柱截面尺寸确定及验算
柱截面尺寸确定及验算 Revised as of 23 November 2020
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
fc--------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/m2
S--------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=,三~一级抗震时
α1=~
α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2=,角柱α2=
β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为~
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
抗震等级为二级时,轴压比限值
抗震等级为三级时,轴压比限值
抗震等级为四级及非抗震时,轴压比限值
Ⅳ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。
2。按柱截面最小尺寸
高层建筑框架柱的最小尺寸hc不宜小于400mm,柱截面宽度bc不宜小于
350mm,柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。
二．柱截面的确定，在高层的情况下，往往是由轴压比控制，而多层不见得是。层数越少，越可能不是轴压比控制。这是个概念问题，首先应当明确。对高层（或者层数较多的多层），在柱截面估算时，应当先明确几点：混凝土的强度等级、结构的抗震等级、轴压比限值。只有知道这几点，估算轴力才可能确定截面。柱轴力的估算，首先确定每层柱受荷的面积。此部分的面积，可简单的取柱左右（上下）两个跨度之和的一半进行计算。再根据结构型式及活荷载的情况，确定每层的自重。这个自重是个经验值，在各种手册上都有相关的介绍。一般是框架结构14~16KN/m^2，剪力墙结构15~18KN/m^2。值得提醒的是，这里的自重是标准值，而在算柱轴压比时应当采用设计值。最后，对每层的受荷载面积累加并乘以结构的自重，可算出柱轴力，柱轴力除以轴压比限值可得出柱截面面积。
以上情况，仅是对柱截面的估算。最后应当整体的计算结果进行调整。
框架柱截面的估算
1、估算公式：Ac>=Nc/(a*fc)
其中：a----轴压比（一级、二级、三级，短柱减）
fc---砼轴心抗压强度设计值
Nc---估算柱轴力设计值
2、柱轴力设计值：Nc=βN
其中：N---竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载）
β---水平力作用对柱轴力的放大系数
七度抗震：β=、八度抗震：β=
C---中柱C＝1、边柱C＝、角柱C＝
3、竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq
其中：n---柱承受楼层数
A---柱子从属面积
q---竖向荷载标准值（已包含活载）
框架结构：10~12（轻质砖）、12~14（机制砖）
框剪结构：12~14（轻质砖）、14~16（机制砖）
筒体、剪力墙结构：15~18
单位：KN/(M*M)
4、适用范围
轴压比控制小偏心受压或轴心受压柱的破坏，因此适用于高层建筑中的底部楼层柱截面的估算。
我补充一点：
根据轴压比的公式：Ac>=Nc/(a*fc)
这里面的关键是Nc的确定，要想方面准确地确定该值，知首要弄明白两个参数：1、楼层平均荷载标准值；2、柱的分荷面积（角柱、边柱、中柱是各不相同的，假设角柱分荷面积为S，则边柱为2S，中柱为4S）。
关于楼层平均荷载值，我附在后面，可能比二楼的全面点。对于分荷面积的划分，比较简单我就不细述了。
附各类型楼层标准值：
钢筋混凝土结构楼层平均总竖向荷载Sk（标准组合）参考值：
附表（一）：
结构类型-----墙体材料--------Sk值（kN/m2）
-------------------------------------------------------
框架------------轻质填充墙------13
.............-------砖砌填充墙------18
框架剪力墙---轻质填充墙------15
.............-------砖砌填充墙------17
剪力墙-----------混凝土----------18
附表（二）：
房屋类别----------------住宅-------宿舍------教室-------办公楼
每层Sk值（kN/m2）---4--------3
仅供参考