專業(yè)課_鋼筋混凝土肋形結構及剛架結構模

1、 結構設計中，當采用手算時，對空間結構一般分解 簡化為平面結構進行內(nèi)力計算： 由板和梁組成的肋形結構 和 由屋面大梁和柱組成的 鋼架結構分別進行計算。 設計步驟為設計步驟為： （1）結構平面布置，并對梁板進行分類編號，）結構平面布置，并對梁板進行分類編號， 初步確定板厚和主、次梁的截面尺寸；初步確定板厚和主、次梁的截面尺寸； （2）確定板和主、次梁的計算簡圖；）確定板和主、次梁的計算簡圖； （3）梁、板的內(nèi)力計算及內(nèi)力組合；）梁、板的內(nèi)力計算及內(nèi)力組合； （4）截面配筋計算及構造措施；）截面配筋計算及構造措施； （5）繪制施工圖。）繪制施工圖。 二、最不利活荷載的布置方式二、最不利活荷載的布置

2、方式: 1、欲求某跨、欲求某跨跨中最大正彎矩跨中最大正彎矩時，除在該跨布置活荷載外，再隔跨布置活荷載；時，除在該跨布置活荷載外，再隔跨布置活荷載； 2、欲求某、欲求某支座截面支座截面的的最大負彎矩最大負彎矩時，除在該支座左右布置活荷載處，向兩邊再隔跨布時，除在該支座左右布置活荷載處，向兩邊再隔跨布 置活荷載；置活荷載； 3、欲求某、欲求某支座截面支座截面的的最大剪力最大剪力時，活荷載的布置方式與求該支座最大負彎矩時相同。時，活荷載的布置方式與求該支座最大負彎矩時相同。 為了計算方便，當均布荷載作用時，假定考慮活荷載在一跨內(nèi)整跨布置，而不考慮在一 跨內(nèi)局部布置的情況。 三、內(nèi)力包絡圖三、內(nèi)力包絡

3、圖: 原理：原理： 實際應用：查表，見書上實際應用：查表，見書上P.194倒數(shù)第二段倒數(shù)第二段 END (看第六節(jié)例題) 2、鋼筋混凝土超靜定梁的塑性內(nèi)力重分布、鋼筋混凝土超靜定梁的塑性內(nèi)力重分布 在超靜定結構中，直到塑性鉸陸在超靜定結構中，直到塑性鉸陸 續(xù)出現(xiàn)，使結構變成續(xù)出現(xiàn)，使結構變成破壞機構破壞機構時，結時，結 構才破壞。構才破壞。 可見可見,自支座形成塑性鉸自支座形成塑性鉸,該梁尚有該梁尚有 承受承受4 kN/m均布荷載的均布荷載的潛力潛力，充分利，充分利 用這部分材料的潛力，取得更為經(jīng)濟的用這部分材料的潛力，取得更為經(jīng)濟的 效果。效果。 在支座截面形成塑性鉸以前，支座在支座截面形成

4、塑性鉸以前，支座 彎矩與跨中彎矩之比為彎矩與跨中彎矩之比為2:1，到支座截，到支座截 面形成塑性鉸后，變成面形成塑性鉸后，變成1:1。這說明，。這說明， 由于材料的塑性變形引起了由于材料的塑性變形引起了內(nèi)力的重新內(nèi)力的重新 分布分布。 板 次 梁 END 當當q / g3時，時，a=ln /4 當當q / g3時，時，a=ln /3 例一：例一： 例二：例二： 2. 連續(xù)梁連續(xù)梁 END END 排架結構排架結構 門式剛架結構門式剛架結構 剛架結構的計算簡圖： 按結構力學計算內(nèi)力進行配筋。 梁按受彎構件，柱按偏心受壓構件。 剛架結構的節(jié)點構造： 節(jié)點是框架梁與柱的連接部位，其設計極為重 要，只

