柱弯矩和轴力

超大轴力及弯矩钢管砼柱柱脚设计方法

ＫｅｗｏｄＬｎｐｎＴｗ０ｗａａｔｌｖｒＴ、ｏ— ｖｉＳａｅｔｕｓＭｅａｆａｏｕＣｏｕｎｆｏｉｇｙｒｓ：ｏｇｓａ一ｙｃｎｉｅｅｖｙｔｔｐｃｒｓｌｇｒｍｅｃｌｍｎｌｍｏｔｎ
ｓｄ．Ｔｈｓａｔｌｉｌｎｒｄｃｓｔｅｏｔｍｕｓｌｃｉｎｏｏｕｏｔｎｔｕｔｒｆｔ — ｗａｉｅｇｒｍｅｃｌｍｎｔａｉｅｉｒｉｅｍａｎｙｉｔｏｕｅｈｐｉｍｅｅｔｏｆｃｌｍｎｆｏｉｇｓｒｃｕｅｏｗｏｃｙｔｔｄｍｅａｆａｏｕｈｔｌ
ｓｔｉｓｔｏｄｎｆｏｍｅａａｉｏｃｎｇｎｎｕｎ，ａｌｏｉｒｄｃｓｔａｃａｉｎｍｅｈｓｆｈｅａｅ建ｓａｎｈｅｌａｉｇｒｍｇｘａｌｆｒｅａｄｍｅａｂｅｄｉｇｍｏｍｅｔｎｄａｓｎｔｏｕｅｈｅｃｌｕｌｔｏｔｏｄｏｒｔｅｒｌｔｄｓｅｌｏｕｏｔｎ．Ｉｎｅｆｒｏｓｍｍｉｇｕｈｅｉｎｅｓｎｉｌｆｍｅａｓｅｌｃｌｍｎｆｏｉｇａｄｔｅｐｉｃｐｅｆｏｔｔｅｃｌｍｎｆｏｉｇｎａｆｏｔｔｕｎｐｔｅｄｓｇｓｅｔｓｏｇｔｅｏｕｔｎｈｒｎｉｌｓｏｐｉｍａｏｎｍｕ
用年限为５年，久年限为１０，在地区的抗震设防烈度Ｏ耐０年所为７，度设计基本地震加速度０１ｇ设计地震分组：三组；．５，第场地类别： Ⅲ类；建筑类别调整后用于结构抗震验算的烈度８度；按建筑类别及场地调整后用于确定抗震等级的烈度８度；框架抗震等级一级。结构平面示意图如图２所示。

柱底轴力剪力弯矩方向说明

1、satwe 计算结果中，底层柱墙组合内力的含义及正负号如下规定：
Vx——X向剪力，朝X负方向为正，x正方向为负，单位为kN
Vy——Y向剪力，朝Y负方向为正，Y正方向为负，单位为kN
N ——轴向力，拉力为正，压力为负，单位为kN
Mx——绕X轴弯矩，X负向为正，X正向为负，单位为kN*m
My——绕Y轴弯矩，Y负向为正，Y正向为负，单位为kN*m
弯矩方向为按右手定则确定，即：右手按弯矩转动的方向握去，大拇指所指的方向为弯矩方向。

各力正向如下图所示：
2、基础设计时读取satwe 荷载后，荷载显示中力的含义及正负号如下规定：
Vx——X向剪力，朝X正方向为正，x负方向为负，单位为kN
Vy——Y向剪力，朝Y正方向为正，Y负方向为负，单位为kN
N ——轴向力，压力为正，拉力为负，单位为kN
Mx——绕X轴弯矩，X正向为正，X负向为负，单位为kN*m
My——绕Y轴弯矩，Y正向为正，Y负向为负，单位为kN*m
弯矩方向为按右手定则确定，即：右手按弯矩转动的方向握去，大拇指所指的方向为弯矩方向。

各力正向如下图所示。

验证例题：
1、建一个500x500的柱子，2m高，在柱顶输入活荷载10kN，X正方向；活荷载10kN，Y 正方向，如下图所示：
2、PKPM计算结果，底层柱墙组合内力如下图所示：
3、基础设计时读取satwe 荷载后，显示1.0*恒载+1.0*活载如下图所示。

