第八章二层框架梁截面设计

第八章二层框架梁截面设计第一节设计参数混凝土强度等级选用C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。纵向受力钢筋选用HRB400（fy=y'f=360N/mm2），箍筋选用HPB300（fy=y'f=270N/mm2）。梁的截面尺寸为300×800，则跨中：h0=800-20-20=760mm；支座：h01=800-55=745mm。框架的抗震等级为三级，若最不利内力组合由地震效应控制，承载力抗震调整系数取0.75RE。第二节框架梁截面设计下面以第二层梁计算，最不利内力组合见表7.2。一、正截面承载力计算（一）梁端最不利内力梁端最大负弯矩及对应的V：BC跨梁左端：M=-130.879KN·m,V=92.290KN（由地震效应控制）BC跨梁跨中：M=156.448KN·m（由地震效应控制）BC跨梁右端：M=-421.476KN·m,V=-196.858KN（由地震效应控制）CD跨梁左端：M=-514.283KN·m,V=146.37KNCD跨梁左端：M=-514.283KN·m，V=368.836KNCD跨梁跨中：M=529.628KN·mCD跨梁右端：M=-319.294KN·m,V=-232.768KN（由地震效应控制）当梁下部受拉时，按T形截面设计，当上部受拉时，按矩形截面设计。图8.1梁截面表示图（二）正截面承载力计算当梁下部受拉时，考虑板的有利影响，按T形截面设计；当梁上部受拉时，按矩形截面设计。1．构造要求梁跨中纵筋最小配筋率：最小配筋率：《高层》6.3.2规定，抗震等级三级的结构，在跨中截面，%20.0%18.036043.14545.0%20.0maxminytffC30混凝土，HRB400钢筋，%20.0min2min480800300%20.0mmAs《高层》6.3.2规定，抗震等级三级的结构，在支座截面，%25.0%22.036043.155.055.0%25.0maxminytffC30混凝土，HRB400钢筋，%25.0min2min600800300%25.0mmAs2．正截面配筋（1）BC跨梁跨中截面设计梁翼缘宽度:mm2100,13.0760100,76040800330030003002100363003min000不考虑hhmmhmmsbmmlbfnfⅡ-Ⅱ截面按单筋T型截面设计，M=156.448KN·mmKNmKNxhxbfMfcII448.15613.2132)2100760(10021003.140.1)2(0'1属于第一种类型的T型梁，故0068.076021003.14110448.15675.02620'1hbfMfcIIREs518.00068.00068.0211211bsmin20'14313607600068.021003.141AsmmfhbfAsyfc按最小配筋面积配筋，实配2C20，As=628mm2（2）CD跨梁跨中截面设计翼缘宽度：mm3200,13.0760100,76040800330030003003200396003min000不考虑hhmmhmmsbmmlbfnfV-V截面按单筋T型截面设计，MV=529.628KN·mmKNmKNxhxbfMfcV628.52996.3248)2100760(10032003.140.1)2(0'1属于第一类T型截面，故0200.076032003.14110628.5292620'1hbfMfcIIs518.00202.00200.0211211bsmin20'119513607600202.032003.141AsmmfhbfAsyfc实配2C22+2C28，As=1992mm2（3）B支座截面设计支座截面Ⅰ-Ⅰ处梁上部受拉，应按矩形截面进行设计，考虑跨中钢筋全部伸入支座，故支座先按双筋矩形截面设计。MI=-130.879KN·m，As′=628mm2mKNahAfMssyu26.158)60760(628360)('0''1054.20)26.158879.130(75.0)(12mKNMMMuREu，按单筋矩形截面设计。截面抵抗弯矩系数:0418.07403003.14110879.13075.026201bhfMcREs相对受压区高度：518.00427.00418.0211211bs受拉钢筋面积：min20'13793607400427.03003.141AsmmfhbfAsyfc按最小配筋率配筋，实配2C22，As=760mm2（4）C支座左截面设计支座截面Ⅲ-Ⅲ处梁上部受拉，应按矩形截面进行设计，考虑跨中钢筋全部伸入支座，故支座先按双筋矩形截面设计。M=-421.476KN/m，As′=628mm2mKNahAfMssyu26.158)60760(628360)('0''1mKNMMMuREu41.197)26.158476.421(75.0)(12截面抵抗弯矩系数:0840.07403003.1411041.197262012bhfMcus相对受压区高度：518.00879.00840.0211211bs受拉钢筋面积：min20'17753607400879.03003.141AsmmfhbfAsyfc实配2C22，As=760mm2（5）C支座右截面设计支座截面Ⅳ-Ⅳ处梁上部受拉，应按矩形截面进行设计，考虑跨中钢筋全部伸入支座，故支座先按双筋矩形截面设计。