结构柱截面估算方法

梁、板、柱截面尺寸估算
今天，我们将讨论如何估算梁、板、柱截面尺寸。

估算梁、板、柱截面尺寸主要受四
大要素影响：结构形式、结构布置、荷载条件和材料性质。

首先讨论结构形式。

梁、板、
柱的布置形式受结构空间状况、受力分布、支承形式、弹性模量、构件长度、构件形状等
条件影响。

其次讨论结构布置。

结构布置指结构中各构件的排列、铰接和联接方法。

针对特定的
结构形式，通过施工经验或专业计算可以得到合理的结构型式。

此外，结构布置也受到建
筑外形、建筑结构、荷载特性等因素的影响。

再次讨论是荷载条件。

荷载条件指的是结构中各构件承受的类型、方向和大小，受荷
载条件影响，我们可以确定梁、板、柱的厚度和尺寸，也可以结合实际工况确定合适的截面。

最后讨论材料性质。

材料性质涉及到梁、板、柱的材料成分及其物理性能。

例如，混
凝土和钢筋混凝土结构通常采用混凝土截面，采用钢筋混凝土作为梁、板、柱的截面，其
截面尺寸应与设计和混凝土的强度有关。

总的来说，梁、板、柱截面尺寸的估算，主要受结构形式、结构布置、荷载条件和材
料性质等四个要素的影响。

针对每一种要素，我们都可以通过综合考虑来选择合理的做法，以便估算出最适合结构的梁、板、柱截面尺寸。

钢结构梁柱估算梁的设计：1.型钢梁设计由梁的荷载和支承情况根据内力计算得到梁的最大弯矩，根据选用的型钢材料确定其抗弯强度设计值，由此求得所需要的梁净截面抵抗矩，然后在型钢规格表中选择型钢的型号。

最后对选定的型钢梁截面进行强度、刚度和整体稳定验算。

2.组合梁设计梁的截面选择步骤为：估算梁的高度（一般用经济高度）、确定腹板的厚度和翼缘尺寸，然后验算梁的强度、稳定和刚度。

柱的设计：1.实腹柱设计截面选择的步骤如下：（1）假定柱的长细比，一般在50―90范围之内，轴力大而长度小时，长细比取小值，反之取大值；（2）根据已假定的长细比，查得轴心受压稳定系数。

然后根据已知轴向力和钢材抗压强度设计值求得所需截面积；（3）求出截面两个主轴方向所需的回转半径（根据已知的两个方向的计算长度和长细比）；（4）由此计算出截面轮廓尺寸的高和宽；（5）通过求得的截面面积和宽以及高，再根据构造要求、钢材规格等条件，选择柱的截面形式和确定实际尺寸；（6）验算实腹柱的截面强度、刚度，整稳和局稳；2.格构柱设计截面选择的步骤如下：（1）假定长细比，一般在50―90之间；（2）计算柱绕实轴整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。

根据假定的长细比，查稳定系数，最后确定所需的截面面积；（3）计算所需回转半径；（4）算出截面轮廓尺寸宽度和高度；（5）计算虚轴长细比；通过求得的面积、高度和宽度以及考虑到钢材规格及构造要求选择柱的截面形式和确定实际尺寸。

（6）强度、刚度和整稳验算；（7）缀条设计和缀板设计；回转半径就是惯性半径。

定义：任意形状截面的面积为A，则图形对y轴和z轴的惯性半径分别为iy=sqrt(Iy/A),iz=sqrt(Iz/A).特征：惯性半径是对某一坐标轴定义的；惯性半径的量纲为长度的一次方，单位为M；惯性半径的值恒为正。

用处：1,惯性矩Ix,回转半径ix=sqrt（Ix/A),长细比λx=lox/ix,截面验算：局部稳定b/t=(10+0.1λ)sqrt(235/fy);h0/tw=(25+0.5λ)sqrt(235/fy).2,知道了柱子的轴力和计算长度-假定长细比初步估计截面-选定截面计算长细比，回转半径惯性矩等-截面验算。

