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快速设计: 新西兰移民局 3101:2006 柱

总览

This calculator is for the design of reinforced, non-prestressed concrete columns as per NZS 3101:2006. 执行以下计算:

  • 根据用户输入确定每个方向的柱细长.
  • 设计弯矩是根据长细比计算的.
  • 力矩容量源自交互图, 根据柱的截面属性绘制.
  • 使用倾斜支柱桁架模型确定截面的抗剪承载力.
  • 对截面进行详细检查.

剖面分析

互动图

混凝土柱的弯曲能力是从为每个轴绘制的相互作用图得出的. 通过计算中性轴不同深度处的“M”和“N”值来绘制相互作用线. 这是通过确定给定中性轴深度的混凝土和钢筋中的应变来完成的. 这些应变可以转化为力, 然后可用于计算柱在该中性轴深度下可抵抗的最大轴向载荷和弯矩.

笔记
  • 围绕截面的塑性质心获取力矩.
  • 假设混凝土合力作用于矩形应力块的质心.

    • 对于矩形截面, 这被视为块高度的一半.
    • 对于圆形截面, 这是通过找到压缩段的质心来计算的, where the height of the segment is equal to β1C.

立柱设计

轴向容量

The ultimate compression strength of a column is defined as 0.85.φ.Nñ,最高. 这是根据方程计算的 10-10. 截面的抗拉能力计算为钢筋的强度，并忽略混凝土的任何贡献.

设计时刻

用于设计混凝土柱的力矩取决于所考虑轴上柱的细长度. 如果柱子不细长 (或“短”), 那么只需要检查该列的一阶矩. 该柱必须针对其细长的每个轴的二阶力矩进行设计.

用户可以选择直接提供用于计算的二阶矩.

专栏时刻

m1=分[mŤ的p;mb的ŤŤ的米] M_1 = \min \left[ M_{最佳} \;;\; M_{底部} \对]
m2=最高[m2,米一世ñ;最高[mŤ的p;mb的ŤŤ的米]] M_2 = \max \left[ M_{2,分} \;;\; \max \left[ M_{最佳} \;;\; M_{底部} \对] \对]
笔记
  • m1 / m2 is taken as positive when the column is bent in single curvature. 在这个计算器中, 这是时刻具有相同符号的时候.
  • m2,分 is calculated as N* x (15 + 0.03H) (情商. 10-9).

计算细长度

如果柱在下列限制范围内，则被视为不细长. 请注意，回转半径的计算方式为 (一世 / 一个)0.5.

10.3.2.3.4 (情商. 10-2)
ķ大号ü[R≤34-12m1m2≤40 \压裂{kL_u}{[R} ≤ 34 – 12\压裂{M_1}{M_2} ≤ 40

力矩放大

如果发现柱子细长, then the design moment is calculated as the first order moment, m2, multiplied by a magnification factor (d).

10.3.2.3.5 (情商. 10-4)
d=C米1-ñ*0.75ñC≥1.0 δ = \frac{厘米}{1 – \压裂{N^*}{0.75N_C}} ≥ 1.0
10.3.2.3.5 (情商. 10-5)
ñC=圆周率2Ë一世ķ大号ü2 N_c = \frac{π^2EI}{kL_u^2}
10.3.2.3.5 (情商. 10-6)
Ë一世=0.2ËC一世G+Ës一世sË1+bd EI = \frac{0.2E_cI_g + 嗯，是的_{我知道}}{1 + β_d}
10.3.2.3.5 (情商. 10-8)
C米=0.6+0.4m1m2≥0.4 C_m = 0.6+0.4\frac{M_1}{M_2} ≥ 0.4

弯曲能力

通过绘制设计力的坐标来计算每个轴的弯矩能力 (轴向载荷和弯矩) 在交互图上. 平行于 x 轴绘制一条线 (N = 设计轴向载荷). 力矩容量取自该线与相互作用线相交的点.

注意
  • No equation for biaxial bending is included in NZS 3101:2006. This calculator only considers the uniaxial capacity and utilisation column.

