混凝土设计重点

1、混凝土设计复习重点第0章 绪论 结构的分类 结构设计的步骤和内容 结构的选型原则结构的选型原则l 满足使用要求；满足使用要求；l 受力性能好；受力性能好； l 施工简便施工简便 ；l 经济合理经济合理。结构的布置原则结构的布置原则l 尽可能地简单、规则、均匀、对称；尽可能地简单、规则、均匀、对称；l 传力明确；传力明确；l 受力可靠，整体性能好；受力可靠，整体性能好；l 经济合理。经济合理。第1章 梁板结构设计 单向板与双向板单向板单向板荷载作用下，荷载作用下，只在一个方向弯曲或者只在一个方向弯曲或者 主要在一个方向弯曲主要在一个方向弯曲的板。的板。双向板双向板荷载作用下，荷载作用下，在两个方

2、向弯曲，且不在两个方向弯曲，且不 能忽略任一方向弯曲能忽略任一方向弯曲的板。的板。对四边支承板当：对四边支承板当：02013ll 时，是时，是单向板单向板。当：当：02012ll时，时，称双向板称双向板。两对边支承板，按两对边支承板，按单向板单向板考虑考虑 传力路径双向板双向板 双向四边双向四边 梁（不分主次）梁（不分主次） 柱、墙柱、墙 基础基础单向板单向板 沿短边沿短边 次梁次梁 主梁主梁 柱、墙柱、墙 基础基础无梁楼盖：无梁楼盖： 板板柱柱基础基础1.2 单向板 结构平面布置 平面布置原则主梁横向布置，次梁纵向布置主梁横向布置，次梁纵向布置。主梁纵向布置，次梁横向布置主梁纵向布置，次梁横

3、向布置。 计算简图 几个概念：计算单元；从属面积（负荷面积）；计算宽度次梁板主梁此力分析梁时不要，设计柱时不能丢！板的负荷面积主梁集中荷载的负荷面积次梁的负荷面积次梁主梁柱1m次梁的间距 重点：若楼面梁的从属面积较大，计算梁所受的荷载时，若楼面梁的从属面积较大，计算梁所受的荷载时，应在活荷载标准值前乘以一应在活荷载标准值前乘以一0.51.0的折减系数。的折减系数。确定梁板的荷载传递时忽略梁、板的连续性，按简确定梁板的荷载传递时忽略梁、板的连续性，按简支考虑。支考虑。超静定梁超静定梁静定梁静定梁计算模型的计算模型的简化假定简化假定支座简化支座简化支座可以自由转动，但没有竖向位移支座可以自由转动，

4、但没有竖向位移支座没有竖向位移支座没有竖向位移：实际上：实际上忽略忽略了次梁、主梁、柱的竖了次梁、主梁、柱的竖向变形对板、次梁、主梁的影响（即忽略了梁板的向变形对板、次梁、主梁的影响（即忽略了梁板的弯曲挠弯曲挠度度），），计算偏差一般不作调整计算偏差一般不作调整。支座可以自由转动支座可以自由转动：实际上：实际上忽略忽略了次梁对板、主梁对了次梁对板、主梁对次梁、柱对主梁的次梁、柱对主梁的转动约束转动约束，其偏差主要使跨中最大正其偏差主要使跨中最大正弯矩增大弯矩增大。a a、对、对板、次梁板、次梁，可通过，可通过折算荷载折算荷载的方式来弥补偏差；的方式来弥补偏差；b b、对、对主梁主梁，当主梁的线

5、刚度与柱子的线刚度之比，当主梁的线刚度与柱子的线刚度之比 i ib b/ /i ic c33时，可忽略柱对主梁弯曲转动的约束，按时，可忽略柱对主梁弯曲转动的约束，按 连续梁模型连续梁模型计算主梁；否则计算主梁；否则3 3时应按梁、柱刚接时应按梁、柱刚接 的的框架模型框架模型计算。计算。重点：折算荷载重点：折算荷载 为了考虑次梁或主梁的为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度抗扭刚度对板或次梁内力的影响，对板或次梁内力的影响，采用采用增大恒载增大恒载，减小活载减小活载的办法，即用的办法，即用“折算荷载折算荷载”代替计代替计算荷载来计算连续板、次梁的内力，算荷载来计算连续板、次梁的内力，以以弥补弥补“支座可以

