房屋结构设计--现浇单向板肋梁楼盖

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结构平面布置:
单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成。楼盖支承在柱、墙等竖向承重构件上。其中,次梁的间距决定了板的跨度;主梁的间距决定了次梁的跨度;柱或墙的间距决定了主梁的跨度。工程实践中,单向板、次梁、主梁的常用跨度为:
单向板:(1.7~2.5)m,荷载较大时取较小值,一般不宜超过3m;
次梁:(4~6)m;
主梁:(5~8)m。
单向板肋梁楼盖结构平面布置方案通常有以下三种:
(1)主梁横向布置,次梁纵向布置,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-2(a)所示。其优点是主梁和柱可形成横向框架,横向抗侧移刚度大,各榀横向框架间由纵向的次梁相连,房屋的整体性较好。
(2)主梁纵向布置,次梁横向布置,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-2(b)所示。这种布置适用于横向柱距比纵向柱距大得多的情况。它的优点是减小了主梁的截面高度,增加室内净高。
(3)只布置次梁,不设主梁,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-2(c)所示。它仅适用于有中间走道的砌体墙承重的混合结构房屋。
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计算简图:
一、计算模型及简化假定
在现浇单向板肋梁楼盖中,板、次梁、主梁的计算模型为连续板或连续梁,其中,次梁是板的支座,主梁是次梁的支座,柱或墙是主梁的支座。为了简化计算,通常作如下简化假定:
1、支座可以自由转动,但没有竖向位移;
2、不考虑薄膜效应对板内力的影响;
3、在确定板传给次梁的荷载以及次梁传给主梁的荷载时,分别忽略板、次梁的连续性,按简支构件计算支座竖向反力;
4、跨数超过五跨的连续梁、板,当各跨荷载相同,且跨度相差不超过10%时,可按五跨的等跨连续梁、板计算。
假定支座处没有竖向位移,实际上忽略了次梁、主梁、柱的竖向变形对板、次梁、主梁的影响。柱子的竖向位移主要由轴向变形引起,在通常的内力分析中都是可以忽略的。忽略主梁变形,将导致次梁跨中弯矩偏小、主梁跨中弯矩偏大。当主梁的线刚度比次梁的线刚度大得多时,主梁变形对次梁内力的影响才比较小。次梁变形对板内力的影响也是这样。如要考虑这种影响,需按交叉梁系进行内力分析,比较复杂。
假定支座可自由转动,实际上忽略了次梁对板、主梁对次梁、柱对主梁的转动约束能力。在现浇混凝土楼盖中,梁、板是整浇在一起的,当板发生弯曲转动时,支承它的次梁将产生扭转,次梁的抗扭刚度将约束板的弯曲转动,使板在支承处的实际转角θˊ比理想铰支承时的转角θ小,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-3所示。同样的情况发生在次梁和主梁之间。由此假定带来的误差将通过折算荷载的方式来弥补。
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通常混凝土柱是与主梁刚接的,柱对主梁弯曲转动的约束能力取决于主梁线刚度与柱子线刚度之比,当比值较大时,约束能力较弱。一般认为,当主梁的线刚度与柱子线刚度之比大于5时,可忽略这种影响,按连续梁模型计算主梁,否则应按梁、柱刚接的框架模型计算。
四周与梁整体连接的低配筋率板,临近破坏时其中和轴非常接近板的表面。因此,在纯弯矩作用下,板的中平面位于受拉区,因周边变形受到约束,板内将存在轴向压力,这种轴向力一般称为薄膜力。由偏心受压构件正截面承载力理论可知,在一定程度内轴压力将提高构件的受弯承载力。特别是在受拉混凝土开裂后,实际中和轴成拱形(如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-4),板的周边支承构件提供的水平推力将减少板在竖向荷载下的截面弯矩。但是,为了简化计算,在内力分析时,一般不考虑板的薄膜效应。这一有利作用将在板的截面设计时,根据不同的支座约束情况,对板的计算弯矩进行折减,见后述。
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在荷载传递过程中,忽略梁、板连续性影响的假定3,主要是为了简化计算,且误差也不大。
等跨连续梁,当其跨数超过五跨时,中间各跨的内力与第三跨非常接近,为了减少计算工作量,所有中间跨的内力和配筋都可以按第三跨来处理。等跨连续梁的内力有现成的图表可以利用,非常方便。对于非等跨,但跨度相差不超过10%的连续梁也可借用等跨连续梁的内力图表,以简化计算。
二、计算单元及从属面积
为减少计算工作量,结构内力分析时,常常不是对整个结构进行分析,而是从实际结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象,称为计算单元。
对于单向板,可取lm宽度的板带作为其计算单元,在此范围内,即http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-5中用阴影线表示的楼面均布荷载便是该板带承受的荷载,这一负荷范围称为从属面积,即计算构件负荷的楼面面积。
楼盖中部主、次梁截面形状都是两侧带翼缘(板)的T形截面,每侧翼缘板的计算宽度取与相邻梁中心距的一半。次梁承受板传来的均布线荷载,主梁承受次梁传来的集中荷载,由上述假定3可知,一根次梁的负荷范围以及次梁传给主梁的集中荷载范围如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-5所示。
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三、计算跨度
