专业课_钢筋混凝土肋形结构及刚架结构模

1、 结构设计中，当采用手算时，对空间结构一般分解 简化为平面结构进行内力计算： 由板和梁组成的肋形结构 和 由屋面大梁和柱组成的 钢架结构分别进行计算。 设计步骤为设计步骤为： （1）结构平面布置，并对梁板进行分类编号，）结构平面布置，并对梁板进行分类编号， 初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸； （2）确定板和主、次梁的计算简图；）确定板和主、次梁的计算简图； （3）梁、板的内力计算及内力组合；）梁、板的内力计算及内力组合； （4）截面配筋计算及构造措施；）截面配筋计算及构造措施； （5）绘制施工图。）绘制施工图。 二、最不利活荷载的布置方式二、最不利活荷载的布置

2、方式: 1、欲求某跨、欲求某跨跨中最大正弯矩跨中最大正弯矩时，除在该跨布置活荷载外，再隔跨布置活荷载；时，除在该跨布置活荷载外，再隔跨布置活荷载； 2、欲求某、欲求某支座截面支座截面的的最大负弯矩最大负弯矩时，除在该支座左右布置活荷载处，向两边再隔跨布时，除在该支座左右布置活荷载处，向两边再隔跨布 置活荷载；置活荷载； 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时，活荷载的布置方式与求该支座最大负弯矩时相同。时，活荷载的布置方式与求该支座最大负弯矩时相同。 为了计算方便，当均布荷载作用时，假定考虑活荷载在一跨内整跨布置，而不考虑在一 跨内局部布置的情况。 三、内力包络图三、内力包络

3、图: 原理：原理： 实际应用：查表，见书上实际应用：查表，见书上P.194倒数第二段倒数第二段 END (看第六节例题) 2、钢筋混凝土超静定梁的塑性内力重分布、钢筋混凝土超静定梁的塑性内力重分布 在超静定结构中，直到塑性铰陆在超静定结构中，直到塑性铰陆 续出现，使结构变成续出现，使结构变成破坏机构破坏机构时，结时，结 构才破坏。构才破坏。 可见可见,自支座形成塑性铰自支座形成塑性铰,该梁尚有该梁尚有 承受承受4 kN/m均布荷载的均布荷载的潜力潜力，充分利，充分利 用这部分材料的潜力，取得更为经济的用这部分材料的潜力，取得更为经济的 效果。效果。 在支座截面形成塑性铰以前，支座在支座截面形成

4、塑性铰以前，支座 弯矩与跨中弯矩之比为弯矩与跨中弯矩之比为2:1，到支座截，到支座截 面形成塑性铰后，变成面形成塑性铰后，变成1:1。这说明，。这说明， 由于材料的塑性变形引起了由于材料的塑性变形引起了内力的重新内力的重新 分布分布。 板 次 梁 END 当当q / g3时，时，a=ln /4 当当q / g3时，时，a=ln /3 例一：例一： 例二：例二： 2. 连续梁连续梁 END END 排架结构排架结构 门式刚架结构门式刚架结构 刚架结构的计算简图： 按结构力学计算内力进行配筋。 梁按受弯构件，柱按偏心受压构件。 刚架结构的节点构造： 节点是框架梁与柱的连接部位，其设计极为重 要，只

5、有节点可靠，才可能保证结构整体安全。在 非地震区，框架节点的可靠性是通过采取适当的构 造措施来保证的。 对现浇框架，其构造要求为： 1）节点区的混凝土强度等级，不应低于框架柱 的混凝土强度等级； 2）对于顶层横梁与边柱的交节点，应保证梁端 顶部负弯矩钢筋伸入柱中可靠锚固，根据偏心距 e0 的大小分三种情况处理。 3）对于柱中节点的钢筋布置。 4）节点的箍筋可作扇形布置。 END （1）牛腿的受力特点和破坏形态 弹性阶段、裂缝出现与开展阶段、破坏阶段。 裂缝的出现与开展：20%-40%极限荷载，出现裂 缝1；40%-60%极限荷载，出现裂缝2；80% 极限荷载，出现裂缝3； 破坏形态： 压弯破坏

