钢结构设计规范(6篇)

钢结构设计规范篇1

【关键词】钢筋砼结构；最小配筋率；受弯构件；带肋钢筋

【中图分类号】TU528.0【文献标识码】B【文章编号】1727-5123（2011）01-065-02

Selectionofminimumreinforcementratioofreinforcedconcretebendingpart

【Abstract】Steelratioofcapacitytoensurethesafeuseofthemainfactorstodeterminereasonableminimumsteelreinforcement

ratio,toensurebuildingsafetyandbringgoodsocialandeconomicbenefits,thepaperdesignofthestructureunderthecurrentminimum

allocationRateofreinforcement.

【Keywords】Reinforcedconcretestructure；Minimumreinforcementratio；Bendingpart；Ribbedsteelbars

现行的国家规范“砼结构设计规范”(GB50010-2002)中把HRB400钢筋确定为钢筋砼结构的主导用筋。其后冶金企业研制开发的符合国情标准“钢筋砼用热轧带肋钢筋”(GB1499-1998)的新型号筋。HRB500钢筋具有强度高、延性好、耐高低温、耐疲劳和可加工性能好的优点，符合砼结构对建筑用筋性能指标的主要内容要求。HRB500钢筋在建筑行业中己得到广泛使用，会促进其它相关建筑材料的发展提高，因此而带来可观的社会及经济效益，促进建筑业健康有序的发展具有重要意义。

钢筋砼梁的主筋纵向筋配筋率是保证安全使用影响承载力的主要因素，配筋率的变化不仅使梁的受弯承载力产生变化，而且会使梁的受力性能和破坏特征发生质的变化。当纵向主筋配筋率少到一定值后，梁的受力性能会产生大的变化，同无筋素砼梁没有什么差别。当这种梁一旦在受拉区的砼出现开裂，裂缝截面的拉力会很快超过屈服强度而进入强化阶段，造成整根梁发生撕裂，甚至使整个钢筋被拉断，这种破坏现象没有明显的预兆，属于脆性破坏。为了防止这种脆断的产生，钢筋砼结构设计规范明确规定：钢筋砼受弯构件的纵向受力主筋的配筋率不能低于某一限定值，该值即为受控钢筋的最小配筋率。HRB500钢筋作为一种新型的高强钢筋，已经在工程实践应用范围较广,必须合理确定其作为受拉钢筋的最小配筋率。在实践应用中探讨对HRB500钢筋作为受弯构件纵向主受拉的最小配筋率作浅要分析。

1最小配筋率确定的一般原则

钢筋砼受弯构件的最小配筋率是一个比较复杂的技术问题。试验和理论分析均表明,构件的最小配筋不仅与受力形态、表面尺寸及形式、材料强度有关,而且与受荷时间的长短、温度变化的大小、收缩及徐变的程度有关。目前世界一些国家对钢筋砼受弯构件的受拉钢筋最小配筋率的取值方法基本上有两种：即模型法和经验法。模型法是以截面受拉区砼开裂后，受拉钢筋由于配置过少而立即屈服进入强化阶段，此时的受拉钢筋配筋的最小配筋率。经验法是指直接给出最小配筋率的的取值，而没有受完整的受力模型作为取值准则，但其中也从不同角度考虑了一些因素对最小钢筋率取值的影响，所考虑的这些因素的影响规律与模型方案的趋势有一定的近似性。

而国内现行的《混凝土结构设计规范》对钢筋砼受弯构件的最小配筋率的确定原则是：截面开裂后，构件不会立即失效（裂而不断），即在最小配筋率的条件下，构件的抗弯承载力不低于同截面素混凝土构件的开裂弯矩，即：

MEY≤Mu①

现以单筋矩形截面承受纯弯矩作用为例探讨钢筋砼受弯构件的纵向主受拉钢筋的最小配筋率问题。首先要计算钢筋砼梁的开裂弯矩。由于钢筋砼梁开裂时，钢筋的应力很低，因此计算钢筋砼梁开裂弯矩时，可以忽略钢筋的作用，即钢筋砼梁的开裂弯矩等于素砼的开裂弯矩。根据文献对素砼梁的开裂弯矩的推导计算，无筋素砼梁的开裂弯矩为：

MEY=0.256Fftbh2②

试中：ft-为混凝土轴心抗拉强度设计值。

根据钢筋砼梁的受力进行过程,按照现行砼设计规范关于正截面承载力计算的基本假定“不考虑砼的抗拉强度”,假定钢筋砼梁达到极限承载力状态时的截面力臂为yho，其中y为内力臂长度系数,则钢筋砼梁的极限弯矩为:

MU=yhoòyAS

此时òy=fyAS=pminbhoY=1

MU=hofypminbho③

将式②、式③带入式①以后，求出：

pmin=0.256ft/fy[h/ho]2④

2国内不同时期砼结构设计规范对最小配筋率的规定

根据介绍对世界各有关国家砼结构设计规范，对钢筋砼受弯构件规定的最小配筋率进行了简单比较，见表1。为转化为国内材料强度后各有关国家砼结构设计规范，对钢筋砼受弯构件规定的最小配筋率表达式。

表1不同国家对钢筋砼构件最小配筋率计算要求

我国的设计规范对于钢筋砼受弯构件，确定的最小配筋率的规定基本上是沿用前苏联20世纪五、六十年代的规定,数值明显偏低。随着我国国力的增强,结构设计的安全度增大以及结构耐久性设计概念的应用,钢材供应状况及水平的偏高,每次规范修订均适当提高了受力钢筋的最小配筋率,而且使其更为合理。a.在原《钢筋混凝土结构设计规范》TJ10-74中规定受弯构件最小配筋百分率:当砼强度标号为200号及以下时为0.1;当砼强度标号为250-400号时为0.15。b.在进行了修改后的《混凝土结构设计规范》GBJ10-1989中规定受弯构件最小配筋百分率:当砼强度等级为C35时为0.15；当砼强度等级为C40-C60时为0.2。c.在现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定受弯构件最小配筋百分率为0.2和45ft/fy中的较大值。

