钢筋混凝土结构4Word文档格式.docx

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梁

柱

≤C20

C25~C45

≥C50

一

15

25

二

a

b

三

基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm;

当无垫层时不应小于70mm。

3.构件中纵向受力钢筋的最小配筋率

9.5.1钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于表9.5.1规定的数值。

钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率（%）表9.5.1

受力类型

最小配筋百分率

受压构件

全部纵向钢筋

0.6

一侧纵向钢筋

0.2

受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋

0.2和45ft/fy中的较大值

1受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率,当采用HRB400级、RR剧00级钢筋时,应按表中规定减小0.1;

当混凝土强度等级为C60及以上时,应按表中规定增大0.1;

2偏心受拉构件中的受压钢筋,应接受压构件一侧纵向钢筋考虑;

3受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按构件的全截面面积计算;

受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积

后的截面面积计算;

4当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧纵向钢筋”系指沿受力方向两个对边中的一边布置的纵向钢筋。

三、解题指导

钢筋混凝土结构中,构造要求基本贯穿了全部内容,前面第二节至第四节已阐述了基本构件的构造要求;

后面第六节至第八节有相当部分内容是阐述构造要求,复习时应注重此内容。

【例14-5-1】同一地区正确合理的伸缩缝间距设计,下列（）项是正确的。

A.挡土墙、地下室墙壁结构因受土的保护其伸缩缝的问距较其它结构大;

B.装配式结构因其整体'

性差其间距应比现浇结构时小;

C.剪力墙结构刚度大,其伸缩缝间距可比框架结构大;

D.现浇挑檐的伸缩缝间距不宜大于12m;

【解】由本节表9.1.1可知A、B、C项均不对,D项正确。

【例14-5-2】非抗震设计时,纵向钢筋采用搭接接头和绑扎骨架,接头面积百分率为25%时,其搭接长度为（）。

A.受拉≥la，受压≥0.7laB.受拉≥1.2la,受压≥la;

C.受拉≥la,受压≥0.84laD.受拉≥1.2la,受压≥0.84la

【解】由纵向钢筋搭接长度计算知,当接头面积百分率≤25%时,ξ=1.2,则受拉l=1.2la,受压l=0.7×

1.2la=0.84la。

所以应选D项。

思考:

上述条件若由非抗震设计变为抗震设计,此时la要用laE进行计算,具体为:

一、二级时,laE=1.15la'

三级时,laE=1.05la,四级时,laE=la。

第六节梁板结构与单层厂房

梁板结构:

塑性内力重分布、单向板肋梁楼盖、双向板胁梁楼盖、无梁楼盖单层厂房:

组成与布置、排架计算、柱、牛腿、吊车梁、屋架、基础

1.塑性内力重分布

（1）塑性铰的特点:

①只能承受弯矩;

②是单向铰,只能沿弯矩作用方向旋转;

③它的转动有限度,从钢筋屈服到混凝土压坏。

塑性铰与普通铰相比,有以下区别:

第一,普通铰截面可以任意转动,不传递或承受弯矩,且能沿任意方向转动;

塑性铰截面在承受相当于截面塑性承载力的弯矩Mu后,可以转动,但不再承受新增加的弯矩;

转动方向只能沿弯矩作用方向。

第二,普通铰截面的转动幅度不受限制,塑性铰截面的转动幅度不能过大,否则会引起结构过大的变形和挠度,影响正常使用。

塑性铰的转动能力,其主要取决于钢筋种类、配筋率、混凝土的极限压缩变形。

当低或中等配筋率（或5值较低）时,其内力重分布,主要取决于钢筋的流幅;

当较高配筋率（或5值较大）时,内力重分布取决于混凝土的极限压缩变形。

（2）塑性内力重分布计算方法的适用范围

对于下列结构在受弯承载力计算时,不应考虑塑性内力重分布,应按弹性理论方法计算其内力:

①直接承受动力荷载的构件;

②要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构。

此外,按考虑塑性内力重分布分析方法设计的结构和构件,尚应满足正常使用极限状态的要求,或采取有效的构造措施。

（3）连续梁塑性内力重分布计算方法

目前,关于连续板、梁考虑塑性内力重分布的计算方法较多采用弯矩调幅法。

弯矩调幅法是调整（一般降低）结构按弹性理论计算得到的某些截面的最大弯矩值。

弯矩调幅法的基本原则如下:

①控制弯矩调幅值,一般情况下不宜超过按弹性理论计算所得弯矩值的20%。

②必须保证在调幅截面形成的塑性铰具有足够的转动能力,故钢筋宜选用HRB335、HRB400级热轧钢筋,混凝土强度等级宜在C20~C45,截面相对受压区高度ξ≤0.35。