6、：见图（a） 斜压破坏：见图（b, c） 剪切破坏：见图（d） 175. 0 0 1 h a 75. 01 . 0 0 1 h a 1 . 0 0 1 h a （2 2）牛腿截面尺寸的确定）牛腿截面尺寸的确定 牛腿的截面宽度与柱宽相同。牛腿的截面宽度与柱宽相同。 牛腿截面尺寸通常以牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂缝不出现斜裂缝作为控制条件。作为控制条件。设计时以下列设计时以下列 经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸： bstk0 vs vs 0 1 0.5 0.5 Ff bh F a F h 式中式中Fvs、Fbs分别为作用于牛腿顶部按荷载短期

7、效应标准组合计算的分别为作用于牛腿顶部按荷载短期效应标准组合计算的 竖竖向力和水平拉力值；向力和水平拉力值； 裂缝控制系数；裂缝控制系数； a竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离 b牛腿宽度；牛腿宽度； h0牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度。 （3 3）纵向受力钢筋计算）纵向受力钢筋计算 近似取近似取 ， ，则由上式可得纵向受力钢筋，则由上式可得纵向受力钢筋 总截面面积总截面面积As为为 vhs0syss0 F aFhaf Ah s 0.85 s0ss0 /1.2hah vh s y0y 1.2 0.85 F aF A f

8、hf 通过对通过对 A 点取力矩平衡可得：点取力矩平衡可得： （4 4）水平箍筋及弯起钢筋）水平箍筋及弯起钢筋 在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受 剪承载力计算，只需按下述剪承载力计算，只需按下述构造要求构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。设置水平箍筋和弯起钢筋。 水平箍筋水平箍筋的直径应取的直径应取6-12mm6-12mm，间距，间距100-150mm100-150mm，且在上部，且在上部2 2h h0 0/3/3 范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉

9、钢筋截面 面积的面积的1/21/2。 当牛腿的当牛腿的剪跨比剪跨比a a/ /h h0 00.30.3时，宜设置时，宜设置弯起钢筋弯起钢筋。 纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋不得兼作不得兼作弯起钢筋。弯起钢筋。 弯起钢筋的弯起钢筋的锚固锚固同纵向受力钢筋。同纵向受力钢筋。 牛腿配筋构造牛腿配筋构造 END 1 1、构造要求、构造要求 基础形状基础形状：独立基础的底面一般为矩形，长宽比宜小于独立基础的底面一般为矩形，长宽比宜小于2。基础的。基础的 截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥形。截面形状一般可采用对称的阶梯形或锥形。 底板配筋底板配筋：基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于基础底板受力钢筋的最小直径不

10、宜小于8mm，间距不，间距不 宜大于宜大于200mm，也不宜小于，也不宜小于100mm。当基础底面边长大于或等于。当基础底面边长大于或等于 2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长的时，底板受力钢筋的长度可取边长的0.9倍，并宜交错布置。倍，并宜交错布置。 混凝土强度等级混凝土强度等级：基础的混凝土强度等级不宜低于基础的混凝土强度等级不宜低于C15。垫层的混。垫层的混 凝土强度等级应为凝土强度等级应为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。为了保证预制。为了保证预制 柱能嵌固在基础中，柱伸入杯口应有足够的深度柱能嵌固在基础中，柱伸入杯口应

11、有足够的深度h1；h1还应满足柱还应满足柱 内受力钢筋锚固长度的要求，并应考虑吊装安装时柱的稳定性。内受力钢筋锚固长度的要求，并应考虑吊装安装时柱的稳定性。 杯口尺寸杯口尺寸：杯口应大于柱截面边长，其顶部每边留出杯口应大于柱截面边长，其顶部每边留出75mm，底部每，底部每 边留出边留出50mm，以便预制柱安装时进行就位、校正，并二次浇筑细石，以便预制柱安装时进行就位、校正，并二次浇筑细石 混凝土。混凝土。 杯底厚度杯底厚度：杯底应具有足够的厚度杯底应具有足够的厚度a1，以防预制柱在安装时发生杯，以防预制柱在安装时发生杯 底冲切破坏。底冲切破坏。 锥形基础的边缘高度锥形基础的边缘高度:一般取一般

12、取a2200mm，且，且a2a1和和a2hc/4（hc为预为预 制柱的截面高度）；当锥形基础的斜坡处为非支模制作时，坡度角制柱的截面高度）；当锥形基础的斜坡处为非支模制作时，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。 独立基础外形尺寸和配筋构造独立基础外形尺寸和配筋构造 对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应 进行变形或稳定性验算；进行变形或稳定性验算； 当独立基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度当独立基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度 等级时，尚应验算柱下独立基础顶面的局部受压承等级时，尚应验算柱下独立基础顶面的

