谈钢筋混凝土框架柱的轴压比限值

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钢筋混凝土柱设计要点(2007.7)

1.50 1.62 1.60 1.77 1.56 1.74 1.93 1.68 1.88 2.08 1.59 1.80 2.01 2.23 1.50 1.60 1.56 1.74 1.68 1.88 1.59 1.80 2.01 1.56 1.68 1.59 1.80 1.50
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3
1.21 1.32 1.45 0.80 0.91 1.01 1.10 1.21 0.64 0.73 0.80 0.88 0.96 0.48 0.55 0.61 0.66 0.72 1.31 1.43 1.57 0.88 1.00 1.11 1.21 1.33 0.72 0.82 0.90 0.99 1.08 0.56 0.64 0.70 0.77 0.84 1.51 1.65 1.81 1.03 1.18 1.31 1.43 1.57 0.88 1.00 1.11 1.21 1.33 0.72 0.82 0.90 0.99 1.08 1.71 1.87 2.05 1.19 1.36 1.51 1.65 1.81 1.03 1.18 1.31 1.43 1.57 0.88 1.00 1.11 1.21 1.33 1.91 2.09 2.29 1.35 1.55 1.71 1.87 2.05 1.19 1.36 1.51 1.65 1.81 1.03 1.18 1.31 1.43 1.57 2.21 2.42 2.65 1.59 1.82 2.01 2.20 2.41 1.35 1.55 1.71 1.87 2.05 1.19 1.36 1.51 1.65 1.81 2.51 2.75 3.01 1.83 2.09 2.31 2.53 2.77 1.51 1.73 1.91 2.09 2.29 1.35 1.55 1.71 1.87 2.05 1.75 2.00 2.21 2.42 2.65 1.59 1.82 2.01 2.20 2.41 1.91 2.18 2.41 2.64 2.89 1.75 2.00 2.21 2.42 2.65 0.85 0.92 1.06 1.20 1.34 1.55 1.76 0.92 1.00 1.16 1.31 1.46 1.69 1.93 1.02 1.10 1.27 1.44 1.60 1.86 2.11 0.80 0.80 0.80 0.83 0.95 1.11 1.28 0.80 0.80 0.80 0.85 0.45 0.80 0.80 0.85 0.93 0.50 0.83 0.92 1.00 1.10 0.62 0.95 1.06 1.16 1.27 0.72 1.09 1.20 1.31 1.44 0.83 1.27 1.41 1.54 1.69 0.95 1.46 1.62 1.77 1.94 1.06 1.23 1.34 0.8 1.2 0.8 1.2 6d和100之较小值 ≤16 80 80 10 ≤200 柱纵筋隔根拉结 ≥18 100 100 0.51 0.56 0.62 0.67 0.34 0.39 0.43 0.46 0.50 0.57 0.63 0.69 0.76 0.39 0.45 0.49 0.54 0.59 0.70 0.78 0.85 0.93 0.50 0.57 0.63 0.69 0.76 0.83 0.92 1.00 1.10 0.62 0.70 0.78 0.85 0.93 0.95 1.06 1.16 1.27 0.72 0.83 0.92 1.00 1.10 1.09 1.20 1.31 1.44 0.83 0.95 1.06 1.16 1.27 1.21 1.34 1.46 1.60 0.95 1.09 1.20 1.31 1.44 1.40 1.55 1.69 1.86 1.11 1.27 1.41 1.54 1.69 1.53 1.69 1.85 2.02 1.23 1.40 1.55 1.69 1.86 0.6 1.2 8d和100之较小值 12 80 80 8 ≤250及20倍箍径之大值柱纵筋隔根拉结短柱 ≥14 100 100 0.4 1.2 8d和150(柱根100)之较小值 12 14 16.18 120 100 8 ≤250 0.4 8d和150(柱根100)之较小值 12 80 80 14 100 100 16.18 120 100 6(柱根8) ≤300 柱纵筋隔根拉结要提高变形能力的柱 ≥柱端加密区体积率1/2(箍筋直径，肢数不变时，间距加倍） ≤15倍纵筋直径;≤柱端加密区间距2倍 b≥450;h≥Lb/12 b≥400; h≥Lb/15 0.9 1 0.8 0.9 0.8 0.9 ≥80;≤250 1.55 1.50 1.51 1.71 1.65 1.87 1.57 1.81 2.05 1.70 1.96 2.23 1.56 1.84 2.12 2.40 ≥0.8% 《高规10.2.11-3》《高规10.2.12-9》 ρ v=λ vfc/fyv 《高规6.4.8》《高规10.2.12-2》《高规6.4.2》《抗震6.3.8-1》《高规6.4.3-1》《高规10.2.11-7》《高规6.4.6》 ≥20 150 100 15d.400及柱短边尺寸为200～300 dmax/4; 且≥6 《高规6.4.8》《砼规10.3.2》《高规6.4.3》《砼规11.4.17》《高规6.4.7-2》《高规6.4.7-3》 0.4 《高规6.4.7》 ρ v=λ vfc/fyv

