高校教学楼设计(10 截面设计)

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十截面设计
(一)梁截面设计
1.正截面受弯承载力计算
1)已知条件
混凝土强度等级选用C30,f c=14.3N/mm2,f t=1.43N/mm2。

纵向受力钢筋选用HRB335(f y= f’y=300N/mm2),箍筋选用HRB235(f y= f’y=210N/mm2)。

梁的截面尺寸为300×800,300×600两种,则h01=800-35=765mm,h02=600-35=565mm。

2)构造要求
(1)承载力抗震调整系数γRE=0.75
(2)三级抗震设防要求,框架梁的混凝土受压区高度x≤0.35h0
则x1≤0.35h01=0.35×765=267.75mm
x2≤0.35h02=0.35×565=197.75mm
(3)梁的纵筋最小配筋率:
支座:
0.25%×300×765=573.75mm2>(55×1.43/300) %×300×765=417.83mm2
0.25%×300×565=423.75mm2>(55×1.43/300) %×300×565=256.09mm2
所以:A s1min=573.75mm2
A s2min=423.75mm2
跨中:
0.2%×300×765=459mm2>(45×1.43/ 300) %×300×765=341.86mm2
0.2%×300×565=339mm2>(45×1.43/300) %×300×565=252.48mm2
所以:A s1min=459mm2
A s2min=339mm2
(4)箍筋的配箍率箍筋的配筋率
ρsvmin=0.24×f t/f yv=0.24×1.43/210=0.16%
4)配筋计算
因结构、荷载均对称,故整个框架采用左右对称配筋。

当梁下部受拉时,按T 形截面控制。

当梁上部受拉时,按矩形截面设计。

以第五层AB跨梁为例,给出计算方法和过程,其他各梁的配筋计算见表格。

(1)跨中
下部受拉,按T形截面设计。

翼缘计算宽度按跨度考虑时,b’f=l/3=7.2/3=2.4m=2400mm;当按梁间间距考虑时,b’f=b+S n=300+(3900-150-100)=3050mm;当按按翼缘厚度考虑时,h0=765mm,h’f/h0=100/765=0.131>0.1,此种情况不起控制作用。

综上,取b’f=2400mm。

考虑抗震承载力调整系数γRE=0.75,弯矩设计值为
0.75×132.73=99.55kN•m 。

因为m 55kN .99m 2453.88kN )2
100
-(765100240014.30.1)2h'h (h'b'f f 0f f c 1⋅>⋅=⨯⨯⨯⨯=-α,故属第一类截面。

005.076524003.140.11099.55h b'f M 2
6
2
0f c 1s =⨯⨯⨯⨯==αα,0.005211s =--=αξ 2
y 0f c 1s 435mm
765/300240014.30.1005.0f /h b'f A =⨯⨯⨯⨯==ξα 而A smin =459mm 2,故配筋218,As=509mm 2 (2)支座 (以左支座为例)
将下部截面的
218钢筋深入支座,作为支座负弯矩作用下的受压钢筋(A’s =509mm 2),再计算相应的受拉钢筋A s 。

考虑抗震承载力调整系数,弯矩设计值为0.75×96.19=72.14kN•m 。

016.0765
3003.140.1)
35765(5093001014.722
6s -=⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯=α,0016.0<-=ξ 说明A’s 富余,且达不到屈服,可以近似取
2
6s 0y s 329mm
)35765(3001014.72)'a h (f M A =-⨯⨯=-= 而A smin =573.75mm 2,故配筋220,A s =628mm 2 全部梁的正截面配筋计算过程与结果见下表。

梁正截面配筋计算表
20,1256 20,1256 20,1256
20,1256 22,1520 22,1520
2.斜截面受弯承载力计算
承载力抗震调整系数γRE =0.85。

以第五层AB,BC 跨梁为例,给出计算方法和过程,其他各梁的配筋计算见表格。

AB 跨梁
37kN .6567653003.140.12.0bh f 2.069kN .9205.10985.0V 0c c RE =⨯⨯⨯⨯=<=⨯=βγ
故截面尺寸满足要求。