从国各内各个阶段设计规范对最小配筋率规定的变化可以看出:随着我国改革开放的进一步推进,国民经济收入稳步的提高,对结构安全度的要求逐渐提高,综合考虑各种因素,构件的最小配筋率均有提高,而且考虑了材料强度的影响,有利于促进高强材料在工程中的大量应用。

3HRB500钢筋砼受弯构件的最小配筋率的应用

根据我国现行的《钢筋砼用热扎带肋钢筋》GB1499-1998中规定:HRB335的屈服强度为335MPa，HRB400的屈服强度为400MPa,HRB500的屈服强度为500MPa。我国现行的《混凝土结构设计规范》规定：HRB335的屈服强度设计值为300MPa，HRB400的屈服强度设计值为360MPa，不同种类钢筋材料分项系数ys均为1.10，因此HRB500钢筋的屈服强度设计值应取为450MPa。根据资料介绍的试验结果并考虑到裂缝宽度的影响，对HRB500钢筋的屈服强度设计值建议为420MPa，材料分项系数ys为1.19。根据我国现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定受弯构件最小配筋率百分率公式45ft/fy，分别计算出各种钢筋的最小配筋率。详见表2。

表2钢筋混凝土受弯构件配筋率要求

根据表2可以看出，钢筋砼构件的最小配筋率的确定，不完全是技术问题，还反映了某一地区当时的经济建设发展水平，具有一定的社会性和政策性。因此，考虑将HRB500钢筋砼受弯构件的最小配筋率百分率（%）为：当混凝土强度等级不大于C30时为0.15，当砼强度等级为C30以上时为0.2和45ft/fy中的较大值为宜。根据上述浅要分析，国家推广应用HRB500钢筋不仅可以满足建筑行业科技飞速发展的需用，还具有明显的经济效益和社会效益。为了在工程实践中大力推广HRB500钢筋，考虑到我国实际国情，要采用HRB500钢筋砼受弯构件的最小百分率（%）为：当砼强度等级不大于C30时为0.15，当砼强度等级为C30以上时为0.2和45ft/fy，中的较大值安全。

参考文献

1徐有邻等．混凝土结构设计规范理解与应用．中国建筑工业出版社,2002

钢结构设计规范篇2

关键词：高层建筑钢结构结构体系核心筒竖向差异变形措施

前言

钢结构具有轻质高强、抗震性能好、工业化程度高、施工速度快、符合环保要求、符合可持续发展概念和科技含量较高等优点。随着我国实行积极采用钢结构的政策以及我国钢总产量进―步提高，建筑钢结构得到迅速的发展，特别是在住宅、办公和旅馆等钢结构建筑中得到越来越广泛的运用，使结构有较好的抗震性能。在建筑钢结构中，钢框架结构是一种多高层建筑常用的结构形式，但钢框架结构容易失稳，且钢结构设计方法存在着结构弹性内力分析与构件弹塑性极限状态设计、把强度与稳定分开来进行设计等不合理现象，因此，对解决以上问题进行研究具有理论和现实意义。随着多高层轻型钢框架的广泛应用，它的设计理论与方法是目前学术界和工程界普遍关注的热点问题。

一、工程概况

以某住宅小区为例，小区由两幢一梯四户18层钢结构住宅组成，每幢建筑地上l8层、局部19层，一层为商铺层高3．9米，2层至18层为住宅层，层高3．0m，19层为楼电梯机房高4．5米。单幢建筑长31．2m，宽17．8m，建筑面积7400m2。工程采用钢管混凝土框架一混凝土核心筒结构，填充墙采用加气混凝土砌块。

二、结构设计与构件、节点设计

2．1结构设计特点

本工程结构采用钢管混凝土框架一混凝土核心筒结构，较混凝土结构有结构构件尺寸小、结构自重轻、抗震性能好等优点；较钢管混凝土框架一支撑结构有侧移小、居住舒适度好，楼电梯间（混凝土核心筒）耐火性能好，火灾时有更宽裕的安全疏散时间等优点。

2．2构件设计

2．2．1钢管混凝土柱

该住宅小区框架柱采用钢管混凝土柱，钢管型号Ø0450×16mm、Ø400×14mm、Ø400×12mm、Ø400×10mm，材质为Q345B；钢管内混凝土强度等级从下到上逐次为C40、C35、C30；钢管混凝土柱有如下优点：

1)钢管混凝土柱是钢材和混凝土两种结构的完美结合，钢管的约束使混凝土处于三向受压状态，混凝土抗压强度大为提高。

2)核心混凝土的存在限制了钢管的局部屈曲，充分发挥钢材的强度。

3)钢管不仅兼框架柱纵向钢筋、箍筋、混凝土模板的作用，而且钢管位置处于构件抗弯的最佳位置。

4)核心混凝土的吸热、阻热作用使钢管混凝土柱耐火性能较钢柱提高显著。

5)刚度和阻尼大，有利于控制侧移。

2．2．2楼面体系

楼屋面采用100mm、110mm、120mm的厚钢筋混凝土板，楼板通过抗剪栓钉与钢梁连接成组合楼盖。钢梁采用焊接H型钢。

2．2．3钢骨混凝土剪力墙

本住宅小区工程核心筒采用C30、C40钢筋混凝土，混凝土核心筒四角构造设置钢骨柱，混凝土核心筒剪力墙在连梁内设置通长钢骨暗梁与钢骨柱刚接连接。

2．3节点设计

框架梁与框架柱、剪力墙暗柱采用刚接连接，及梁翼缘与柱采用二级熔透焊缝连接，梁腹板通过高强螺栓与柱连接。主次梁节点一般采用铰接连接。柱脚采用埋入式柱脚。钢管柱埋入基础深度≥3h，钢管柱轴力通过抗剪栓钉传递，弯距通过钢骨混凝土柱纵筋传递给桩基承台。

三、结构整体计算分析

3．1结构计算参数

该住宅小区Z1、Z2结构形式为钢框架一混凝土筒体结构，框架抗震等级一级，混凝土简体抗震等级一级，结构使用年限50年。

抗震设防烈度为8度、第二组，建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期0.4，多遇地震影响系数最大值0.16，罕遇地震影响系数最大值0.9。

