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框架梁柱截面尺寸的确定方法

框架梁柱截面尺寸的确定方法
2 工程案例
以一个6层框架结构为例,由于多层结构竖向构件尺寸通常
由竖向荷载控制,且一般位于中间跨部分的梁柱从属面积较大,
分担荷载较大,可以代表结构构件的最大尺寸,我们将结合该工
程计算结果选取关键的框架梁柱作为研究对象来分析框架梁柱
截面尺寸的确定方法。

3 梁柱截面尺寸的确定步骤
先运行PMCAD建立模型,由于初学者还没有梁柱截面尺寸的概念,我们可以将梁截面输入宽×高=400×800,柱截面输入1 000×1 000,输入相应楼面荷载和梁问荷载,运行完PMCAD 的前三个主菜单,按抗震等级为三级进入SATWE进行计算,最后查看SATWE后处理图形文件输出之“混凝土构件配筋及钢构件验算简图”,取第1层,选取柱轴压比和梁纵向配筋均为最大的一跨作为分析对象
图1 粱柱截面示意图
3.1 柱截面尺寸的初步确定及调整
对于抗震等级为三级的框架结构,由《建筑抗震设计规范》知,柱轴压比限值为0.9,由图1町知,所选研究对象在取杜截面尺寸1 000×1 000情况下的计算轴压比为0.39,远小于0.9,说明柱截面尺寸太大,应予以减小。

由柱轴压比计算公式 =F/Aft可知,柱截面面积与轴压比成反比例关系,即A1/A2= 2/1,柱截面面积A2=A1 1 2=1 0oo2×0.39/0.9=433 333 rr1rn2,按_F方形柁计算,边长为658 rnrn,初步取650 mrn。

3.2 梁截面尺寸的初步确定及调整
根据《混凝土结构设计规范》,梁受弯构件的最小配筋率为0.2%和45 /,、 (%)的较大值,《建筑抗震设计规范》规定“梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%”。

根据经验,从经济的角度考虑,框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率一般控制在1.2%~1.6%,跨中0.6%-0.8%。

由图1可知,所选研究对象在取梁截面尺寸为400×800的梁端较大纵筋配筋率.D=0.43%,远小于经济配筋率,说明哉面尺寸偏大,也应该减小。

先将梁宽减小,m配筋率公式|0=A /bh0口』知,配筋率与梁宽成反比例关系,将梁宽由400减小到250,配筋率将增大到0.43%×400/250=0.688%,仍小于经济配筋率,需要再减小梁高。

梁高与配筋率的关系并不是简单的反比例关系,根据梁抗弯承载力的简化公式M =0.9J 0,将梁端弯矩M 近似看做定值,随着梁高的减小,配筋A 会增加,使配筋率进一步增加,所以,梁高的变化对配筋率的影响要从两方面考虑,且梁高的减小从两方面来说使配筋率的变化趋势均为增加。

我们不妨先忽略第二个关系式,仅从第一个关系式p=A /bh 0出发,梁端经济配筋率取ff1问值1.4%,计算h 0≈750×0.688%/1.4%=368 mm,则梁高可近似取400 Into,考虑到第二个火系式M =0.9f/a,h0的影响,梁高应为大于400 mm的值,即在400 n1m~800 rnm之间的一个值,我们可以取中间值600 mm,于是初步将梁截面定为250×600进行试算。

3.3 按初步调整后的梁柱截面尺寸,重新计算
图2 框架梁柱配筋简图
按』面初步确定的梁柱截面尺寸,运行SATWE重新计算,所选框架梁柱的最大柱轴压比为0.74,仍小于0.9,说明柱截面仍呵减小,梁两端受拉钢筋配筋率为1.05%和1.2%,稍低于经济
3.4 进一步调整梁柱截面尺寸,再重新计算
由于柱轴压比和梁配筋率与理想值均较接近,调整范围不要太大,取柱截面尺寸600×600,梁截面尺寸250×550,重新计算,所选框架梁柱的配筋简图如图2所示,最大柱轴压比0.85,
接近且小于0.9,说明调整后的柱截面尺寸是合适的。

梁两端受拉钢筋配筋率均为1.49%,在经济配筋率范围内,梁跨中受拉钢筋配筋率1.0%,稍高于经济配筋率,与第一次调整后的梁截面比较,从经济性考虑,显然本次调整后结果更理想。

一般来说,根据初步选定的较大梁柱截面,采用以上方法,经过1次~2次调整,均会优选出合适的框架梁柱截面尺寸。

确定梁柱截面尺寸时需注意的问题
1)框架梁宽最好不要小于250,一般来讲,布置梁纵筋时,250宽梁要比200宽梁方便得多。

2)梁高的确定要结合建筑图纸综合考虑,特别是当梁下设门窗时,从方便施工考虑,梁底与门窗顶最好平齐,如果建筑不允许门窗顶标高调整,可适当加大梁高,以方便施工。

3)高层建筑内力及配筋多由水平荷载控制,最大轴压比的柱多发生在边柱或角柱(各柱截面相同的情况下),确定柱截面尺寸时,选取相应的柱为研究对象。

4)框架梁柱截面尺寸尚应符合《建筑抗震设计规范》6.3.1,6.3.6条的规定。

嵌固端所在层号该如何填?
嵌固端所在层号指的是在指定层的底端嵌固,程序默认值是地下室层数+1,由于规范中对嵌固层刚度比有所规定,如果地上一层与地下一层相关部位的侧向刚度比大于0.5,则不满足规范要求,需要将嵌固层下移。

新版PKPM 嵌固端所在层号怎么输入
0,则认为基础回填土对结构没有约束作用,即结构嵌固在基础底板,地震力往下传。

若填入一个负数,如填-m,其中m不大于地下室的层数,则表示有m层地下室顶板的水平位移为0,地震力不传到这些层上,若填入正数,则该参数填的越高,就表示基础回填土对结构的约束能力越强,该数大于5时域嵌固所有地下室顶板作用相同,一般情况取3,以近似考虑回填土对地下室的弹性约束。

梁间荷载计算
一般来说,梁间荷载主要是梁上的墙体恒载。

输恒载时,如果有面积比较大的门窗,墙体恒载就打折0.7~0.8,门窗面积比较小时,就打折0.8~0.9。

没有门窗就按实际墙体重量输入。

这就差不多了。

墙体荷载按照均布线荷载输入就可以了。

(墙体长度×墙体高度-洞口面积)÷墙体长度×墙体面荷载+窗线荷载
楼面恒载:pmcad---荷载输入----恒活设置----自动计算楼板自重前打钩。

做完这些之后,将恒载设置为1.5KN/㎡(主要是装修荷载)。

楼面活载:这个是根据建筑的使用功能来决定,要查荷载规范。

比如说:建筑的功能是办公室,那么你查规范可得为2KN/㎡。

梁的恒载:在pkpm中不用另外输入,程序会自动计算。

梁间荷载:计算公式是:{【跨度*(层高-梁高)-门窗面积】*墙厚度*墙的容重+装修面荷载*【跨度*(层高-梁高)-门窗面积】+门窗面荷载*门窗面积}/跨度
举个例子:假设跨度为3m,窗的尺寸为1.8m*1.8m,层高是2.9m,梁高是500mm,墙厚200mm,墙容重为12KN/㎡,墙面装修抹灰厚40mm,装修抹灰的面荷载根据查荷载规范得0.9KN/㎡,门窗的面荷载也查规范得0.45KN/㎡。

把这些数据带进去试试看就知道了。

楼面荷载包括楼面恒载和活载这都是一些固定值不需要计算恒载一般取值4-5KN/m2。

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