5.4.2 预制柱构造
采用钢筋套筒灌浆连接的预制柱基本构造如图5.30所示，其中Hn为框架柱净高；Δl为柱顶预留间隙，由设计确定；lcn为预制柱长度。
1）柱截面尺寸
预制柱截面形状一般为正方形或矩形，由于装配整体式混凝土框架结构的梁柱节点中梁、柱钢筋布置密集且复杂，为了加大节点区作业空间和钢筋间距，柱截面边长不宜小于400 mm。同时，为了避免节点区梁的锚固钢筋与柱纵向钢筋的位置冲突，要求柱截面边长不宜小于同方向梁宽的1.5倍。当采用圆形截面时，直径不宜小于450 mm。
2）柱轴压比限值
抗震设计时，为了保证柱的延性要求，钢筋混凝土柱轴压比不宜超过表5.6的规定；对于Ⅳ类场地上较高的高层建筑（如高于40 m的框架结构或高于60 m的其他结构体系的混凝土房屋建筑），其轴压比限值应适当减小，可比表5.6减小0.05。
3）纵向钢筋
（1）纵向受力钢筋配筋率
柱全部纵向钢筋的配筋率，不应小于表5.7的规定值，且柱截面每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%；抗震设计时，对于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，表中数值应增加0.1。
柱中总配筋率不应大于5%；剪跨比不大于2的一级框架的柱，每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；边柱、角柱及抗震墙端柱在小偏心受拉时，柱内纵筋总面积应比计算值增加25%。
表5.6 柱轴压比限值
注：①轴压比指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值；对于不进行地震作用计算的结构，可取无地震作用组合的轴力设计值计算；
②当混凝士强度等级为C65、C70时，轴压比限值宜按表中数值减小0.05；混凝土强度等级为C75、C80时，轴压比限值宜按表中数值减小0.10；
③表内限值适用于剪跨比大于2、混凝土强度等级不高于C60的柱；剪跨比不大于2的柱，轴压比限值应降低0.05；剪跨比小于1.5的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施；
④沿柱全高采用复合箍且箍筋肢距不大于200 mm，间距不大于100 mm，直径不小于12 mm，或沿柱全高采用复合螺旋箍，螺旋间距不大于100 mm，箍筋肢距不大于200 mm、直径不小于12 mm，或沿柱全高采用连续复合矩形螺旋箍，螺旋净距不大于80 mm，箍筋肢距不大于200 mm，直径不小于10 mm，轴压比限值均可能加0.10；
⑤在柱的截面中部附加芯柱，其中另加的纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%，轴压比限值可增加0.05；此项措施与注③的措施共同采用时的轴压比限值可增加0.15，但箍筋的配箍特征值λv仍按轴压比增加0.10的要求确定；
⑥柱轴压比不应大于1.05。
表5.7 柱纵向受力钢筋最小配筋率百分比
注：①表中括号内数值用于框架结构的柱；
②钢筋强度标准值小于400 MPa时，表中数值应增加0.1；钢筋强度标准值为400 MPa时，表中数值应增加0.05；
③混凝土强度等级高于C60时，上述数值应相应增加0.1。
（2）纵向钢筋布置
图5.31 预制柱纵筋布置（单位：mm）
预制柱的纵向受力钢筋宜对称布置，纵向受力钢筋的间距不宜大于200 mm且不应大于400 mm。通常预制柱有两种布筋方式：沿截面四周均匀布置和集中于四个角布置（图5.31）。其中，当梁的纵筋和柱的纵筋在节点区位置有冲突时，可将柱的钢筋集中在角部布置。能够提高装配式框架梁柱节点的安装效率和施工质量，当采用角部集中布置使纵筋间距较大、箍筋肢距不满足现行规范要求时，可在受力纵筋之间设置辅助纵筋（图5.31），并设置箍筋箍住辅助纵筋，箍筋可采用拉筋、菱形箍筋等形式。对于辅助纵向钢筋，为了保证对混凝土的约束作用，纵向辅助钢筋直径不宜小于12 mm和箍筋直径。当正截面承载力计算不计入纵向辅助钢筋时，辅助纵筋可不伸入节点。
当柱纵向钢筋集中布置时，应考虑截面有效高度的减小，并复核纵筋面积是否满足计算要求，其中截面有效高度h0为纵向受拉钢筋合力点至截面受压边缘的距离，按下式计算：
式中 Asi——受拉钢筋i的截面面积；
hi——受拉钢筋i至截面受压边缘的距离；
ni——受拉钢筋i的根数。
（3）纵向钢筋直径及保护层厚度
预制柱纵向受力钢筋直径不宜小于20 mm，因为采用较大直径的钢筋可减少钢筋根数，增大钢筋间距，便于柱钢筋及节点区的钢筋布置。
预制柱纵向受力钢筋采用套筒灌浆连接接头时，套筒外侧箍筋的混凝土保护层厚度不应小于20 mm[图2.23（a）]，相邻套筒之间的净距不应小于25 mm（图2.22），预制柱中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度还应满足《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的相关规定。
4）箍筋
（1）箍筋加密区范围
除具体工程设计标注有箍筋全高加密外，框架柱的箍筋加密区范围尚应满足：
①取柱长边的截面高度、柱净高的1/6和500 mm三者的最大值。
②底层柱的下端箍筋加密区不小于框架柱净高的1/3。
③刚性地面上下各500 mm。
当柱纵向受力钢筋在柱底连接时，柱箍筋加密区长度不应小于纵向受力钢筋连接区域长度与500 mm之和；当采用套筒灌浆连接或浆锚搭接连接等方式时，套筒或搭接段上端第一道箍筋距离套筒或搭接段顶部不应大于50 mm，如图5.32所示。
（2）加密区箍筋间距和直径
一般情况下，箍筋的最大间距和最小直径应按表5.8采用。
图5.32 预制柱的箍筋加密区范围（单位：mm）
Hn—框架柱净高；lcn—预制柱长度；Lg—灌浆套筒的长度
表5.8 柱箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径 单位：mm
注：①d为柱纵筋最小直径。
②柱根指底层柱下端箍筋加密区。
一级抗震等级框架柱的箍筋直径大于12 mm且箍筋肢距不大于150 mm及二级抗震等级框架柱的箍筋直径不小于10 mm且箍筋肢距不大于200 mm时，除底层柱下端外，最大间距应允许采用150 mm；三级抗震等级框架柱的截面尺寸不大于400 mm时，箍筋最小直径应允许采用6 mm；四级抗震等级框架柱剪跨比不大于2时，箍筋直径不应小于8 mm。
框支柱和剪跨比不大于2的框架柱应在柱全高范围内加密箍筋，且箍筋间距应符合表5.8中一级抗震等级的要求。
（3）加密区箍筋肢距
一级抗震等级，不大于200 mm；二、三级抗震等级，不大于250 mm和20倍纵筋直径的较大值；四级抗震等级，不大于300 mm。纵向钢筋至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。
（4）箍筋加密区体积配箍率
柱箍筋加密区的体积配箍率应符合下式要求：
式中 λv——最小配箍特征值，宜按《混凝土结构设计规范》（GB 50010）相关规定采用；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值，强度等级低于C35时，应按C35计算；
fyv——箍筋或拉筋抗拉强度设计值；
ρv——柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.6%，三、四级不应小于0.4%；计算复合螺旋箍的体积配箍率时，其非螺旋箍的箍筋体积应乘以折减系数0.80。
（5）非加密区箍筋配置
柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50%；箍筋间距，对于一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，对于三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。