框架柱的截面尺寸确定方法2009-09-26 06:21 P.M.(1)现浇框架柱的混凝土强度等级，当抗震等级为一级时，不得低于C30；抗震等级为二至四级及非抗震设计时，不低于C20，设防烈度8度时不宜大于C70，9度时不宜大于C60。

(2)框架柱截面尺寸，可根据柱支承的楼层面积计算由竖向荷载产生的轴力设计值`N_V`(荷载分项系数可取1.25)，按下列公式估算柱截面积`A_O`，然后再确定柱边长。

1)仪有风荷载作用或无地震作用组合时N=(10.5~1.1)`N_V` (5-15)`A_C`≥`(N)/(F_C)` (5-16)2) 有水平地震作用组合时N=Ζ`N_V` (5-17)Ζ为增大系数,框架结构外柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2;框剪结构外柱取1.1~1.2,内桩取1.0.有地震作用组合时柱所需截面面积为`A_C`≥`(N)/(Μ_NF_C)` (5-18)其中`F_C`为混凝土轴心抗压强度设计值,`Μ_N`为柱轴压比限值当不能满足公式(5-16)、(5-18)时，应增大柱截面或提高混凝土强度等级。

(3)柱截耐尺寸：非抗震设计时，不宜小于250MM，抗震设计时，不宜小于300MM；圆柱截面直径不宜小于350MM；柱剪跨比宜大于2；柱截面高宽比不宜大于3。

框架柱剪跨比可按下式计算：Λ=M/(V`H_O`) (5-19)式中Λ——框架柱的剪跨比。

反弯点位于柱高中部的框架柱，可取柱净高与2倍柱截面有效高度之比值；M-柱端截面组合的弯矩计算值，可取上、下端的较大值；V-柱端截面与组台弯矩计算值对应的组合剪力计算值；`H_O`——计算方向上截面有效高度。

(4)柱的剪跨比宜大于2，以避免产生剪切破坏。

在设计中，楼梯间、设备层等部位难以避免短柱时，除应验算柱的受剪承载力以外，还应采取措施提高其延性和抗剪能力(5)框架柱截面尺寸应满足抗剪(即剪压比)要求。

矩形截面柱应符合下列要求；无地震组合时`Ν_C`≤`0.25Β_CF_CBH_O` (5-20)`Ν_C`≤`(1)/(R_RE)`(0.2)`Β_CF_CBH_O` (5-21)Ν_C`≤`(1)/(R_RE)`(0.15)`Β_CF_CBH_O` (5-22)式中 `V_C`——框架柱的剪力设计值；`F_C`——混凝土轴心抗压强度设计值；B、`H_O`——柱截面宽度和截面有效高度；`R_RE`----承载力抗震调整系数为O 85；`Β_C`——当≤C50时，`Β_C`取1.0；C80时，`Β_C`取0.8；C50～C80之间时，取其内插值。

钢结构梁柱估算梁的设计：1.型钢梁设计由梁的荷载和支承情况根据内力计算得到梁的最大弯矩，根据选用的型钢材料确定其抗弯强度设计值，由此求得所需要的梁净截面抵抗矩，然后在型钢规格表中选择型钢的型号。

最后对选定的型钢梁截面进行强度、刚度和整体稳定验算。

2.组合梁设计梁的截面选择步骤为：估算梁的高度（一般用经济高度）、确定腹板的厚度和翼缘尺寸，然后验算梁的强度、稳定和刚度。

柱的设计：1.实腹柱设计截面选择的步骤如下：（1）假定柱的长细比，一般在50―90范围之内，轴力大而长度小时，长细比取小值，反之取大值；（2）根据已假定的长细比，查得轴心受压稳定系数。

然后根据已知轴向力和钢材抗压强度设计值求得所需截面积；（3）求出截面两个主轴方向所需的回转半径（根据已知的两个方向的计算长度和长细比）；（4）由此计算出截面轮廓尺寸的高和宽；（5）通过求得的截面面积和宽以及高，再根据构造要求、钢材规格等条件，选择柱的截面形式和确定实际尺寸；（6）验算实腹柱的截面强度、刚度，整稳和局稳；2.格构柱设计截面选择的步骤如下：（1）假定长细比，一般在50―90之间；（2）计算柱绕实轴整体稳定，用与实腹柱相同的方法和步骤选出肢件的截面规格。