结构设计中几个限值及意义

1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.6和6.4.2，6.4.5，在剪力墙的轴压比计算中，轴力取重力荷载代表设计值，与柱子的不一样。

2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。

3、侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性，高规。

3.5.2。

位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

控制比例为1.5。

见抗规3.4.2、3.4.4。

4、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规3.4.5。

5、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规5.4.4。

6、剪跨比：梁的剪跨比，剪力的位置a与h0的比值。

剪跨比影响了剪应力和正应力之间的相对关系，因此也决定了主应力的大小和方向，也影响着梁的斜截面受剪承载力和破坏的方式；同时也反映在受剪承载力的公式上。

柱的剪跨比：，若反弯点在柱子层高范围内，可取柱子的剪跨比小于2时，需要全长加密，见混凝土规范11.4.12、11.4.6。

7、剪压比（梁柱截面上的名义剪应力V/bh0与混凝土轴心抗压强度设计值的比值）：梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响，当剪压比大于0.15的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。

8、轴压比：轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值，是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。

轴压比限值的依据是理论分析和试验研究并参照国外的类似条件确定的，其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。

9、跨高比：梁的跨高比（梁的净跨与梁截面高度的比值）对梁的抗震性能有明显的影响。

梁（非剪力墙的连梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受弯构件进行计算的。

10、延性比：延性比即为弹塑性位移增大系数。

方钢管混凝土柱轴压比限值的研究

方钢管混凝土柱轴压比限值的研究黄秋英【摘要】本文在方钢管混凝土柱压弯试验的基础上,探讨了轴压比影响柱延性的原因,并推导了试验轴压比与设计轴压比的换算关系公式.最后根据换算关系公式和试验数据,以层间弹塑性位移角作为延性控制指标,提出了方钢管混凝土框架柱的轴压比限值,以供设计参考.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2010(029)010【总页数】2页(P107-108)【关键词】钢管混凝土;轴压比;轴压比限值;延性【作者】黄秋英【作者单位】江西省抚州市市政工程管理处,抚州,344000【正文语种】中文【中图分类】TU430 引言方钢管混凝土是整个钢管混凝土结构的一个组成部分，同圆钢管混凝土结构处于并列地位。

较之圆钢管混凝土结构，方钢管混凝土结构具有以下特点，①截面受力合理。

大开间是市场对现代化住宅提出的要求。

选用钢框架体系，在两个方面跨度都较大。

需要柱截面在两个方面上都要承受较大弯矩，双向同性的优点更能满足结构需要。

②耐火性好。

方钢管混凝土由于是由钢管和混凝土两种材料组成，混凝土的热熔较大。

③塑性，韧性好。

方钢管混凝土构件在大轴压比的情况下仍具有较好的耗能性能和延性，因而抗震性能好。

④方钢管混凝土结构具有节点构造简单，施工方便，承载力高的特点，经济效果明显。

因而文献[1]和文献[2]都作出钢管混凝土柱无需限制轴压比的论断。

但此论断均是针对圆钢管混凝土柱作出的。

为了研究方钢管混凝土柱的抗震性能，在天津大学结构试验室进行了基本性能研究，试验结果简要的列于表1中。

在本试验数据基础上，参考了文献[3]的试验结果，讨论了轴压比对方钢管混凝土柱延性的影响和方钢管混凝土柱轴压比限值的问题。

表1 试验轴压比与设计轴压比试件编号 D/mm Lh/mm t/mm nt fy/Mpa fc/MPa ξ0 Ru nd R3M5[3] R3M7[3] R5M5[3] R5M7[3] R4L7[3] R4H5[3] R4H7[3]R4M3[3] R4M5[3] R4M7[3] RM-6L RM-10M RM-4H 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 250 250 250 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 1270 1270 1270 335544444461 04 0.5 0.7 0.5 0.7 0.7 0.5 0.7 0.3 0.5 0.7 0.167 0.387 0.5 283.4 283.4 314.1 314.1 311 311 311 311 311 311 317.6 242.2 265 38.5 38.5 38.5 38.5 31 39.34 39.34 38.5 38.5 38.5 28.1 28.1 28.1 0.47 0.47 0.9 0.9 0.87 0.686 0.686 0.701 0.701 0.701 1.17 1.56 0.63 1/411/81 1/46 1/72 1/69 1/56 1/58 1/32 1/46 1/72 1/19 1/22 1/47 0.833 1.166 0.786 1.1 1.104 0.806 1.128 0.482 0.804 1.126 0.256 0.579 0.812本文采用结构极限位移角作为衡量结构延性的指标，参照我国《高强混凝土结构设计与施工指南》[4]（HSCC－99）中规定的混凝土框架结构层间弹塑性位移角限值为1/60。