基本风压0.3kN/m2，地面粗糙度B类。

楼面恒载按实际计算；一般楼面活载2.0Kn/m2，楼梯间及前室3.5kN/m2，电梯机房7.0kN/m2，阳台2.5kN/m2，上人屋面2.0kN/m2，不上人屋面0.5kN/m2。

3．2结构计算模型

建筑结构的整体分析采用我国建筑科学研究院编制的PKPM系列的STS、SATWE。

3．3计算结果分析

3．3．1振型数与周期比

结构计算振型数取18个，X方向的有效质量系数97.68％，Y方向的有效质量系数95.90％，满足规范JGJ3―20025.1.13规定。

结构第一振型X向平动，第二振型Y向平动，第三振型扭转，T3/T1=0.80，满足规范JGJ3―2002,5.1.13规定。

3．3．3总质量、最小剪重比

结构总质量9257.75t。

X向最小剪重比为4．58，Y向最小剪重比为5.51，满足规范GB50011―20015.2.5规定。

3．3．4平面规则性

Satwe计算结构显示，楼层的最大层间位移/楼层的平均层间位移为1.395，满足规范JGJ3―2002,4.3.5规定。

3．3．5竖向规则性分析

Satwe计算结构显示，结构竖向层刚度比满足3.4.2.2要求，无结构薄弱层，结构为竖向规则结构。

3．3．6结构整体稳定分析

X向刚重比为9．62，Y向刚重比为10．68，满足规范要求JGJ3―20025．4．1规定。

四、地震作用补充计算

4．1结构的弹性动力时程分析

根据规范JGJ3―2002，4.3.5条规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下楼层竖向构件的最大位移不应大于该楼层平均位移的平均值的1.4倍。该高层钢结构住宅由于建筑平面不规则结构质量中心和刚度中心未能重合，楼层竖向构件的最大位移为该楼层平均位移的平均值的1.395倍，已经接近规范限值，为慎重起见设计院按照规范JG50011―20015.1.2条规定进行弹性动力时程分析。

弹性动力时程分析选用两组实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，选取地震加速度时程曲线的最大值70cm/s2，场地特征周期为0.35s。弹性动力时程分析采用PKPM的SATWE模块进行分析计算。

计算结果显示，三条时程曲线计算所得的结构底部剪力分别为振型分解反映谱法的84.1％、76.8％、88.9％，平均值为83.3％，满足规范JG50011―20015.1.2条规定，位移和层间位移角满足规范要求。

4．2中震弹性分析

为了保证结构具有良好的抗震性能，真正实现“大震不倒、中震可修”的抗震设防要求，设计院对结构一、二层剪力墙和框架柱进行中震弹性分析。

水平地震影响系数最大值取0.46，荷载和材料取设计值，不考虑风载组合，不考虑构件内力调整。

分析结果显示一、二层剪力墙和框架柱在中震作用下处于弹性，在中震作用下部分框架梁进入塑性阶段，设计实现了强柱弱梁、强节点弱杆件和塑性耗能等抗震设计理念。

五、结构抗震性能分析与抗震构造措施

5．1钢框架柱与混凝土核心简结构抗震性能分析

中国建筑科学院1991年进行的1：20的23层钢一混凝土混合结构模型试验，1999年同济大学进行的1:20的23层钢一混凝土混合结构模型试验，中国建筑科学院2004年进行的1：10的30层钢一混凝土混合结构模型试验结果表明钢一混凝土混合结构具有良好的抗震性能，能实现我国现行规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。但在罕遇地震下存在混凝土筒体延性不足，底部剪力墙部分墙体、连梁开裂，框架二道防线作用不显著，框架柱梁柱个别节点开裂等问题。

5．2框架柱一混凝土核心筒结构的抗震构造措施

针对上述模型试验结果，并结合1964年美国阿拉斯加地震，1995年日本坂神地震灾害情况，在进行该高层钢结构住宅结构设计过程中采取了如下抗震构造措施。

1)提高混凝土核心筒的延性

在混凝土核心筒四角沿全高埋设钢骨柱，各层混凝土核心筒周边、筒内隔墙连梁内设置钢骨暗梁，钢暗柱与暗梁、钢框架梁刚接连接，这样不仅提高了混凝土核心筒的延性和抗弯抗剪能力，还提高了结构的整体变形能力。

2)提高钢框架的承载能力

根据JGJ3―200211.1.5规定，钢框架一混凝土核心筒结构各层框架柱所承担的地震剪力不应小于底部总剪力的25％和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的较小值。该高层钢结构住宅结构设计时在1轴15轴全高设置两道型钢支撑以加强钢框架部分的抗震承载力，反复调整钢管混凝土柱断面尺寸、钢板壁厚以满足规范规定。

3)实现强柱弱梁

强柱弱梁、强节点弱杆件是我国抗震规范的基本要求，是实现大震不倒、结构塑性耗能的前提，但汶川地震的实践证明，部分结构设计文件对现浇板在框架梁抗弯承载力的贡献考虑不足，没有真正实现强柱弱梁这一抗震规范的基本要求。

该高层钢结构住宅结构设计中实现了强柱弱梁。以顶层最大跨度框架为例，框架柱为Ø40矩形钢管混凝土柱钢管型号Ø400X10mm，钢梁型号H450×150×8×12，矩形钢管混凝土柱极限抗弯承载力大于钢梁抗弯承载力两倍以上。

4)强节点弱杆件

1964年美国阿拉斯加地震，1995年日本坂神地震灾害情况表明，等截面梁与柱栓焊连接的高层钢结构在遭受大震后其破坏部位往往在框架梁的下翼缘与柱的工地焊缝连接处，致使钢结构的延性没有发挥出来，高层钢结构住宅结构设计中采用楔型盖板加强框架梁梁端与钢柱的刚性连接节点，钢柱内在框架梁翼缘对应位置设置厚度为16mm（较梁翼缘厚度大4mm）的横隔板，梁柱刚接区域及梁翼缘上下600mm范围全部采用全熔透坡口焊缝以保证强节点弱杆件的抗震设计要求。