根据假定的长细比，查稳定系数，最后确定所需的截面面积；（3）计算所需回转半径；（4）算出截面轮廓尺寸宽度和高度；（5）计算虚轴长细比；通过求得的面积、高度和宽度以及考虑到钢材规格及构造要求选择柱的截面形式和确定实际尺寸。

（6）强度、刚度和整稳验算；（7）缀条设计和缀板设计；回转半径就是惯性半径。

定义：任意形状截面的面积为A，则图形对y轴和z轴的惯性半径分别为iy=sqrt(Iy/A),iz=sqrt(Iz/A).特征：惯性半径是对某一坐标轴定义的；惯性半径的量纲为长度的一次方，单位为M；惯性半径的值恒为正。

用处：1,惯性矩Ix,回转半径ix=sqrt（Ix/A),长细比λx=lox/ix,截面验算：局部稳定b/t=(10+0.1λ)sqrt(235/fy);h0/tw=(25+0.5λ)sqrt(235/fy).2,知道了柱子的轴力和计算长度-假定长细比初步估计截面-选定截面计算长细比，回转半径惯性矩等-截面验算。

框架柱截面尺寸估算(一)框架柱截面尺寸估算是建筑设计和施工中的重要问题之一。

正确的估算可以确保框架结构强度和稳定性，避免出现安全隐患。

下面我们就来了解一下框架柱截面尺寸估算的基本知识和方法。

一、框架柱截面尺寸设计原则在设计框架柱截面尺寸时，有以下几个原则需要遵循：1、承载能力原则：即在承受同样荷载作用下，柱子必须足够坚固。

选择柱子的截面尺寸时，应该考虑单向或双向弯曲的扭矩大小和柱子长度。

2、经济性原则：在保证柱子性能的情况下，尽可能采用较小的截面。

因为强度越高的柱子价格和加工难度都会相应地增加。

3、施工方便性原则：采用最方便加工成型的截面，有助于施工的顺利进行。

二、框架柱计算公式下面介绍一下框架柱计算公式，以帮助我们更好地了解如何估算柱子的尺寸。

1、钢柱计算公式：P=kAσ其中，P是柱子的极限承载能力，A是柱子的截面面积，σ是柱子的材料强度，k是系数，一般为0.85。

2、混凝土柱计算公式：P=0.85fcbAc其中，P是柱子的极限承载能力，fcb是混凝土的抗压强度，Ac是柱子的截面面积，0.85是减少柱子在条件考虑下的极限承载能力。

三、如何估算框架柱截面尺寸根据上述原则和计算公式，我们可以采用下述方法来估算框架柱截面尺寸：1、确定荷载，即柱子需要承受的荷载。

2、确定柱子长度。

3、根据荷载和长度，采用计算公式来计算柱子的极限承载能力。

4、根据经济性原则和施工方便性原则，选择柱子的截面形状和尺寸。

5、进行柱子的结构设计和材料的选择。

总之，框架柱截面尺寸的估算需要考虑多个因素，其中关键的是确定柱子需要承受的荷载和长度，然后根据计算公式得出柱子的极限承载能力，最后根据原则选择柱子的截面形状和尺寸。

这样才能确保构建的框架结构具有足够的强度和稳定性。

柱截面尺寸计算柱截面的确定，在高层的情况下，往往是由轴压比控制，而多层不见得是。

层数越少，越可能不是轴压比控制。

这是个概念问题，首先应当明确。

对高层（或者层数较多的多层），在柱截面估算时，应当先明确几点：混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。

只有知道这几点，估算轴力才可能确定截面。

柱轴力的估算，首先确定每层柱受荷的面积。

此部分的面积，可简单的取柱左右（上下）两个跨度之和的一半进行计算。

再根据结构型式及活荷载的情况，确定每层的自重。

这个自重是个经验值，在各种手册上都有相关的介绍。

一般是框架结构14~16KN/m^2，剪力墙结构15~18KN/m^2。

值得提醒的是，这里的自重是标准值，而在算柱轴压比时应当采用设计值。

最后，对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重，可算出柱轴力，柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。