2023年二级框架柱构造要求

二级框架柱结构规定一、截面尺寸1、柱截面尺寸宜符合下列规定：（《高规》第6.4.1条）（1）、矩形截面柱边长，抗震设计时不宜小于300mm；圆柱截面直径不宜小于350mm；（2）、柱剪跨比宜大于2（3）、柱截面高宽比不宜大于3。

2、框支柱截面宽度，抗震设计时不应小于450mm；柱截面高度，抗震设计时不宜小于框支梁跨度1/12。

（《高规》第10.2.12条）二、材料1、框支柱混凝土强度等级不应低于C30。

（《抗规》第3.9.2条《高规》第10.1.6条）2、二级框架柱中纵向钢筋采用一般钢筋时，应符合下列规定: （《抗规》第3.9.2条）（1）、钢筋抗拉强度实测值和屈服强度实测值比值不应小于1.25；（2）、钢筋屈服强度实测值和钢筋强度标准值比值不应大于1.30。

3、现浇钢筋混凝土框架柱纵向受力钢筋连接方法，应符合下列规定：（《高规》第6..5.1条）（1）、二级抗震等级框架柱纵向受力钢筋，宜采用机械连接接头，也可采用绑扎搭接或焊接接头。

（2）、框支柱纵向受力钢筋，宜采用机械连接接头。

（3）、当接头位置无法避开柱端箍筋加密区时，宜采用机械连接接头，且钢筋接头面积百分率不应超过50％。

（4）、受拉钢筋直径大于28mm、受压钢筋直径大于32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。

（5）、在同一连接区段内受拉钢筋接头面积百分率不宜超过50％。

三、轴压比1、抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比应符合下列规定：（《高规》第6.4.2条）（1）、轴压比指柱考虑地震作用组合轴压力设计值和柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积比值。

（2）、通常框架柱轴压比不宜超过以下值：0.80（框架结构）、0.85（板柱-剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-关键筒结构、筒中筒结构）。

（3）、部分框支剪力墙结构中框支柱轴压比不宜超过0.70。

（4）、抗震设计框架-剪力墙结构，在基础振型地震作用下，框架部分承受地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩50％时，其框架部分抗震等级应按框架结构采用，柱轴压比限值宜按框架结构规定采用。

