5 截面设计

5.1 异形柱正截面承载力计算

5.1.1

异形柱正截面承载力计算的基本假定应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010第7.1.2条的规定采用。

 

5.1.2

异形柱双向偏心受压的正截面承载力可按下列方法计算:

1. 将柱截面划分为有限个混凝土单元和钢筋单元(图5.1.2-1),近似取单元内的应变和应力为均匀分布,合力点在单元形心处;

 

 

 

2. 截面达到承载能力极限状态时各单元的应变按截面应变保持平面的假定确定;

3. 混凝土单元的压应力和钢筋单元的应力应按本规程第5.1.1条的假定确定;

4. 无地震作用组合时异形柱双向偏心受压的正截面承载力应按下列公式计算(图5.1.2-1)

5. 有地震作用组合时异形柱双向偏心受压正截面承载力应 按公式(5.1.2-1)~(5.1. 2-8)计算,但在公式(5.1.2-1)~ (5.1.2-3)右边应除以相应的承载力抗震调整系数应按本规程第5.1.8条采用。

 

         (5.1.2-1)

 

         (5.1.2-2)

 

         (5.1.2-3)

 

         (5.1.2-4)

 

         (5.1.2-5)

 

         (5.1.2-6)

 

         (5.1.2-7)

 

         (5.1.2-8)

 

式中    

:轴向力设计值;

        

:偏心距增大系数,按本规程第5.1.4条的规定计算;

        

:轴向力对截面形心轴的初始偏心距(图5.1.2-2);

        

:初始偏心距;

        

:轴向力对截面形心的偏心距;

        

:对截面形心轴的弯矩设计值,由压力产生的偏心在轴上侧时取正值,由压力产生的偏心在轴右侧时取正值;

        

:附加偏心距,取20mm和0.15的较大值,此处为截面最小回转半径;

        

:弯矩作用方向角(图5.1.2-2),为轴向压力作用点至截面形心的连线与截面形心轴正向的夹角,逆时针旋转为正;

        

:角度参数,当均为正值时;当为负值、为正或为负值时;当为负值、为正值时

        

:第i个混凝土单元的应力及面积,为压应力时取正值;

        

:第j个钢筋单元的应力及面积,为压应力时取正值;

        

:截面形心坐标;

        

:第i个混凝土单元的形心坐标;

        

:第j个钢筋单元的形心坐标;

 

5.1.3  

异形柱双向偏心受拉正截面承载力应按本规程公式(5.1.2-1)~(5.1.2-3)计算,但式中分别以替代;轴向拉力设计值应取负值。

 

5.1.4

异形柱双向偏心受压正截面承载力计算,应考虑结构侧移和构建挠曲引起的附加内力,此时可将轴向力对截面形心的初始偏心距乘以偏心距增大系数应按下列公式计算:

 

         (5.1.4-1)

 

         (5.1.4-2)

 

         (5.1.4-3)

 

式中    

:初始偏心距;

        

:柱的计算长度,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010第7.3.11条采用;

        

:柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴的回转半径;

        

:柱截面对垂直于弯矩作用方向形心轴的惯性矩;

        

:柱的全截面面积

 

  按公式(5.1.4-1)计算时,柱的长细比不应大于70。

  注:有柱的长细比不大于17.5时,可取

 

5.1.5

有地震作用组合的异形柱,其节点上、下柱端的截面内力设计值应按下列规定采用:

1. 节点上、下柱端弯矩设计值:

        1)二级抗震等级

 

         (5.1.5-1)

        2)三级抗震等级

 

         (5.1.5-2)

 

        3)四级抗震等级,柱端弯矩设计值取地震作用组合下的弯矩设计值。

 

式中    

:节点左、右梁端,按顺时针和逆时针方向计算的两端有地震作用组合的弯矩设计值之和的较大值;

        

:有地震作用组合的节点上、下柱端弯矩设计值之和;柱端弯矩设计值的确定,在一般情况下,可按上、下柱端弹性分析所得的有地震作用组合的弯矩比进行分配。

当反弯点不在柱的层高范围内时,二、三级抗震等级的异形柱端弯矩设计值应按有地震作用组合的弯矩设计值分别乘以系数1.3、1.1确定;框架顶层柱及轴压比小于0.15的柱,柱端弯矩设计值可取地震作用组合下的弯矩设计值。

2. 节点上、下柱端的轴向力设计值,应取地震作用组合下各自的轴向力设计值。

 

5.1.6

有地震作用组合的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值,对二、三级抗震等级应按有地震作用组合的弯矩设计值分别乘以系数1.4和1.2确定。

 

5.1.7

二、三级抗震等级框架的角柱,其弯矩设计值应按本规程第5.1.5和5.1.6条调整后的弯矩设计值乘以不小于1.1的增大系数。

 

5.1.8

有地震作用组合的异形柱,正截面承载力抗震调整系数γRE应按下列规定采用:

──轴压比小于0.15的偏心受压柱应取0.75;
──轴压比不小于0.15的偏心受压柱应取0.80;
──偏心受拉柱应取0.85。