5.4.1 预制柱截面承载力计算
1)预制柱计算长度
对多层装配整体式框架结构,各层柱的计算长度l0可按表5.5取用。
表5.5 框架结构各层柱的计算长度
注:表中H为底层柱从基础顶面到一层楼盖顶面的高度;对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。
2)预制柱正截面承载力计算
预制柱配筋值取以下二者的较大值:轴心受压构件正截面承载力计算配筋值和偏心受压构件正截面承载力计算配筋值。
(1)轴心受压构件正截面受压承载力计算
式中 N——轴向压力设计值;
φ——预制柱的稳定系数,按《混凝土结构设计规范》的有关规定取值;
l0——构件计算长度;
b——矩形截面短边尺寸;
fc——混凝土轴心抗压强度设计值;
A——构件截面面积;
——全部纵向钢筋的截面面积,当纵向普通钢筋的配筋率大于3%时,上式中的A应改用
代替。
(2)矩形截面偏心受压构件的正截面受压承载力计算
式中 Nu——受压承载力设计值;
e——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离;
ei——初始偏心距;
as——纵向受拉钢筋合力点至截面近边缘的距离;
——纵向受压钢筋合力点至截面近边缘的距离;
e0——轴向压力对截面重心的偏心距,取为M/N,当需要考虑二阶效应时,M按《混凝土结构设计规范》(GB 50010)相关内容确定弯矩设计值;
ea——附加偏心距,其值取20 mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大值,如图5.28所示。
图5.28 矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算
3)预制柱斜截面承载力计算
(1)矩形截面偏心受压框架柱的斜截面受剪承载力计算
①持久、短暂设计状况:
②地震设计状况:
式中 N——考虑风荷载或地震荷载作用组合的框架柱轴向压力设计值,当N大于0.3fcAc时,取0.3fcAc;
λ——框架柱的剪跨比,宜取λ=M/(Vh0),当框架柱反弯点在层高范围内时,可取λ=Hn/(2h0),当λ<1时,取λ=1,当λ>3时,取λ=3。此处,M为计算截面上与剪力V对应的弯矩,Hn为柱净高。
(2)当矩形截面框架柱出现拉力时,其斜截面受剪承载力应按下列公式计算
①持久、短暂设计状况:
②地震设计状况:
式中 N——剪力V对应的轴向拉力设计值,取绝对值。
当公式(5.28)右端的计算值或公式(5.29)右端括号内的计算值小于fyvh0Asv/s时,应取fyvh0Asv/s,且fyvh0Asv/s值不应小于0.36ftbh0。
(3)框架柱受剪截面要求
①持久、短暂状况:
②地震设计状况:
剪跨比λ大于2,跨高比大于2.5的柱:
剪跨比λ不大于2,跨高比不大于2.5的柱:
③框架柱的剪跨比可按下式计算:
式中 V——框架柱计算截面的剪力设计值;
λ——框架柱的剪跨比;
βc——混凝土强度影响系数,当混凝土强度不大于C50时,取1.0,当混凝土强度不小于C80时,取0.8,当混凝土强度等级在C50和C80之间可按线性内插取值;
h0——柱截面计算方向有效高度;
Mc——柱截面未经调整的组合弯矩设计值,可取上、下端的较大值;
Vc——柱端截面与组合弯矩设计值对应的组合剪力设计值。
4)预制柱吊装验算
预制柱在脱模、翻转、起吊、运输、堆放、安装等短暂设计状况下的施工验算系数取值应参考第4章预制板的吊装验算。预制柱短暂设计状况的内力值按式(4.40)—式(4.43)计算。
①吊点选取。
预制柱的吊运分为两个阶段:第一阶段为预制柱脱模,运输时的水平吊运,如图5.29(a)所示;第二阶段为预制柱现场安装就位时的竖向吊运,如图5.29(b)所示。
当预制柱水平吊运时,设总长为l,吊点距端部为a。一点吊装时,吊点边距a=0.293l;两点吊装时,吊点边距a=0.207l;三点吊装时,吊点边距a=0.153l,第3点为构件中点。
图5.29 预制柱吊运示意图
注:起重设备的主钩位置和构件重心在竖直方向上应重合。吊索与水平面夹角θ不宜小于60°,不应小于45°。
图5.30 预制柱示意图(单位:mm)
②预制柱验算。
预制柱在短暂设计状况下的受弯验算、受剪验算以及预埋件及临时支撑验算,应参考第4.2.2节中预制板吊装验算。