混凝土柱分析
如图 01 所示，使用 ULS 设计和根据 ACI 318-19 [1]计算的 LRFD 荷载组合，设计了一根方形钢筋混凝土柱，其轴向恒荷载和活荷载分别为 135 和 175 kips。 混凝土材料的抗压强度 f'c为 4 ksi，钢筋的屈服强度 fy为 60 ksi。 钢筋的配筋百分比最初假设为 2%。
尺寸设计
首先，必须计算截面的尺寸。 方形连接柱被确定为受压控制，因为所有轴向荷载都严格受压。 根据表 21.2.2 [1] ，强度折减系数 Φ 等于 0.65。 在计算最大轴向强度时，请参考表 22.4.2 [1] ，该表设置 α 系数 (α) 等于 0.80。 现在可以计算设计荷载 Pu了。
Pu = 1.2 (135) + 1.6 (175) = 442 kips
基于这些因素，Pu等于 442 kips。 接下来，使用公式 22.4.2.2 计算总截面 Ag 。
有：
Φ - 强度折减系数
α - α 系数
f'c - 抗压强度
Ag - 总截面
Ast -钢筋配筋率
442 kips = (0.65) (0.80) [0.85 (4 kips) (Ag - 0.02 Ag ) + ((60 ksi) (0.02) Ag )]
求解 Ag ，我们得到面积 188 in2 。 取 Ag的平方根并四舍五入，柱的横截面为 14” x 14”。
所需钢筋
现在 Ag已经建立，钢筋面积 Ast可以使用式(3) 计算。 22.4.2.2 将已知的 Ag = 196 代入2并求解。
442 kips = (0.65) (0.80) [0.85 (4 kips) (196 in2 - Ast ) + ((60 ksi) (Ast ))]
求解 Ast在2中得到值为 3.24。 由此可以得出设计所需的钢筋数量。 根据章节 10.7.3.1 [1] ，方形连接柱必须有至少四根钢筋。 根据这些规范，最小要求面积为 3.24 in2 ， (8) 钢筋使用编号为 6 的钢筋，见附录 B [1] 。 这提供了下面的配筋区域。
Ast = 3.52 in2
连接选择
确定最小拉杆尺寸需要参见第 25.7.2.2 [1]节。 在上一节中我们选择了纵向钢筋编号为 6，该钢筋小于编号为 10 的钢筋。 根据这些信息和截面，我们选择节点编号 3。
连接间距
要确定最小连接间距，请参阅第 25.7.2.1 [1]节。 由闭环变形钢筋组成的拉杆的间距必须符合本节(a)和(b)的规定。
(a) 净间距必须等于或大于 (4/3) dagg 。 对于该计算，我们假设骨料直径 (dagg ) 为 1.00 英寸。
smin = (4/3) dagg = (4/3) (1.00 inch) = 1.33 inch
(b) 中心距不应超过钢筋纵向直径的 16 db 、拉杆的 48 db或杆件最小尺寸中的最小值。
sMax = Min (16 db, 48 db, 14 英寸)
16 db = 16 (0.75 英寸) = 12 英寸
48 db = 48 (0.375 英寸) = 18 英寸
计算得出的最小连接净间距等于 1.33 英寸，计算得出的最大连接间距等于 12 英寸。 对于本设计，最大连接间距为 12 英寸。
详图检查
现在可以进行详图检查以验证配筋百分比。 根据 ACI 318-19 [1]的要求，所需的钢含量必须在 1% 到 8% 之间才足够。
有：
Ast = 非预应力纵向钢筋的总面积，包括杆件或型钢，但不包括预应力钢筋
Ag - 总截面
钢筋纵向间距
最大纵向钢筋间距可以根据净盖层间距以及拉杆和纵向钢筋的直径计算。
4.00 英寸小于 6 英寸，这是根据 25.7.2.3 (a) [1]的要求。
最小纵向钢筋间距可以通过参考 25.2.3 [1]计算，其中规定柱的最小纵向间距必须至少是(a)到(c)中的最大值。
(a) 1.5 英寸
(b) 1.5 db = 1.5 (0.75 英寸) = 1.125 英寸
(c) (4/3) db = (4/3) (1.00 英寸) = 1.33 英寸
因此，最小纵向钢筋间距等于 1.50 英寸。
展开长度(Ld )也必须参照 25.4.9.2 [1]计算。 这将等于下面计算的 (a) 或 (b) 中的较大者。
有：
fy - 非预应力钢筋的规定屈服强度
ψr - 用于修改基于围压钢筋的开发长度的系数
λ - 相对于具有相同抗压强度的普通混凝土的力学性能折减的修正系数
f'c - 抗压强度
db - 钢筋、钢丝或预应力钢绞线的公称直径
有：
fy - 非预应力钢筋的规定屈服强度
ψr - 用于修改基于围压钢筋的开发长度的系数
db - 钢筋、钢丝或预应力钢绞线的公称直径
在本例中，(a) 取较大值，因此 Ldc = 14.23 英寸。
参考 25.4.10.1 [1] ，展开长度乘以所需钢筋与提供钢筋的比值。
加筋方形拉杆柱为完全设计值，其截面见图02。
与 RFEM 的比较
除了手动设计方形连接柱外，还可以使用 RFEM 6 中的“混凝土设计”模块，按照 ACI 318-19 [1]进行设计。 模块将确定承受施加在柱子上的荷载所需的配筋。 然后，用户需要手动调整提供的配筋布置，以满足所示的配筋要求。
RFEM 6 根据在本例中施加的荷载，确定所需的钢筋纵向配筋面积为 3.24 in2 。 在“混凝土设计”模块中计算得出的计算长度为 0.81 ft。 上述计算结果与上述计算结果之间存在差异，这是由于软件采用了非线性计算，包括部分系数 γ。 γ 是极限内力和作用内力的比值，取自 RFEM。 在“混凝土设计”模块中的展开长度是 gamma 的倒数乘以根据 25.4.9.2 [1]确定的长度。 图 03 和图 04 分别预览了扩展长度和配筋。
在“混凝土设计”模块中，杆件所需的最小受剪配筋面积 (Av,min ) 为 0.14 in2 ，最小间距 (smax ) 为 12 in 。 所需的抗剪钢筋布置如图 05 所示。
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