6、自由支座可以自由转动转动”的简化假定所造成的的简化假定所造成的偏差偏差。g(恒载) 0板次梁主梁q(活载)q(活载) 恒载下恒载下： 0活载下活载下： 18m时，跨度取时，跨度取6m（60M ）的倍数，当工艺布置有）的倍数，当工艺布置有明显的优越性时，跨度亦可用明显的优越性时，跨度亦可用21m、27m、33m*厂房的柱距一般取厂房的柱距一般取6m或或6m （60M ）的倍数，个别亦可采用）的倍数，个别亦可采用9m*厂房自室内地坪至柱顶和牛腿面的高度取厂房自室内地坪至柱顶和牛腿面的高度取3M 的倍数，的倍数，横向定位轴线横向定位轴线（跨度方向的轴线，用（跨度方向的轴线，用1、2、3、表示）表示）

7、屋面板屋架吊车梁排架柱600600600060006000600060006000600018765432！纵向定位轴线纵向定位轴线（柱距方向的轴线，用（柱距方向的轴线，用A、B、C、表示）表示）AB3 B2 B1LkLA 750LkL750750AB屋架吊车吊车产品说明书吊车产品说明书吊车起重量吊车起重量 500kN时，时，B2 80mm，其他，其他，B2 100mm排架内力分析定排架内力分析定LAB3 B2 B1LkA750联系尺寸联系尺寸ac750 伸缩伸缩逢、沉降缝和抗震逢、沉降缝和抗震缝缝变形缝变形缝 重点！重点！当相邻跨厂房高度差异悬殊，当相邻跨厂房高度差异悬殊，地基土的压缩性有显

8、著差异，地基土的压缩性有显著差异，厂房结构类型明显不同厂房结构类型明显不同沉降缝沉降缝当相邻跨厂房高度差异悬殊，当相邻跨厂房高度差异悬殊，厂房结构类型明显不同，厂房结构类型明显不同， 平面形状复杂、高度方向有平面形状复杂、高度方向有高差、质量分布不均匀高差、质量分布不均匀抗震缝抗震缝防止不同部分结构的防止不同部分结构的变形能力不同而引起变形能力不同而引起的破坏的破坏沉降缝处基础必须断开！沉降缝处基础必须断开！当房屋过长或过宽时当房屋过长或过宽时伸缩缝伸缩缝支撑的布置 重点!屋盖支撑屋盖支撑横向水平支撑横向水平支撑（上弦、下弦）（上弦、下弦）纵向水平支撑纵向水平支撑垂直支撑垂直支撑系杆系杆柱间支

9、撑柱间支撑上上柱柱支支撑撑下下柱柱支支撑撑*作用作用: (1)加强屋盖纵向水平面内加强屋盖纵向水平面内的刚性，的刚性，(2)保证屋架出平面的稳保证屋架出平面的稳定，定，(3)传递山墙和抗风柱传来的传递山墙和抗风柱传来的水平荷载水平荷载抗风柱 重点！抗风柱抗风柱 *抗风柱与屋架相连必须抗风柱与屋架相连必须满足两个条件：满足两个条件：水平方向可靠连接水平方向可靠连接垂直方向允许有一定的相对垂直方向允许有一定的相对位移位移排架分析时的计算假定和计算简图计算假定和计算简图计算假定和计算简图固结EI2EI = ABLeEI1EI1EI2铰结MEI1ABLEI = MEI1EI2EI2上柱柱顶牛腿顶面基础