以上情况，仅是对柱截面的估算。

最后应当整体的计算结果进行调整。

框架柱截面的估算1、估算公式：Ac>=Nc/(a*fc)其中：a----轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05）fc---砼轴心抗压强度设计值Nc---估算柱轴力设计值2、柱轴力设计值：Nc=1.25CβN其中：N---竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载）β---水平力作用对柱轴力的放大系数七度抗震：β=1.05、八度抗震：β=1.10C---中柱C＝1、边柱C＝1.1、角柱C＝1.23、竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq其中：n---柱承受楼层数A---柱子从属面积q---竖向荷载标准值（已包含活载）框架结构：10~12（轻质砖）、12~14（机制砖）框剪结构：12~14（轻质砖）、14~16（机制砖）筒体、剪力墙结构：15~18单位：KN/(M*M)4、适用范围轴压比控制小偏心受压或轴心受压柱的破坏，因此适用于高层建筑中的底部楼层柱截面的估算。

我补充一点：根据轴压比的公式：Ac>=Nc/(a*fc)这里面的关键是Nc的确定，要想方面准确地确定该值，知首要弄明白两个参数：1、楼层平均荷载标准值；2、柱的分荷面积（角柱、边柱、中柱是各不相同的，假设角柱分荷面积为S，则边柱为2S，中柱为4S）。

