混凝土結構設計基本知識7

11.3 框架柱及框支柱
11.10、《混凝土結構設計規范》第11.4.11條 框架柱的截面尺寸宜符合下列要求：
1、柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱的截面直徑不宜小于350mm；
2、柱的剪跨比宜大于2；
3、柱截面高度與寬度的比值不宜大于3。
條文解釋：剪跨比是反映柱截面所承受的彎距與剪力相對大小的一個參數，表示為：
λ=M/(Vh0)
V--取與M對應的剪力設計值；
h0--柱截面有效高度；當框架結構中的框架柱的反彎點在柱層高范圍內時，可取λ=Hn/(2h0
M--宜取柱上、下端考慮地震作用組合的彎矩設計值的較大值；)，此處，Hn為柱凈高；當λ〈1.0時，取λ=1.0；當λ〉3.0時，取λ=3.0；
剪跨比是影響鋼筋混凝土柱破壞形態的最重要的因素，剪跨比較小的柱子都會出現斜裂縫而導致剪切破壞。通常用配置橫向鋼筋(箍筋)的辦法以避免過早出現剪切破壞。通過研究，大致得到如下規律：
剪跨比λ〉2時，稱為長柱，只要按照構造配置橫向鋼筋，一般都發生彎曲破壞。
剪跨比λ≤2時，稱為短柱，多數會出現剪切形的破壞。但當提高混凝土強度或配有足夠的橫向鋼筋，也可能出現延性較好的剪切受壓破壞。當受拉鋼筋配筋率過大時，則可能出現粘結型破壞。一般在短柱中應當計算斜截面抗剪強度，并限制縱筋含鋼率。
剪跨比λ≤1.5時，稱為極短柱，一般都會發生剪切斜拉破壞，抗震性能不好。設計時應發盡量避免這種極短柱，否則需要采取特殊措施。
由于框架柱中反彎點大都接近中點，為設計方便，常常用柱長細比近似表示剪跨比的影響。
因為 λ=M/(Vh0)≈L/2H
所以 當L/H≥4時為長柱 ;3〈L/H≤4時為短柱 ;L/H≤3時為極短柱
11.11、《混凝土結構設計規范》第11.4.12條 兩端箍筋應加密，加密區的箍筋最大間距和箍筋最小直徑應符合表11.4.12-2的規定；框架柱和框支柱的鋼筋配置，應符合下列要求：
架柱和框支柱中全部縱向受力鋼筋的配筋百分率不應小于表11.4.12-1規定的數值，同時，每一側的配筋百分率不應小于0.2；對Ⅳ類場地上較高的高層建筑，最小配筋率應按表中數值增加0.1采用；
框架柱和框支柱上、下兩端箍筋應加密，加密區的箍筋最大間距和箍筋最小直徑應符合表11.4.12-2的規定；
表11.4.12-1 柱全部縱向受力鋼筋最小配筋百分率(%)

注：柱全部縱向受力鋼筋最小配筋百分率，當采用HRB400級鋼筋時，應按表中數值減小0.1；當混凝土強度等級為C60及以上時，應按表中數值增加0.1。
柱全部縱向受力鋼筋最小配筋量mm2(抗震等級三級)

3、框支柱和剪跨比λ≤2的框架柱應在柱全高范圍內加密箍筋，且箍筋間距不應大于100mm；

4、二級抗震等級的框架柱，當箍筋直徑不小于10MM、肢距不大于200MM時，除柱根外，箍筋間距應允許采用150Mm；三級抗震等級框架柱的截面尺寸不大于400mm時，箍筋最小直徑應允許采用6mm：四級抗震等級框架柱剪跨比不大于2時，箍筋直徑不應小于8MM。
11.12、《混凝土結構設計規范》第11.4.13條 框架柱和框支柱中全部縱向受力鋼筋配筋率不應大于5%。柱的縱向鋼筋宜對稱配置。截面尺寸大于400的柱，縱向鋼筋的間距不宜大于200mm。當按一級抗震等級設計，且柱的剪跨比λ≤2時，柱每側縱向鋼筋的配筋率不宜大于1.2%。
11.13、《混凝土結構設計規范》第11.4.14條 框架柱的箍筋加密區長度，應取柱截面長邊尺寸(或圓形截面直徑)、柱凈高的1/6和500mm中的較大值。一、二級抗震等級的角柱應沿柱全高加密箍筋。
11.14、《混凝土結構設計規范》第11.4.15條 柱箍筋加密區內的箍筋肢距：二、三級抗震等級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑中的較大值；四級抗震等級不宜大于300mm。此外，每隔一根縱向鋼筋宜在兩個方向有箍筋或拉筋約束；當采用拉筋時，拉筋宜緊靠縱向鋼筋并勾住封閉箍筋。

11.15、《混凝土結構設計規范》第11.4.16條 一、二、三級抗震等級的各類結構的框架柱和框支柱，其軸壓比N/( fcA)不宜大于表11.4.16規定的限值。對ⅳ類場地上較高的高層建筑，柱軸壓比限值應適當減小。
表11.4.16 框架柱軸壓比限值

注：軸壓比N/( fcA)指考慮地震作用組合的框架柱和框支柱軸向壓力設計值N與柱全截面面積A和混凝土軸心抗壓強度設計值fc乘積之比值；對不進行地震作用計算的結構，取無地震作用組合的軸力設計值。