框架柱内力组合表(抗震)
钢结构框架柱截面强度稳定计算表
弯矩作用平面外稳定验算： N/(Aφ_y )+(β_tx M_x)/(φ_b#DIV/0! W_x ) #DIV/0! #DIV/0!
M_x M_x M_x N N N A A 0A 0 0 0 W_x W_x W_x μ μ 0μ 0 H H 0H 0 i_x i_x i_x 0 0 λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! φ_x φ_x 0 φ_x 0 N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! φ_y φ_y 0 φ_y 0 φ_b φ_b φ_ b 0 0 λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! i_y i_y 0 i_y 0 内力组合Ⅰ 内力组合Ⅱ 内力组合Ⅲ M_x M_x M_x N N N A 0A 0A 0 0 0 0 W_x W_x W_x μ μ 0μ 0 H H 0H 0 i_x 0 i_x 0 i_x 0 λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! φ_x φ_x 0 φ_x 0 N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! φ_y φ_y 0 φ_y 0 φ_b φ_b 0 φ_b 0 λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! i_y i_y 0 i_y 0 内力组合Ⅰ 内力组合Ⅱ 内力组合Ⅲ M_x M_x M_x N N N A 0A 0A 0 0 W_x 0 W_x 0 W_x μ μ μ 0 0 H H 0H 0 i_x 0 i_x 0 i_x 0 λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! φ_x φ_x 0 φ_x 0 N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! φ_y φ_y 0 φ_y 0 φ_b #DIV/0! φ_b #DIV/0! φ_b #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! i_y i_y 0 i_y 0 内力组合Ⅰ 内力组合Ⅱ 内力组合Ⅲ M_x M_x M_x N N N A 0A 0A 0 0 W_x 0 W_x 0 W_x μ μ 0μ 0 H H 0H 0 i_x 0 i_x 0 i_x 0 λ_x λ_ x λ_ x #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! φ_x φ_x 0 φ_x 0 N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! φ_y φ_y 0 φ_y 0 φ_b #DIV/0! φ_b #DIV/0! φ_b #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! i_y i_y 0 i_y 0 内力组合Ⅰ 内力组合Ⅱ 内力组合Ⅲ M_x M_x M_x N N N A 0A 0A 0 0 W_x 0 W_x 0 W_x μ μ 0μ 0 H H 0H 0 i_x 0 i_x 0 i_x 0 λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! φ_x φ_x 0 φ_x 0 N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! φ_y φ_y 0 φ_y 0 φ_b φ_b 0 φ_b 0 λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! i_y i_y 0 i_y 0 内力组合Ⅰ 内力组合Ⅱ 内力组合Ⅲ M_x M_x M_x N N N A 0A 0A 0 0 W_x 0 W_x 0 W_x μ μ 0μ 0 H H 0H 0 i_x i_x i_x 0 0 0 λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! λ_x #DIV/0! φ_x φ_x 0 φ_x 0 N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! N_Ex^， #DIV/0! φ_y φ_y 0 φ_y 0 φ_b φ_ b φ_ b #DIV/0! #DIV/0! #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! λ_y #DIV/0! i_y i_y i_y 0 0
框架柱正截面设计时最不利内力组合的选择
配钢筋愈多 。 ［1～2］ 因此，在框架柱正截面设计时，设计 人员往往采用以下 3 种组合方式： ① Mmax 及相应 的 N；②Nmax 及相应的 M；③Nmin 及相应的 M。
这种最不利内力组合的选择方法是各混凝土结 构设计教材中普遍采用的方法，此方法论据充足，条 理清晰，易于理解和掌握。 但不足之处是计算量大， 至少要计算 3 种组合的情况，这无疑给设计工作增加 了难度。 基于此，笔者在研究工作中发现了一直新的 组合方式，即：直接选取弯矩绝对值最大值和轴力最 大值作为一组组合，弯矩绝对值最大值和轴力最小值 作为另一组组合，该方法能够简单有效地将最大内力 进行组合。
