2.2　柱的施工圖

通過學習本節籃球架支撐柱的施工圖繪制，你將能夠：

1）掌握柱施工時要布置哪些鋼筋；

2）了解根據內力計算柱鋼筋的原理；

3）了解柱的構造要求；

4）學會認識柱的施工圖表示法。

2.2.1　柱的鋼筋

圖2-35為柱鋼筋的平面表示法。

柱的施工圖詳細說明參見《國家建筑標準設計圖集》（11G101-1），如圖2-36截面標注主要內容如下。

1）柱編號：上下層在相同位置的柱一般編號相同，不同位置柱的截面和鋼筋相同編同一編號。

2）柱截面尺寸：矩形、圓形和異形柱（L形柱、T形柱和十字形柱）尺寸。

3）角部縱筋：矩形角部縱筋，圓形柱總鋼筋。

4）柱邊縱筋：柱各邊鋼筋。

5）柱箍筋：核心區、加密區和非加密區箍筋。

6）柱的插筋：每邊上層縱筋大于下層縱筋時布置插筋，插筋面積大于等于上下縱筋面積差。

2.2.2　柱的計算配筋

在2.2.1節計算了柱的內力：軸力、彎矩、剪力和扭矩，設計時考慮采用極限狀態內力和荷載可能屬于不同的工況，還需要根據荷載規范的要求進行基本組合（即承載能力極限狀態設計荷載效應組合）內力包絡。當地震作用很小和無風荷載時，一般起控制的組合為恒載和活載基本組合：1.35恒載內力+0.98活載內力，更詳細的要求見《建筑結構通用分析與設計軟件GSSAP說明書》第7章內力組合和調整。

籃球支柱只有恒載工況，如圖2-37恒載下的軸力、彎矩、剪力和扭矩乘1.35后用于計算配筋。

N=1.35×35=47.25（kN）

Mx=1.35×30=40.5（kN·m）

Vy=1.35×10=13.5（kN）

對于材料，一般有抗拉、抗壓、抗彎、抗剪和抗扭幾種力學特性。鋼筋混凝土材料包含了兩種材料：鋼筋和混凝土。混凝土抗拉強度比較小，所以計算時一般忽略。

設計中用墻柱梁板的正截面承載力公式計算縱筋面積，斜截面承載力公式計算箍筋面積。

GSPLOT施工圖系統中柱的計算結果顯示如圖2-38。

矩形柱時，At、Ad、Al和Ar顯示上、下、左、右單邊配筋面積（mm2），Asc為角部配筋面積（mm2）；Apr為軸壓比，Avx和Avy為沿B邊和H邊加密和非加密區的抗剪配箍面積（mm2/0.1m），CAvx和CAvy為沿B邊和H邊節點核心區的配箍面積（mm2/0.1m），零為構造配箍（按最小配箍率配箍），Uv為體積配箍率；JKB是柱的最小剪跨比，9999表示沒有計算剪跨比。

2.2.2.1　柱的正截面承載力設計方法

柱主要承受壓彎作用，柱b邊和h邊縱筋面積要滿足《混凝土結構設計規范》（以下簡稱《混規》）軸心受壓和偏心受壓正截面承載力的要求。更多的計算要求見《建筑結構通用分析與設計軟件GSSAP說明書》第8章柱截面設計。

（1）軸心受壓計算

軸心受壓構件正截面受壓承載力按如下《混規》要求計算。

式中　N——軸向壓力設計值；

φ——鋼筋混凝土構件的穩定系數，按《混規》表6.2.15采用；

fc——混凝土軸心抗壓強度設計值，按表2-1采用；

A——構件截面面積；

——全部縱向鋼筋的截面面積。

N=47.25<0.9×（14.3×103×0.4×0.5）=2574kN

混凝土部分就滿足受壓要求。如果不滿足，需配置縱筋。

（2）偏心受壓計算

矩形截面偏心受壓構件正截面（圖2-39）受壓承載力按如下《混規》計算，公式比較復雜，一般采用軟件計算。籃球架支柱軸力和彎矩不大，截面尺寸比較大，計算的配筋很小，用《建筑抗震設計規范》（以下簡稱《抗規》）的最小配筋率來控制籃球架支柱縱筋總的配筋面積。具體工程設計中，一般的柱計算的縱筋面積都比較小，用《抗規》的最小配筋率來控制柱縱筋總的配筋面積。

