结构设计（六）（新版）

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页三、受弯构件（一）应力计算公式及说明表16-10及表16-11分离为先张法和后张法预应力混凝土受弯构件在施工阶段和使用阶段的应力计算公式（二）使用阶段正截面抗弯承载计算(1)矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件，其正截面抗弯承载力应按下式计算（图16-12）混凝土的受压区高度按下式计算a1混凝土受压区高度应符合下列要求：为了避免浮上超筋梁，则x≤为了使As′达到ƒy′值，则x≥2a'(16-153)式中：a'——纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离，当受压区未配置纵向预应力钢筋或受压区纵向预应力钢筋的应力（σp0′-σpy′）为拉应力时，式(16-153)中的a′应用as′代替}ξb——相对界限受压区高度，按下式计算式中：σp0——受拉区纵向预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力。(2)翼缘位于受压区的T形截面受弯构件（图16-13），其正截面抗弯承载力应按下列情况计算①当符合下式条件时则按宽度为bf′的矩形截面计算。②当不符合式(16-155)的条件时，计算中应考虑截面中腹板的受压作用，其正截面抗弯承载力按下式计算其混凝土受压区高度按下式决定式中；hf′——T形截面受压区翼缘高度；bf′——T形截面受压区翼缘计算宽度，应按《混凝土规范》表5.2.4中所列各项中的最小值取用。应用式(16-156)和式(16-157)时，混凝土受压区高度尚应符合式（16-152）和式(16-153)的要求。③在计算中考虑普通受压钢筋As’，若不符合x≥2α′的条件时，正截面抗弯承载力可按下列公式计算（三）使用阶段斜截面承载力计算(1)矩形、T形及I形截面的预应力混凝土受弯构件，其受剪截面应符合的条件同普通钢筋混凝土梁，即按式(16-47)和式(16-48)的条件。(2)在计算预应力混凝土受弯构件斜截面的抗剪承载力时，其计算位置同普通钢筋混凝土梁的规定，即：①支座边缘处的截面；②受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；③箍筋截面面积或间距改变处的截面；④腹板宽度改变处的截面。(3)矩形、T形和I形截面的预应力混凝土受弯构件，当配有箍筋与弯起钢筋时，其斜截面抗剪承载力应按下列公式计算V≤Vcs+Vp+0.8fyAsbsinas+0.8ƒpyApysinap(16-159)式中；V——构件斜截面上最大剪力设计值；Vcs——构件斜截面上混凝土和箍筋的抗剪承载力值，按式(16-162)和式(16-163)计算。普通受弯梁Vcs扩散荷载作用下的矩形自立梁Vcs式(16-161)中λ为计算截面的剪跨比，取值同式(16-50)中的数值；Vp——由预应力所提高的构件抗剪承载力设计值，其值为Vp=0.05Np0(16-162)应注重，当Np0产生的弯矩Mp与荷载产生的弯矩M同向时，应取Vp=0。Np0——计算截面上混凝土法向预应力等于零时的预应力钢筋和非预应力钢筋的合力，按式(16-137)计算，当Np0>0.3ƒcAc时取Np0=0.3ƒcAc，而且计算Np0时不考虑预应力弯起钢筋的作用，应注重：当Np0引起的截面弯矩与荷载引起的弯矩相同时，以及预应力混凝土延续梁和允许浮上裂缝的预应力简支梁，均取Vp=O，对先张法预应力混凝土构件，在计算合力Np0时，应考虑预应力钢筋传递长度的影响；ƒpy——预应力钢筋抗拉强度设计值；Ash-一同一弯起平面内的预应力弯起钢筋的截面面积}αp——斜截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵向轴线的夹角。其余符号意义同钢筋混凝土受弯构件。(4)矩形、T形和I形截面的预应力混凝土受弯构件，当符合下列公式（16-163）和(16-164)要求时，则均可不举行斜截面抗剪承载力计算，而仅需按构造要求配置箍筋。普通受弯构件Vcs≤0.7ftbho+0.05Np0(16-163)扩散荷载作用下的矩形截面自立梁Vcs（四）使用阶段正截面裂缝的控制验算(1)对裂缝控制等级为一级、二级的预应力混凝土受弯构件，同轴心受拉构件，应符合公式(16-146)～公式(16-147)的规定。但公式中的σck=Mk/W0，σck=Mq/W0。