梁柱设计经验结构设计心得

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
f c--------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=1.05,三~一级抗震时α1=1.05~1.15
α2------边角柱轴向力增大系数,边柱α2 =1.1,角柱α2 =1.2
β------柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8
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 0.7
抗震等级为二级时, 轴压比限值 0.8
抗震等级为三级时, 轴压比限值 0.9
抗震等级为四级及非抗震时, 轴压比限值 1.0
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0.05。
此外，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。
1、估算公式：Ac>=Nc/(a*fc)
其中：a----轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05）;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=1.25CβN
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=1.05、八度抗震：β=1.10;C---中柱C＝1、边柱C＝1.1、角柱C＝1.2
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）
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。
1.根据建筑图确定柱网大小，然后根据A=（受荷面积*层敉*15）/（fc*轴压比）来估算柱截面尺寸
梁、柱设计中的重点注意或设计原则:
(1).
A抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。
B 抗震验算时应特别注意场地土类别。
C 8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。
D 框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。
E 应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。
(2).
A 雨蓬不得从填充墙内出挑。
B 大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。
C 考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
(3).框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。
(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。
(5).出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。
(6)
a框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑，但不能采用砖墙承重。
b应采用每层的梁承托每层的墙体重量。
c梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。
d因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度很大，其它地方不加剪力墙，对梯井和整体结构都十分不利。
(7).建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取措施。如：增大配筋率，通长配筋，改善保温，铺设架空层，加后浇带等。
(8).柱子轴压比宜满足规范要求。
(9).当采用井字梁时，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。
(10).过街楼处的梁上筋应通长，按偏拉构件设计。
(11).电线管集中穿板处，板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(12).构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。
(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
(14).当地下水位很高时，暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟，暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时，混凝土应抗渗，等级S6或S8，混凝土等级应大于等于C25，混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法，一般加金属止水片，较薄的混凝土墙做企口较难。
(15).采用扁梁时，应注意验算变形。
(16).突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层，不宜直接锚入顶层梁内，并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱，顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高，均加构造柱，并应加密。错层处可加一大截面梁，上下层板均锚入此梁。
(17).等基底附加压力时基础沉降并不同。
(18).应避免将大梁穿过较大房间，在住宅中严禁梁穿房间。
(19).当建筑布局很不规则时，结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置，并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状)，此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚，并双层配筋。
(20).较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。
面尺寸的调整
设计人员根据教科书建议的梁、柱截面尺寸的取值范围，结合自己的经验先对所有构件的大小初步确定一个尺寸。
(1)此时须注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑性铰时，柱端仍可处于非弹性工作状态而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段的目的。即“强柱弱梁强节点”。将初步确定的尺寸输入计算机进行试算，一般可得到下述三种结果：
1）部分梁柱仅为构造配筋。此时可根据电算显示的梁的裂缝宽度和柱的轴压比大小，适当减小梁、柱的截面尺寸再试算。
2）部分梁显示超筋或裂缝宽度>0.3mm，部分柱的轴压比超限或配筋过大（试算时可控制柱的配筋率不大于3%）。此时可适当放大这部分梁、柱的截面尺寸再试算。
3）梁、柱的截面尺寸均合适，勿需调整，此时要进一步观察梁、柱的配筋率是否合适。
二、梁、柱的适宜配筋率
原则：掌握配筋率“适中”为宜。这个“适中”指在规范规定的区域内取中间段，其值约相当于定额含钢量。
规范规定框架梁的纵向受拉钢筋最小配筋率为0.2%，最大配筋率为2.5%；
框架柱的纵向钢筋配筋率区间为0.6%~5%。
笔者建议： 对于框架梁，其纵向受拉钢筋的配筋率取0.4%~1.5%较适宜。
对于框架柱，其全部纵向受力钢筋的配筋率取1%~3%较适宜。
梁、柱配筋率的上限在试算在试算阶段宜留有一定余地，因为下一部梁、柱配筋的调整还需要一定空间。
三、框架梁配筋的调整
框架梁显示的配筋是梁按强度计算的配筋量，调整的目的是解决梁的裂缝宽度超限和“强剪弱弯”的问题。
（一）缝宽度超限问题
在配筋率一定时，选用小直径的钢筋可以增加混凝土的握裹面积、减少梁的裂缝宽度。增大配筋率是减小梁裂缝宽度的直接方法。提高混凝土的强度等级，亦可减小梁的裂缝宽度，但影响较小。设计人如不注意框架梁的裂缝宽度是否超限即出施工图，这样的图纸存在有不符合规范的缺陷。仔细检查梁的裂缝宽度，如果改用小直径的钢筋后梁的裂缝宽度仍然超限，就要增加梁的配筋或加大梁的截面尺寸，调整至满足规范要求。
（二）强剪弱弯问题
框架结构设计中，应力求做到在地震作用下框架梁的梁端斜截面受剪承载力应高于正截面受弯承载力，即“强剪弱弯”。
笔者建议：具体在调整梁的配筋时，可做以下几项调整：
1） 梁端负弯矩钢筋可不放大（系数采用1）；
2） 梁的跨中受拉钢筋可放大1.1~1.3倍；
3） 梁端箍筋的直径可增加2mm；
4） 按构造要求对于跨度大于6m的框架梁设弯起钢筋。
四、 框架柱配筋的调整
框架柱的配筋率一般都很低，电算结果往往是构造配筋即可。按柱的构造配筋率0.8%配筋，只相当于定额指标的1/2~1/3，有经验的设计人是不会采用的。因为受地震作用的框架柱，尤其是角柱和大开间、大进深的边柱，一般均处于双向偏心受压状态，而电算程序则是按两个方向分别为单向偏心受压的平面框架计算配筋，结果往往导致配筋不足。
笔者建议：框架柱配筋的调整可做以下几项：
1） 应选择最不利的方向进行框架计算，也可两个方向均进行计算后比较各柱的配筋，取其教大值，并采用对称配筋2） 调整柱单边钢筋的最小根数：柱宽<=450mm时3根，450 <柱宽<=750mm时4根，750mm<柱<=900mm时5根。（注意：柱单边配筋率不小于0.2%）
3） 将框架柱的配筋放大1.2~1.6倍。其中角柱放大大些（不小于1.4倍），边柱次之，中柱放小些（1.2倍）
4） 由于多层框架时电算常不考虑温度应力和基础不均匀沉降问题，当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土层不均匀时，再适当放大一点框架柱的配筋也是可以理解的，具体放大多少，就要由设计人的经验决定了。
5） 框架柱的箍筋形式应选菱形或井字形，以增强箍筋对混凝土的约束。柱箍筋直径宜增加2mm。