轴压比、剪跨比和剪压比的深入分析

轴压比、剪跨比和剪压比的深入分析剪跨比《混凝土结构设计规范GB50010-2010[2015修订]》第2.1.22规定：剪跨比（ratio of shear span to effective depth）为截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值.狭义定义：a/h0广义定义：M/(Vh0)剪跨比实质上是截面上正应力σ与剪应力τ的比值关系,正应力σ与剪应力τ决定了主应力的大小和方向,所以必然对斜截面的抗剪性能和破坏形态起着重要影响.更深一层：主应力与剪切应力之比,延伸至延性与脆性.简支梁上集中荷载作用点到支座边缘的最小距离a（a称剪跨）与截面有效高度h0之比,以λ=a/h0表示.在其它因素相同时,剪跨比越大,抗剪能力越小.当剪跨比大于3时,抗剪能力基本不再变化.斜压破坏和斜拉破坏都属于突然的脆性破坏,结构设计时要尽量避免.试验表明：长柱一般发生弯曲破坏；短柱多数发生剪切破坏；极短柱发生剪切斜拉破坏,这种破坏属于脆性破坏.抗震设计的框架结构柱,柱端剪力一般较大,从而剪跨比λ较小,易形成短柱或极短柱,产生斜裂缝导致剪切破坏.柱的剪切受拉和剪切斜拉破坏属于脆性破坏,在设计中应特别注意避免发生这类破坏.所以不管砼规范、抗规还是高规等都规定抗震设计时柱的剪跨比宜大于2,对于剪跨比小于2的框架柱有更严格的抗震构造要求.轴压比《混凝土结构设计规范GB50010-2010[2015修订]》第11.4.16条规定：柱轴压比指地震作用下柱组合的轴向压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值；即：μ=N/(fcA)《混凝土结构设计规范GB50010-2010[2015修订]》第11.7.16条规定：剪力墙肢轴压比指在重力荷载代表值作用下墙的轴压力设计值与墙的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值.墙采用的是“名义”轴压比,并未考虑地震组合.为啥呢？有专家说,地震作用下,剪力墙部分受拉部分受压,拉压平衡,所以剪力墙轴压比不考虑地震作用.也有专家曾批判过规范这个问题,表明剪力墙轴压比不考虑地震作用组合的做法是错误的,并进行了详细阐述.《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》第11.4.4条抗震设计时,混合结构中型钢混凝土柱的轴压比不宜大于表11.4.4的限值,轴压比可按下式计算：限制轴压比主要是为了控制结构的延性,随着轴压比增大,构件延性降低,耗能能力减少.在同等位移条件下,轴压比大的柱子混凝土压应力大,轴力小的柱子混凝土压应力小,因此轴压比小的柱子能比轴压比大的柱子达到更大的顶点位移下才破坏,也就是说位移延性高于轴压比大的柱子,这就是提高延性的原因.抗震设计规范控制框架柱轴压比的意义,就在于使柱尽量处于大偏心受压状态,避免出现延性差的小偏心受压破坏.柱和墙是竖向关键构件,完全承受竖向荷载.抗震设计时,必须保证柱和墙具有充分的延性.试验表明,在这些竖向构件中配置箍筋是提高构件延性的有效措施.箍筋的存在约束了混凝土的横向变形,提高了混凝土的极限变形能力.可以看到竖向荷载是这些构件破坏的外力（效应）,而箍筋是一种抗力,二者之间应该有着某种关联.当“竖向荷载”大,可以通过多配置箍筋来抵消破坏的不利趋势.当“竖向荷载”较小时,则可以少配置箍筋,以求经济.国内外试验研究结果表明,设置芯柱,采用井字复合箍筋等配筋方式,能进一步提高对核心混凝土的约束效应,改善柱的位移延性性能.轴压比本质是控制延性的,但是我国规范为考虑到其他因素,诸如：柱截面尺寸、纵筋配筋率等方面的影响,可以说偏于严格.梁的面积配箍率0.24*ft/fyv柱和墙的体积配箍率ρv≥λvfc/fyv.之所以用体积配箍率,是因为只有“体积”才能表征这种约束能力.而配箍特征值λv正类似于梁面积配筋率中的0.24.不过λv不再是一个定值,而是和轴压比（竖向荷载）相关.轴压比影响配箍特征值,这也是柱、墙跟梁的一个不同之处.剪压比是截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值,用于说明截面上承受名义剪应力的大小.注意：剪压比反映截面抵抗剪力与抵抗压力的相对大小,而剪跨比是反映截面剪应力内力与正应力内力的相对大小.剪压比也是梁柱截面上的名义剪应力V/bh0与混凝土轴心抗压强度设计值的比值,若梁的截面尺寸过小,致使截面的平均剪应力与混凝土轴心抗压强度之比很大,这种情况下,增加箍筋不能有效地防止斜裂缝过早出现,也不能有效地提高截面的承载能力,因此,限制梁的名义剪应力作为确定梁最小截面的条件之一.对剪力墙进行的实验结果证明,墙肢截面的剪压比超过一定值时,将过早出现斜裂缝,即使增加横向钢筋,也不能提高其受剪承载力,很可能在横向钢筋未屈服的情况下,墙肢混凝土发生斜压破坏.为避免这种破坏,应限制墙肢截面的平均剪应力与混凝土轴心抗压强度的比值,即限制剪压比.由以上叙述可以得出,限制剪压比,其实质是在约束截面尺寸.。