计算底层中柱截面处组合的弯矩和轴力设计值

计算底层中柱截面处组合的弯矩和轴力设计值底层中柱截面的弯矩和轴力设计值计算方法在建筑结构中，柱是承受建筑物重力和水平荷载的重要承载构件。

在底层中柱截面处，由于所承受的荷载较大，因此需要计算柱截面的弯矩和轴力设计值，以保证柱的安全稳定运行。

1、弯矩设计值的计算弯矩设计值的计算需要先确定柱的荷载情况。

一般情况下，底层中柱同时承受垂直荷载和水平荷载。

因此，需要将荷载分解为垂直荷载和水平荷载两个方向。

首先，需要对底层中柱进行截面分析，确定其截面尺寸和受力情况。

随后，可以根据受力情况确定柱截面处的应力状态，进而计算柱截面内沿周向和轴向的应力。

在确定柱截面内的应力后，可以计算出沿周向的弯矩设计值。

对于底层中柱，其弯矩设计值较大，需要特别注意。

弯矩设计值的计算公式为：M = σZ*(bh^2/6 - (bh-2a)*(h-2a)^2/6)其中，M为弯矩设计值，σZ为柱截面内沿轴向的应力，b和h分别为柱截面的宽度和高度，a为柱截面的边角半径。

2、轴力设计值的计算轴力设计值的计算同样需要考虑底层中柱所承受的垂直荷载和水平荷载。

在计算轴力设计值时，需要先确定柱截面内的轴向应力。

对于矩形截面的柱，轴向应力可以通过杨氏模量和柱截面的惯性矩计算得出。

其计算公式为：σz = N/A - MyIx/Iz其中，N为轴向荷载，A为柱截面面积，My为弯矩设计值，Ix和Iz分别为柱截面沿x和z轴方向的惯性矩。

通过求解轴向应力，可以计算出底层中柱截面处的轴力设计值。

同样需要注意的是，由于底层中柱所承受的荷载较大，轴力设计值也相对较大。

综上所述，底层中柱截面处的弯矩和轴力设计值计算需要考虑柱截面的几何形态、荷载情况以及受力状态等因素。

在进行相关计算时，需要精确分析柱截面的受力情况并采用合理的计算方法，以确保柱能够安全、稳定地运行。

剪力弯矩轴力符号

剪力弯矩轴力符号剪力、弯矩和轴力是结构力学中重要的概念，用于描述结构体受力情况。

在工程设计和分析中，我们经常需要对这些力进行符号表示，以便更好地理解和分析结构的受力情况。

本文将详细介绍剪力、弯矩和轴力的符号表示方法，并给出示例说明。

剪力的符号表示剪力是作用在结构体上的一种力，其方向垂直于结构体的横截面。

剪力的符号表示通常使用大写字母”V”来表示，其上方标注结构体的位置信息。

例如，在一根梁上，我们可以用”V”表示剪力，如下所示：^|| V|----------|----------|这里的”V”表示剪力的大小和方向，上方的箭头表示剪力的方向，向上表示正剪力，向下表示负剪力。

在分析结构体的受力情况时，我们经常需要绘制剪力图，用于表示结构体上各处的剪力大小和方向。

剪力图的绘制方法将在后文中介绍。

弯矩的符号表示弯矩是作用在结构体上的一种力矩，其作用于结构体上各处的截面。

弯矩的符号表示通常使用大写字母”M”来表示，其上方标注结构体的位置信息。

例如，在一根梁上，我们可以用”M”表示弯矩，如下所示：^|| M|----------|----------|这里的”M”表示弯矩的大小和方向，上方的箭头表示弯矩的方向，顺时针表示正弯矩，逆时针表示负弯矩。

在分析结构体的受力情况时，我们经常需要绘制弯矩图，用于表示结构体上各处的弯矩大小和方向。

弯矩图的绘制方法将在后文中介绍。

轴力的符号表示轴力是作用在结构体上的一种拉伸或压缩力，其方向与结构体的轴线一致。

轴力的符号表示通常使用大写字母”N”来表示，其上方标注结构体的位置信息。

例如，在一根柱子上，我们可以用”N”表示轴力，如下所示：^|| N|----------|----------|这里的”N”表示轴力的大小和方向，上方的箭头表示轴力的方向，向上表示正轴力，向下表示负轴力。

在分析结构体的受力情况时，我们经常需要绘制轴力图，用于表示结构体上各处的轴力大小和方向。

轴力图的绘制方法将在后文中介绍。

青岛理工(临沂)高层建筑结构与抗震参考题(仅供参考)

青岛理工（临沂）高层结构参考题一、选择题(每题2分，共计30分)1．在高层建筑结构设计中，( c )起着决定性作用。

A．地震作用B．竖向荷载与地震作用C．水平荷载与地震作用D．竖向荷载与水平荷载2．( a )的优点是建筑平面布置灵活，可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业室、教室等。