六、钢框架柱与混凝土核心筒结构设计中存在的问题及措施

6．1混凝土核心简收缩、徐变等竖向差异变形的不利影响和应对措施

核心筒混凝土在凝固过程中体积会收缩、在长期荷载下混凝土会徐变，而钢柱无此收缩和徐变，核心筒和钢框架柱的不协调变形在结构内产生较大的内力。

为消除核心筒和钢框架柱的不协调变形在结构内产生的内力，设计采取如下措施：

1)核心筒轴压比控制在0.4以下。

2)钢筋混凝土核心筒超前施工5～6层。

3)现浇混凝土楼面在核心筒设置后浇带。

4)控制混凝土的水灰比，使用减水剂，采用弹性模量较大的骨料如石灰岩。

6．2钢框架柱与混凝土核心筒基础差异沉降的不利影响和应对措施

建筑物地基沉降一般为碟形分布及建筑基础的沉降量中间大、四周小，而框架核心筒结构地基的不均匀沉降更为显著。地基的不均匀沉降在上部结构中产生内力，严重时引起结构和构件的破坏。

钢结构设计规范篇3

关键词钢筋混凝土结构；含钢量；因素；控制措施；

中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：

引言

如何在满足安全可靠的前提下，尽量减小用钢量，是现阶段设计人员需要面对的问题。首先需要明确的是，结构方案的合理性和规则性是决定结构体系含钢量的首要因素。

一、影响含钢量的因素

1.1自然条件

处在地震设防烈度等级高或者风压大的地区,含钢量高,反之较低。在气候恶劣、温差变化剧烈的地区,为抵抗温度应力,增加抗拉性能优良的钢筋配置,也是工程师常用的办法。建筑场地土质差,浅层土承载力低,持力层埋深大时,需要采用桩基础或很厚的钢筋混凝土筏板,含钢量自然大。

1.2政策法规

为了增强结构的耐久性而需多用一些钢材应属合理使用,为了增强延性和防倒塌能力,还要合理增大构造用钢量。

新修订的规范对非抗震结构中受弯、偏心受拉和轴心受拉构件中的受拉纵向钢筋最小配筋率改用特征值表达式和下限值相结合的取值方法,使其取值水准适度提高;对抗震框架梁受拉纵向钢筋最小配筋率增加特征值表达式,适度提高了其在混凝土强度等级偏高情况下的取值;适度提高了非抗震受压构件和抗震框架柱的纵向钢筋最小配筋率取值;新增了基础底板最小配筋率的取值规定。

1.3设计参数

建筑专业的设计对含钢量影响最大的一个方面,是建筑物的规则性,具体体现在开间、进深、层高、平面形状的凹凸、竖向立面的缩进悬挑等等。如果一个总面积不大的房子,开间、进深、层高各不相同,平面立面多有变化,其含钢量必然很大,这也是一般公共建筑(剧院、体育馆等)比同等面积的住宅办公楼含钢量大一两倍的原因。此外,对于工业厂房,影响含钢量的设计参数则是厂房的跨度、高度、柱距、吊车吨位和楼面荷载。

结构设计最重要的一点是结构方案和选型,要想在现有建筑方案的基础上降低含钢量,必须进行多方案比较。在结构设计中,结构方案选择不合理造成的浪费往往比配筋计算的不精确造成的浪费大得多。

1.4施工变更

在施工过程中,各方面可能会提出各种各样超出原设计图纸的要求,或者由于设计考虑不周造成与实际情况不符合等,就会出现施工变更。由于变更是在现场提出的,要求尽快实施,没有时间反复计算比较,设计人员凭经验作出答复,这些变更一般偏于保守。另一种常见的情况是因为采购不到设计所要求品种规格的钢筋,必须进行钢筋代换。钢筋代换的总原则是保证钢筋代换之后的结构在强度、抗裂、抗变形等方面的性能均不低于原设计结构,代换后的用钢量多数只增不减。据决算部门统计,施工变更造价占整个工程造价的比例达10%,有时甚至更多,这其中就有含钢量增加的因素。

二、控制含钢量的措施

2.1宏观方面

2.1.1合理的建筑方案

结构设计工作者应在建筑前期方案设计时就参与进来。依据本专业的规范要求，对方案的结构合理性提出建议。（1）建筑平面布置上力求方正规则。尽量避免出现平面不规则，这就可以少布置或不需要布置抗扭构件来降低钢筋的使用量；控制平面长宽比。平面长宽比较大的建筑物，由于两主轴方向的整体刚度相差甚远，在水平力作用下，两向构件受力的不均匀性造成配筋不均，增加钢筋用量。（2）建筑物的体型简单规整。结构的侧向刚度和水平承载力沿高度宜均匀变化，层高相差不要太大，避免因为层间刚度比不满足规范要求而增加抗侧力构件，从而提高钢筋用量。

2.1.2合理的结构布置

（1）应根据建筑平面布置、竖向布置和使用功能要求合理选择结构体系，对后期的施工图设计减少钢筋的用钢量有很大的帮助。

（2）柱网尺寸布置要合理。柱网大则楼盖用钢量增多，柱网小则柱子构件的用钢量增加，这需要结构工程师根据建筑的实际情况和经验合理布置柱网。柱网尺寸要均匀，可以使柱、梁、板构件的受力合理，从而降低构件的用钢量。

（3）抗侧力构件的位置要合理。抗侧力构件应布置在结构的周边位置，并尽量使结构的刚度中心与质量中心相靠近。这样可以减少抗侧力构件的数量和结构的抗扭效应，可以使整体结构的用钢量降下来。

2.1.3取用合理的计算参数

国内使用结构设计的计算软件很多。共同点是很多计算分析的参数都需要设计工作者人工来设定或者取用。这些参数大到场地土类别，设防烈度，周期折减系数；小到中梁刚度放大系数，梁端负弯矩条幅系数，梁扭矩折减系数。无一不是会或多或少对结构构件的受力计算与配筋面积产生影响。因此，取用正确合理的计算参数，不仅是结构安全与否的决定因素之一，也是影响结构含钢量的重要因素。这就要求设计工作者结合规范，深入了解各参数设置取用的规则以及其相应含义，一定要做到设置参数时正确合理，这对含钢量的控制将十分有利。