辨析结构设计中剪跨比、轴压比和剪压比

[1] GB50010-2010．混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2010
范围内加密箍筋且箍筋间距应符合本条的配筋率不宜大剪跨比小于2时宜采用复合螺旋箍或井字复合箍其箍筋体积配箍率不应小率不宜小于核心区上下柱端体114123框支柱和剪跨比小于2的框架柱应在全高第2款一级抗震等级的要求即箍筋最小直径10mm间距取剪跨比、轴压比和剪压比
赵清清（建研科技股份有限公司设计软件事业部）
一、前言结构设计中经常会碰到“剪跨比” “轴压比”和“剪压比”这 3 个概念。虽然规范中关于这 3 个概念有明确的条文和说明，但当放下规范，对于这 3 个概念还是有些混淆和疑问。本文对这 3 个概念进行了辨析，希望能有助于设计人员的理解。二、剪跨比砼规 2.1.23 有明确定义：截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值， M / Vh0 。剪跨比实质上是截面上正应力σ与剪应力τ的比值关系。正应力σ与剪应力τ决定了主应力的大小和方向，所以必然对斜截面的抗剪性能和破坏形态起着重要影响。梁破坏形态
[作者简介] 赵清清，硕士研究生，工程师
11.4.16 剪跨比小于 2 时，轴压比限值应降低 0.05。通过以上条文，再次验证 11.4.11，即抗震设计时，柱的剪跨比宜大于 2，当剪跨比小于 2 时，则应采取相应的配筋构造措施来加强。三、轴压比柱的轴压比：砼规 11.4.16 注 1，指柱地震作用组合的轴向压力设计值与柱的全截面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。墙的轴压比：砼规 11.7.16 注，指重力荷载代表值作用下墙的轴压力设计值与墙的全截面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。即墙采用“名义”轴压比。这可能是由于墙承受着大部分地震剪力，而这个力是水平作用力，故轴力不计入地震作用力。以柱为例：轴压比是影响柱破坏形态和延性的一个重要因素。试验研究表明：随着轴压比增大，柱延性降低，耗能能力减少。在柱截面中，多数是对称配筋，由极限状态下截面内力平衡条件可知，轴压比实际上反映了柱截面中混凝土受压区相对高度 x / h0 的大小。轴压比限值的实质是大偏心受压与小偏心受压的界限。当 x / h0 b 时，就会出现小偏心受压破坏，几乎没有延性。因此，抗震设计规范控制框架柱轴压比的意义，就在于使柱尽量处于大偏心受压状态，避免出现延性差的小偏心受压破坏。这正是轴压比限值的意义。轴压比是抗震中特有的概念之一。柱和墙是竖向关键构件，完全承受竖向荷载。抗震设计时，必须保证柱和墙具有充分的延性。试验表明，在这些竖向构件中配置箍筋是提高构件延性的有效措施。箍筋的存在约束了混凝土的横向变形，提高了混凝土的极限变形能力。可以看到竖向荷载是这些构件破坏的外力（效应），而箍筋是一种抗力，二者之间应该有着某种关联。当“竖向荷载”大，可以通过多配置箍筋来抵消破坏的不利趋势。当“竖向荷载” 较小时，则可以少配置箍筋，以求经济。联系到梁的面积配箍率 0.24

混凝土结构粱、柱、板截面取值原则

粱、柱、板截面取值原则一、柱按照《混凝土结构设计规范》GB50010-2002。

柱的最小边的尺寸为300mm，但工程中一般框架柱截面高、宽均不小于400mm。

二、粱1、框架粱（1）、粱宽一般取250mm、300mm、350mm（2）、粱高取跨度的1/10-1/13次粱（1）、宽度为200mm、250mm（2）、粱高为1/10-1/14悬挑梁一般取为悬臂长的1/4~1/6常用的梁高有：250、300、…、750、800、900、1000。

常用的梁宽有：120、150、180、200、220、250、300、以50的模数递增。

现浇结构中，一般主梁至少应比次梁高出50mm，如主梁下部钢筋为双层配置，或附加横向钢筋采用吊筋时，应高出100mm 。

经济夸度：板：1.7-2.7m，主梁：5-8m，次梁：4-6m。

粱截面尺寸取值原则序号构件种类简支多跨连续悬臂说明1 次梁～现浇整体肋形梁2 主梁～现浇整体肋形梁3 独立梁4 框架梁～现浇整体式框架梁5 框架梁～装配整体式或装配式框架梁6 框架扁梁～现浇整体式钢筋混凝土框架扁梁7 框架扁梁～预应力混凝土框架扁梁三、板在一般荷载下，板厚度取板跨的1/36-1/45左右，但不小于100mm（个别房间也不应小于80mm）。