由http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-5知,次梁的间距就是板的跨长,主梁的间距就是次梁的跨长,但不一定就等于计算跨度。梁、板的计算跨度是指内力计算时所采用的跨间长度。从理论上讲,某一跨的计算跨度应取为该跨两端支座处转动点之间的距离。所以当按弹性理论计算时,中间各跨取支承中心线之间的距离;边跨由于端支座情况有差别,与中间跨的取值方法不同。如果端部搁置在支承构件上,支承长度为a,则对于梁,伸进边支座的计算长度可在
和
两者中取小值,即边跨计算长度在
与
两者中取小值,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-6所示;对于板,边跨计算长度在
与
两者中取小值。梁、板在边支座与支承构件整浇时,边跨也取支承中心线之间的距离。这里,
为梁、板边跨的净跨长,b为第一内支座的支承宽度,h为板厚。
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四、荷载取值
楼盖上的荷载有恒荷载和活荷载两类。恒荷载包括结构自身重力、建筑面层、固定设备等。活荷载包括人群、堆料和临时设备等。
恒荷载的标准值可按其几何尺寸和材料的重力密度计算。民用建筑楼面上的均布活荷载标准值可以从《建筑结构荷载规范》(GB 50009)的有关表格中查得。工业建筑楼面活荷载,在生产、使用或检修、安装时,由设备、管道、运输工具等产生的局部荷载,均应按实际情况考虑,可采用等效均布活荷载代替。
确定荷载效应组合的设计值时,恒荷载的分项系数取为:当其效应对结构不利时,对由活荷载效应控制的组合,取1.2,对由恒荷载效应控制的组合,取1.35;当其效应对结构有利时,对结构计算,取1.0,对倾覆和滑移验算取O.9。活荷载的分项系数一般情况下取1.4,对楼面活荷载标准值大于4kN/m2的工业厂房楼面结构的活荷载,取1.3。
对于民用建筑,当楼面梁的负荷范围较大时,负荷范围内同时布满活荷载标准值的可能性相当小,故可以对活荷载标准值进行折减。折减系数依据房屋的类别和楼面梁的负荷范围大小,从0.6~1.0不等。
已如前述,计算假定1忽略了支座对被支承构件的转动约束,这对等跨连续梁、板在恒荷载作用下带来的误差是不大的。但在活荷载不利布置下,次梁的转动将减小板的内力。为了使计算结果比较符合实际情况,且为了简单,采取增大恒荷载、相应减小活荷载,保持总荷载不变的方法来计算内力,以考虑这种有利影响。同理,主梁的转动势必也将减小次梁的内力,故对次梁也采用折算荷载来计算次梁的内力,但折算得少些。
折算荷载的取值如下:
连续板:
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(1-1)
连续梁:
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(1-2)
式中:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0202/fwjgsj-kcjj-010202.files/image026.gif——单位长度上恒荷载、活荷载设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0202/fwjgsj-kcjj-010202.files/image030.gif——单位长度上折算恒荷载、折算活荷载设计值。
当板或梁搁置在砌体或钢结构上时,则荷载不作调整。
连续梁、板按弹性理论的内力计算
一、活荷载的不利布置
活荷载是以一跨为单位来改变其位置的,因此在设计连续梁、板时,应研究活荷载如何布置将使梁、板内某一截面的内力绝对值最大,这种布置称为活荷载的最不利布置。
由弯矩分配法知,某一跨单独布置活荷载时:
1、本跨支座为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座又为负弯矩;
2、本跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中又为正弯矩。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-7是五跨连续梁,单跨布置活荷载时的弯矩M和剪力v的图形。研究http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-7的弯矩和剪力分布规律以及不同组合后的效果,不难发现活荷载最不利布置的规律:
(1)求某跨跨内最大正弯矩时,应在本跨布置活荷载,然后隔跨布置;
(2)求某跨跨内最大负弯矩时,本跨不布置活荷载,而在其左右邻跨布置,然后隔跨布置;
(3)求某支座绝对值最大的负弯矩时,或支座左、右截面最大剪力时,应在该支座左右两跨布置活荷载,然后隔跨布置。
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二、内力计算
明确活荷载不利布置后,可按《结构力学》中讲述的方法求出弯矩和剪力。对于等跨连续梁,可由附录1查出相应的弯矩、剪力系数,利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内力。
均布及三角形荷载作用下:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image002.gif
(1-3)
集中荷载作用下:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image004.gif
(1-4)
式中:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image008.gif——单位长度上的均布恒荷载设计值、均布活荷载设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image012.gif——集中恒荷载设计值、集中活荷载设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image014.gif——计算跨度;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image022.gif——附录1、附录2中相应栏中的弯矩系数;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image030.gif——附录1、附录2中相应栏中的剪力系数。