③调整后每个跨度两端支座弯矩的绝对值的平均值与调整后跨中弯矩之和,不应小于按简支梁计算的跨中弯矩设计值;

并且在均布荷载梁中,调整后的支座弯矩的绝对值,或跨中弯矩值均不应小于

M。

④各控制截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调整后的支座弯矩由静力平衡条件计算确定。

×

2.单向板肋梁楼盖

《规范》规定,对四边均有支承的板,通常当l2/ll≥3时按单向板设计。

当2<

l2/ll<

3时,宜按双向板计算。

（1）计算简图

对于板、次梁的支座均视为铰支座。

对于主梁,当两边支座为砖墙,中间支座为钢筋混凝土柱,如果与主梁整浇的钢筋混凝土柱的线刚度与主梁的线刚度之比小于1/5时,则可将主梁视作饺支于钢筋混凝土柱上的连续梁进行内力分析,否则应按框架计算梁的内力。

对于各跨荷载相同,且跨数超过5跨的等跨等截面连续板、梁,可按5跨来计算其内力。

板、梁的计算跨度La值应按支座处板、梁的实际可能的转动情况确定。

单跨梁:

单跨板:

（两端搁置在墙上）

（一端搁置在墙上,一端与梁整浇）

（两端与梁整浇）

支承梁的内力可按弹性理论式考虑内力塑性重分布的调幅法计算。

4.无梁楼盖

无梁楼盖的计算方法可按弹性理论、塑性理论计算。

其中,按弹性理论计算方法中有经验系数法（或称直接设计法）、等效框架法等。

经验系数法计算时,不考虑可变荷载的不利布置,按全部均布荷载作用,求得每个区格板在两个方向的总弯矩值,然后将该弯矩值乘以一个系数再分配给柱上板带和跨中板带的支座和跨中截面,再进行配筋。

当按塑性理论计算时,考虑可变荷载的不利布置,板的破坏情况有:

一类是内跨在带形可变荷载作用下,出现平行于带形荷载方向的跨中塑性铰线和支座塑性铰线;

另一类是在连续满布可变荷载作用下,每个区格内的跨中板带出现正弯矩的塑性铰线,柱顶及柱上板带出现负弯矩的塑性铰线。

在竖向荷载作用下,有柱帽的无梁楼板内跨由于存在着穹顶作用,故按塑性理论计算结果应予考虑折减。

除边跨及边支座外,其余部分截面的弯矩设计值可乘0.8的折减系数。

无梁楼盖的配筋。

板的配筋分成柱上板带、跨中板带,当跨中或支座的同一区域两个方向具有同号弯矩时,应将较大弯矩方向的受力钢筋置于外层。

柱帽的配筋应按柱帽边缘处平板的抗冲切承载力计算箍筋量。

无梁楼盖的周边应设置边梁,其截面高度不小于板厚的2.5倍,且边梁需配抗扭的构造钢筋。

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5.单层厂房的组成和布置

单层厂房的结构组成包括屋盖结构、柱子、吊车梁、支撑、基础,以及围护结构。

屋盖结构分无檩和有檩两种体系。

无檩体系由大型屋面板、屋面梁或屋架（包括屋盖支撑）所组成;

有檩体系由小型屋面板、檩条、屋架（包括屋盖支撑）.所组成。

屋盖结构有时还设有天窗架、托架,屋盖结构起围护和承重双重作用。

支撑包括屋架支撑、天窗架支撑和柱间支撑等,其作用是:

保证厂房结构的纵向及横向水平刚度,并将平面结构联结成整体空间结构,加强厂房的稳定性和空间刚度;

传递某些局部水平荷截（如纵向风荷载、吊车纵向制动力等）到主要承重结构构件;

在施工和使用阶段,保证结构构件的稳定性。

屋盖支撑可分为上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、垂直支撑及系杆等。

（1）横向水平支撑

上弦横向水平支撑的作用是:

构成刚性框,增强屋盖的整体刚度,保证屋架上弦或屋面梁上翼缘的侧向稳定,同时将山墙抗风柱传来的风力传递到（纵向）排架柱。

下弦横向水平支撑的作用是:

当屋架下弦设有悬挂吊车或其它设备产生水平力时,或当抗风柱与屋架下弦连接,抗风柱风力传至下弦时,能保证水平力或风力传至排架柱。

上弦、下弦横向水平支撑的布置要求见第十五章钢结构钢屋盖部分。

当天窗能过伸缩缝时,则应在伸缩缝处天窗缺口下设置上弦横向水平撑。

（2）屋面梁（屋架）间的垂直支撑及水平系杆

垂直支撑和下弦水平系杆作用是保证屋架的整体稳定以及防止在吊车工作时（或有其他振动时）屋架下弦的侧向颤动。

上弦水平系杆则用以保证屋架上弦或屋面梁受压翼缘的侧向稳定。

垂直支撑及水平系杆的布置要求见第十五章钢结构钢屋盖部分。

（3）屋面架（屋架）间的纵向水平支撑

下弦纵向水平支撑的作用是:

保证横向水平力的纵向分布,增强排架的空间工作,提高厂房刚度。

设计时应根据厂房跨度、跨数和高度,屋盖承重结构方案,吊车起重量及工作制等因素考虑在下弦平面靠近支座端部节间中设置。

如厂房设有横向水平支撑时,则纵向水平支撑应尽可能同横向水平支撑形成封闭的支撑体系。

当厂房设有托架时必须设置纵向水平支撑。

如果只在部分柱间设有托架,则必须在设有托架的柱间和两端相邻的一个柱间设置纵向水平支撑,以承受屋架传来的横向风力。

（4）天窗架间的支撑

天窗架间支撑包括天窗横向水平支撑和天窗端垂直支撑,它们的作用是将天窗端壁的风力（或纵向地震力）传递给屋盖系统和增加天窗系统的空间刚度。

当屋盖为有檩体系或无檩体系中大型屋面板与屋架连接不符合要求时,应设置天窗架上弦横和水平支撑,此外,在天窗架端跨的两侧均应设置垂直支撑。

天窗架的支撑与屋架上弦支撑应尽可能布置在同一个柱间。

柱间支撑,它的作用是提高厂房的纵向刚度和稳定性;

把吊车纵向制动力和山墙抗风柱经屋盖系统传来的风力（或纵向地震力）再经柱间支撑传给基础。

对于有吊车的厂房,柱间支撑分上部和下部两种,前者位于吊车梁上部,用以承受作用在山墙上的风力并保证厂房上部的纵向刚度;

后者位于吊车梁下部,承受上部支撑传来的力和吊车梁传来的吊车纵向制动力,并把它们传至基础。

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6.排架计算

排架计算内容包括:

确定计算简图,此时应确定柱子各段高度、截面尺寸,求得柱截面惯性矩;

确定各项荷载;

排架内力分析,并求出各控制截面的内力值;

内力组合,求出各控制截面的最不利组合;

必要时应验算排架的水平位移值。

（1）计算假定

柱下端固接于基础顶面,柱上端与横梁、屋面梁或屋架铰接。

但当地基土质较差、变形较大,或有较大的地面荷载等,则应考虑基础位移、转动对排架内力的影响。

横梁（屋面梁或屋架）在排架平面内的轴压刚度为无限大,不计轴向变形。

但对于下弦杆采用圆钢（或角钢）的组合式屋架,二铰、三铰拱屋架,则应考虑其轴向变形对排架内力的影响。

（2）排架荷载计算

作用在排架上的荷载分为永久荷载和可变荷载两类。

其中,永久荷载包括屋盖自重G1;

上柱自重G2;

下柱自重G3;

吊车梁和轨道等自重G4;

支承在柱牛腿上的围护结构等重量G5。

可变荷载包括屋面活荷载Ql;

吊车荷载T、D;

均布风载q1、q2及作用在屋盖处的集中风载Fw等。

对于永久荷载,当有偏心矩时,竖向偏心压力换算成轴心压力和力矩。

屋面活荷载包括屋面均布活载、雪载和积灰荷载,计算均按屋面的水平投影面积进行,其作用通过屋架传给上柱。

需注意的是,屋面均布活载不应与雪载同时组合。

积灰荷载应与屋面活荷载或雪荷载进行组合,取组合值较大者进行内力计算。

吊车荷载包括吊车竖向荷载和水平荷载。

多台吊车的荷载折减系数表5.2.2

参与组合的吊车台数

吊车工作级别

Al~A5

A6~A8

2

3

4

0.9

0.85

0.8

0.95

对于多层吊车的单跨或多跨厂房,计算排架时,参与组合的吊车台数及荷载的折减系数,应按实际情况考虑。

（3）排架内力分析与内力组合

单层厂房排架为超静定结构,其超静定次数等于其跨数。

对于等高排架一般采用剪力分配法进行计算。

不等高排架则用力法计算。

内力组合包括四种情况:

①+Mmax及相应的N、V;

②-Mmax及相应的N、V;

③Nmax及相应的士M（取绝对值较大者）、V;

④Nmin及相应的士M（取绝对值较大者）、V。

内力组合应注意:

①永久荷载在任何情况下都应参加组合；

②在吊车竖向荷载中，对单跨厂房应在Dmax和Dmin中两者取一，对一层吊车的多跨厂房，因一般按不多于4台吊车考虑，因此，对D最多只能在不同跨各取一项；

③同一跨内的Dmax和Dmin（水平荷载设计值）不一定同时产生，组合时不能仅组合Tmax'

即Tmax不能脱离吊车竖向荷载而单独存在;

Tmax、风荷载可左、可右,两者取一;

组合Nmax或Nmin时,应使相应的|±

M|尽可能大些,特别是当N=0,M≠0的情况,只要对截面不利,也应参加组合。

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7.单层厂房柱的设计

柱截面尺寸应满足刚度要求,柱计算长度la的确定应按《规范》确定。

7.3.11轴心受压和偏心受压柱的计算长度la可按下列规定确定:

1刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和战桥柱,其计算长度1a可按表7.3.11-1取用。

刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和枝桥柱的计算长度表7.3.11-1

柱的类别

l0

排架方向

垂直排架方向

有柱间支撑

无柱间支撑

无吊车房屋柱

单跨

1.5H

1.0H

1.2H

两跨及多跨

1.25H

1.0H

有吊车房屋柱

上柱

2.0Hu

1.25Hu

1.5Hu

下柱

1.0Hl

0.8Hl

1.0Hl

露天吊车柱和栈桥柱

2.0Hl

1.0Hl

——

1表中H为从基础顶面算起的柱子全高;

Hl为从基础顶面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁顶面的柱子下部高度;

Hu为从装配式吊车梁底面或从现浇式吊车梁顶面算起的柱子上部高度;

2表中有吊车房屋排架柱的计算长度,当计算中不考虑吊车荷载时,可按无吊车房屋柱的计算长度采用,但上柱的计算长度仍可按有吊车房屋采用;

3表中有吊车房屋排架柱的上柱在排架方向的计算长度,仅适用于Hu/Hl≥0.3的情况;

当Hu/Hl<

0.3时,计算长度宜采用2.5Hu。

预制柱一般在混凝土强度达到70%以上时,即可进行吊装就位。

吊装验算时的计算简图应根据吊装方法而确定。

需注意的是,吊装验算时应考虑动力作用,即将柱自重乘以

2牛腿的外边缘高度h1不应小于h/3,且不应小于200mm。

3在牛腿顶面的受压面上,由竖向力Fvk所引起的局部压应力不应超过0.75元。

（2）承载力计算

常见的牛腿破坏为斜压破坏,故将其计算模型视为以纵筋为水平拉杆,以混凝土压力带为斜压杆的三角形析了架。

10.8.2在牛腿中,由承受竖向力所需的受拉钢筋截面面积和承受水平拉力所需的锚筋截面面积所组成的纵向受力钢筋的总截面面积,应符合下列规定:

（10.8.2）

此处,当α<

0.3h0时,取α=0.3h0。

式中Fv一一作用在牛腿顶部的竖向力设计值;

Fh——作用在牛腿顶部的水平拉力设计值。

（3）配筋的构造要求

10.8.3沿牛腿顶部配置的纵向受力钢筋,宜采用HRB335级或HRB400级钢筋。

承受竖向力所需的纵向受力钢筋的配筋率,按牛腿有效截面计算不应小于0.2%及0.45ft/fy,也不宜大于0.6%,钢筋数量不宜少于4根,直径不宜小于12mm。

10.8.4牛腿应设置水平箍筋,水平箍筋的直径宜为6～12mm,间距宜为100～150mm,且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一。

当牛腿的剪跨比α/h0≥0.3时,宜设置弯起钢筋。

弯起钢筋宜采用HRB335级或HRB400级钢筋,并宜使其与集中荷载作用点到牛腿斜边下端点联机的交点位于牛腿上部l/6至1/2之间的范围内,l为该连线的长度（图10.8.1）,其截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一,根数不宜少于2根,直径不宜小于12mm。

纵向受拉钢筋不得兼作弯起钢筋。

9.柱下单独基础设计

单独基础的设计内容包括:

确定地基持力层:

确定基础埋置深度和基底尺寸;

验算基础高度;