(2)对裂缝控制等级为三级——允许浮上裂缝的构件，按荷载效应的标准组合并考虑持久作用影响的最大裂缝宽度应符合Wmax≤Wmin。预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度可按公式(16-124)计算，其中构件受力特征系数αcr=1.5；纵向受拉钢筋的有效配筋率ρte=(Ap+As)/Ate；受拉区纵向钢筋的等效应力σsk按下式计算式中：z——受拉区纵向非预应力钢筋和预应力钢筋合力点至截面受压区合力点的距离；ep——混凝土法向预应力等于零时所有纵向预应力和非预应力钢筋的合力Np0的作用点至受拉区纵向预应力和非预应力钢筋合力点的距离。（五）使用阶段斜截面裂缝控制验算预应力混凝土受弯构件斜截面裂缝的控制验算，主要是验算截面的混凝土主拉应力与主压应力应符合下列规定：(1)混凝土的主拉应力σtp对郑重要求不浮上裂缝的构件σtp≤0.85ƒtk(16-169)对普通要求不浮上裂缝的构件σtp≤0.95ƒtk(16-170)(2)混凝土的主压应力σcp对郑重要求和普通要求不浮上裂缝的构件σcp≤0.6ƒck(16-171)应该注重，应挑选跨度内不利位置的截面，对该截面的换算截面重心处和截面宽度强烈改变处举行验算。对允许浮上裂缝的吊车梁，在静力计算中应符合式(16-170)及式(16-171)的规定。应验算抗裂的部位：(1)在构件长度方向，应按照剪力及弯矩图形变化的特点和构件形状及截面变化情况挑选最危险区段：①支座边缘截面；②腹板宽度削弱；③弯起预应力钢筋在跨中的锚固尽头处截面。(2)沿截面高度方向，普通应验算截面的重心轴线处及截面腹板厚度有显著变化的部位，即翼缘与腹板相交处。(3)吊车梁斜截面抗裂验算部位，需考虑两种荷载位置，即轮压作用在宽度显著变化的截面上及轮压作用在离该截面0.6h处（向跨中方向）。（六）使用阶段的变形验算预应力混凝土受弯构件的挠度由两部分组成，一部分是由荷载作用产生的挠度ƒ1，另一部分是由预应力作用产生的反拱ƒ2。1．荷载作用下的挠度值ƒ1(1)荷载效应标准组合作用下的短期刚度Bs使用阶段要求不出裂缝的构件Bs=0.85EcI0(16-172)使用阶段允许浮上裂缝的构件式中：——预应力混凝土受弯构件正截面的开裂弯矩Mcr与弯矩Mk的比值，当>l.0时，取=1.0；αE——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值，αE=Es／Ec；σpe——扣除所有预应力损失后，由预应力在抗裂验算截面边缘产生的混凝土预压应力；Υf——受拉翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值，；I0——换算截面惯性矩；Υm——混凝土构件的截面抵御矩塑性影响系数基本值，见<混凝土规范》表8.2.4。对预压时预拉区浮上裂缝的构件，Bs应降低10%。(2)预应力混凝土受弯构件考虑荷载持久作用影响的刚度B（简称“持久刚度”）可按式(16-127)计算，公式中的影响系数θ取为2.0。(3)正常使用下由荷载作用产生的挠度ƒ1，按照式(16-127)求出的B，即可按结构力学的主意计算。在等截面构件中，可假定各同号弯矩区段内的刚度为常数，并取该区段弯矩绝对值最大处的截面刚度（最小刚度）。2．预应力产生的反拱值ƒ2在偏心压力作用下预应力构件产生的反拱值ƒ2可按两端作用有弯矩为Npep的简支梁的挠度计算。(1)施工阶段刚预压时产生的短期反拱值ƒ2s。f2s在计算Np01、ep01时，预应力钢筋的应力应扣除混凝土预压前的第一批损失σl1。(2)使用阶段预应力产生的反拱值ƒ2应考虑混凝土的徐变作用，其值为f2在计算Np0、ep0时，预应力钢筋的应力应扣除所有预应力损失σιfmax（七）施工阶段验算1．施工阶段验算的要求详见本节一、（六）。2.预拉区不允许浮上裂缝的构件（1）使用荷载作用下受拉区允许浮上裂缝的构件，为了避免上下裂缝的贯通，预拉区不应再有裂缝。（2）经历重复荷载作用需作疲劳计算的吊车梁，为了避免使用阶段抗裂度降低和影响构件工作性能，预拉区应按不允许浮上裂缝的条件设计。（3）预拉区有较大翼缘的构件，因为翼缘部分混凝土的抗裂弯矩所占比重较大，一旦开裂、钢筋应力将有较大增长，因裂缝开展宽度过大、不易控制，预拉区应按不允许浮上裂缝条件设计。习题22先张法和后张法预应力混凝土构件传递预应力主意的区别是。A．先张法是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递预应力，后张法是靠锚具来保持预应力B．