M=--514.283KN/m，As′=1992mm2mKNahAfMssyu98.501)60760(1992360)('0''1mKNMMMuREu23.9)98.501283.514(75.0)(12截面抵抗弯矩系数:0039.07403003.1411023.9262012bhfMcus相对受压区高度：518.00040.00039.0211211bs受拉钢筋面积：min20'1353607400040.03003.141AsmmfhbfAsyfc按最小配筋率配筋，实配2C22，As=760mm2（6）D支座左截面设计支座截面Ⅴ-Ⅴ处梁上部受拉，应按矩形截面进行设计，考虑跨中钢筋全部伸入支座，故支座先按双筋矩形截面设计。M=-319.294KN/m，As′=1992mm2mKNahAfMssyu98.501)60760(1992360)('0''1001.137)98.501294.319(75.0)(12mKNMMMuREu，按单筋矩形截面设计。截面抵抗弯矩系数:1019.07403003.14110294.31975.026201bhfMcREs相对受压区高度：518.01077.01019.0211211bs受拉钢筋面积：min20'19503607401077.03003.141AsmmfhbfAsyfc实配2C22+1C16，As=1014mm2二、梁斜截面受弯承载力计算箍筋采用HPB300级（fyv=270N/mm2）直径为8mm的钢筋作为计算梁斜截面配筋。由于斜截面抗剪计算时，抗震与非抗震时的计算公式不一样，所以必须分别计算。（一）构造要求《混凝土》11.3.9规定，三级抗震结构，沿梁全长箍筋配筋率yvtsvff26.0。本设计%14.027043.126.026.0yvtff，21.023000014.01nbsAsvsv《混凝土》11.3.5对箍筋加密区的规定，三级抗震结构，箍筋加密区长度取1.5倍梁高和500中的较大值；箍筋最大间距取纵向钢筋直径的8倍、梁高的1/4和150中的最小值，箍筋最小直径为8mm。本设计梁最小钢筋直径为20，梁高为800，故加密区箍筋最大间距为150mm。箍筋加密区长度为1200mm。（二）箍筋配筋计算1.BC跨（1）无地震组合B支座右端剪力：Vmax=70.664KN，760408000h660100760'0fwhhh验算截面尺寸：0.42.2300660bhw，属于厚腹梁，按下式进行验算：664.7010.8157603003.14125.025.0max0VKNbhfcc，梁截面尺寸符合规定。验算是否要按计算配置箍筋：KNVKNbhft664.7023.22876030043.17.07.0max0,按构造配置箍筋。选A8@200（2），21.0505.02001011snAsv，满足要求。C支座左端剪力：Vmax=193.207KN，760408000h660100760'0fwhhh验算截面尺寸：0.42.2300660bhw，属于厚腹梁，按下式进行验算：KNVKNbhfcc207.19310.8157603003.14125.025.0max0，梁截面尺寸符合规定。KNVKNbhft207.19323.22876030043.17.07.0max0，按构造配置箍筋。选φ8@200（2），21.0505.02001011snAsv，满足要求。（2）有地震组合B支座右端剪力：VE=92.290KN,760408000h为了控制框架梁在延性的弯曲破坏前不出现剪切破坏，应使构件的受剪承载力大于弯曲屈服时实际达到的剪力值。梁端截面组合的剪力设计值Vb应根据不同的抗震等级，按“强剪弱弯”的原则，予以调整。本设计三级抗震应按下式调整。()1.1lrbbbGbnMMVVlbV—梁端截面组合的设计值；lbM、rbM—考虑地震组合的框架梁左右端截面逆时针或顺时针方向组合的弯掩蔽设计值；GbV—考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值，可按简支梁计算确定。Ⅰ－Ⅰ、Ⅲ－Ⅲ截面位于梁端，是剪力最大的位置，因此选择Ⅰ－Ⅰ、Ⅲ－Ⅲ截面处的斜截面进行设计计算。KNVVVGB45.11290.185.026.842.15.0(2.1）（）活恒KNVKNVMMVEGB29.9229.20545.1123.6)476.421271.110(1.1l1.1nrblbb）（得剪力设计值KNVVb29.205截面尺寸限制：当梁端截面尺寸较小而剪力较大，即剪压比0bhfVc较大时，可能在梁腹产生巨大的主压应力使混凝土过早开裂，因此应限制梁端截面剪压比。本设计BC跨的跨高比5.2875.78.03.6，则KNKNbhfVccREb29.20515.7677603003.1412.085.01)2.0(10，截面尺寸满足要求。按剪力设计值计算加密区抗剪配筋：258.0760270)76030043.142.01029.20585.0()42.0(300hfbhfVsAyvtREsv选φ8@150，258.0671.01503.5021snAsvC支座左端剪力VE=196.858KN,760408000hKNVVVGB45.11290.185.026.842.15.0(2.1）（）活恒KNVKNVMMVEGB858.19629.20545