偏心受壓計算公式：

ei=e0+ea　　（《混規》6.2.17-4）

式中　e——軸向壓力作用點至縱向普通受拉鋼筋和預應力受拉鋼筋的合力點的距離；

η——偏心受壓構件考慮二階彎矩影響的軸向壓力偏心距增大系數，按《混規》第6.2.4條的規定計算；

σs，σp——受拉邊或受壓較小邊的縱向普通鋼筋、預應力鋼筋的應力；

ei——初始偏心距；

a——縱向普通受拉鋼筋和預應力受拉鋼筋的合力點至截面近邊緣的距離；

e0——軸向壓力對截面重心的偏心距：e0=M/N；

ea——附加偏心距，按《混規》第6.2.5條確定。

考慮對稱配筋時公式簡化：

先按大偏壓計算，由《混規》6.2.17-1求得受壓區高度x，

當x≤2a'時，由下面公式求：

當x≥xb時，轉向小偏壓計算，用近似公式（《混規》6.2.17-7）和（《混規》6.2.17-8）計算：

此處，相對受壓區高度ξ可按下列公式計算：

當2a'≤x≤xb時將x代入《混規》6.2.17-2求。

2.2.2.2　柱的斜截面承載力設計方法

柱截面尺寸b×h要滿足《混規》受剪截面的要求，無地震作用時滿足《混規》6.3.16的要求。

Vy=13.5<0.25[14.3×103×0.4×（0.5-0.03）]=672.1（kN）

柱XY向箍筋面積要滿足《混規》斜截面承載力的要求（表2-3），根據《混規》6.3.12，籃球支柱的計算箍筋面積為0，滿足柱最小體積配箍率即可。具體工程設計中，一般柱的箍筋都是最小體積配箍率控制。

2.2.3　柱的構造要求

構造指不經過承載力計算，規范規定的最小要求。

2.2.3.1　柱的軸壓比定義

《抗規》6.3.6對不同結構體系中的框架柱軸壓比進行了限值，無地震作用的軸壓比不能大于1.05，有地震作用的軸壓比限值見表2-4。

籃球架支柱的無地震作用軸壓比如下：

N/（bhfc）=47.25/（0.4×0.5×14.3×103）=0.017<1.05

籃球架支柱的有地震作用軸壓比如下：

地震作用的基本組合=1.2（恒+0.5活）+1.3水平地震

N地=1.2×35=42（kN）

N地/（bhfc）=42/（0.4×0.5×14.3×103）=0.015<0.75

2.2.3.2　柱縱筋的最小配筋率和箍筋的構造要求

構造要求是規范規定的最小要求，根據《抗規》6.3.7，柱縱筋最小配筋率構造要求如表2-5和表2-6。二級抗震等級的籃球支柱滿足非框架結構中柱縱向鋼筋最小配筋率0.8％，每側配筋不應小于0.2％。

受壓柱一側縱向鋼筋最小配筋百分率不小于0.2％。受壓柱構件中全部縱向鋼筋的百分率，鋼筋強度標準值大于400MPa時，表中數值應減少0.1，鋼筋強度標準值為400MPa時，表中數值應減少0.05；當混凝土強度等級為C60及以上時，按表中規定增大0.1。

全部縱向鋼筋的配筋率不大于5％。配筋率大于5％時給出超筋信息，應加大截面或提高材料強度。

柱箍筋加密區的構造要求如下。

（1）框架柱加密區的箍筋最大間距和箍筋最小直徑

框架柱上、下端箍筋應加密，加密區的箍筋最大間距和箍筋最小直徑符合《抗規》6.3.7要求（表2-7）。二級抗震等級的籃球支柱的加密區和梁柱節點核心區箍筋直徑不能小于8mm，間距不能大于100mm。

非加密區箍筋間距常用100mm、150mm和200mm，縱筋直徑d不能小于16mm，否則二級抗震等級非加密區箍筋最大間距為10d，間距不能取150mm了，浪費箍筋。