先张法是靠锚具来保持预应力，后张法是靠钢筋与混凝土之间的粘结力来传递预应力C．先张法是靠传力架来保持预应力，后张法是靠千斤顶来保持预应力D．先张法和后张法均是靠锚具来保持预应力，只是张拉顺序不同．答案：A23条件相同的先、后张法预应力混凝土轴心受拉构件，倘若σcon及σf相同时，预应力钢筋中的应力σpell是。A．两者相等B．后张法大于先张法C．后张法小于先张法D．谁大谁小不能决定提醒：完成第二批预应力损失后预应力钢筋的应力，先张法：σpell=σcon-σl-αEσpell，后张法：σpell=σcon-σl。答案：B24后张法预应力混凝土轴心受拉构件完成所有预应力损失后，预应力筋的总预拉应力Npell=50kN，若加荷至混凝土应力为零时，外荷载N。为。A．N。=50kNB．N。>50kNC．N。<50kND．No=50kN或No>50kN，应看σl的大小提醒：对于后张法预应力混凝土构件，施工阶段采用净截面面积A。（预应力钢筋与混凝土之间无粘绪），使用阶段则采用换算截面面积A0，有Npп=(σcon-σl)An，N0=（σcon-σl）A0。答案：B第六节构造要求关于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的构造规定及结构构件的规定详见《混凝土规范》第8章及第9章。第七节单层厂房一、组成与布置（一）组成1．屋盖结构(1)有檩屋盖体系：由压型钢板或小型屋面板、檩条、屋架及支撑系统组成。(2)无檩屋盖体系：由大型屋面板、天沟板、屋架或屋面梁及屋盖支撑系统组成。(3)为采光及通风设有天窗时，由天窗架、挡风板、支撑组成。(4)对于有抽柱的厂房，在抽柱部位设有托架。2．横向排架(1)中部横向排架：由屋面梁或屋架，横向柱列和基础组成。(2)端部横向排架：除具有中部横向排架的组成外，普通还设有抗风柱、抗风梁、基础梁。3．纵向排架由纵向柱列、连系梁、吊车梁、柱间支撑、基础梁、基础组成。4．围护结构由纵墙、山墙（横墙）、墙梁、抗风柱（偶尔设有抗风梁或抗风桁架）、基础梁、基础等组成。由上述四部分组成空间受力与围护结构。（二）结构布置1．厂房平面布置柱网布置首先满意生产工艺要求，并应符合统一模数，厂房跨度可选9m、12m、15m、18m、21m、24m、27m、30m、33m、36m等。柱间距可选用6m、9m和12m。厂房应按《混凝土规范》要求设置变形缝。除有要求外，普通可不设沉降缝。在地震区应按防震缝要求做伸缩缝。变形缝处应设双排架。2．厂房剖面布置柱高按生产工艺要求决定，应满意吊车轨顶标高及吊车安全运行的要求，并应符合模数。3．屋盖结构布置应优先采用自重较轻的压型钢板、轻质大型屋面板等。有檩屋盖中，常用冷弯薄壁型钢、轻型H型钢檩条，檩条应布置在屋架节点上。天窗架应从两端的第二柱间开始布置，对于抗震设防烈度为8度及8度以上的地区，则应从第三柱间开始布置。有抽柱时，应沿纵向布置托架。4.支撑系统布置支撑系统主要是用于加强厂房的整体刚度和稳定，并传递风荷载及吊车水平荷载，可分为屋盖支撑和柱间支撑两大类。屋盖支撑包括上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、竖向支撑及纵向水平系杆，天窗架支撑等。柱间支撑有分为上柱支撑和下柱支撑。横向水平支撑布置在温度区段的两端。上、下弦横向水平支撑最好布置在同一柱间内。纵向水平支撑普通是由交错角钢等杆件和屋架下弦第一节间组成水平桁架。竖向支撑普通是由角钢杆件与屋架中的直腹杆或天窗架中的立柱组成垂直桁架。普通布置在厂房温度区段两端第一或第二柱间，并在下弦柱高处布置通长水平受拉系杆。系杆普通通长设置，一端总算衔接于竖向支撑或上、下弦横向水平支撑节点上。关于各种支撑的设置原则，详见有关结构设计手册。柱间支撑的上柱柱间支撑普通设在温度区段两侧与屋盖横向水平支撑相对应的柱间，以及温度区段中央柱间；下柱柱间支撑设置在温度区段中部与上柱柱间支撑相应的位置。5．围护结构布置厂房檐口处的柱高小于等于8m、跨度小于等于12m时，抗风柱可用砖壁柱，普通采用钢筋混凝土抗风柱。对圈梁、过梁、连系梁和基础梁应综合考虑，尽可能一梁多用。二、柱柱子分为排架柱与抗风柱。排架柱设计计算应考虑下列要点：1．截面形式和尺寸(1)厂房柱常用截面形式应按照厂房跨度、高度和吊车起分量决定，普通可参照柱截面高度^大小选型。当h≤500mm时，矩形截面,h=600～800mm时，矩形或工字形；h=900～1200mm时，工字形截面；h=130