2.1.4钢筋材料的选择

目前常用的钢筋级别有三种：HPB300、HRB335和HRB400。对于剪力墙、柱、粱等构件选用HRB400级钢筋，可以充分利用其高强度，大大降低钢筋耗钢量。统计显示使用HRB400级钢筋比使用HRB335级钢筋节约8%~10%的钢筋用量。此外，使用高强度等级钢筋对钢筋加工、绑扎、缩短施工周期都有很大的益处。因此设计中构件受力钢筋选用HRB400级代替HRB335级是行之有效的减小含钢量和控制成本的措施。

2.2微观方面

2.2.1剪力墙配筋控制

剪力墙依规范规定应设置边缘构件。约束边缘构件的配筋面积大大多于构造边缘构件，因此边缘构件处理得合理与否，直接决定了剪力墙的钢筋用量。笔者认为依据《建筑抗震设计规范》6.4.5条1款。层数较少的建筑，可通过对剪力墙截面的调整，使底层墙肢底截面的轴压比不大于表6.4.5-1的规定，则无需设置约束边缘构件。多、高层建筑，依轴压比大小必须设置约束边缘构件时，要由依有据慎重划分底部加强部位的范围，若为安全随意扩大其范围，势必造成无谓的钢筋浪费。

2.2.2柱配筋控制

（1）控制其截面尺寸和轴压比，使绝大部分柱段都是构造配筋而非内力控制配筋，此时柱主筋就只需满足规范规定的最小配筋率即可。

（2）《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》中都明确规定了柱箍筋的最小体积配箍率。在满足规范此项要求的前提下，分析箍筋体积配箍率的计算公式，可知提高箍筋强度等级可减少箍筋用量。

（3）尽量使梁对柱中心布置。这样可以减小柱的偏心受压，有效减少柱的纵筋配量。

2.2.3梁配筋控制

从梁纵向钢筋最小配筋率及梁箍筋配箍率公式中可知，不使用过高混凝土强度等级，采用高强度钢筋可以减小梁的钢筋用量。前者不但可降低最小配筋率，还有利于提高梁的抗裂性能。对截面宽度较小的梁，当纵向配筋面积较大时往往需要放2～3排钢筋。这将减小梁的有效高度。因此当不影响使用或建筑空间观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋，以达到节省钢筋的目的。同时应尽量避免梁宽≥350mm，否则箍筋按构造须采用4肢箍，造成箍筋用量增加。依据《建筑抗震设计规范》6.3.3条规定，尽量避免梁端纵向受拉钢筋配筋率>2%从而造成箍筋用量增加。此外，梁承受集中荷载处要配置附加横向钢筋。正常结构布置的楼层梁，每一处集中荷载一般都不太大，在通常情况下，仅在梁侧配置加密箍筋已经足够，若再加配吊筋则已能承受更大的集中荷载。因此设计中不要盲目加大吊筋直径，以减少钢筋的浪费。

2.2.4板配筋控制

（1）按《混凝土结构设计规范》5.4.1与5.4.2条规定，板块可以使用塑性理论来计算，同时应满足正常使用极限状态要求且采取有效措施。运用PKPM软件对板配筋的结果对比显示，双向板用塑性理论计算得到的配筋结果比用弹性理论计算得到的配筋结果少25%左右。

（2）现浇板宜做成双向板，双向板相对单向板要经济。

（3）合理控制现浇板的厚度。在满足最小板厚的前提下，现浇板厚度的取值应使板的配筋由内力控制而非构造配筋。

（4）合理选择楼板的混凝土强度等级，强度等级低则构造配筋就小，反之则大。三、结束语

综上所述，在确保结构方案尽可能合理的前提下，对各结构构件进行精心设计，结构用钢量应该可以控制在一个较为经济合理的范围内。文中虽然提出了一些降低含钢量的措施，但并不提倡含钢量越少越好。不能为了追求低含钢量而使结构偏于不安全。以含钢量作为硬性指标或者拼比含钢量的做法都已经失去了结构设计的本质意义。

参考文献

[1]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社，

[2]JGJ3－2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].中国建筑工业出版社，2010.

钢结构设计规范篇4

【关键词】高强度钢筋；地铁工程；推广分析

0引言

目前全国地铁工程建设正在蓬勃发展，钢筋需求量也在逐年增加。地铁工程结构设计中受力钢筋大部分依然采用HRB335级钢筋，这与《意见》中“深入贯彻落实科学发展观，以建筑钢筋使用减量化、提高资源利用效率为目标，通过完善政策和标准配套，优化建筑钢筋生产、使用品种和结构，创新应用建筑高强度钢筋工作机制，实现钢铁行业与建筑业的技术进步和节材、节能”的指导思想不符。

当前，通过技术革新，我国的钢铁行业通过产业调整，已经具备了替换HRB335级钢筋的条件。现在此项工作在房建工程中推广速度较快。地铁建设在推广高强度钢筋方面还存在诸多困难和问题，但从国家大力发展推广高强度钢筋的决心来看，地铁建设应从长远考虑，通过转换设计人员意识，分阶段加大推广高强度钢筋的应用。

1现阶段地铁工程推广高强度钢筋遇到的主要问题

1、设计人员的使用习惯问题

设计是工程建设的龙头。一方面是若干年来，设计院的建设规模不断扩大，任务多、工作重，设计人员已经习惯于采用335MPa钢筋。另一方面各种原有通用建筑图集未进行更新，大量的借用原有标准图钢筋布置也是造成高强钢筋推广的桎梏。

2、部分规范还不配套

目前的建筑设计规范有《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》，也有许多行业设计规范，如《地铁设计规范》、《铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范》等。在这些规范中，已经有一部分新近列入了高强度钢筋品种，但有一些规范仍没列入400MPa及以上高强度钢筋品种。例如《地铁设计规范》（GB50157-2003）中没有400MPa钢筋品种，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）对螺纹钢筋的使用，只规定了HRB335和HRB400两种牌号，2009年新编制的《高强度钢筋在混凝土结构中应用技术导则》也只规定了最高强度级别为HRB500。设计规范对使用400MPa（Ⅲ级）以上高强度钢筋的应用没有具体要求，使设计部门无依据可查。