剪切能力

柱的总抗剪承载力按混凝土承载力计算, VC, 结合抗剪钢筋的承载能力, Vs:

10.3.10.3.1 (情商. 10-11)
披Vñ=VC+Vs≥V* φV_n = V_c + V_s ≥ V^*

混凝土抗剪能力

10.3.10.3.1 (情商. 10-11)
VC=ķ一个ķñvb一个Cv V_c = k_ak_nv_bA_{简历}
10.3.10.3.1 (情商. 10-12)
vb=(0.07+10pw)F′C v_b = (0.07 + 10p_w)\sqrt{f'_c}
10.3.10.3.1 (情商. 10-13)
0.08F′C<vb<0.2F′C 0.08 \sqrt{f'_c} < v_b < 0.2 \sqrt{f'_c}
10.3.10.3.1 (情商. 10-14)
ķñ=1+3ñ*一个GFC′ k_n = 1 + \压裂{3N^*}{A_gf_c’}
10.3.10.3.1 (情商. 10-14)
3ñ*一个GFC′≤0.3 \压裂{3N^*}{A_gf_c’} ≤ 0.3

For members subject to axial tension, ķñ 是（谁）给的:

10.3.10.3.1 (情商. 10-15)
ķñ=1+12ñ*一个GFC′≥0 k_n = 1 + \压裂{12N^*}{A_gf_c’} ≥ 0

钢材剪切能力

对于矩形截面:

10.3.10.3.2 (情商. 10-17)
Vs=一个vF和Ťds V_s = \frac{A_vf_{yt}d}{s}

对于圆形截面:

10.3.10.3.2 (情商. 10-18)
Vs=圆周率一个HF和Ťd′′2s V_s = \frac{πA_hf_{yt}d ^{\prime\prime}}{2s}

约束和抗屈曲

该计算器检查是否为柱芯提供了足够的约束，并且拉杆是否足够大以防止纵向钢筋的屈曲.

Concrete Confinement

10.3.10.6.1 (情商. 10-22)
一个G一个C≤1.5 \压裂{A_g}{A_c} ≤ 1.5
10.3.10.6.1 (情商. 10-22)
pŤ米≤0.4 p_tm ≤ 0.4

对于矩形截面:

10.3.10.6.1 (情商. 10-22)
一个sH=(1-pŤ米)sHH′′3.3一个G一个CF′CF和Ťñ*披F′C一个G-0.0065sHH′′ 一个_{sh} = frac{(1 – p_tm)s_hh^{\prime\prime}}{3.3}\压裂{A_g}{A_c}\压裂{f'_c}{F_{yt}}\压裂{N^*}{φf’_cA_g} – 0.0065s_hh^{\prime\prime}

对于圆形截面:

10.3.10.5.1 (情商. 10-20)
ps=(1-pŤ米)2.4一个G一个CF′CF和Ťñ*披F′C一个G-0.0084 p_s = \frac{(1 – p_tm)}{2.4}\压裂{A_g}{A_c}\压裂{f'_c}{F_{yt}}\压裂{N^*}{φf’_cA_g} – 0.0084

Lateral Restraint of Longitudinal Bars Against Premature Buckling

对于矩形截面:

10.3.10.6.1 (情商. 10-23)
一个ŤË=Σ一个bF和135F和ŤsHdb 一个_{这} = frac{ΣA_bf_y}{135F_{yt}}\压裂{s_h}{d_b}

对于圆形截面:

10.3.10.5.1 (情商. 10-21)
ps=一个sŤ155d′′F和F和Ť1db p_s = \frac{一个_{圣}}{155d ^{\prime\prime}}\压裂{f_y}{F_{yt}}\压裂{1}{d_b}

防火性能

这是一项可选检查, 通过耐火检查选项启用, 每 条款 4.6.2 和 桌子 4.7 新西兰标准局 3101:2006.

4.6.2 (情商. 4-1)
ηF一世=ñF*ñü η_{是} = frac{N^*_f}{N_u}

桌子 4.7 – Fire resistance criteria for structural adequacy for columns

耐火等级
(分钟) 		最小尺寸
(毫米)
Column exposed on more than one side Column exposed on
one side
η是 = 0.2 η是 = 0.5 η是 = 0.7 η是 = 0.7
30 b
一个 		200
25 		200
25 		200
30 		155
25
60 b
一个 		200
25 		200
35 		250
45 		155
25
90 b
一个 		200
30 		300
45 		350
50 		155
25
120 b
一个 		250
40 		350
45 		350
55 		175
35
180 b
一个 		350
45 		350
60 		450
70 		230
55
240 b
一个 		350
60 		450
75 		500
70 		295
70

变更日志

16日 九月 2026 – Fire Resistance Check
  • 新的: Fire resistance check per 条款 4.6.2 和 桌子 4.7, covering fire load level, minimum column width, axis distance, and reinforcement detailing requirements.
10日 七月 2026 – 交互图 & Reporting Update
  • 新的: 添加弯矩图.
  • 已更新: 删除了减去 E 的逻辑C.计算相互作用图时来自加固力的 ε. 现在，当在应力块内时，直接减去混凝土应力块值.
15日 一月 2026 – Initial Deployment
  • 新的: Initial deployment of the NZS 3101:2006 Concrete Column Design calculator.

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