抗震设计第十讲:混凝土框架习题二

今天讲一道大作业题。

某仓储结构为2层现浇钢筋混凝土框架结构，建设地点位于南宁市区。建筑平面布置见下图所示，一层高为7.2m，二层高为4.2m。板厚选用100mm，梁、柱混凝土强度等级均为C30，受力钢筋采用HRB400钢筋。①轴交A轴的框架柱截面尺寸为600x600mm，配筋形式如图所示，柱纵筋混凝土保护层厚度c=40mm，该柱地震作用组合的轴力设计值N=3600kN。二层楼面处端部梁柱节点如下图所示，框架梁上部纵筋为2C25，如仅从抗震构造措施方面考虑，（1）该柱的纵向配筋是否满足要求？（2）一层柱的箍筋应如何设置？（3）给出框架梁上部上部纵筋满足抗震要求的最小总锚固长度。

看到这样的题目，即使是没有思路，也不能空着，至少把设防烈度、抗震等级这些都写出来。

根据《建筑抗震设计标准》可知，南宁市抗震设防烈度为7度。该建筑高度小于24m，查表可知该建筑抗震等级为三级。

该轴轴压比：

抗震等级三级的柱轴压比限值为0.85，满足要求。

（1）复核该柱的纵向钢筋是否满足要求：

三级抗震，角柱，查《建筑抗震设计标准》或教材可知柱全部纵向钢筋最小配筋率为0.8%，钢筋强度标准值小于400MPa时，表中数值应增加0.1，钢筋强度标准值为400MPa时，表中数值应增加0.05。本题采用的是HRB400钢筋，故柱全部纵向钢筋最小配筋率为0.85%。

接下来根据题目已知条件，可以计算实际的纵向钢筋配筋率，这个具体计算过程就不赘述了，很简单的。得出结果后与0.85%比较大小，即可回答第一问题。

（2）对一层柱的箍筋进行设置：

查《建筑抗震设计标准》或教材可知，柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值为0.13。代入柱箍筋提交配箍率公式进行计算。

这里的小陷阱是混凝土的强度等级。混凝土强度等级为C30，低于C35，在计算体积配箍率时按C35计算。

这时得出的体积配箍率，是它的下限值。

这时，我们再根据《建筑抗震设计标准》的构造要求，查出：三级抗震，柱根处加密区的箍筋最大间距为100mm，箍筋最小直径为8mm。故先假定取为C8@100进行复核。

这时要计算实际的体积配箍率。可以计算出100mm高度范围内，所有箍筋的体积（截面面积x箍筋长度），除以箍筋包含的这100mm高度的混凝土体积。

C8@100的体积配箍率如果大于前面算出的体积配箍率限值，说明满足要求。

柱的非加密区，箍筋的体积配箍率不宜小于加密区体积配箍率的一半，故本题的非加密区箍筋间距这时可以相应取为200。最终得到该柱在一层的箍筋配置为C8@100/200。

（3）计算框架梁上部上部纵筋满足抗震要求的最小总锚固长度：

这里主要是查《混凝土结构设计标准》第11章的内容来完成作答。

先算出钢筋的基本锚固长度，它跟钢筋的抗拉强度设计值、混凝土轴心抗拉强度设计值、锚固钢筋的直径、锚固钢筋的外形系数有关。

基本锚固长度乘以纵向受拉钢筋抗震锚固长度修正系数（大于1），得到框架节点抗震锚固长度。

对于这种中间层端节点梁筋直接锚固往往不够，实际项目中往往是采用梁筋90度弯折锚固。我们来看看这个锚固示意图：

水平段锚固长度不应小于0.4倍总的锚固长度。弯折段长度为15倍钢筋直径。

到此，即可完成第三问。

最后，做一个总结：

1.柱最小配筋率的钢筋强度修正：采用低于 400 MPa 的钢筋时，柱全部纵向钢筋最小配筋率应增加 0.1%；本题中 HRB400 不增加——务必先判别钢筋强度等级再查表。

2.轴压比限值的抗震等级依赖：三级框架柱轴压比限值为 0.85；若误用高等级限值会导致配筋不足。

3.箍筋体积配箍率与混凝土强度等级：当混凝土强度低于 C35 时，体积配箍率计算按 C35 取用，这是常见疏忽点。

4.梁上部纵筋锚固：应满足抗震最小锚固长度要求，伸至柱外侧纵筋内边后下弯；不要漏算水平段与弯折段。

5.抗震等级是总依据：本章所有构造取值（轴压比、配筋率、箍筋间距与直径）均先由抗震等级确定，次序不能颠倒。