5、有節(jié)點可靠，才可能保證結構整體安全。在 非地震區(qū)，框架節(jié)點的可靠性是通過采取適當?shù)臉?造措施來保證的。 對現(xiàn)澆框架，其構造要求為： 1）節(jié)點區(qū)的混凝土強度等級，不應低于框架柱 的混凝土強度等級； 2）對于頂層橫梁與邊柱的交節(jié)點，應保證梁端 頂部負彎矩鋼筋伸入柱中可靠錨固，根據(jù)偏心距 e0 的大小分三種情況處理。 3）對于柱中節(jié)點的鋼筋布置。 4）節(jié)點的箍筋可作扇形布置。 END （1）牛腿的受力特點和破壞形態(tài) 彈性階段、裂縫出現(xiàn)與開展階段、破壞階段。 裂縫的出現(xiàn)與開展：20%-40%極限荷載，出現(xiàn)裂 縫1；40%-60%極限荷載，出現(xiàn)裂縫2；80% 極限荷載，出現(xiàn)裂縫3； 破壞形態(tài)： 壓彎破壞

6、：見圖（a） 斜壓破壞：見圖（b, c） 剪切破壞：見圖（d） 175. 0 0 1 h a 75. 01 . 0 0 1 h a 1 . 0 0 1 h a （2 2）牛腿截面尺寸的確定）牛腿截面尺寸的確定 牛腿的截面寬度與柱寬相同。牛腿的截面寬度與柱寬相同。 牛腿截面尺寸通常以牛腿截面尺寸通常以不出現(xiàn)斜裂縫不出現(xiàn)斜裂縫作為控制條件。作為控制條件。設計時以下列設計時以下列 經(jīng)驗公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸：經(jīng)驗公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸： bstk0 vs vs 0 1 0.5 0.5 Ff bh F a F h 式中式中Fvs、Fbs分別為作用于牛腿頂部按荷載短期

7、效應標準組合計算的分別為作用于牛腿頂部按荷載短期效應標準組合計算的 豎豎向力和水平拉力值；向力和水平拉力值； 裂縫控制系數(shù)；裂縫控制系數(shù)； a豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離 b牛腿寬度；牛腿寬度； h0牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。 （3 3）縱向受力鋼筋計算）縱向受力鋼筋計算 近似取近似取 ， ，則由上式可得縱向受力鋼筋，則由上式可得縱向受力鋼筋 總截面面積總截面面積As為為 vhs0syss0 F aFhaf Ah s 0.85 s0ss0 /1.2hah vh s y0y 1.2 0.85 F aF A f

8、hf 通過對通過對 A 點取力矩平衡可得：點取力矩平衡可得： （4 4）水平箍筋及彎起鋼筋）水平箍筋及彎起鋼筋 在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后，可不進行斜截面受在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后，可不進行斜截面受 剪承載力計算，只需按下述剪承載力計算，只需按下述構造要求構造要求設置水平箍筋和彎起鋼筋。設置水平箍筋和彎起鋼筋。 水平箍筋水平箍筋的直徑應取的直徑應取6-12mm6-12mm，間距，間距100-150mm100-150mm，且在上部，且在上部2 2h h0 0/3/3 范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉鋼筋截面范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉

9、鋼筋截面 面積的面積的1/21/2。 當牛腿的當牛腿的剪跨比剪跨比a a/ /h h0 00.30.3時，宜設置時，宜設置彎起鋼筋彎起鋼筋。 縱向受拉鋼筋縱向受拉鋼筋不得兼作不得兼作彎起鋼筋。彎起鋼筋。 彎起鋼筋的彎起鋼筋的錨固錨固同縱向受力鋼筋。同縱向受力鋼筋。 牛腿配筋構造牛腿配筋構造 END 1 1、構造要求、構造要求 基礎形狀基礎形狀：獨立基礎的底面一般為矩形，長寬比宜小于獨立基礎的底面一般為矩形，長寬比宜小于2。基礎的。基礎的 截面形狀一般可采用對稱的階梯形或錐形。截面形狀一般可采用對稱的階梯形或錐形。 底板配筋底板配筋：基礎底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于基礎底板受力鋼筋的最小直徑不