10、顶面e预埋件焊接（铰接）高标号细石混凝土灌注ABL*屋架端部和上柱柱顶一般用钢板焊接，可简化屋架端部和上柱柱顶一般用钢板焊接，可简化为铰接点为铰接点*排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等级细排架柱插入杯口一定深度后，一般用高等级细石混凝土灌注，可按固接点考虑石混凝土灌注，可按固接点考虑*屋架可简化为一无穷刚度体屋架可简化为一无穷刚度体*排架柱高由基础顶算至上柱柱顶。轴线为柱的排架柱高由基础顶算至上柱柱顶。轴线为柱的几何轴线几何轴线*排架跨度以厂房的轴线为准排架跨度以厂房的轴线为准*屋面活载不与雪荷载同时考虑，取两者中的大值屋面活载不与雪荷载同时考虑，取两者中的大值*积灰荷载应与屋面活载和雪荷载

11、两者中的大值同时考虑积灰荷载应与屋面活载和雪荷载两者中的大值同时考虑*考虑到多台吊车同时工作的可能性，单跨厂房的一个排架最多考虑考虑到多台吊车同时工作的可能性，单跨厂房的一个排架最多考虑两台吊车，多跨厂房的一个排架最多考虑四台吊车两台吊车，多跨厂房的一个排架最多考虑四台吊车* Dmax既可能作用在既可能作用在A轴柱，又可能作用在轴柱，又可能作用在B轴柱，应考虑两种可能性轴柱，应考虑两种可能性*无论是单跨厂房还是多跨厂房，每榀排架最多考虑两台吊车无论是单跨厂房还是多跨厂房，每榀排架最多考虑两台吊车* Tmax的方向应考虑向左向右两种可能性的方向应考虑向左向右两种可能性* 考虑多台吊车同时出现极端

12、荷载的可能性较小，求得考虑多台吊车同时出现极端荷载的可能性较小，求得Dmax 、Dmin、 Tmax后，还应乘以一荷载折减系数后，还应乘以一荷载折减系数荷载计算 重点！* 风荷载的方向是任意的，应考虑左、右两种可能性风荷载的方向是任意的，应考虑左、右两种可能性等高排架的内力分析 重点！重点！v 在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其水平侧移；在排架柱顶附加一个不动铰支座，限制其水平侧移；v 叠加上述计算结果，可得到排架在任意荷载作用下的柱顶剪力，叠加上述计算结果，可得到排架在任意荷载作用下的柱顶剪力，至此，排架各柱的内力即可求解。至此，排架各柱的内力即可求解。v 此时排架变为多根一次超静定柱，利

13、用柱顶反力系数可求得各此时排架变为多根一次超静定柱，利用柱顶反力系数可求得各柱顶反力柱顶反力Ri及相应的柱端剪力，则柱顶假想的不动铰支座反力及相应的柱端剪力，则柱顶假想的不动铰支座反力为为 ; iRRv 撤除不动铰支座，将撤除不动铰支座，将R反向加于排架柱顶，用剪力分配法反向加于排架柱顶，用剪力分配法将其分配给各柱，求得柱顶分为将其分配给各柱，求得柱顶分为 ;Ri 任意荷载作用下的等高排架的内力计算是两种情任意荷载作用下的等高排架的内力计算是两种情况的叠加。通过柱顶加铰支连杆可以通过转换用剪力况的叠加。通过柱顶加铰支连杆可以通过转换用剪力分配法求解。分四步走：分配法求解。分四步走：单层厂房排架

14、的内力分析中的空间作用排架与排架、排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂排架与排架、排架与山墙之间的相互制约作用，称为厂房的整体空间作用房的整体空间作用考虑厂房结构空间作用时的实用计算方法考虑厂房结构空间作用时的实用计算方法TmaxTmaxABABTmaxTmaxRaRaRbRbAB-(Ra +Rb)-a (Ra +Rb)-b (Ra +Rb)ABRa-a (Ra +Rb)Rb-b (Ra +Rb)TmaxTmax=+=直接采用空间模型对厂房进直接采用空间模型对厂房进行分析时，无需考虑行分析时，无需考虑 ！iiiVRR RRViii 上柱内力增大，下柱内力减小上柱内力增大，下柱内力减小排架荷载效