如何估计钢梁柱截面尺寸估计钢梁和柱截面尺寸是结构设计的关键步骤之一、这些尺寸的准确估计可以确保结构的安全性和稳定性。

以下是一种常见的方法来估计钢梁和柱截面尺寸。

1.确定荷载：首先，需要确定施加在钢梁和柱上的荷载。

这些荷载可能包括自重、活载、风载、地震载等。

根据设计标准或规范，了解要施加的荷载类型和大小。

2.确定承载能力：在估计截面尺寸之前，需要先了解钢材的承载能力。

这些数据可以从制造商提供的技术手册或钢材制造标准中获得。

或者，也可以通过实验室测试来获得材料的强度和刚度信息。

3.选择适当的截面形状：根据具体的设计要求，选择适合的截面形状。

常见的钢梁截面形状有I形梁、H形梁、角钢和工字钢等。

钢柱的截面形状可以是圆形、方形、矩形等。

4.计算弯曲和剪切力：根据施加在截面上的荷载，计算出弯曲力和剪切力。

这些力对于确定截面尺寸至关重要。

5.弯曲力的估算：根据钢梁的几何形状、施加荷载的类型和位置，可以使用静力学原理进行弯曲力的估算。

通常，这涉及到计算弯矩和截面模量等参数。

6.剪切力的估算：剪切力是指施加在钢梁或柱截面上的横向力。

根据施加荷载的类型和位置，可以使用静力学原理进行剪切力的估算。

通常，这涉及到计算剪力和截面的抗剪能力等参数。

7.估计截面尺寸：根据已知的荷载类型、承载能力、弯曲力和剪切力，可以通过代数和几何的方法估计钢梁和柱的截面尺寸。

此过程通常涉及将计算出的力和截面特性相匹配，以获得适当的截面尺寸。

8.考虑设计标准和规范：在估计截面尺寸的过程中，需要考虑适用的设计标准和规范。

这些标准和规范可以提供对截面尺寸的最小要求，以确保结构的安全性和稳定性。

9.优化设计：一旦估计出初步的截面尺寸，可以对设计进行优化。

这可以包括调整截面尺寸，增加材料的使用效率，从而减少结构的重量和成本。

总之，估计钢梁和柱截面尺寸是一项复杂的任务，需要综合考虑材料的强度和刚度、施加的荷载、几何形状以及适用的设计标准和规范等因素。

最终的截面尺寸选择需要确保结构的安全性、稳定性和经济性。

钢结构梁柱尺寸估算一、确定设计荷载和跨度在进行梁柱尺寸估算之前，首先需要确定设计荷载和梁柱的跨度。

设计荷载是指建筑物在使用过程中可能承受的最大荷载，包括自重、活载和风荷载等。

跨度是指梁柱所跨越的水平距离，也是决定梁柱尺寸的重要因素之一。

二、计算梁柱的截面特性根据设计荷载和梁柱跨度，可以计算出梁柱的截面特性，包括截面面积、惯性矩和截面模量等。

梁柱的截面特性决定了其承载能力和刚度。

可以通过计算公式或使用专业软件进行计算。

三、确定梁柱的材料钢结构梁柱一般采用优质的钢材作为材料，常见的有Q235、Q345等。

根据工程要求和设计要求，选择合适的材料。

四、根据承载能力计算截面尺寸梁柱的截面尺寸应满足承载能力的要求，即能够承受设计荷载。

根据梁柱的截面特性和材料强度，可以计算出合适的截面尺寸。

一般情况下，梁柱的截面尺寸越大，承载能力越大。

但是过大的截面尺寸会增加材料消耗和造价，因此需要在满足承载能力要求的前提下尽量减小截面尺寸。

五、考虑稳定性和挠度除了承载能力，梁柱的稳定性和挠度也是设计中需要考虑的因素。

稳定性是指梁柱在受力过程中不发生屈曲和侧向位移的能力。

挠度是指梁柱在承受荷载时产生的弯曲变形。

稳定性和挠度的要求可以通过相关规范和标准确定。

六、进行验算和优化完成梁柱尺寸估算后，需要进行验算和优化。

验算是指通过计算和对比确定梁柱的承载能力是否满足设计要求。

如果不满足，需要进行优化，调整梁柱的尺寸或材料等。

钢结构梁柱尺寸估算是建筑工程设计中的重要环节。

通过确定设计荷载和梁柱跨度，计算截面特性，选择合适的材料，根据承载能力计算截面尺寸，并考虑稳定性和挠度等因素，可以得出合理的梁柱尺寸。

在实际设计中，还需要进行验算和优化，确保梁柱的安全可靠。

在进行梁柱尺寸估算时，需要遵循相关规范和标准，确保设计的准确性和可行性。

第二章 梁柱截面估算一、梁柱截面估算（1）梁：h b =(1/8～1/12)l b b =(1/2～1/3) h b《建筑抗震设计规范》规定：梁的截面尺寸，宜符合下列各项要求：1、 截面宽度不宜小于200mm ；2、 截面高宽比不宜大于4；3 、净跨与截面高度之比不宜小于4。

（2）柱：柱的截面尺寸一般由满足抗震要求的柱轴压比确定。

A c ≥[]c c f N μ柱轴压力设计值：n Fg N e β=β ：考虑地震作用组合柱轴力增大系数，边柱1.3，不等跨内柱1.25，等跨内柱1.2F ：按简支状态柱的受荷面积g e ：楼面荷载近似取值 12～15KN/m 2n ：验算截面以上楼层层数A c ：柱估算截面面积[]c μ：柱轴压比限值，按抗震等级确定。