3、裂缝控制验算问题

现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）对普通钢筋推荐采用HRB400级及以上级别的钢筋。但地下结构承受荷载大，钢筋用量多，配筋大多由裂缝要求控制。由该规范中的裂缝宽度计算公式可知，在其他条件相同的情况下，为控制构件的裂缝宽度所需要的钢筋面积仅与钢筋类别（光面钢筋或带肋钢筋）有关，而与钢筋的设计强度无关。所以在这种情况下，采用设计强度较高高强度钢筋并不能达到减少钢筋用量或减薄断面厚度的目的。

4、订购环节问题

尽管长期以来，国家有关方面一直在积极呼吁提高高强度钢筋的消费比例，这对提高国内高强度钢筋的消费比例起到了一定的

推动作用，但由于缺乏具体的有效措施，效果一般。目前高强度钢筋在市场上基本有价无市，地铁工程大批应用高强度钢筋需提前预定，订购环节相对困难难，满足不了建筑工地的配送和使用要求，制约了工程中应用。

2高强度钢筋的发展概况

目前，我国建筑业发展十分迅猛，已成为我国国民经济的重要产业之一，钢铁材料始终是建筑结构的主体材料，建筑用钢材需求量较大，占钢材消费量的50%以上。此外由于我国的基础设施仍然是以钢筋混凝土为主要材料，所以多年来钢筋和线材一直在建筑用钢中消费量最大。2010年我国钢筋产量1.4亿t，其中HRB335约占60%左右，HRB400占不到40%左右，HRB500仅有少量应用。

在美国、加拿大、韩国、伊朗、日韩等国家，400MPa级钢筋的用量已达到70%以上，500MPa级钢筋的用量也达到25%；德国、法国、英国等国家，500MPa级钢筋的比例已达到70%以上，并且对600MPa级钢筋提出了需求。

《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007新标准于2008年3月1日贯彻实施。标志着热轧带肋钢筋高强度钢筋已全面进入推广应用阶段。

3高强度钢筋的技术指标（HRB400级钢筋为例）

1、化学成分

表1化学成分和碳当量

4高强度钢筋的优点（以HRB400级钢筋为例）

1.强度高、安全储备大、经济效益显著

用HRB400级钢筋取代传统的Ⅱ级钢筋和Ⅰ级钢筋，则在结构中可分别节约14%和32%左右的钢材。通过调查现阶段新Ⅲ级钢筋与Ⅱ级钢筋相差100元/t左右，随着国家政策调整，新钢筋产量的增加，这一差距会逐步缩小，最终会发生逆转。

2.机械性能好

HRB400钢筋显著改善了Ⅱ级钢筋在力学性能方面的不足，避免了尺寸效应大以及Ⅱ级钢应变时延伸率下降20%-29%的弊病。

3.抗震性能良好

由于HRB400钢筋的强屈比σb/σa＞1.30（σb=540Mpa/σs=400Mpa），在遭遇地震灾害时，能发挥良好的抗震作用，有利于提高建筑结构的抗震性和安全性。此外高强抗震钢筋也相继研发成功，并已能够批量生产，能够满足更高的抗震需求。

4.使用范围广、规格齐全

产品直径为6-50mm，推荐直径为6、8、12、16、20、25、32、40、50，克服了Ⅱ级钢缺少φ＞25mm粗直径直条筋的难题，便于施工下料与配筋绑扎，使钢筋布置更趋合理。

5、便于施工

通过大量施工验证，高等级钢筋的断料、弯曲、焊接以现有的加工机械完全能够满足要求。此外使用高强度钢筋后，由于钢筋用量减少，可显著改善目前框架结构中梁、柱节点和框架柱中钢筋拥挤的现象，混凝土施工将更加方便，质量更有保障，大大增大了工程的安全可靠度。

5目前的政策及标准规范导向

1、政策导向

钢结构设计规范篇5

关键词：轻钢结构；活荷载；体型系数；柱脚；材料

中图分类号：TU356文献标识码：A文章编号：1009-8631（2011）04-0082-02

1轻钢结构与普钢结构的区别

最早的轻钢结构概念就是指在普钢设计中不允许采用的材料如圆钢、小角钢等做成的结构而言的。随着工业发展与科技进步，现代轻钢结构概念中已经充实了更多的内容，又创新了更好的结构形式，进一步拓展了初始的应用领域。轻钢结构是采用区别于普钢结构使用的传统型材，如热轧H型钢、T型钢、冷弯薄壁型钢及薄壁焊接型材等；采用区别于普钢结构的设计理论方法，如考虑屈曲后强度，计入蒙皮效应等。

不同的规范有不同的设计体系，有许多不同的的规定。以《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）和《钢结构设计规范》（GB50017-2003）为例，它们有以下不同的内容：

①荷载取值不同，特别是风荷载和屋面活荷载等；

②分析方法不同，尤其是计算长度确定和局部稳定计算等；

③限制条件不同，如变形和长细比控制等；

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》第一页的总则说明了轻钢结构的范围，超出此范围其他钢结构应属于普钢或重钢。轻钢结构在设计过程中主要遵守《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》，而普钢结构在设计过程中应遵守《钢结构设计规范》。作为工程界我们设计的依据是国家颁布的各种规范规程。如果建筑物超出了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》画定的轻钢结构范围，仍要按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》设计(主要是经济原因)，则需要提前与审图部门沟通或召开专家评审会，以免造成返工。

2活荷载取值问题

《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定“对受荷水平投影面积大于60的钢架构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可取不小于0.3KN/。”

对受荷水平投影面积大于60的钢架构件，现在常用的设计方法是，屋面活荷载计算，计算钢架时一般取0.3KN/，计算檩条是一般取0.5KN/。与美国规范相比，作为安全储备的活荷载取值为0.3~0.5KN/，仅为美国规范0.6~1.0KN/的1/2左右。