13、局部受压承 载力。载力。 2 2、设计计算、设计计算 （一）（一）轴心荷载作用下的基础轴心荷载作用下的基础 ：在轴心荷载作用下，基础底在轴心荷载作用下，基础底 面的压力为均匀分布，设计时应满足：面的压力为均匀分布，设计时应满足： 轴心受压基础压力分布轴心受压基础压力分布 kk ka NG pf A 若基础的埋置深度为若基础的埋置深度为d， 基础及其上填土的平均重基础及其上填土的平均重 度为度为 , ,则则 ，可，可 得基础底面面积为：得基础底面面积为： 0 k0 GdA k a0 N A fd （9-17） 3 3 基础高度验算基础高度验算 基础高度按基础高度按构造要求构造要求和和抗冲切承载力

14、抗冲切承载力确定确定 。 基础冲切破坏示意图基础冲切破坏示意图 )7 . 0( 1 0 hbfF mt d l 2 bt m bb b ApF sl 对于阶梯形基础，除验算柱边外，在变阶处也应做冲切强度验算。 4 4 基础底板配筋基础底板配筋 底板配筋计算的底板配筋计算的控制截面控制截面一般选在柱与基础交接处，如图中一般选在柱与基础交接处，如图中-及及 -截面。分别计算两个方向的弯矩，作为配筋的依据。截面。分别计算两个方向的弯矩，作为配筋的依据。 计算弯矩时，将基础简化为固定在柱子上的计算弯矩时，将基础简化为固定在柱子上的四块悬挑板四块悬挑板，板的划，板的划 分如图中虚线所示。分如图中虚线所示

15、。 设M为地基净反力 沿长边方向在-截面处产生的弯矩设计值， M为- 截面处的弯矩设计值，则 M等于作用在梯形面积ABCD上的地基净反力pn的 合力p与该面积形心到柱边的距离e的乘积。 配筋时，长边受力筋在下，短边受力筋在上，垂直布置成钢筋网。配筋时，长边受力筋在下，短边受力筋在上，垂直布置成钢筋网。 此处此处 若假定若假定b方向为长边，故沿长边方向为长边，故沿长边b方向的受力钢筋截面面积，可近似按下式方向的受力钢筋截面面积，可近似按下式 计算：计算： y s fh M A 0 9 . 0 y s fdh M A 0 9 . 0 计算配筋时，将内力臂系数近似地取为计算配筋时，将内力臂系数近似地

16、取为0.90.9。 （二）（二）偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础 ：在偏心荷载作用下，基：在偏心荷载作用下，基 础底面的压力为线性分布。础底面的压力为线性分布。 偏心受压基础压力分布偏心受压基础压力分布 偏心受压基础底面尺寸的确定一般采用试算法，先按轴心受压基础估 算底面积，再参考弯矩的大小，适当放大10%40%，即 根据A初定边长a与b；将a，b代入应力计算式求出 pmax 及pmin； 验算是否满足上述2条要求（公式9-29和9-30）。 如不满足或富余过多，应调整底边尺寸，直至合理为止。 （9-26） 基础边缘处的应力值按材料力学公式计算：基础边缘处的应力值按材料力学公式计算：

17、取取 ，并将，并将 代入，可将基础底面边缘的压力值写代入，可将基础底面边缘的压力值写 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） 在偏心荷载作用下，基础底面的压力值应符合下式要求：在偏心荷载作用下，基础底面的压力值应符合下式要求： k,maxa 1.2pf k,maxk,min a 2 pp pf （9-29） （9-30） 地基所受的平均压 应力不超过地基承 载力设计值 地基所受的最大压应力不超 过地基承载力设计值的1.2倍 END 结构设计中，当

18、采用手算时，对空间结构一般分解 简化为平面结构进行内力计算： 由板和梁组成的肋形结构 和 由屋面大梁和柱组成的 钢架结构分别进行计算。 原理：原理： 实际应用：查表，见书上实际应用：查表，见书上P.194倒数第二段倒数第二段 板 次 梁 排架结构排架结构 门式刚架结构门式刚架结构 （4 4）水平箍筋及弯起钢筋）水平箍筋及弯起钢筋 在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受 剪承载力计算，只需按下述剪承载力计算，只需按下述构造要求构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。设置水平箍筋和弯起钢筋。 水平箍筋水平箍筋的直径应取的直径应取6-12mm6-12mm，间距，间距100-150mm100-150mm，且在上部，且在上部2 2h h0 0/3/3 范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面 面积的面