15、应组合柱的控制截面柱的控制截面基顶IIIIIIIIIIIII-I截面上截面上柱的弯矩和柱的弯矩和轴力都最大轴力都最大I-I截面作截面作为上柱的控为上柱的控制截面制截面II-II截面下柱在截面下柱在吊车垂直荷载下吊车垂直荷载下的弯矩最大的弯矩最大III-III截面下柱在吊截面下柱在吊车水平荷载下的弯矩车水平荷载下的弯矩最大，轴力也最大最大，轴力也最大II-II、III-III截面作截面作为下柱的控为下柱的控制截面制截面注意事项注意事项*永久荷载任何情况下都存在永久荷载任何情况下都存在*吊车垂直荷载有最大轮压分别作用在一跨两个柱子上的情况吊车垂直荷载有最大轮压分别作用在一跨两个柱子上的情况,每次每

16、次只选其中一项参加组合只选其中一项参加组合*有有吊车水平荷载时，必有垂直荷载。反之不一定吊车水平荷载时，必有垂直荷载。反之不一定*吊车水平荷载有两个方向，每次只选一项参加组合吊车水平荷载有两个方向，每次只选一项参加组合*风有左来风和右来风两种情况，每次只选一项参加组合风有左来风和右来风两种情况，每次只选一项参加组合*考虑多台吊车参加组合时，考虑到同时满载的可能性较小，因此对考虑多台吊车参加组合时，考虑到同时满载的可能性较小，因此对吊车荷载乘以折减系数吊车荷载乘以折减系数柱的配筋计算柱的配筋计算最不利的内力最不利的内力*最大正弯矩最大正弯矩Mmax及相应的轴力及相应的轴力N*最大负弯矩最大负弯矩

17、-Mmax( Mmin )及相应的轴力及相应的轴力N*最大轴力最大轴力Nmax及相应的最大正弯矩及相应的最大正弯矩Mmax或最大负弯矩或最大负弯矩-Mmax ( Mmin )*最小轴力最小轴力Nmin及相应的最大正弯矩及相应的最大正弯矩Mmax或最大负弯矩或最大负弯矩-Mmax( Mmin )牛腿的破坏形态 重点！Fvaash0Fvash0aFvaash0Fvaash0Fvaash0FvBA主拉应力主压应力h0FvaasFvaash0弯压破坏弯压破坏斜压破坏斜压破坏剪切破坏剪切破坏局部受压破坏局部受压破坏混凝土保护层撕裂破坏混凝土保护层撕裂破坏非根部受拉破坏非根部受拉破坏牛腿的设计内容 重点！

18、牛腿的截面尺寸牛腿的截面尺寸计算公式计算公式FhkFvkc1caash0h1h当当Fvk Vcr时，牛腿不会开裂时，牛腿不会开裂0tkhkvkvk01 0.50.5/bh fFFFa h按荷载效应标准组合计算的竖向压力值按荷载效应标准组合计算的横向拉力值裂缝控制系数：对支撑吊车梁的牛腿取0.65，其他取0.8牛腿的设计内容 重点！牛腿的截面尺寸牛腿的截面尺寸FhkFvkc1caash0h1h*为了防止发生非根部受拉破坏，为了防止发生非根部受拉破坏， h1不不应小于应小于h/3，且要求，且要求h1不应小于不应小于200mm*为了防止发生保护层剥落，为了防止发生保护层剥落，c170mm*为了防止发

19、生局部受压破坏，要求为了防止发生局部受压破坏，要求Fvk/A 0.75fc（A牛腿面上局部承压面牛腿面上局部承压面积），否则应加大局部受压面积、提高积），否则应加大局部受压面积、提高混凝土强度或在牛腿中增设钢筋网片混凝土强度或在牛腿中增设钢筋网片*牛腿底边倾斜角牛腿底边倾斜角 45牛腿的设计内容 重点！牛腿的配筋设计牛腿的配筋设计纵筋（按计算确定）纵筋（按计算确定）sh0+assh0AsfyaFvFhABvh00y0y1.2(0.30.3)0.85sF aFAahahf hf当时，取牛腿顶部竖向力设计值牛腿顶部水平拉力设计值v设计屋架时应考虑三种荷载组合：设计屋架时应考虑三种荷载组合：全跨恒载