近几年，全球气候异常，极端天气频出，遇到百年不遇的雪荷载或大风，就会影响到整个结构的安全问题，再加上门式钢架房屋截面小，重量轻，且依靠隅撑檩条来保证主钢架的侧向稳定，如果活荷载取值偏小，则会给整个结构带来安全隐患。笔者认为计算钢架时活荷载取0.3KN/还是取0.5KN/，应根据具体工程的实际情况来考虑。如果工程所在地冬季很少下雪，建筑功能变化的可能性很少，如仓库，民用建筑等，活荷载取0.3KN/问题不大；如果工程所在地冬季常下雪，建筑物带有吊车，有可能以后进行改造，如工业厂房，以后可能进行技术改造升级或增加设备，增加悬挂在钢架上的电缆、风管，在屋面放置新的设备等，活荷载应至少取0.5KN/。

如果雪荷载不小于活荷载，则计算时屋面活荷载取雪荷载与恒荷载或其他可变荷载组合。此时的雪荷载应该乘以1.25，主要是考虑屋面积雪的不均匀分布。

如果公用专业的管线悬挂在钢架上，主钢架设计时应考虑悬挂荷载，轻钢的经济性有赖于提供的荷载的准确性，公用专业最好把荷载大小作用位置准确提供。主钢架在不能准确提供荷载时，计算时活荷载应取活荷载+不小于0.4KN/的悬挂荷载。

3计算风荷载体型系数取值问题

到底按哪个规范取值，首先须知道两本规范体型系数是怎么来的。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）的风荷载体型系数是针对低矮房屋的，特点是梁的风荷载敏感性大，借鉴了美国金属房屋制造商协会MBMA《低层房屋体系手册》（1996），这些系数来源于加拿大风洞试验室做得试验，是比较详尽的，而且在MBMA中有檐高18m的算例。而《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）中的体型系数针对的是较高而窄的体型，这种体型柱的风荷载敏感性更大。按哪本规范的体形系数取，在设计时应进行进行判别。判别可参考中国有色工程设计研究总院魏利金编著的《建筑结构设计常遇问题及对策》一书中提供的方法：

（1）当跨高比L/H不大于4时，门式钢架结构的计算应按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）选用。

（2）当跨高比L/H不大于4时，门式钢架结构的计算应按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）附录A选取选用。

4轻钢门式刚架的柱脚设计

4.1柱脚刚接铰接选用问题

柱脚按其与基础的连接方式不同，分为铰接和刚接两种。前者主要承受轴力，后者用于承受轴力和弯矩。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2002)第4．1．4条规定：“门式刚架的柱脚多按铰接支承设计，通常为平板支座，设一对或两对地脚螺栓。当用于工业厂房且有5t以上桥式吊车时，宜将柱脚设计成刚接。”规范这样规定，是因为门式钢架如果有吊车，钢柱横向荷载偏大，如柱脚采用铰接，柱顶位移、应力较大，为控制柱顶位移和应力要增大梁柱断面，增加用钢量，如果柱脚设计成刚接截面，柱子的计算长度系数是铰接情况下的0.8倍左右，柱顶位移和柱子应力小很多。在我们弄清楚规范此条编制的原因和力学原理后，笔者认为柱脚设计成铰接还是刚接，不光看有无吊车还要看房屋的高度和风荷载的大小，如果房屋的高度较大而风荷载也较大，就是无吊车，也应设计成钢接。

4.2钢柱脚底板边距的要求

柱脚的作用是把柱下端固定并将柱内力传给基础。由于混凝土的强度远比钢材低，所以，必须把柱脚底板放大，以增加与基础的接触面积。钢柱脚底板距基础边缘最小距离我国规范上没有相关规定。钢柱脚底板距基础边缘最小距离，考虑到地脚螺栓受拉时混凝土发生锥形破坏，国外规范都有此规定。日本《建筑设备耐震设计/施工指南》（2005版）规定：“C不小于4d，且C-d不小于50。其中，C为地脚螺栓中心到基础边缘的距离(mm)，d为地脚螺栓直径(mm)。”国内一些设计手册也有相关规定，如中国有色工程设计研究总院魏利金编著的《建筑结构设计常遇问题及对策》一书中要求“地脚螺栓中心到基础边缘的距离不小于4d且大于150mm。”；《混凝土结构构造手册》中规定：“钢柱柱脚底板边缘至基础边缘的距离不应小于100mm。”

笔者认为实际设计中应同时满足《建筑结构设计常遇问题及对策》和《混凝土结构构造手册》的要求。

5钢结构材料的选择

近些年由于钢材品种的增多，结构设计时可选择的构件形式很多。钢柱钢梁可选择热轧H型钢、焊接H型钢，材质可选择Q235普通钢，也可采用Q345低合金钢。设计时要选用经济截面型材，比如热轧H型钢，焊接H型钢等。在某些情况下，采用热轧H型钢柱、梁可能比采用焊接H型钢用钢量稍多，但从加工成本、施工进度等方面综合考虑，其造价可能更有优势。市场价格Q345钢要略高一些，但Q345钢性价比较高。强度控制时，且在有条件的情况下，宜采用Q345钢，它比Q235钢屈服强度提高45%左右，理论上可节约15%~25%的用钢梁。但是，当结构跨度较大，有重荷载作用，结构是以变形控制为主，用Q345时，构件的局部稳定性相对于Q235稍差一些。从规范的局部稳定性计算公式，可以很明显的看出来。用Q345钢时翼缘的挑出长度比Q235钢的小，大约是其0.825倍。总之材料的合理选用是钢结构承载能力的根本保证和追求经济性的前提，选用材料时需要综合考虑，比如构件是强度控制还是稳定控制。

参考文献：

[1]门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102：2002）[M].北京：中国计划出版社，2003.

[2]钢结构设计规范（GB50017-2003）[M].北京：中国计划出版社，2003.