板的最小高跨比板的支承形式板的类型单向板双向板悬臂板无梁楼板简支1/35 1/45 1/35 (有柱冒)连续1/40 1/50 1/12 1/30 (无柱冒)注：板厚/ 板短边方向的计算跨度框架梁、柱截面尺寸及材料 [来自《混凝土结构》P437]一、梁的截面尺寸（1）、梁截面高度主梁取：1/8---1/14 次梁取：1/8---1/12 [来自《混凝土结构》P266]现浇式～装配式～（为梁的计算跨度，当梁上较大荷载设备时，还可以加大，但不宜大于净跨的1/4）（2）、梁截面高度～且宜≥200mm二、柱的截面尺寸理论一：柱截面尺寸的确定方法，一般是根据柱的轴向压力设计值估算，建议式中：A—柱的截面面积；—混凝土轴心抗压强度设计值N—柱轴压力设计值，可按该柱负荷面积大小，根据竖向荷载的经验数据估算；根据设计经验，民用建筑多层框架结构的竖向荷载标准值（恒+活）平均为14kN/m²左右。

(整理)框架柱的截面尺寸确定方法

中文词条名：框架柱的截面尺寸确定方法英文词条名：(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。

历年(结构) 专业考试一级相关题目及答案

(结构) 专业考试一级相关题目一、单项选择题（每小题2 分，共 100分）1、关于单层有吊车厂房伸缩缝区段的纵向排架柱间支撑布置原则，下列表述正确的是（）。

A、下柱支撑布置在中部，上柱支撑布置在中部及两端B、下柱支撑布置在两端，上柱支撑布置在中部C、下柱支撑布置在中部，上柱支撑布置在两端D、下柱支撑布置在中部及两端，上柱支撑布置在中部【答案】A【解析】柱间支撑的作用在于提高厂房纵向刚度和稳定性，承受屋盖及山墙风力，吊车纵向水平荷载和纵向地震作用。

为减少纵向排架对温度变形的约束，下柱支撑应布置在中部而不是两端；上柱支撑除在中部下柱支撑部位布置外，一般在两端也布置一道，以加强刚度，传递风力。

2、某钢筋混凝土框架结构，首层层高4.2m，其余层层高3.9m，地面到基础顶面1.1m，框架抗震等级为二级，受力纵筋采用HRB400级，箍筋采用HRB335级，混凝土强度等级柱为C30，梁为C25。

as＝a s′＝40mm。

.若第（4）题中柱顶截面弯矩设计值Mtc＝788.0kN·m，剪力设计值V＝381kN，轴力设计值N＝2080kN，则柱斜截面计算受剪配筋面Asv/s最接近（）mm^2/mm。

A、0.88B、1.06C、1.23D、1.47【答案】B3、在结构设计的分项系数表达式中，针对承载能力和正常使用极限状态的设计要求应采用不同的荷载代表值。

下列关于荷载代表值的规定正确的是（）。

A、永久荷载和可变荷载均应采用荷载的标准值.组合值.频遇值或准永久值作为代表值B、永久荷载应采用标准值.组合值，可变荷载应采用组合值.频遇值或准永久值作为代表值C、永久荷载应采用标准值.频遇值，可变荷载应采用标准值.组合值或准永久值作为代表值D、永久荷载应采用标准值，可变荷载应采用标准值.组合值.频遇值或准永久值作为代表值【答案】D【解析】根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001）第4.0.5条规定，结构设计时，应根据各种极限状态的设计要求采用不同的荷载代表值。