《建筑抗震设计规范》规定：柱的截面尺寸，宜符合下列各项要求：1、截面的宽度和高度均不宜小于300mm ；圆柱直径不宜小于350mm 。

2、 剪跨比宜大于2。

3、截面长边与短边的边长比不宜大于3。

二、柱网尺寸,层高和梁柱截面尺寸的确定1、框架结构柱网布置图图2.1 柱网布置图2.计算高度确定计算简图中的杆件以计算轴线表示，柱取截面形心线，梁取截面形心线。

框架计算高度：除底层外的其余各层都取建筑层高。

底层高度取基础顶面到二层楼面梁顶的距离，框架梁的跨度取柱轴线之间的距离。

3、梁柱界面尺寸的确定（1）柱中柱的截面估算按中柱的负荷面积估算底层柱的轴力：恒载 ()()120.50.57.87.27.8 3.052430kN ⨯⨯⨯+⨯+⨯=活载 ()()20.50.57.87.27.8 3.05405kN ⨯⨯⨯+⨯+⨯=估算柱轴力设计值 1.22430 1.44053483v N kN =⨯+⨯=A c ≥[]3521.2 1.2348310 3.44100.8514.3v c cN mm f μ⨯⨯==⨯⨯ 中柱的截面尺寸为600mm ⨯600mm边柱的截面估算：1轴：按边柱的负荷面积估算底层柱的轴力：恒载 ()120.57.20.58.0 3.051188kN ⨯⨯⨯⨯+⨯=活载 ()20.57.20.58.0 3.05198kN ⨯⨯⨯⨯+⨯=[]()3521.3 1.21188 1.4198101.3 1.68100.8514.3c c N Ac mm f μ⨯⨯+⨯⨯≥==⨯⨯ 边柱的截面尺寸为600mm ⨯600mmA 轴：按边柱的负荷面积估算底层柱的轴力：恒载 ()120.58.0 3.6 3.951800kN ⨯⨯⨯+⨯=活载 ()20.58.0 3.6 3.95300kN ⨯⨯⨯+⨯=A c ≥[]()3521.3 1.21800 1.4300101.3 2.55100.8514.3c c N mm f μ⨯⨯+⨯⨯==⨯⨯ 边柱的截面尺寸为600mm ⨯600mm角柱的截面估算：按角柱的负荷面积估算底层柱的轴力：恒载 120.57.8 3.65842.4kN ⨯⨯⨯⨯=活载 20.57.8 3.65140.4kN ⨯⨯⨯⨯=估算柱轴力设计值 1.2842.4 1.4140.41010.88v N kN =⨯+⨯=A c ≥[]3521.3 1.31010.88109.98100.8514.3v c cN mm f μ⨯⨯==⨯⨯ 考虑角柱受作用复杂等因素，暂取角柱截面尺寸为600mm ⨯600mm（2）梁①纵向框架梁1（跨度L=6900mm ）1111(~)(~)6900575~862.58128126501111(~)(~)650216.7~3252 3.02 3.0250h l mm mm h mmb h mm mm b mm==⨯====⨯==取取梁的截面尺寸为250mm ×650mm②纵向框架梁2（跨度L=2400 mm ）(~)(~)2400200~3008128122501111(~)(~)25083.3~1252 3.02 3.0250h l mm mm h mmb h mm mm b mm==⨯====⨯==取考虑一条轴线，取梁的截面尺寸为250mm ×250mm③纵向框架梁3（L=7000 mm ） 1111(~)(~)7000583.3~8758128127001111(~)(~)700233.3~3502 3.02 3.0250h l mm mm h mmb h mm mm b mm==⨯====⨯==取取梁的截面尺寸为250mm ×700mm④横向框架梁4（跨度L=3900 mm ） 1111(~)(~)3900325~487.58128124001111(~)(~)400133.3~2002 3.02 3.0250h l mm mm h mmb h mm mm b mm==⨯====⨯==取取梁的截面尺寸为250mm ×400m⑤次梁1（跨度L=3900mm ） 1111(~)(~)3900243.8~325121612163001111(~)(~)300100~1502 3.02 3.0150h l mm mm h mmb h mm mm b mm==⨯====⨯==取取梁的截面尺寸为150mm ×300mm⑥次梁2（跨度L=1500mm ）(~)(~)150093.8~125121612162001111(~)(~)20066.7~1002 3.02 3.0150h l mm mm h mmb h mm mm b mm==⨯====⨯==取取梁的截面尺寸为150mm ×200mm⑦悬臂梁（L=1200 mm ）h ≥L/6=1200/6=200mm取h=400mm梁的截面尺寸为250mm ×400mm（3） 板尺寸的确定此结构楼层统一采用现浇楼板a.单向板的截面设计要点： 现浇钢筋混凝土单向板的厚度h 除应满足建筑功能外，还应符合下列要求：跨度小于1500mm 的屋面板 h ≥50mm 跨度大于等于1500mm 的屋面板 h ≥60mm 民用建筑楼板 h ≥60mm 工业建筑楼板 h ≥70mm 行车道下的楼板 h ≥80mm 此外，为了保证刚度，单向板的厚度尚应不小于跨度的1/40（连续板）、1/35（简支板）以及1/12（悬挑板）。