天津市应用基础与前沿技术研究计划12jcqnjc0530019表4抗震组合配筋计算结果编号计算方法mknmnkn偏心asasmm23方法144347164599小偏心2866431481777202828298421598821509方法24434717772029354434715988228174方法137023161665大偏心638289281658985998313101042401007方法2370231658981645370231042404078表2非抗震组合配筋计算结果编号计算方法mknmnkn偏心asasmm21方法18627236001小偏心3233914252064298121233237236方法2862725206456786272332372832方法19872183279大偏心18307285200063200141291778762066方法29872200063186398721778761757表3框架柱抗震内力组合编号截面mm计算长度mm截面位置内力抗震组合左震右震34504104500柱顶mknm2855029842nkn173002159882柱底mknm4314844347nkn17772016459946607004500柱顶mknm3131037023nkn104240161665柱底mknm2181528928nkn108478165898表1框架柱非抗震内力组合编号截面mm计算长度mm截面位置内力组合1组合2组合3左风右风14504104500柱顶mknm812173537703914nkn233237236317239631248955柱底mknm8627471619962073nkn23600123908024239525206426607004500柱顶mknm4129987271507407nkn177876183279183470194109柱底mknm4535923570337285nkn183168188571188762200063别考虑了3种组合方式
提高单跨框架结构抗震性能的几种方法
工程建设与设计______Construction&Design For P roject提高单跨框架结构抗震性能的几种方法Several Methods to Improve the Seismic Performance of Single Span FrameStructure闫艳伟\李晓蕾2(1•中元国际工程有限公司，北京100038；2.西安理工大学土木建筑工程学院，西安710048)YAN Yan-wei1,LI Xiao-lei2(1.China IPPR International Engineering Co.Ltd.,Beijing100038,China;2.School of Civil Engineering and Architecture,Xi'an University of Technology,Xi'an71004&China)【摘要】单跨框架结构冗余度小，在地震中很容易形成机构并发生倒塌破坏，故在设计中应增加延性，提高其抗震性能。
结合实际工程，以一工业厂房附属用房中的单跨框架结构为例，对比分析了加强抗震措施、中震弹性设计与中震不屈服设计、对结构重要部位进行包络设计三种提升结构综合抗震性能的方法结果表明，可通过提高抗震等级和抗震构造措施以及对结构重要部位进行包络设计来有效提高结构抗震性能，对关键构件进行中震抗震设计能保证其具有较好的延性，但建筑物的整体造价会有所提高[Abstract]Due to the small redundancy of single span frame structure,it is easily forming mechanism and collapsed under the earthquake.Then,the seismic performance of s ingle span frame structure should be improved by strengthening structure bined with practical engineering,a single span frame structure in industrial workshop accessory occupancy as an example,three methods are proposed as follows: strengthen aseismic measures,elastic and non-yielding design under moderate earthquake,envelope design for the important parts of the structure.The comparative analysis was made in this paper,and results shows that improving seismic grade and seismic construction as well as envelope design for important part of t he structure are affect measures for strengthening the structural seismic performance.Seismic design for key component of s tructure under moderate earthquake will ensure the good ductility;however,the overall cost of s tructure will be increased.【关键词】单跨框架;抗震措施涎性;性能设计[Keywords]single-span frame structure;seismic measures;ductility；performance design【中图分类号】TU323.5;TU352【文献标志码】B【文章编号11007-9467(2019)02-0048-04 [DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.02.0151引言单跨框架结构指由2根柱1根梁组成的结构，其抗侧刚度小，结构超静定次数少，耗能能力弱，结构冗余度小,不能形成多道抗震防线,在超越抗震设防的强震作用下，一旦框架柱出现塑性枝，则整个结构出现连续倒塌的可能性很大。