[3]建筑结构荷载规范（GB50009-2001）[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[4]建筑设备耐震设计/施工指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[5]混凝土结构构造手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

钢结构设计规范篇6

关键词:水工少筋混凝土结构设计方法

一、概述

少筋混凝土结构是指配筋率低于普通钢筋混凝土结构的最小配筋率、介于素混凝土结构和钢筋混凝土结构之间的一种少量配筋的结构,简称少筋混凝土结构,也称为弱筋混凝土结构。

这类结构在水利工程设计中是难于避免的,有时,它在某些水工混凝土工程结构中处于制约设计的重要地位。从逻辑概念讲,只要允许素混凝土结构的存在,必定会有少筋混凝土结构的应用范围,因为它毕竟是素混凝土和适筋混凝土结构之间的中介产物。

凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物所用的混凝土称水工混凝土,水工混凝土多数为大体积混凝土,水工混凝土对强度要求则往往不是很高。在一般水工建筑物中,如闸墩、闸底板、水电站厂房的挡水墙、尾水管、船坞闸室等,在外力作用下,一方面要满足抗滑、抗倾覆的稳定性要求,结构应有足够的自重;另一方面,还应满足强度、抗渗、抗冻等要求,不允许出现裂缝,因此结构的尺寸比较大。若按钢筋混凝土结构设计,常需配置较多的钢筋而造成浪费,若按素混凝土结构设计,则又因计算所需截面较大,需使用大量的混凝土。

对于这类结构,如在混凝土中配置少量钢筋,在满足稳定性的要求下,考虑此少量钢筋对结构强度安全方面所起的作用,就能减少混凝土用量,从而达到经济和安全的要求。因此,在大体积的水工建筑物中,采用少筋混凝土结构,有其特殊意义。

关于少筋混凝土结构的设计思想和原则,我国《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)作了明确的规定。

二、规范对少筋混凝土结构的设计规定

对少筋混凝土结构的设计规定体现在最小配筋率规定上,这里将《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)(下文简称规范)有关最小配筋率的规定,摘录并阐述如下:

1.一般构件的纵向钢筋最小配筋率

一般钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的配筋率不应小于规范表9.5.1规定的数值。温度、收缩等因素对结构产生的影响较大时,最小配筋率应适当增大。

2.大尺寸底板和墩墙的纵向钢筋最小配筋率

截面尺寸较大的底板和墩墙一类结构,其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。即

1)对底板(受弯构件)或墩墙(大偏心受压构件)的受拉钢筋As的最小配筋率可取为:

ρmin=ρ0min()

也可按下列近似公式计算:

底板ρmin=(规范9.5.2-1)

墩墙ρmin=(规范9.5.2-2)

此时,底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制,但应配置适量的构造钢筋。

2)对墩墙(轴心受压或小偏心受压构件)的受压钢筋As’的最小配筋率可取为:

ρ'min=ρ′0min()

按上式计算最小配筋率时,由于截面实际配筋量未知,其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出,需先假定一配筋量经2—3次试算得出。

上列诸式中M、N——截面弯矩设计值、轴力设计值;

e0——轴向力至截面重心的距离,eo=M/N;

Mu、Nu——截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力;

b、ho——截面宽度及有效高度;

fy——钢筋受拉强度设计值;

γd——钢筋混凝土结构的结构系数,按规范表4.2.1取值。

采用本条计算方法,随尺寸增大时,用钢量仍保持在同一水平上。

3.特大截面的最小配筋用量

对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件,规范规定:如经论证,其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制,钢筋截面面积按承载力计算确定,但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。

规范对最小配筋率作了三个层次的规定,即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规范表9.5.1的规定;对于截面厚度较大的板、墙类结构,则可按规范9.5.2计算最小配筋率;对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件则可按规范9.5.3处理。设计时可根据具体情况分别对待。

为慎重计,目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率,对于其他结构,则仍建议采用规范表9.5.1所列的基本最小配筋率计算,以避免因配筋过少,万一发生裂缝就无法抑制的情况。

经验算,按所建议的变化的最小配筋率配筋,其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构,为控制裂缝不过宽,宜将本规范表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05%。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时,则可仅配构造钢筋。

三、规范的应用举例

例1一水闸底板,板厚1.5m,采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋,每米板宽承受弯矩设计值M=220kN/m(已包含γ0、φ系数在内),试配置受拉钢筋As。

解:1)取1m板宽,按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As。

αs===0.012556

ξ=1-=1-=0.0126

As===591mm2

计算配筋率ρ===0.041%

2)如按一般梁、柱构件考虑,则必须满足ρ≥ρmin条件,查规范表9.5.1,得ρ0min=0.15%,

则As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2

3)现因底板为大尺寸厚板,可按规范9.5.2计算ρmin

ρmin===0.0779%

As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2

实际选配每米5Φ18(As=1272mm2)

讨论:1)对大截面尺寸构件,采用规范9.5.2计算的可变的ρmin比采用规范表9.5.1所列的固定的ρ0min可节省大量钢筋,本例为1:1130/2175=1:0.52。

2)若将此水闸底板的板厚h增大为2.5m,按规范9.5.2计算的ρmin变为:

ρmin===0.0461%

则As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2

可见,采用规范9.5.2计算最小配筋率时,当承受的内力不变,则不论板厚再增大多少,配筋面积As将保持不变。

例2一轴心受压柱,承受轴向压力设计值N=9000kN;采用C20级混凝土和I级钢筋;柱计算高度l0=7m;试分别求柱截面尺寸为b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m时的受压钢筋面积。

解:1)b×h=1.0m×1.0m时,轴心受压柱承载力公式为:

N≤φ(fcA+fy′As′)

==7<8,属于短柱,稳定系数φ=1.0,

As′===3809mm2

ρ′===0.38%

由规范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%,对一般构件,应按ρ0min′配筋

As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2

2)b×h=2.0m×2.0m时,若仍按一般构件配筋,则

As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2

现因构件尺寸已较大,可按规范9.5.3计算最小配筋率:

ρmin′=ρ0min′()

式中因实际配筋量As′尚不知,故需先假定As′计算Nu。

①假定As′=4000mm2。

Nu=fy′As′+fyAs

=210×4000+10×4.0×106=40.84×106N

ρmin′=ρ0min′()

=0.4%()=0.106%

As′=ρ0min′A=0.106%×4.0×106=4231mm2

②假定As′=4231mm2。

Nu=210×4231+10×4.0×106=40.89×106N

ρmin′=0.4%()=0.1056%