附录1 两跨梁
荷载图 | 跨内最大弯矩 | 支座弯矩 | 剪力 | |||
M1 | M2 | MB | VA | VBl | Vc | |
VBr | ||||||
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/1.gif | 0.070 | 0.0703 | -0.125 | 0.375 | -0.625 0.625 | -0.375 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/2.gif | 0.096 | — | -0.063 | 0.437 | -0.563 0.063 | 0.063 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/3.gif | 0.048 | 0.048 | -0.078 | 0.172 | -0.328 0.328 | -0.172 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/4.gif | 0.064 | — | -0.039 | 0.211 | -0.289 0.039 | 0.039 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/5.gif | 0.156 | 0.156 | -0.188 | 0.312 | -0.688 0.688 | -0.312 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/6.gif | 0.203 | — | -0.094 | 0.406 | -0.594 0.094 | 0.094 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/7.gif | 0.222 | 0.222 | 0.333 | 0.667 | -1.333 1.333 | -0.667 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-1/tu/8.gif | 0.278 | — | -0.167 | 0.833 | -1.167 0.167 | 0.167 |
附录2 三跨梁
荷载图 | 跨内最大弯矩 | 支座弯矩 | 剪力 | |||||
M1 | M2 | MB | MC | VA | VBl | VCl | VD | |
VBr | VCr | |||||||
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/1.gif | 0.080 | 0.025 | -0.100 | -0.100 | 0.400 | -0.600 0.500 | -0.500 0.600 | -0.400 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/2.gif | 0.101 | — | -0.050 | -0.050 | 0.450 | -0.550 0 | 0 0.550 | -0.450 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/3.gif | — | 0.075 | -0.050 | -0.050 | -0.050 | -0.050 0.500 | -0.500 0.050 | 0.050 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/4.gif | 0.073 | 0.054 | -0.117 | -0.033 | 0.383 | -0.617 0.583 | -0.417 0.033 | 0.033 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/5.gif | 0.094 | — | -0.067 | 0.017 | 0.433 | -0.567 0.083 | 0.083 -0.017 | -0.017 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/6.gif | 0.054 | 0.021 | -0.063 | -0.063 | 0.183 | -0.313 0.250 | -0.250 0.313 | -0.188 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/7.gif | 0.068 | — | -0.031 | -0.031 | 0.219 | -0.281 0 | 0 0.281 | -0.219 |
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/information/kczd/fbiao7-2/tu/8.gif | — | 0.052 | -0.031 | -0.031 | 0.031 | -0.031 0.250 | -0.250 0.051 | 0.031 |
0.050 | 0.038 | -0.073 | -0.021 | 0.177 | -0.323 0.302 | -0.198 0.021 | 0.021 | |
0.063 | — | -0.042 | 0.010 | 0.208 | -0.292 0.052 | 0.052 -0.010 | -0.010 | |
0.175 | 0.100 | -0.150 | -0.150 | 0.350 | -0.650 0.500 | -0.500 0.650 | -0.350 | |
0.213 | — | -0.075 | -0.075 | 0.425 | -0.575 0 | 0 0.575 | -0.425 | |