框架柱内力组合表
柱顶N 193.6712.277.94-11.6311.63177.64柱底N 223.6212.277.94-11.6311.63206.39柱顶N 450.4859.5555.22-35.1335.13422.43柱底N 480.4359.5555.22-35.1335.13451.18柱顶N 707.21106.92102.59-67.9267.92657.53柱底N 737.16106.92102.59-67.9267.92686.28柱顶N 963.94154.29149.96-109.23109.23883.76柱底N 993.89154.29149.96-109.23109.23912.52柱顶N 1220.64201.65197.32-153.74153.741106.64柱底N 1250.59201.65197.32-153.74153.741135.39柱顶N 1477.13249.77245.44-206.60206.601320.99柱底N1525.64249.77245.44-206.60206.601367.56截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE （∑Mc=ηc ∑--116.8088.43130.58112.96146.70126.86γREN--495.50524.25798.80827.551110.961139.712SEk左震组合内力截面1层次6543层次 4.003.00SQk和雪载6.005.00SGk 表6.31（b） 横向框架C柱柱端组合弯矩设计值的调整6.00-18.62-2.81-2.3417.19-17.19-1.19-39.18-27.955.00-14.19-4.16-4.2128.44-28.4414.81-48.05-23.324.00-14.57-3.98-3.9837.16-37.1624.17-57.95-23.653.00-14.65-3.99-3.9943.64-43.6431.24-65.20-23.772.00-14.96-4.15-4.1548.20-48.2035.89-70.64-24.351.00-5.76-1.56-1.5656.36-56.3655.61-68.95-9.34M -38.18-3.10-1.92-62.7462.74-96.40N 239.5617.1611.25-11.4211.42223.50M 30.50 3.84 3.5038.45-38.4566.51N 269.5117.1611.25-11.4211.42252.25M -28.08-3.85-4.00-88.9488.94-121.37N 555.6192.0086.09-34.7334.73538.59M 28.84 3.84 3.8472.77-72.77105.21N 585.5692.0086.09-34.7334.73567.34M -28.84-3.84-3.84-109.89109.89-143.82N 871.74166.75160.84-69.0669.06842.25M 28.84 3.84 3.84101.43-101.43135.02N 901.69166.75160.84-69.0669.06871.00M -28.84-3.84-3.84-124.11124.11-158.60N 1187.87241.50235.59-110.63110.631138.38M 28.88 3.83 3.83124.11-124.11158.64N 1217.82241.50235.59-110.63110.631167.14M -28.74-3.87-3.87-137.07137.07-172.00N 1504.03316.26310.35-162.10162.101424.25M 31.82 3.54 3.54137.07-137.07174.80N 1533.98316.26310.35-162.10162.101453.00M -21.56-2.57-2.57-131.64131.64-158.84N 1819.50390.26384.35-207.98207.981714.91M 10.78 1.29 1.29214.79-214.79234.35N 1868.01390.26384.35-207.98207.981761.48柱顶N 239.5617.1611.25-11.4211.42223.50柱底N 269.5117.1611.25-11.4211.42252.25柱顶N 555.6192.0086.09-34.7334.73538.59柱底N 585.5692.0086.09-34.7334.73567.34柱顶N 871.74166.75160.84-69.0669.06842.25柱底N 901.69166.75160.84-69.0669.06871.00柱顶N 1187.87241.50235.59-110.63110.631138.38柱底N 1217.82241.50235.59-110.63110.631167.14柱顶N 1504.03316.26310.35-162.10162.101424.25柱底N1533.98316.26310.35-162.10162.101453.00SGk SQk和雪载SEk左震组合右震组合 1.35SGk+SQk 柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底表6.33（a） 横向框架D柱弯矩和轴力组层次截面内力SGk SQk和雪载SEk 左震组合表6.32 横向框架C柱剪力组合（kN）层次SGk SQk和雪载SEk 左震组合65432层次截面内力3.002.001.006.005.004.00柱顶N 1819.50390.26384.35-207.98207.981714.91柱底N 1868.01390.26384.35-207.98207.981761.48截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE （∑Mc=ηc ∑--142.09122.15166.97157.94185.53186.44γREN--538.59567.34842.25871.001138.381167.14619.08 1.93 1.5128.11-28.1151.29-10.8327.69515.81 2.14 2.1844.92-44.9266.87-32.4023.48416.02 2.13 2.1358.70-58.7082.29-47.4423.76316.03 2.13 2.1368.95-68.9593.63-58.7523.77216.82 2.06 2.0676.15-76.15102.35-65.9424.7716.600.790.7970.70-70.7085.26-70.999.701表6.33（b） 横向框架C柱柱端组合弯矩设计值的调整层次 6.005.004.003.00表6.34 横向框架C柱剪力组合（kN）层次SGk SQk和雪载SEk 左震组合右震组合 1.35SGk+SQkN Nmin Nmax 201.83273.72249.58230.58314.16285.52495.50667.70623.95524.25708.13659.89798.801061.65998.34827.551102.091034.281110.961455.611372.731139.711496.041408.671426.421849.511747.081455.171889.951783.021750.722243.902122.231797.292309.382180.45柱顶柱底柱顶柱底135.32164.17160.00248.561426.421455.171750.721797.29右震组合 1.35SGk+S Qk 1.2SGk+1.4SQk 红色字体绿色字体紫色字体1.002.00调整-26.28 -22.85 -23.06 -23.17 -23.76 -9.1025.95-54.64-50.16 247.25340.57311.50 -8.4645.0241.98 276.01381.00347.44 63.62-41.76-39.09 610.83842.07795.53 -46.1542.7739.98 639.58882.51831.47 84.76-42.77-39.98 985.901343.601279.54 -75.9642.7739.98 1014.651384.031315.48 99.54-42.77-39.98 1368.491845.121763.54 -99.5142.8240.02 1397.251885.561799.48 113.10-42.67-39.91 1761.422346.702247.60 -110.3146.5043.14 1790.172387.132283.54 114.97-31.68-29.47 2147.512846.592729.76 -212.4115.8414.74 2194.082912.072787.98 247.25340.57311.50 276.01381.00347.44 610.83842.07795.53 639.58882.51831.47 985.901343.601279.54 1014.651384.031315.48 1368.491845.121763.54 1397.251885.561799.48 1761.422346.702247.60 1790.172387.132283.54M轴力组合右震组合1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkMmax M1.2SGk+1.4SQk 剪力设计值右震组合1.35SGk+SQk红色字体绿色字体绿色字体紫色字体紫色字体1.2SGk+1.4SQkN Nmin Nmax红色字体2147.512846.592729.762194.082912.072787.98柱顶柱底柱顶柱底202.14204.07185.44304.661424.251453.001714.911761.4825.6021.9722.2122.2223.079.03调整2.00 1.001.2SGk+1.4SQk 剪力设计值。
钢筋混凝土结构抗震组合内力增大调整系数
底层柱： 抗规式 6.2.5-1中由 底层柱柱底 截面弯矩计 算值贡献的 剪力部分
顶层柱： 抗规式 6.2.5-1中由 顶层柱柱顶 截面弯矩【 注2】贡献的
高规3.10.4-2 高规10.2.11-3
高规6.2.3 （抗规6.2.10-
3） （抗规6.2.5） 高规10.2.11-3
中 Mb
转 换 梁 转换梁 及 框 架 框架梁
转换柱上端 截面和底层
柱柱底
部分 框支 抗震 转 墙结 换 构柱
及 框 架 柱
转换柱的其 他部位
特一级 一级 二级 各級 特一级
一级
二级
特一级
1.9
计算值
1.9
计算值
1.9
计算值
注：高规4.3.2，7度 (0.15g)、8度時，跨
1.6
（水平地震作 高规10.2.4
框架柱
各级
框
9度的一
架 全部框架梁 级
1.0
梁
其他各级
9度的一
级
计算值
按抗规6.2.2，同“其他结构的框架”中的框架柱
-
直接按抗规式6.2.4-2计算V
抗规6.2.4
按抗规6.2.4，同“框架结构”中的框架梁
直接按抗规式6.2.5-2计算V （1.1V）
直接按抗规式6.2.5-2计算V （1.1V）
1.95=1.3*1.5 (2.145=1.1*1.95)
1.56=1.2*1.3 (1.716=1.1*1.56)
1.32=1.1*1.2 (1.452=1.1*1.32)
【注2】
规范条文 高规3.10.3-1
抗规6.2.4 高规3.10.2-2
内力组合(框架柱内力组合表)
-52.00
-12.39
-4.9 7.6
底 N 464.97 117.62(100.31) -4.9
柱 M 52.00
12.39
-15.2
4
顶 柱
N M
649.09 176.61(159.30)
-52.00
-12.39
-5.2 12.4