10、宜小于8mm，間距不，間距不 宜大于宜大于200mm，也不宜小于，也不宜小于100mm。當基礎底面邊長大于或等于。當基礎底面邊長大于或等于 2.5m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長的時，底板受力鋼筋的長度可取邊長的0.9倍，并宜交錯布置。倍，并宜交錯布置。 混凝土強度等級混凝土強度等級：基礎的混凝土強度等級不宜低于基礎的混凝土強度等級不宜低于C15。墊層的混。墊層的混 凝土強度等級應為凝土強度等級應為C10。 杯口深度杯口深度：杯口的深度等于柱的插入深度：杯口的深度等于柱的插入深度h1+50mm。為了保證預制。為了保證預制 柱能嵌固在基礎中，柱伸入杯口應有足夠的深度柱能嵌固在基礎中，柱伸入杯口應

11、有足夠的深度h1；h1還應滿足柱還應滿足柱 內(nèi)受力鋼筋錨固長度的要求，并應考慮吊裝安裝時柱的穩(wěn)定性。內(nèi)受力鋼筋錨固長度的要求，并應考慮吊裝安裝時柱的穩(wěn)定性。 杯口尺寸杯口尺寸：杯口應大于柱截面邊長，其頂部每邊留出杯口應大于柱截面邊長，其頂部每邊留出75mm，底部每，底部每 邊留出邊留出50mm，以便預制柱安裝時進行就位、校正，并二次澆筑細石，以便預制柱安裝時進行就位、校正，并二次澆筑細石 混凝土。混凝土。 杯底厚度杯底厚度：杯底應具有足夠的厚度杯底應具有足夠的厚度a1，以防預制柱在安裝時發(fā)生杯，以防預制柱在安裝時發(fā)生杯 底沖切破壞。底沖切破壞。 錐形基礎的邊緣高度錐形基礎的邊緣高度:一般取一般

12、取a2200mm，且，且a2a1和和a2hc/4（hc為預為預 制柱的截面高度）；當錐形基礎的斜坡處為非支模制作時，坡度角制柱的截面高度）；當錐形基礎的斜坡處為非支模制作時，坡度角 不宜大于不宜大于250，最大不得大于，最大不得大于350。 獨立基礎外形尺寸和配筋構造獨立基礎外形尺寸和配筋構造 對一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復雜的地基，尚應對一些重要的建筑物或土質(zhì)較為復雜的地基，尚應 進行變形或穩(wěn)定性驗算；進行變形或穩(wěn)定性驗算； 當獨立基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度當獨立基礎的混凝土強度等級小于柱的混凝土強度 等級時，尚應驗算柱下獨立基礎頂面的局部受壓承等級時，尚應驗算柱下獨立基礎頂面的

13、局部受壓承 載力。載力。 2 2、設計計算、設計計算 （一）（一）軸心荷載作用下的基礎軸心荷載作用下的基礎 ：在軸心荷載作用下，基礎底在軸心荷載作用下，基礎底 面的壓力為均勻分布，設計時應滿足：面的壓力為均勻分布，設計時應滿足： 軸心受壓基礎壓力分布軸心受壓基礎壓力分布 kk ka NG pf A 若基礎的埋置深度為若基礎的埋置深度為d， 基礎及其上填土的平均重基礎及其上填土的平均重 度為度為 , ,則則 ，可，可 得基礎底面面積為：得基礎底面面積為： 0 k0 GdA k a0 N A fd （9-17） 3 3 基礎高度驗算基礎高度驗算 基礎高度按基礎高度按構造要求構造要求和和抗沖切承載力

14、抗沖切承載力確定確定 。 基礎沖切破壞示意圖基礎沖切破壞示意圖 )7 . 0( 1 0 hbfF mt d l 2 bt m bb b ApF sl 對于階梯形基礎，除驗算柱邊外，在變階處也應做沖切強度驗算。 4 4 基礎底板配筋基礎底板配筋 底板配筋計算的底板配筋計算的控制截面控制截面一般選在柱與基礎交接處，如圖中一般選在柱與基礎交接處，如圖中-及及 -截面。分別計算兩個方向的彎矩，作為配筋的依據(jù)。截面。分別計算兩個方向的彎矩，作為配筋的依據(jù)。 計算彎矩時，將基礎簡化為固定在柱子上的計算彎矩時，將基礎簡化為固定在柱子上的四塊懸挑板四塊懸挑板，板的劃，板的劃 分如圖中虛線所示。分如圖中虛線所示