（2）框架柱加密區的最小體積配筋率

柱箍筋加密區箍筋的體積配筋率，按《抗規》6.3.7要求。二級抗震等級的籃球架支柱加密區箍筋的體積配筋率不小于0.6％。

式中　ρv——框架柱箍筋加密區的體積配筋率；

fc——混凝土軸心抗壓強度設計值；當強度等級低于C35時，按C35取值；

fyv——箍筋或拉筋抗拉強度設計值；

λv——最小配箍特征值，最小配箍特征值按表2-8采用。

一、二、三、四級抗震等級的柱，其箍筋加密區的箍筋體積配筋率分別不小于0.8％、0.6％、0.4％和0.4％。剪跨比λ≤2的柱，框架柱的箍筋體積配筋率不小于1.2％。9度設防烈度時不小于1.5％。

2.2.3.3　縱筋間距和箍筋肢距要求

根據《抗規》6.3.8的要求，截面尺寸大于400mm的柱，縱向鋼筋之間距離不宜大于200mm；柱縱向鋼筋凈距均不應小于50mm。如圖2-40所示，籃球支柱b=400mm，保護層為箍筋外皮到柱邊距離，減兩保護層30mm，再減兩箍筋直徑和一縱筋直徑，400-2×30-2×8-16=302（mm），中間得插入1根縱筋，h=500mm，中間得插入2根縱筋。

根據《抗規》6.3.9的要求，柱箍筋加密區的箍筋肢距（箍筋水平距離），一級不宜大于200mm，二、三級不宜大于250mm，四級不宜大于300mm。箍筋肢距按縱筋距離來求，二級抗震等級的籃球架支柱如圖2-40所示，每根縱筋都綁上箍筋，箍筋肢距小于250mm。

2.2.4　柱施工圖的表示法

柱施工圖有如下4種表示法（圖2-41）：平法、國標柱表、廣東柱表和大樣表法。

1）平法：在平面圖上原位置表示縱筋和箍筋，其他相同的柱編相同的編號，直觀。

2）國標柱表：在平面圖上相同的柱編相同的編號，另繪制柱表，省圖紙。

3）廣東柱表：在平面圖上相同的柱編相同的編號，另繪制柱表，省圖紙，廣東省設計單位常用。

4）柱大樣表：常用于高層剪力墻結構，柱布置比較少時，柱畫法同剪力墻暗柱表。

如圖2-42，籃球架支柱，柱號KZ1，截面400mm×500mm，角筋4根16mm，箍筋直徑8mm，加密區間距100mm，非加密區間距150mm，b邊中1根16mm，h邊中2根16mm。

圖2-43顯示三維籃球架支柱縱筋和箍筋。

2.2.5　上機操作

接力上節柱的力學計算的計算模型，自動生成籃球架支柱的鋼筋施工圖。軟件可以通過[平法配筋]生成施工圖，再通過[AutoCAD自動成圖]繪制成Dwg圖（圖2-44）。

在主控菜單點擊[平法配筋]，彈出圖2-45所示對話框，選擇計算模型為“GSSAP”，在[柱選筋控制]中（圖2-46）設置柱縱筋最小直徑16mm，然后點擊[生成施工圖]，生成完畢后退出對話框。

在主控菜單點擊[AutoCAD自動成圖]，進入AutoCAD自動成圖系統。

如圖2-47所示，點擊左邊工具欄的[出圖習慣設置]，如圖2-48，點選[墻柱]，設置柱采用“平法”施工圖表示法。

如圖2-49中點擊左邊工具欄的[生成DWG]，在彈出的對話框中點擊[確定]按鈕，生成施工圖。

如圖2-49所示，點擊[分存DWG]按鈕，彈出如圖2-50所示是否自動生成鋼筋算量數據時選擇“是”。

彈出分存對話框時選擇確認，GSPLOT生成如圖2-51所示的送給打印室的鋼筋施工圖和計算配筋圖Dw文件。

分存Dwg時會自動提示是否打開鋼筋圖，打開后可看到如圖2-52所示的柱鋼筋圖。