柱子尺寸确定

柱子尺寸确定角柱的受力特征：按照高规JGJ3-2002第6。

2。

4条解释，角柱承受双向地震作用，属双向偏心受力构件；扭转效应对内力影响较大，且受力复杂，在设计中宜增大其弯矩，剪力设计值。

对角柱设计的几点要求：1、高规第6。

2。

4条规定，抗震设计时，框架角柱应按双向偏心受力构件进行正截面承载力设计，对抗震级别为一、二、三级的框架角柱，经按高规第6。

2.。

1－6。

2。

3条调整后的弯矩、剪力设计值还应乘以不少于1。

1的增大系数。

其目的在于体现强柱弱梁的概念基础上进一步加大其安全储备。

2、高规第6。

4。

4条规定：柱的纵向钢筋配置，对角柱考虑地震作用组合产生小偏心受拉时，柱内纵筋总面积应比计算值增加25%。

3、高规第6。

4。

3条（均为强条）规定：角柱纵向钢筋最小配筋百分率要比一般中柱边柱增大，如对三级抗震等级的框架，中柱边柱为0.7，而角柱为0.9。

同时每一侧配筋率不应小于0.2%。

4、抗震设计时，抗规第6。

3。

10条要求：箍筋加密范围，对一级及二级框架角柱，取全高。

5、PKPM的TAT软件说明将角柱列为特殊柱，指明角柱与普遍柱相比其内力调整系数和构造要求有较大差别，因此需用户专门指定设置。

一．框架结构是多次超静定结构,只有确定了构件截面尺寸后才能进行精确的分析计算。

框架柱截面怎么估算：框架柱截面的高与宽一般可取（1/10~1/15）层高。

并可按下列方法初步确定。

1。

按轴压比要求又轴压比初步确定框架柱截面尺寸时，可按下式计算：µN = N/Acfc式中µN ----- 框架柱的轴压比Ac -------框架柱的截面面积f c--------柱混凝土抗压强度设计值N---------柱轴向压力设计值柱轴向压力设计值可初步按下式估算:N = γGqSnα1α2β式中:γG -----竖向荷载分项系数q---------每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m²S--------柱一层的荷载面积n---------柱荷载楼层数α1------考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时α1=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2 =1.1,角柱α2 =1.2β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8框架柱轴压比µN的限值宜满足下列规定:抗震等级为一级时,轴压比限值0.7抗震等级为二级时,轴压比限值0.8抗震等级为三级时,轴压比限值0.9抗震等级为四级及非抗震时, 轴压比限值 1.0Ⅳ类场地上较高的高层建筑框架柱,其轴压比限值应适当加严,柱净高与截面长边尺寸之比小于4时,其轴压比限值按上述相应数值减小0.05。

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谈钢筋混凝土框架柱的轴压比限值
1、前言
轴压比是柱子受轴力设计值与混凝土部分抗压能力的比值 ,即N/fcbh。
试验研究和工程震害的实践表明 ,轴压比对钢筋混凝土框架柱的抗震性能影响
很大,在钢筋硅框架柱延性的众多影响因素（纵向钢筋的配筋率、配箍率,钢材等
级 ,柱子的截面形状, 混凝土的强度等级 ,轴压比及剪跨比）中,以轴压比、配箍
率和剪跨比的影响最为显著。因此 ,现行的建筑抗震设计规范GB50011-2010 及
混凝土结构设计规范GB50010-2002中,基于希望钢筋混凝土框架柱出现以受拉
钢筋的屈服为先导的大偏心受压破坏的理论和部分试验研究结果而定出的,如表
1。通过限制轴压比 ,保证柱有足够的变形能力,使钢筋混凝土框架柱在地震作用
下发生大变形时,相应于静力试验中低周反复荷载作用下剪力位移滞回曲线是不
发散的,从而保证框架柱“坏而不倒” 。
表1柱轴压比限值