需要时，可用隔断分割成小房间。

外墙用非承重构件，可使立面设计灵活多变。

A．框架结构体系B．剪力墙结构体系C．框架——剪力墙结构体系D．筒体结构体系3．下列结构体系中，建筑抗震性能差的是( a )。

A．砌体结构B．框架结构C．剪力墙结构D．筒体结构4．( d )最主要的特点是它的空间受力性能。

它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好的抗扭刚度。

因此，该种体系广泛应用于多功能、多用途、层数较多的高层建筑中。

A．框架结构体系B．剪力墙结构体系C．框架——剪力墙结构体系D．简体结构体系5．下列关于荷载对结构影响的叙述中，错误的是( c )。

A．低层和多层建筑的竖向荷载为主要荷载B．高层建筑的水平荷载为主要荷载C．只有低层建筑才考虑风荷载作用的影响D．在地震区需要考虑地震作用的影响6．“小震不坏，中震可修，大震不倒”是建筑抗震设计三水准的设防要求。

所谓小震，下列(c )叙述为正确?A．6度或7度的地震B．50年设计基准期内，超越概率大于l0％的地震C．50年设计基准期内，超越概率约为63．2％的地震D．6度以下的地震7．结构计算中如采用刚性楼盖假定，相应地在设计中不应采用( a )。

A．装配式楼板B．现浇钢筋混凝土楼板C．装配整体式楼板D．楼板局部加厚、设置边梁、加大楼板配筋等措施8．框架梁的弯矩调幅只对( c )作用下的内力进行。

A．地震荷载B．水平荷载．C．竖向荷载D．风荷载9．框架在竖向荷载作用下的内力计算，可以采用( a )。

A．分层法B．反弯点法C．D值法10．剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足( b )时，按壁式框架计算I.IIⅢ．洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0．15Ⅳ．洞Vl净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸A．I+ⅡB．IC．ⅡD．Ⅲ+Ⅳ11．( b )在水平荷载作用下，利用材料力学公式计算内力和侧移，再考虑局部弯曲应力的影响，进行修正。

框架结构侧移计算及限值

锚固方式，适用于柱截面高度较大的情况；图14-23（b）为带弯折的锚固方式，适用于柱截面高度不够时的情况。
（4）梁下部纵向钢筋也可贯穿框架节点，在节点外梁内弯矩较小部位搭接，如图14-23（c）所示，钢筋搭接长度按上册式（5-31）计算。
（5）当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，其下部纵向钢筋应按受压钢筋的要求锚固，锚固长度应不小于0.7。
7.钢筋的连接，见GB50010-2002,p116
8.纵向受力钢筋的最小配筋率，见GB500102002,p119
二、框架结构的抗震构造措施 1.有抗震设防要求的构件的锚固和连接要求。
GB50010-2002,p168 2.材料要求。 GB50010-2002,p169 3.框架梁的构造要求。GB50010-2002,p169
(9)框架顶层端节点最好是将柱外侧纵向钢筋弯入梁内作梁上部纵向受力钢筋使用，亦可将梁上部纵向钢筋和柱外侧纵向钢筋在顶层端节点及其临近部位搭接，如图
GB50010-2002,p141，fig10.4.4 。
5.混凝土保护层厚度
见GB50010-2002,p113
6.钢筋的锚固，见GB50010-2002,p115
2）怎样进行调幅
设某框架梁AB在竖向荷载作用下，
梁端最大负弯矩分别为MA0 、MB0 ，梁跨中最大正弯矩为 MC0 ，
则调幅后梁端弯矩可取:
式中β 为弯矩调幅系数。
对于现浇框架，可取β=0.8～0.9；对于装配整体框架由于接头焊接不牢或由于节点区混凝土灌注不密实等原因，节点易变形达不到绝对刚性，框架梁端的实际弯矩比弹性计算值要小，因此，框架梁端的调幅系数允许取得低一些，一般取β=0.7～0.8。
梁端弯矩调幅后，在相应荷载作用下的跨中弯矩必将增加，如图14-22所示。调幅后梁端弯矩MA、MB的平均值与跨中最大正弯矩之和应大于按简支梁计算的跨中弯矩值。

midas钢结构优化分析及设计

midas钢结构优化分析及设计例题3 钢框架结构分析及优化设计M I D A S/G e n1例题钢框架结构分析及优化设计2 例题2. 钢框架结构分析及优化设计概要本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍MIDAS/Gen的优化设计功能。