20、全跨恒载+全跨活载全跨活载全跨恒载全跨恒载+半跨活载半跨活载屋架自重恒载屋架自重恒载+半跨屋面板重半跨屋面板重+半跨屋面安装荷载半跨屋面安装荷载吊车梁上的荷载吊车梁上的荷载吊车梁除了自身及轨道的自重吊车梁除了自身及轨道的自重外主要为吊车传来的荷载。外主要为吊车传来的荷载。吊车荷载的特点吊车荷载的特点 重点！重点！*一组移动的集中荷载（竖向垂直轮压和水一组移动的集中荷载（竖向垂直轮压和水平制动力）平制动力）*具有冲击和振动作用具有冲击和振动作用*是重复荷载是重复荷载*在吊车梁上产生扭矩在吊车梁上产生扭矩框架梁的抗弯刚度 重点！考虑楼板的加强考虑楼板的加强作用作用, I0为不考虑为不考虑楼板加强作

21、用时楼板加强作用时梁的惯性矩梁的惯性矩*现浇式：中框架现浇式：中框架I=2.0I0 边框架边框架I=1.5I0*装配整体式：中框架装配整体式：中框架I=1.5I0 边框架边框架I=1.2I0*装配式：装配式：I=I0竖向荷载下的内力分析分层法分层法认为某层框架梁上的荷载只在本层梁及与本层梁相连的框架中认为某层框架梁上的荷载只在本层梁及与本层梁相连的框架中产生剪力和弯矩产生剪力和弯矩进行弯矩分配后叠加，进行弯矩分配后叠加，叠加后的不平衡弯矩叠加后的不平衡弯矩再分配但不传递再分配但不传递分层法分层法实际上柱远端并非固结，为反映实际情况，做如下处理：实际上柱远端并非固结，为反映实际情况，做如下处理：

22、*除底层外，其余各柱的线刚度乘以除底层外，其余各柱的线刚度乘以0.9的折减系数的折减系数*除底层外，其余各柱的弯矩传递系数取为除底层外，其余各柱的弯矩传递系数取为1/3水平荷载下的内力分析 重点！ 重点！反弯点法反弯点法反弯点，反弯点，此处只有此处只有剪力无弯剪力无弯矩矩*弯矩为弯矩为0点点=反弯点反弯点*假定：假定： 1）底层反弯点在距基础）底层反弯点在距基础顶顶2/3柱高处柱高处 2）其它层柱的反弯点）其它层柱的反弯点在在1/2柱高处柱高处 3）梁的线刚度无穷大）梁的线刚度无穷大适用于梁柱线刚度比不小于适用于梁柱线刚度比不小于3的框架结构；的框架结构；D值法值法反弯点法的两个基本假定：反弯

23、点高度不变和梁的刚度为无穷大反弯点法的两个基本假定：反弯点高度不变和梁的刚度为无穷大给算法带来了简化，却降低了精度给算法带来了简化，却降低了精度日本武藤清教授提出改进反弯点法日本武藤清教授提出改进反弯点法即即D值法，对值法，对柱的抗侧刚度和柱中柱的抗侧刚度和柱中反弯点的高度反弯点的高度进行修正进行修正未考虑节点梁柱未考虑节点梁柱线刚度比的影响线刚度比的影响与梁柱线刚度之比、柱的与梁柱线刚度之比、柱的位置、上下层梁的线刚度位置、上下层梁的线刚度大小、上下层层高、框架大小、上下层层高、框架的总层数等因素有关的总层数等因素有关 计算步骤 重点！ 重点！ 1. 确定反弯点的位置确定反弯点的位置 2. 按各柱的刚度比例求各柱剪力（剪力分配法）按各柱的刚度比例求各柱剪力（剪力分配法） 3. 求柱端弯矩求柱端弯矩 4. 5. jjcjkhiV212柱的抗侧刚度柱的抗侧刚度212jcjkhiDM = Vjk hhh)(3210*求出各柱的弯矩后，由节点的平衡条件求求出各柱的弯矩后，由节点的平衡条件求的作用在梁端的总弯矩，再按梁的线刚度进的作用在梁端的总弯矩，再按梁的线刚度进行分配行分配)(bctclbrbrbrbMMiiiM)(bctclbrblblbMMi