计算底板钢筋及构造处理。

其中,地基持力层、基础埋置深度和基底尺寸的内容见第十二章土力学与地基基础中相关内容。

（1）验算基础高度

基础高度是根据柱与基础交接处混凝土受冲切承载力的要求确定的。

8.2.7扩展基础的计算,应符合下列要求:

2对矩形截面柱的矩形基础,应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力;

1柱的插入深度,可按表8.2.5-1选用,并应满足第8.2.3条钢筋锚固长度的要求及吊装时柱的稳定性。

柱的插入深度hl（mm）表8.2.5-1

矩形或工字形柱

双肢柱

h<

500

500≤h<

800

800≤h<

1000

h>

h~1.2h

h

0.9h且≥800

0.8h且≥1000

（l/3~2/3）ha

（1.5~1.8）hb

1h为柱截面长边尺寸;

ha为双肢柱全截面长边尺寸;

hb为双肢柱全截面短边尺寸;

2柱轴心受压或小偏心受压时,hl可适当减小,偏心距大于2h时,hl应适当加大。

2基础的杯底厚度和杯壁厚度,.可按表8.2.5-2选用。

基础的杯底厚度和杯壁厚度表8.2.5-2

柱截面长边尺寸h（mm）

杯底厚度al（mm）

杯壁厚度t（mm）

1000≤h<

1500

1500≤h<

2000

≥150

≥200

≥250

≥300

150~200

≥350

≥400

1双肢柱的杯底厚度值,可适当加大;

2当有基础梁时,基础梁下的杯壁厚度,应满足其支承宽度的要求;

3柱子插入杯口部分的表面应凿毛,柱子与杯口之间的空隙,应用比基础泪凝土强度等级高一级的细石混凝土充填密实,当达到材料设计强度的70%以上时,方能进行上部吊装。

3当柱为轴心受压或小偏心受压且t/h2≥0.65时,或大偏心受压且t/h2≥0.75时,杯壁可不配筋;

当柱为轴心受压或小偏心受压且0.5≤t/h2<

0.65时,杯壁可按表8.2.5-3构造配筋;

其它情况下,应按计算配筋。

杯壁构造配筋表8.2.5-3

柱截面长边尺寸（mm）

1500≤h≤2000

钢筋直径（mm）

8~10

10~12

12~16

表中钢筋置于杯口顶部,每边两根（图8.2.5）。

本节知识点注意理解塑性铰、塑性内力重分布及其运用。

各类楼盖应理解其计算原理,对板配筋构造要求应掌握。

厂房的组成与布置与第十五章钢屋盖有共性的地方,对比复习、理解。

排架计算应注意影响线的运用、水平荷载与竖向荷载的折减问题、吊车台数的组合问题。

柱设计掌握内力组合、计算长度1a取值规定;

牛腿应注意其构造要求;

基础设计应理解冲切面积的确定、掌握基础构造要求。

【例14-6-1】连续梁采用弯矩调幅法时,为保证塑性饺的转动能力。

ξ应满足（）。

A.ξ≤0.15B.ξ≤0.25C.ξ≤0.35D.ξ≤0.45

【解】本题由本节重点内容的阐述可知,应先C项。

题目条件变为ξ≤0.35,其目的是什么?

即为保证塑性铰具有足够的转动能力。

【例14-6-2】牛腿截面高度由（）。

A.承载力控制B.抗裂要求控制C.经验公式确定D.构造要求确定

【解】牛腿截面高度的经验公式是为了保证牛腿裂度满足使用要求,故抗裂要求控制了牛腿截面高度,所以应选B项。

四、应试题解

1.单向板肋梁楼盖的传力途径为（D）。

A.竖向荷载→板→柱或墙→基础

B.竖向荷载→板→主梁→柱或墙→基础

C.竖向荷载→板→次梁→柱或墙→基础

D.竖向荷载→板→次梁→主梁→柱或墙→基础

2.混凝土平面楼盖按结构形式分类可分为（D）。

A.现浇楼盖、装配式楼盖、装配整体式楼盖

B.钢筋混凝土楼盖、钢和钢筋混凝土组合楼盖、木楼盖

C.预应力楼盖、非预应力楼盖、部分预应力楼盖

D.单（双）向板肋形楼盖、井式楼盖、密胁楼盖和无梁楼盖

3.钢筋混凝土连续梁不考虑塑性内力重分布,按弹性理论计算的结构是（D）。

①直接承受动力荷载的结构②承受活荷载较大的结构③要求不出现裂缝的结构④处于侵蚀环境下的结构

A.①③

B.①④

C.①②③

D.①③④

4.混凝土梁板