梁端箍筋加密区取2肢Φ8@100,箍筋用HPB235级钢筋(f yv =210N/mm 2),则:
69kN
.9266kN .340765)100/101(21025.176530043.142.0h )s /A (25f .1bh 42f .00sv yv 0t >=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+箍筋加密区长度取1.2m ,非加密区取2肢Φ8@150设置满足要求。

BC 跨梁
77kN .4845653003.140.12.0bh f 2.004kN .4011.4785.0V 0c c RE =⨯⨯⨯⨯=<=⨯=βγ
故截面尺寸满足要求。

梁端箍筋加密区取2肢Φ8@100,箍筋用HPB235级钢筋,则:
565
)100/101(21025.156530043.142.0h )s /A (25f .1bh 42f .00sv yv 0t ⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+04kN .4060kN .251>=
由于非加密区长度较小,故全跨可按加密区配置。

全部梁的斜截面配筋计算结果与结果见下表。

梁斜截面配筋计算表
(二)柱截面设计
1.已知条件
混凝土采用C30,f c=14.3N/mm2,f t=1.43N/mm2,纵向受力钢筋选用HRB400(f y= f’y=360N/mm2),箍筋选用HRB235(f y= f’y=210N/mm2)。

柱的截面尺寸:底层为650×650;其他层为600×600。

则h01=650-40=610mm,h0=600-40=560mm。

2.构造要求
1)抗震调整系数γRE=0.80
2)三级抗震设防要求,框架柱纵筋最小配筋百分率应满足:0.7%
则A s1min=0.007×650×610=2276mm2,A smin=0.007×600×560=2352mm2
3.剪跨比和轴压比验算
剪跨比宜大于2,三级框架轴压比应小于0.8,从下表中可见均满足要求。

柱剪跨比和轴压比计算表
4.柱正截面承载力计算 计算要点: ①518.0E f 1cu
s y 1
b =+
=
εβξ,0
c RE bh f N
γ=
ξ,当ξ<ξb 时为大偏心受压柱;当ξ>ξb 时为小偏心受压柱。

② e a 取20mm 和h/30两者中的较大值。

③当e i /h 0≥0.3时,δ1=1.0;当e i /h 0<0.3时,δ1=0.2+2.7e i /h 0且≤1.0。

④柱计算长度l 0=0.7l 。

⑤ l 0/h≤15时,δ2=1.0;l 0/h>15时,δ2=1.15-0.01l 0/h 且≤1.0。

⑥])h
l (h /1400e 1
1[C 21200i m ζζη+
=,取C m =1.0
⑦ξ≤2αS /h 0,
)
a h (f Ne
'A A s 0y RE s s -==γ;ξ>2αS /h 0,)
a h (f bh )f 0.5-(1-Ne 'A A s 0y 2
0c RE s s -=
=ξξγ
具体计算与配筋过程见下列两表。

边柱正截面配筋计算表
20 20 20 20 22 1256 1256 1256 1256 1520 1.12 1.12 1.12 1.12 1.15
- 77 -
中柱正截面配筋计算表
20 20 20 20 22 1256 1256 1256 1256 1520 1.12 1.12 1.12 1.12 1.15
- 78 -
5.柱斜截面承载力计算 计算要点:
①框架柱斜截面计算时的抗震调整系数为γRE =0.85。

②当λ<1时,取λ=1;当λ>3时,取λ=3。

③)bh 2f .0(1
V 0c RE
c γ≤
时截面满足要求。

④当N≤0.3f c A 时取实际值计算;当N >0.3f c bh 时取0.3f c bh 计算。


c RE 0
t V 056N .01
bh 05f .1γλ>++时按构造配箍,否则按计算配箍。

⑥箍筋加密区长度底层柱根部取2000mm ,其他端部取为1000mm 。

具体计算与配筋过程见下列两表
边柱斜截面配筋计算表
中柱斜截面配筋计算表。