底 N 734.74 176.61(159.30) -5.2
柱 M 52.00
17.80
33.6 21.2
底 N ####### 283.26(283.24) 33.6
柱 M -77.48
-19.54
-34.5
1
顶 柱
N ####### 340.15(340.13)
M 38.74
9.77
47.7 67.0
底 N ####### 340.15(340.13) 47.7
表6-5（a
柱 M -81.40
-21.53
-21.4
3
顶 柱
N M
879.34 80.91
226.62(226.6) 21.04
21.7 17.5
底 N 993.54 226.62(226.6) 21.7
柱 M -76.72
-20.00
-25.9
2
顶 柱
N ####### 283.26(283.24)
M 71.36
28.42 -28.42 -69.03 -71.55
###### 12.01 160.21 161.27
###### 95.63 67.10 77.25
###### 40.24 382.59 387.00
63.75 -63.75 -67.84 -74.62
荷载效应及地震作用效应组合仅供参考
8 荷载效应效应组合本设计所应用到的用于承载能力极限状态下的内力组合公式如下： ①无地震时，由可变荷载效应操纵的组合： G GK Q Q QK W W WK S S S S γψγψγ=++式中 S —结构构件荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值； r G 、r Q 、r W —永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；ΨQ 、ΨW —楼面活荷载和风荷载的组合系数，当为第一可变荷载时取1。
S GK 、S Qk 、S Wk —永久荷载、楼面荷载和风荷载效应标准值。
②无地震时，由永久荷载效应操纵的组合(依照《建筑结构荷载标准》GB 50009-2001[2]第条注3，水平风荷载不参与组合。
但2006版标准中取消了此注，即水平风荷载参与组合，当风荷载效应不大时也可忽略之。
)：？G GK Q Q QK S S S γψγ=+③有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合：G GE Eh Ehk S S S γγ=+式中 S —结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值； r G 、r Eh —重力荷载、水平地震作用的分项系数； S GE 、S Eh —重力荷载代表值、水平地震作用标准值。
用于正常利用极限状态下的内力组合(标准组合)公式如下：？ GK Q QK W WK S S S S ψψ=++操纵截面及最不利内力类型构件的操纵截面框架梁的操纵截面是支座截面和跨中截面。
在支座截面处，一样产生最大负弯矩(max M -)和最大剪力(max V )(水平荷载作用下还有正弯矩产生，故也要注意组合可能显现的正弯矩）；跨间截面那么是最大正弯矩(max M +)作用途(也要注意组合可能显现的负弯矩)。
因此，框架梁的最不利内力为：梁端截面：max M +、max M -、max V梁跨间截面：max M +由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，因此，在求该处的最不利内力时，应依照梁轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘处梁截面的弯矩和剪力，即：/2M M Vb '=-/2V V qb '=-式中 M '—柱边缘处梁截面的弯矩标准值；V '—柱边缘处梁截面的剪力标准值； M —梁柱中线交点处的弯矩标准值；V —与M 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；b —柱截面高度；q —梁单位长度的均布荷载标准值。
框架柱内力的基本组合值
选取内力
Mmax=-83.36; 相应N=240.19 Nmax=270.13; 相应M=61.84 Nmin=-217.32; 相应M=-40.08 Mmax=83.97; 相应N=-52.21 Nmax=-82.15; 相应M=-53.1 Nmin=-20.95; 相应M=8.61 Mmax=53.84; 相应N=-37.91 Nmax=-367.86; 相应M=-4.61 Nmin=-304.05; 相应M=8.81 Mmax=-55.06; 相应N=-555.94 Nmax=-585.88; 相应M=38.99 Nmin=-418.43 相应M=37.69 Mmax=-119.69; 相应N=-975.42 Nmax=-975.42; 相应M=-119.69 Nmin=-690.08; 相应M=-19.56 Mmax=73.87; 相应N=-858.55 Nmax=-858.55; 相应M=73.87 Nmin=-606.34; 相应M=0.04 Mmax=-96.87; 相应N=-906.72 Nmax=-906.72; 相应M=-96.87 Nmin=-612.83; 相应M=35.86 Mmax=-135.11; 相应N=-1488.63 Nmax=-1488.63; 相应M=-135.11 Nmin=-968.37; 相应M=-63.53
-987.88 -124.03 -1017.81 -79.48 -966.64 -95.43 -996.58
值（单位：弯矩kN·m，剪力kN，轴力kN）
1.2恒+1.26× （活+风）
-83.36 -240.19 58.73 -270.13 83.97 -49.34 -53.10 -79.28 53.84 -337.91 -4.16 -367.86 -55.06 -555.94 24.42 -585.88 120.83 -920.61 -119.69 -950.55 -61.62 -822.24 73.87 -852.18 -80.28 -876.78 -95.73 -906.72 98.72