小偏心构件配筋设计案例：框架-剪力墙结构分析

选取第5章算例5.2的三层框架-剪力墙结构，层高均为5 830 mm，假定二层右柱采用矩形截面，截面尺寸b×h=300 mm×500 mm，as=a′s=40 mm，由第5章确定的柱子的计算长度系数为1.330，规范法确定的柱计算长度系数为0.849，偏心受压矩形截面柱b×h=300 mm×500 mm，as=a′s=40 mm，混凝土强度等级为C30，fc=14.3，钢筋等级为HRB400，fy=360，M=102.4 kN·m，此柱轴压力设计值N=-1 280 kN，求解该三层框架-剪力墙结构二层右侧AB柱考虑二阶效应的配筋量。为了进行对比，分别按照本书和规范法进行计算。

（1）规范法计算

①求解附加偏心距和初始偏心距：

②求解弯矩增大系数：

③考虑二阶效应后弯矩设计值：

M1=1.032×102.4=105.68（kN·m）（规范法①强支撑无侧移框架柱）(www.xing528.com)

M2=1.593×102.4=163.10（kN·m）（规范法②无支撑自由侧移框架柱）

④判别大小偏心，对于HRB400级钢筋，其相对界限受压区高度为ξb=0.518。

N=α1fcbξbh0=1.0×14.3×300×0.518×460=1 022 kN＜1 280 kN，按照小偏心受压柱进行计算。

⑤求等效矩形应力图形的受压区高度x：由混凝土结构设计规范（6.2.17-8）式可求得相对受压区高度

对于框架-剪力墙结构中框架柱考虑二阶效应的配筋计算，确定计算长度时规范法已经不再适用。为了展示规范法与本书计算考虑二阶效应的钢筋混凝土柱计算方法的差别，选取按照规范法①强支撑无侧移框架柱计算长度计算的配筋结果与本书方法计算结果对比偏小了39%，偏于不安全；若选取按照规范法②无支撑自由侧移框架柱计算长度计算的配筋结果与本书方法计算结果对比偏大了11%，偏于保守；这主要是因为规范法计算考虑二阶效应的钢筋混凝土受压柱配筋无法考虑剪力墙提供的侧向支撑作用、同层柱之间的相互支援以及层与层之间的支援作用，而本书计算方法可以很好地考虑这些支援作用。另外，本书方法计算小偏心受压构件的配筋，无须进行受压较小区的钢筋应力计算，相比于规范法，本书计算方法快速简便，避免了规范法众多参数的计算。