15、。 設M為地基凈反力 沿長邊方向在-截面處產(chǎn)生的彎矩設計值， M為- 截面處的彎矩設計值，則 M等于作用在梯形面積ABCD上的地基凈反力pn的 合力p與該面積形心到柱邊的距離e的乘積。 配筋時，長邊受力筋在下，短邊受力筋在上，垂直布置成鋼筋網(wǎng)。配筋時，長邊受力筋在下，短邊受力筋在上，垂直布置成鋼筋網(wǎng)。 此處此處 若假定若假定b方向為長邊，故沿長邊方向為長邊，故沿長邊b方向的受力鋼筋截面面積，可近似按下式方向的受力鋼筋截面面積，可近似按下式 計算：計算： y s fh M A 0 9 . 0 y s fdh M A 0 9 . 0 計算配筋時，將內(nèi)力臂系數(shù)近似地取為計算配筋時，將內(nèi)力臂系數(shù)近似地

16、取為0.90.9。 （二）（二）偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎 ：在偏心荷載作用下，基：在偏心荷載作用下，基 礎底面的壓力為線性分布。礎底面的壓力為線性分布。 偏心受壓基礎壓力分布偏心受壓基礎壓力分布 偏心受壓基礎底面尺寸的確定一般采用試算法，先按軸心受壓基礎估 算底面積，再參考彎矩的大小，適當放大10%40%，即 根據(jù)A初定邊長a與b；將a，b代入應力計算式求出 pmax 及pmin； 驗算是否滿足上述2條要求（公式9-29和9-30）。 如不滿足或富余過多，應調(diào)整底邊尺寸，直至合理為止。 （9-26） 基礎邊緣處的應力值按材料力學公式計算：基礎邊緣處的應力值按材料力學公式計算：

17、取取 ，并將，并將 代入，可將基礎底面邊緣的壓力值寫代入，可將基礎底面邊緣的壓力值寫 成如下形式：成如下形式： k,max bkbk k,min p NM pAW 0bkbk /eMN 2 /6Wlb k,max bk0 k,min 6 1 p Ne plbb （9-27） 在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力值應符合下式要求：在偏心荷載作用下，基礎底面的壓力值應符合下式要求： k,maxa 1.2pf k,maxk,min a 2 pp pf （9-29） （9-30） 地基所受的平均壓 應力不超過地基承 載力設計值 地基所受的最大壓應力不超 過地基承載力設計值的1.2倍 END 結構設計中，當

18、采用手算時，對空間結構一般分解 簡化為平面結構進行內(nèi)力計算： 由板和梁組成的肋形結構 和 由屋面大梁和柱組成的 鋼架結構分別進行計算。 原理：原理： 實際應用：查表，見書上實際應用：查表，見書上P.194倒數(shù)第二段倒數(shù)第二段 板 次 梁 排架結構排架結構 門式剛架結構門式剛架結構 （4 4）水平箍筋及彎起鋼筋）水平箍筋及彎起鋼筋 在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后，可不進行斜截面受在牛腿的截面尺寸滿足公式的抗裂條件后，可不進行斜截面受 剪承載力計算，只需按下述剪承載力計算，只需按下述構造要求構造要求設置水平箍筋和彎起鋼筋。設置水平箍筋和彎起鋼筋。 水平箍筋水平箍筋的直徑應取的直徑應取6-12mm6-12mm，間距，間距100-150mm100-150mm，且在上部，且在上部2 2h h0 0/3/3 范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉鋼筋截面范圍內(nèi)的水平箍筋總截面面積不應小于承受豎向力的受拉鋼筋截面 面積的面