— | 0.175 | -0.075 | -0.075 | -0.075 | -0.075 0.500 | -0.500 0.075 | 0.075 | |
0.162 | 0.137 | -0.175 | -0.050 | 0.325 | -0.657 0.625 | -0.375 0.050 | 0.050 | |
0.200 | — | -0.100 | 0.025 | 0.400 | -0.600 0.125 | 0.125 -0.025 | -0.025 | |
0.244 | 0.067 | -0.267 | 0.267 | 0.733 | -1.267 1.000 | -1.000 1.267 | -0.733 | |
0.289 | — | 0.133 | -0.133 | 0.866 | -1.134 0 | 0 1.134 | -0.866 | |
— | 0.200 | -0.133 | 0.133 | -0.133 | -0.133 1.000 | -1.000 0.133 | 0.133 | |
0.229 | 0.170 | -0.311 | -0.089 | 0.689 | -1.311 1.222 | -0.778 0.089 | 0.089 | |
0.274 | — | 0.178 | 0.044 | 0.822 | -1.178 0.222 | 0.222 -0.044 | -0.044 |
三、内力包络图
求出了支座截面和跨内截面的最大弯矩值、最大剪力值后,就可进行截面设计。但这只能确定支座截面和跨内的配筋,而不能确定钢筋在跨内的变化情况,例如上部纵向筋的切断与下部纵向钢筋的弯起,为此就需要知道每一跨内其他截面最大弯矩和最大剪力的变化情况,即内力包络图。
内力包络图由内力叠合图形的外包线构成。现以承受均布线荷载的五跨连续梁的弯矩包络图来说明。根据活荷载的不同布置情况,每一跨都可以画出四个弯矩图形,分别对应于跨内最大正弯矩、跨内最小弯矩(或负弯矩)和左、右支座截面的最大负弯矩。当端支座是简支时,边跨只能画出三个弯矩图形。把这些弯矩图形全部叠画在一起,就是弯矩叠合图形。弯矩叠合图形的外包线所对应的弯矩值代表了各截面可能出现的弯矩上、下限,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-8(a)所示。由弯矩叠合图形外包线所构成的弯矩图称作弯矩包络图,即http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-8(a)中用加黑线表示的。
同理可画出剪力包络图,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-8(b)所示。剪力叠合图形可只画两个:左支座最大剪力和右支座最大剪力。
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四、支座弯矩和剪力设计值
按弹性理论计算连续梁内力时,中间跨的计算跨度取为支座中心线间的距离,故所求得的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。实际上,正截面受弯承载力和斜截面承载力的控制截面应在支座边缘,内力设计值应以支座边缘截面为准,故取:
弯矩设计值:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image032.gif
(1-5)
剪力设计值:
均布荷载http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image034.gif
(1-6)
集中荷载:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image036.gif
(1-7)
式中:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image040.gif——支承中心处的弯矩、剪力设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image042.gif——按简支梁计算的支座剪力设计值(取绝对值);
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0203/fwjgsj-kcjj-010203.files/image044.gif——支座宽度。
单向板肋梁楼盖的截面设计与构造
一、单向板的截面设计与构造
1、设计要点
现浇钢筋混凝土单向板的厚度h除应满足建筑功能外,还应符合下列要求:
跨度小于1500mm的屋面板h≥50mm;
跨度大于等于1500mm的屋面板h≥60mm;
民用建筑楼板h≥60mm;
工业建筑楼板h≥70mm;
行车道下的楼板h≥80mm。
此外,为了保证刚度,单向板的厚度尚应不小于跨度的1/40(连续板)、1/35(简支板)以及1/12(悬臂板)。因为板的混凝土用量占整个楼盖的50%以上,因此在满足上述条件的前提下,板厚应尽可能薄些。板的配筋率一般为0.3%~0.8%。
在四条周边都是砌体墙的单向板肋梁楼盖中,端区格的单向板与中间区格的单向板,它们的边界条件是不同的。http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-9中,轴线①~②,⑤~⑥属于端区格单向板,只有一个内侧边是与主梁整体连接的,而轴线②~③,③~④,④~⑤则属于中间区格单向板,它的两个侧边都与主梁整体连接,也即中间区格中的连续单向板,除端跨外,中间跨的周边都是有梁的。连续单向板支座处因承受负弯矩,板面开裂;跨内则承受正弯距,板底开裂,这使板内各正截面的实际中和轴连线为拱形,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-10所示。拱是有水平推力的,周边有梁约束的板,梁能对板提供这种水平推力,从而减少了弯矩值。
为了考虑四边与梁整体连接的中间区格单向板拱作用的有利因素,对中间区格的单向板,其中间跨的跨中截面弯矩及支座截面弯矩可各折减20%,但边跨的跨中截面弯矩及第一支座截面弯矩则不折减。
