第1小题:【主要解答过程如下】:根据《高规》第11.2.19条表11.2.19的规定,本题框架抗震等级为二级。
查《高规》表11.3.3,得型钢混凝土柱轴压比μ
限值为0.8。
根据《高规》第u.3.4条公式(11.3.4)可得型钢的截面面积:
=12431×10
/271.9=45719mm
与选项D最接近
柱型钢含钢率=A
/A=45719/700×700=9·3%>4%,符合11.3.5条4款的要求。
【点评】:(1)试验表明,钢框架一混凝土筒体结构在地震作用下,破坏首先出现在混凝土筒体底部,因此钢框架一混凝土筒体结构中筒体应较混凝土结构中的简体采取更为严格的构造措施,对其抗震等级应适当提高,以保证混凝土简体的延性;型钢混凝土柱一混凝土简体结构的最大适用高度已较B级高度钢筋混凝土框架一核心筒结构的略高,对其抗震等级要求应适当提高。具体规定见如表。
(2)当考虑地震作用组合时,钢一混凝土混合结构中型钢混凝土柱的轴压比不宜大于如表的限值。
注:1.框支柱的轴压比限值应比表中数值减少0.10米用;
2.剪跨比不大于2的柱,其轴压比限值应比表中数值减少0.05采用;
3.当混凝土强度等级大于C60时,表中数值宜减少0.05。
上述规定主要考虑以下几点:
①型钢混凝土柱的轴向力大于0.5倍柱子的轴向承载力时,柱子的延性也将显著下降,但型钢混凝土柱有其特殊性,在一定轴力的长期作用下,随着轴向塑性的发展以及长期荷载作用下混凝土的徐变收缩会产生内力重分布,钢筋混凝土部分承担的轴力逐渐向型钢部分转移,根据型钢混凝土柱的试验结果,考虑长期荷载下徐变的影响,得出N
=n
(f
+1.28f
A
),换算成强度设计值n=0.8,考虑钢筋未必能全部发挥作用,且强柱弱梁的要求未作规定以及钢筋的有利作用未计入,因此对一、二、三抗震等级的框架柱分别取为0.7、0.8、0.9;
②如采用Q235钢作为型钢混凝土柱中的内含型钢,则轴压比限值表达式有所差异,轴压比限值应较采用Q345钢的柱轴压比限值有所降低;
③参照日本规范的轴压比控制水平,日本规范中柱轴压比为0.4,相当于我国规范中为0.6~0.65左右。
此外,题意条件"柱剪跨比为λ=2.4"很重要,当λ不大于2时,其柱轴压比限值将为0.75。
第2小题:【主要解答过程如下】:抗震等级二级,采用复合箍,按《高规》表6.4.7配箍特征值λ
=0.17,由《高规》式(6.4.7)得:
ρ
=λ
f
/f
=0.17×23.1/300=0.0131=1.31%>1.2%满足《高规》第6.4.7条第3款规定。
箍筋双向4肢φ12@100。ρ
=640×8×113/640×640×100=1.41%>1.31%。
按《高规》表6.4.3-1,柱纵向钢筋最小百分率为0.8%0,所需纵向钢筋A
=700×700×0.008=3920mm
。
选4
22+8
20;A
=4×380+8×314=4032mm
。
故与选项C最接近。
第3小题:【主要解答过程如下】:框架抗震等级为二级,根据《高规》第11.3.1条第2款,梁纵向钢筋配筋率P不小于0.30%,故有:
A
=ρbh=0.30%×350×700=735mm
选3虫18(A
=763.4mm
)满足要求。
根据《高规》第11.3.2条第1款,梁箍筋最小面积配筋率ρ
不小于0.28f
/f
,且不应小于0.15%。故有:
ρ
=0.28×1.57/210=0.21%>0.15%
即A
/(b
)=0.21%,取加密区箍筋间距100mm,则:
A
=0.21%×350×100=73.27mm
初选2φ8@100,但根据《高规》第11.3.2条第2款表11.3.2,二级框架梁,箍筋最小直径为10mm,故应选2φ10@100。
由以上计算可知选项D与规范要求最接近。
选项A中纵向钢筋2虫22,A
=760mm
虽比3
18更接近于计算值,但箍筋2
8@100不符合规范要求。
选项B的箍筋2φ8@i00不符合规范要求。
选项C的纵向钢筋3虫20,A
=941mm
与计算值相差较大。