抗震等级一二三四

框架柱 0.65 0.75 0.85 0.9

随着市场经济的发展和施工技术的不断提高,高层,超高层建筑如雨后春笋般
的出现,由于层数的增加,使柱的轴向力加大 ,在设计钢筋混凝土框架结构和框剪
结构时,经常会遇到柱的轴压比问题。按结构设计软件satwe进行高层结构抗震分
析时,经常出现柱的断面由轴压比限值来确定,柱的配筋多为构造配筋,这是不合
理的。容易造成柱的截面很大,这不仅减少了使用空间,更重要的是使柱的剪跨比
减少,刚度增大,地震反应加大,容易引起柱的脆性破坏,对柱的抗震是非常不利的。
因此,在钢筋混凝土框架柱的抗震设计中,应综合考虑影响柱子延性的各项因
素,不应顾此失彼。
2、影响框架柱延性的因素
2.1框架柱的剪跨比=Hn/2h。
试验结果表明剪跨比能大体反映出截面上弯曲正应力和剪切应力的比例关系,
是决定框架柱延性破坏还是脆性破坏的主导因素,钢筋混凝土框架柱剪跨比越大,
延性越好。在一般配筋情况下,剪跨比大于2时框架柱在水平剪力下弯曲破坏,对
抗震有利,剪跨比小于2时,形成短柱,在水平剪力下剪切破坏,由于剪切破坏主要
是斜截面上的弯剪主拉应力引起的,受拉纵筋在破坏时有可能还没有进人屈服,压
区混凝土存在较大的复合剪应力,加速混凝土的压溃,使柱子呈脆性破坏,对抗震
不利。因此,规范对剪跨比小于2的短柱轴压比的限值比一般柱子的限值减少
0.05。
2.2箍筋的形式和含量
提高柱体积配箍率来改善柱轴压比要求轴压比和配箍率及箍筋形式是影响框
架柱延性的主要因素。随着轴压力的增大,构件的延性在下降。随着箍筋间距的
减小,构件的延性在增加。在地震反复作用下柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时
如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨出,柱端破坏。箍筋的存在对柱核心砼起到
有效的约束,限制了横向变形,从而提高了砼的极限变形能力,起到了加强延性的
作用。对抗震结构,良好的延性使结构具有较大的塑性变形能力,同时又不丧失竖
向承载力。在地震作用下结构构件通过弹塑性变形耗散能量,使结构不倒塌 ,
2.3框架柱的截面形状
框架柱的截面形状,将直接影响柱截面界限破坏时钢筋和混凝土内应力应变
分布,还将严重影响混凝土受压边缘的极限压应变试验值。已有分析表明,圆形截
面柱子轴压比限值可达1.0以上。
2.4混凝土强度等级
采用高强混凝土可以在不加大截面的情况下提高轴压比,但由于现行混凝土设计
规范主要是建立在普通混凝土受力性能基础上的，而高强混凝土由于其低水灰比
和多组分的特点，改善了骨料和水泥浆体之间的界面性能，增加离混凝土的密实
程度，从而达到高强和耐久。从强度上看高强砼比通常使用的砼高出很多但由于
这类砼在材料选择和施工质量控制上需有比较严格的要求,在材料的性能上呈现
显著的脆性,延性即变形能力降低了。因此高强砼柱必须有较高的配筋率,包括较
高的最小主筋配筋率和最小箍筋率尤其在柱端的机密区必须有相当数量的箍筋。
2.5纵向钢筋的配筋率
增大纵向钢筋配筋率对轴压比是有利的,在一定程度上能提高框架柱截面的
延性,但当纵向配筋量达一定值时,对变形能力的提高就很不明显了,而且如果纵
向钢筋量过大,容易使柱子产生剪切破坏或粘结破坏,使延性变差。因此,抗震规范
中规定了框架柱的最小配筋率，即考虑了柱的延性。
2.6外荷载的作用形式
外荷载的作用形式不同,框架柱的破坏形式往往不同,考虑抗震时,地震作用的
大小和方向不同,对钢筋混凝土框架柱的抗震性能影响是不容忽视的。
2.7采用钢骨砼柱,钢骨可采用型钢,也可由钢板和型钢通过焊接、铆接或螺栓连接
拼接而成。由砼包裹钢骨形成的钢骨砼结构可充分利用两种材料的强度。该结构
与钢结构相比具有如下优点：①外包砼防止了钢骨的局部屈曲,提高构件的整体
刚度使钢材的强度得以充分利用节约钢材。②具有更大的刚度和阻压,有利于控
制结构的变形。③外包砼提高了结构的耐火性和耐久性。与钢筋砼结构相比较,
钢骨砼结构因配置了钢骨使构件承载力大为提高有利于减小构件截面尺寸,同时
具有较大的延性和良好的抗震性能。因此在高层建筑结构底部数层采用钢骨砼柱
可减小柱截面尺寸,增加结构承截力,提高结构抗震性能。
3、结论
现行规范中的轴压比限值的规定是不具体的,没有全面考虑到影响柱子延性
的其他因素,如配箍率,柱截面形式, 混凝土的强度等级等,在绝大多数情况下可以
说是偏于保守的。实际上,轴压比限值不仅仅是一个数值,更应该被理解为一个概
念,反映钢筋混凝土框架柱的延性。对于不同的配箍率,不同的剪跨比,不同截面形
状,在结构中不同位置的柱子,均应有相应的轴压比限值的规定,而目前这方面定
量的研究还很缺乏,有待于大量的试验来实现。
大量的试件试验和研究表明 ,只要采取一定的措施,如增加配箍率,改进截面
形状和配箍形式,采用小直径的纵向钢筋等,即使框架柱的轴压比超过规范允许的
限值,它的延性也是可以保证的。也就是说,现行规范中的轴压比限值,在一定条件
下可以适当放宽。
在钢筋硷框架剪力墙结构中,由于水平剪力主要由剪力墙或筒体承担,框架柱
近似为轴压构件,作为轴压构件,理论上是没有轴压比问题,只有稳定问题。因此,
规范中关于钢筋混凝土框架剪力墙结构中柱的轴压比限值可以进一步放宽。
在实际设计中,我们一般用以下的方法来满足规范关于柱延性的规定
(1)、减轻建筑物的恒载和活荷载。采用轻质高强结构材料及轻质填充墙材料,
是减轻结构自重,降低钢筋混凝土框架柱轴压比的有效方法,应优先采用。
(2)、在扩大截面和提高混凝土强度后,仍不能满足规范限值的要求时,可以人为
的将柱子留竖缝,使柱的剪跨比大于2,以达到规范的延性要求。
(3)、允许框架柱的轴压比超过规范的限值。但不得大于1.05。
吴迪
2011-6-14