楼层截面位置内力荷载类型Sgk + Sqk 十Sgk + Sqk恒载Sgk活载Sqk风载SKSgk+X (Sqk + Sk)可变荷载控制组合永久荷载控制组合左风右风左风右风Sgk+SqkSgk+Sqk3柱底MN柱身V；主：1 表中弯矩单位是剪力单位是kN。由以上三表知框架柱传来荷载可取M二N二V二柱下独立基础设计（轴线F柱）设计基础的荷载包括：框架传来的弯矩、轴力和剪力（可取设计底层柱的 相应控制内力）；基础自重，回填土的重量；底层地基梁传来的

26、轴力和弯矩。 初步确定基础埋深标高为，室内外标高- m,则平均埋深为（+） /2二。土的平均 重度 y = 20kN/m3o确定矩形基础底面尺寸1、初步确定基础底面尺寸考虑荷载偏心，将基底面积初步增大20%,由式1.2Fk /（ 一rGd） = 1.2x1318.29/（200-20x1.375） = 9.2m2采用方形基础，则边长为b = y/91 = 3.0m因b二3m,故无需做宽度修正。2、验算荷载偏心距e基地处的总竖向力：耳+G&二+20 X 2. 1 X 4. 2 X 1.375 = 1560. 84kN基底处的总力矩为：M广+ X （ - 11.71）二- 27.77kN.m偏心距

27、：e二MJ （ Fk + Gk ） b/6-（可以）3、验算基底最大压力几Fk+G# 6e卩皿=手（1 + 了）二 156,84（+6乂罗18）二/二240|（可以）所以基底尺寸取为：3m X 3mo4、相关参数和材料信息因为基础高为650,二每阶高度在300-500之间，所以可设阶数为二阶。示意图如下:(D材料信息基础混凝土等级：C30 ft二mm?柱混凝土等级：C30 ft=mm2 fc=mm2钢筋级别：HRB335 fy=300N/mm2(2)计算信息结构重要性系数：Y。二基础埋深：dh =基础及其上覆土的平均容重：Y二卅最小配筋率：P min=%（3）作用在基础顶部荷载标准组合值1）框

28、架柱传来的荷载F 二M=*mV 二2）地基梁传来的荷载地基梁：x =12kN地层墙体传来的荷载：士以上墙体荷载X以下墙体荷载X m X4. 8mm3X于是知道基础顶部荷载标准组合值为：F二kNM二 kN*mV二 kN（4）修正后的地基承载力特征值k =fa 二5、验算地基承载力W = bh2 = -x3 x 32 = 4.50/n36 6作用于基础中心的弯矩、轴力分别为：F 二M=*m+ X 0. 95m = 31.28kN.m亡 丁土土百皿876.9巴儿92叫P = 185.82kPa 0min_ P i P戸=工mm = i78.87kPa f = 200kPa故承载力满足要求抗冲切验算N

29、 M 一Pnmax =+=.82kPa（不包括基础及回填土自重）a）柱边基础截面抗冲切验算: / =3m, Z? = 3m, cit = bc = 9 ac = , hQ = 650mm-40mm=610mmat + 2h0 = 0.4m + 2x0.6lm = 1.62m F,= 42.27kN（满足）b）变阶处抗冲切验算冲切位置斜截面上边长冲切面积 A/=max（BrB/2-A0）*（厶 + 厶），（鸟-B/2-九）*（厶 + 厶） 二max （二max.y冲切截面上的地基净反力设计值FI二 A;*Pmax=*=Y o*FI二*二Yo*FI W* p *ft* am *Ho二*2085*2

30、85于是第一变阶处对基础的冲切满足规范要求柱下基础的局部受压验算因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级，所以不用验算柱 下扩展基础顶面的局部受压承载力。基础配筋计算选用 HRB335 钢筋（f y = 300N/mm2）基础长边与短边长度相等，取配筋相同。I - I截面（柱边）柱边净反力p - P 十 / + (P1 n,l 1 n,minn,max171.92 +3.0 + 0.42x3.0(185.82-171.92)= 173.54kPa悬臂部分净反力平均值：+ PJ = *185.82 + 173.54) = 179.68kPaI P + p 弯矩：M产令（二 吐）（2b

31、+ bJ样严(3.0 - 0.4)2 (2x3.0 + 0.4) = 323.90kNm =亠=323.90x106 =967谜E O9/、/?o0.9x300x610II-II截面（变阶处）n,l n.min 刁 Ci,max 打,min)=171.92+* + 18 (185.82-171.92)2x3.0= 183.04kPa悬臂部分净反力平均值:+ PQ =扌(185.82 +183.04) = 184.43kPa弯矩：M严右宀皿；即）（/-q）（2b + bJ124 43(3.0 1.8)2(2x3.0 + 2.37) = 92.62kNm92.62x10- =i2Q4nmi209f 扎 0.9x300x285