MIDAS/Gen提供了强度优化和位移优化两种优化⽅法。

强度优化是指在满⾜在相应规范要求的强度下，求出最⼩构件截⾯，即以结构重量为⽬标函数的优化功能。

位移优化是针对钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的⾃动设计功能。

本⽂主要讲述强度优化设计功能。

此例题的步骤如下:1.简要2.建⽴及分析模型3.设置设计条件4.钢构件截⾯验算及设计5.钢结构优化设计例题钢框架结构分析及优化设计1.简要本例题介绍MIDAS/Gen的优化设计功能。

例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。

(该例题数据仅供参考)基本数据如下：轴⽹尺⼨：见图1柱: HW 200x204x12/12主梁：HM 244x175x7/11次梁：HN 200x100x5.5/8⽀撑：HN 125x60x6/8钢材： Q235层⾼：⼀层 4.5m⼆～六层 3.0m设防烈度：8o（0.20g）场地： II类设计地震分组：1组地⾯粗糙度；A基本风压：0.35KN/m2；荷载条件：1-5层楼⾯，恒荷载 4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2；6层屋⾯，恒荷载 5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2；1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m；6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m；分析计算考虑双向风荷载，⽤反应谱分析法来计算双向地震作⽤3例题钢框架结构分析及优化设计4图1. 分析模型图2. 结构平⾯图例题钢框架结构分析及优化设计5图3. ①，③轴线⽴⾯图图4. ①，④轴线⽴⾯图图5. ○B ，○C 轴线⽴⾯图图6. ○A ，○D 轴线⽴⾯图例题钢框架结构分析及优化设计6 2.建⽴及分析模型建⽴模型并进⾏分析运算。

汶川地震引发的关于强柱弱梁的分析

汶川地震引发的关于强柱弱梁的分析汶川地震引发的关于强柱弱梁的分析摘要：框架结构抗震概念设计的要求，结构应具有多道抗震防线，其中⼀个原则是“强柱弱梁”。

但是在汶川地震中，“强梁弱柱”结构⼗分普遍。

本⽂从框架结构的破坏机制着⼿，结合国家规范，分析了各种导致不能实现“强柱弱梁”的因素，同时提出对现有规范的修订。

关键词：强柱弱梁；可靠度；⼤偏压；⼩偏压2008年5⽉12⽇14时28分四川省阿坝州汶川县(北纬31.00，东经103.40)发⽣了⾥⽒8.0级地震，震中位于汶川县映秀镇。

汶川⼤地震发⽣在青藏⾼原的东南边缘、川西龙门⼭的中⼼，位于汶川。

茂汶⼤断裂带上；震源深度约lO--20km，是⼀次以逆冲为主、兼少量右旋⾛滑分量的地震，断层向西北⽅向倾斜。

这次地震是新中国成⽴以来，破坏性最强，涉及范围最⼤的⼀次地震，直接严重受灾地区达10万平⽅公⾥，对四川省汶川县、都江堰市、北川县、青川县、绵⽵市、什邡市、彭州市及平武县等多个地区，以及陕西和⽢肃部分地区村镇的建、构筑物及⽣命线⼯程等造成了不同程度的破坏。

⼀．框架破坏机构和“强柱弱梁”按照钢筋混凝⼟框架柱抗震概念设计的要求，结构应具有多道抗震防线，其中的⼀个原则是“强柱弱梁”。

在强烈地震作⽤下，梁柱节点往往是多层框架破坏的主要部位。

地震中节点的破坏多为柱端混凝⼟被压碎、剥落，钢筋压屈外⿎，破坏⾸先发⽣在柱⼦上。

这对整个框架很不利，因为某层某⼀柱端发⽣破坏，其他柱端也容易发⽣破坏，从⽽使建筑物倒塌（见图⼀）。

反之，如果破坏发⽣在梁端，要待所有的梁或绝⼤部分的梁出现破坏时，整个建筑物才会倒塌。

所以，在设计上有意加强柱⼦的抗震能⼒，在地震作⽤下形成“梁铰型”破坏机制（见图⼆）。

可见，“强柱弱梁”型结构⾄少存在两道抗震防线：⼀是从弹性到部分梁出现塑性铰；⼆是从梁塑性铰发⽣较⼤转动到柱根部破坏。

在这两道防线之间，⼤量地震输⼊能量被结构的弹塑性变形所消耗【1】。

故结构设计时应达到“强柱弱梁”破坏形式的多层防线要求，但是在此次汶川地震中，框架柱的破坏明显重于梁，柱端与节点的破坏较为突出，即所谓的“强梁弱柱”结构很普遍。