现浇板在砌体墙上的支承长度不宜小于120mm。
由于板的跨高比远比梁小,对于一般工业与民用建筑楼盖,仅混凝土就足以承担剪力,可不必进行斜截面受剪承载力计算。
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http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0110/images.jpg
2、配筋构造
(1)板中受力筋:由计算确定的受力钢筋有承受负弯矩板面负筋和承受正弯矩的正筋两种。常用直径为φ6、φ8、φ10、φ12等。正钢筋采用HPB235级钢筋时,端部采用半圆弯钩,负钢筋端部应做成直钩支撑在底模上。为了施工中不易被踩下,负钢筋直径一般不小于φ8。对于绑扎钢筋,当板厚h≤150mm时,间距不应大于200mm;hhttp://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image014.gif150mm时,不应大于1.5h,且不应大于300mm。伸入支座的钢筋,其间距不应大于400mm,且截面积不得少于受力钢筋的1/3。钢筋间距也不宜小于70mm。在简支板支座处或连续板端支座及中间支座处,下部正钢筋伸入支座的长度不应小于5d。
为了施工方便,选择板内正、负钢筋时,一般宜使它们的间距相同而直径不同,直径不宜多于两种。
连续板受力钢筋的配筋方式有弯起式和分离式两种,见http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-11。弯起式配筋可先按跨内正弯矩的需要确定所需钢筋的直径和间距,然后在支座附近弯起1/2~2/3,如果还不满足所要求的支座负钢筋需要,再另加直的负钢筋;通常取相同的间距。弯起角一般为,当板厚
120mm时,可采用
弯起式配筋的钢筋锚固较好,可节省钢材,但施工较复杂。
分离式配筋的钢筋锚固稍差,耗钢量略高,但设计和施工都比较方便,是目前最常用的方式。当板厚超过120mm且承受的动荷载较大时,不宜采用分离式配筋。
连续单向板内受力钢筋的弯起和截断,一般可以按http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-11确定,图中α的取值为:当板上均布活荷载q与均布恒荷载g的比值q/g≤3时,;当q/g
3时,
。
为板的净跨长。当连续板的相邻跨度之差超过20%,或各跨荷载相差很大时,则钢筋的弯起与切断应按弯矩包络图确定。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0111/images.jpg
(2)板中构造钢筋:连续单向板除了按计算配置受力钢筋外,通常还应布置以下4种构造钢筋:
分布钢筋:在平行于单向板的长跨,与受力钢筋垂直的方向设置分布筋,分布筋放在受力筋的内侧。分布筋的截面面积不应少于受力钢筋的10%,且每米宽度内不少于3根,在受力钢筋的弯折处也宜设置分布筋。
分布筋具有以下主要作用:
① 浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置;
② 承受混凝土收缩和温度变化所产生的内力;
③ 承受并分布板上局部荷载产生的内力;
④ 对四边支承板,可承受在计算中未计及但实际存在的长跨方向的弯矩。
当板中温度应力较大时,宜按计算的温度应力确定温度钢筋的数量。当不计算温度应力时,在可能产生温度拉应力方向按构造配置温度钢筋,其配筋率不宜小于0.2%,间距不宜大于200mm。温度钢筋宜以钢筋网的形式在板的上、下表面配置。跨度大于4m的多跨连续板且采用泵送混凝土时,亦宜按上述原则在板的上、下表面配置双向构造钢筋网。
与主梁垂直的附加负筋:力总是按最短距离传递的,所以靠近主梁的竖向荷载,大部分是传给主梁而不是往单向板的跨度方向传递。所以主梁梁肋附近的板面存在一定的负弯矩,因此必须在主梁上部的板面配置附加短钢筋。其数量不少于每米56,且沿主梁单位长度内的总截面面积不少于板中单位宽度内受力钢筋截面积的1/3,伸入板中的长度从主梁梁肋边算起不小于板计算跨度
的l/4,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-12所示。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0112/images.jpg
与承重砌体墙垂直的附加负筋:嵌入承重砌体墙内的单向板,计算时按简支考虑,但实际上有部分嵌固作用,将产生局部负弯矩。为此,应沿承重砌体墙每米配置不少于56的附加短负筋,伸出墙边长度≥
,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-13所示。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0113/images.jpg
板角附加短钢筋:两边嵌入砌体墙内的板角部分,应在板面双向配置附加的短负钢筋。其中,沿受力方向配置的负钢筋截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的1/3~1/2,并一般不少于56;另一方向的负钢筋一般不少于5
6。每一方向伸出墙边长度≥
,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-13所示。
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二、次梁
1、设计要点
次梁的跨度一般为(4~6)m,梁高为跨度的1/18~1/12;梁宽为梁高的1/3~1/2。纵向钢筋的配筋率一般为0.6%~1.5%。
在现浇肋梁楼盖中,板可作为次梁的上翼缘。在跨内正弯矩区段,板位于受压区,故应按T形截面计算,翼缘计算宽度http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image039.gif可按现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中有关规定确定;在支座附近的负弯矩区段,板处于受拉区,应按矩形截面计算。
