柱配筋例题

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6.15已知某矩形截面偏心受压柱,处于一类环境,安全等级为二级,截面尺寸为400
mm×500mm,柱的计算长度l c=l0=4.0m,选用C35混凝土和HRB400钢筋,承受轴力设计
值N=1400kN,弯矩设计值M1=247kN•m,M2=260kN•m。若箍筋直径dv=10mm,采用对称
配筋,求该柱的对称配筋面积。
【解】
(1)确定基本参数
查附表1-2、附表1-5、附表1-10和附表1-11可得:C35混凝土fc = 16.7N/mm2;HRB400
钢筋fy = f’y =360N/mm2;1=1.0,1=0.8;b = 0.518
查附表1-13,一类环境,c=20mm
取402/v'ssddcaamm,则460405000sahhmm
A=400×500=200000mm2,I=bh3/12=400×5003/12=4.167×109mm4,
mm34.144AIi

202030maxa,he
mm
(2)判别考虑二阶效应的条件
M1/ M2=247/260=0.95>0.9
l0/ i=4000/144.34=27.71
34-12 M1/ M2=22.6,所以l0/ i>34-12 M1/ M2
N/( fcA)=1400000/(16.7×200000)=0.42<0.9
故需考虑二阶效应
(3)求考虑二阶效应的弯矩设计值M
Cm=0.7+0.3 M1/ M2=0.985
ζc=0.5fcA/N=0.5×16.7×200000/1400000=1.19>1.0,所以取ζc =1.0

11.1/)/(130011c200a2ns

hlheNM

Cm ηns =1.09335>1.0,则M=Cm ηns M2 =284.27kN•m
(4)计算e0、ei

mm1.2031014001027.284360NMe
mm1.223201.203a0ieee
(5)计算ξ,并判断偏心受压类型

518.0456.04604007.160.1101400b30c1

bhf

N

所以为大偏心受压。
(6)计算As和A's

0.174mm460802456.00s
h

a

mm1.433402501.2232siahee



2
23
s0y

2
0c1
smm197)40460(3604604007.160.1)456.05.01(456.01.4331014005.01ahfbhfNeAAs



400500400%2.0
mm2

本题采用对称配筋,其配筋面积总和为719+719=1438 mm2,与习题6.3非对称配筋面
积总和421.9+954.4=1376.3mm2相比,多61.7 mm2。由此可见,相同条件下,对称配筋要
比非对称配筋总配筋量要多一些。
(7)验算垂直于弯矩作用平面的轴心受压承载能力
由l0/b=4000/400=10,查表6-1 得φ=0.98
按公式(6-17)计算


kN1400kN3402N103402)719719(3605004007.1698.09.0)]([9.03ssycN

AAfAfN
u

满足要求。
(8)验算全部纵筋的配筋率




%5
%55.0

%72.0%100200000719719%100
s's

A

AA

,满足要求

(9)选配钢筋
受拉和受压钢筋均选用3 18(As=763mm2),满足配筋面积和构造要求。

6.16 已知条件同习题6.7,采用对称配筋,求该柱的对称配筋面积。
【解】
(1)确定基本参数
查附表1-2、附表1-5、附表1-10和附表1-11可得:C30混凝土fc = 14.3N/mm2;HRB400
钢筋fy = f’y =360N/mm2;1=1.0,1=0.8;b = 0.518
查附表1-13,一类环境,c=20mm
取382/v'ssddcaamm,则562386000sahhmm

A=400×600=240000mm2,I=bh3/12=400×6003/12=7.2×109mm4,mm2.173AIi

202030maxa,he
mm
(2)判别考虑二阶效应的条件
M1/ M2=124/155=0.8<0.9
l0/ i=6600/173.2=38.11
34-12 M1/ M2=24.4,所以l0/ i>34-12 M1/ M2
N/( fcA)=3100000/(14.3×240000)= 0.9
故需考虑二阶效应
(3)求考虑二阶效应的弯矩设计值M
Cm=0.7+0.3 M1/ M2=0.94
ζc=0.5fcA/N=0.5×14.3×240000/3100000=0.55<1.0
414.1/)/(130011c200a2ns

hlheNM

Cm ηns =1.326>1.0,则M=Cm ηns M2 =205.97kN•m
(4)计算e0、ei

mm4.661031001097.205360NMe
mm4.86204.66a0ieee
(5)计算ξ,并判断偏心受压类型

518.0964.05624003.140.1103100b30c1

bhf

N

所以为小偏心受压。
(6)按小偏心重新计算ξ

mm4.348383004.862siahee
由式(6-35)得



790.0518.05624003.140.1)38562()518.08.0(5624003.140.143.04.3481031005624003.140.1518.010310043.0233b0c10b120c10c1b




bhf
ah

bhfNe

bhfN

s

(7)计算As和A's
ξ=0.790<ξcy=2×0.8-0.518=1.08
由式(6-36)得



2
23
s0y

2
0c1
smm9.1147)38562(3605624003.140.1)790.05.01(790.04.3481031005.01ahfbhfNeAAs



480600400%2.0
mm2

本题采用对称配筋,其配筋面积总和为1147.9+1147.9=2295.8mm2,与习题6.7非对称
配筋面积总和516.4+1140.8=1657.2mm2相比,多638.6mm2,由此可见,相同条件下,对
称配筋要比非对称配筋总配筋量要多一些。
(8)验算垂直于弯矩作用平面的轴心受压承载能力
由l0/b=6600/400=16.5,查表6-1 得φ=0.855
由式(6-17)可得:

kN3100kN9.3276N109.3276)9.11479.1147(3606004003.14855.09.0)]([9.03ssycN

AAfAfN
u

满足要求
(9)验算全部纵筋的配筋率




%5
%55.0

%96.0%1002400009.11479.1147%100
s's

A

AA

,满足要求

(10)选配钢筋
受拉和受压钢筋均选用3 22(As=1140mm2),满足配筋面积和构造要求。