当次梁考虑塑性内力重分布时,调幅截面的相对受压区高度应满足ξ≤http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image045.gif为梁截面有效高度。
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2、配筋构造
次梁的一般构造要求与第4、第5章受弯构件的配筋构造相同。次梁的配筋方式也有弯起式和连续式,如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-14所示。沿梁长纵向钢筋的弯起和切断,原则上应按弯矩及剪力包络图确定。但对于相邻跨跨度相差不超过20%,活荷载和恒荷载的比值q/g≤3的连续梁,可参考http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-14布置钢筋。
按http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-14(a),中间支座负钢筋的弯起,第一排的上弯点距支座边缘为50mm;第二排、第三排上弯点距支座边缘分别为和2
。
支座处上部受力钢筋总面积为http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image061.gif。
位于次梁下部的纵向钢筋除弯起的外,应全部伸入支座,不得在跨间截断。下部纵筋伸人边支座和中间支座的锚固长度详见上册。
连续次梁因截面上、下均配置受力钢筋,所以一般均沿梁全长配置封闭式箍筋,第一根箍筋可距支座边50mm处开始布置,同时在简支端的支座范围内,一般宜布置一根箍筋。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0114/images.jpg
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三、主梁
主梁的跨度一般在(5~8)m为宜;梁高为跨度的1/15~1/10。主梁除承受自重和直接作用在主梁上的荷载外,主要是次梁传来的集中荷载。为简化计算,可将主梁的自重等效成集中荷载,其作用点与次梁的位置相同。因梁、板整体浇筑,故主梁跨内截面按T形截面计算,支座截面按矩形截面计算。
如果主梁是框架横梁,水平荷载(如风载、水平地震作用等)也会在梁中产生弯矩和剪力,此时,应按框架梁设计。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0115/images.jpg
在主梁支座处,主梁与次梁截面的上部纵向钢筋相互交叉重叠(如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-15),致使主梁承受负弯矩的纵筋位置下移,梁的有效高度减小。所以在计算主梁支座截面负钢筋时,截面有效高度应取:
一排钢筋时:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image064.gif;
两排钢筋时:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image068.gif是截面高度。
次梁与主梁相交处,在主梁高度范围内受到次梁传来的集中荷载的作用。此集中荷载并非作用在主梁顶面,而是靠次梁的剪压区传递至主梁的腹部。所以在主梁局部长度上将引起主拉应力,特别是当集中荷载作用在主梁的受拉区时,会在梁腹部产生斜裂缝,而引起的局部破坏。为此,需设置附加横向钢筋,把此集中荷载传递到主梁顶部受压区。
附加横向钢筋应布置在长度为的范围内(如http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/images/03.jpg1-16),以便能充分发挥作用。
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/tu0116/images.jpg
附加横向钢筋可采用附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。附加箍筋和吊筋的总截面面积按下式计算:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image072.gif
(1-22)
式中:
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image074.gif——由次梁传递的集中力设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image076.gif——吊筋的抗拉强度设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image078.gif——附加箍筋的抗拉强度设计值;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image080.gif——根吊筋的截面积;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image082.gif——单肢箍筋的截面积;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image084.gif——附加箍筋的排数;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image086.gif——在同一截面内附加箍筋的肢数;
http://kjwy.5any.com/fwjgsjyjgkz/content/01/0204/fwjgsj-kcjj-010206.files/image088.gif——吊筋与梁轴线间的夹角。
主梁搁置在砌体上时,应设置梁垫,并进行砌体的局部受压承载力计算。主梁纵向钢筋的弯起和切断,原则上应按弯矩包络图和剪力包络图确定。