結構設計快速入門

2021-09-21 11:34:17 字數 5380 閱讀 3928

㈦結構設計中哪些構件和哪些部位適合直接靜力手算,哪些部位必須準確電算。

△適合手算的:現澆混凝土板配筋、以承受豎向荷載為主的梁(一般放大係數取1.2~1.

5)、柱的構造配筋率控制和截面確定、地下結構的構件埋深較深而不考慮**時(如地下室的外牆,附壁柱,各類基礎)

△適合電算的:鋼結構工程、柱的內力組合、上部結構的**作用

各類基礎的實用簡化演算法

☆單獨柱基及柱基間拉梁

㈠單獨柱基尺寸初估的實用經驗演算法

⑴單獨柱基底板尺寸初估的簡化經驗演算法

△單獨柱基底板尺寸=

△柱基底的內力標準值:設計假定基礎和拉梁的分工非常清楚,基礎承擔柱基底的軸力,拉

梁承擔柱基底彎矩,所以柱基底的內力標準值就簡化為軸力。

△此軸力可以通過電算得到精確值(特別要注意的是電算給出的是設計值,確定柱基底面積

時一定要用標準值,而非設計值;標準值=設計值/1.26);也可以通過經驗手算得到大概值:

地上每層荷載近似按13~15kn/㎡地下每層荷載近似按22~25kn/㎡,此法比較保守,用

於初估。

△修正後的地基承載力特徵值,用公式

f =f +η γ(b-3)+η γ (d-0.5)

△這個修正實質上是提高了原始的地基承載力

△特別需要注意的是:f 規範稱為地基承載力特徵值,實質上是乙個標準值,經過修正後的f 依然是標準值

⑵單獨柱基高度的經驗確定

△柱基的高度要滿足受沖切承載力的要求

△在單獨柱基工程中,基礎的混凝土強度一般為c30。

△工程中持力層土質較好時,修正後的地基承載力特徵值一般在180 ~250kpa之間

△雜填土的地基承載力經驗為80kpa

㈡單獨柱基底板配筋的簡化演算法

第一步,基底內力不需要進行軸力n,彎矩m,剪力v的最不利組合,直接用豎向荷載產生的軸力n控制彎矩內力計算;

因為獨基設計中要設定拉梁,彎矩m,剪力v產生的內力都讓拉樑來承擔

第二步,設計中採用簡化公式來計算板底配筋,誤差亦不會太大。

m =n/10(0.775l-a)

m =n/10(0.775b-b)

當柱間跨度過大時,柱間未設定拉梁或設定了拉梁,但不考慮拉梁平衡柱底彎矩時,此時柱基設計要考慮偏心受壓。當有偏心受壓的正方形柱基時,在兩邊緣壓力不超過1:4仍然可以採用上式,但要用n =(0.

8p +0.2p )a代替上式中的n採用,其中,a=l×b為正方形柱基面積。

㈢單獨柱基間拉梁的實用簡化設計

⑴拉梁設定的部位

△拉梁的設定部位,推薦在柱基上部或柱子底部為好。

△除非剛好拉梁下皮在柱基上皮,否則拉梁下皮和柱基上皮之間必然形成一段短柱,這段短柱切記要箍筋加密或採取其他加強措施。

⑵拉梁的截面尺寸

△一般經驗認為,當兩個柱基間的誇大大於8m時,設定拉梁就沒有必要了。

△拉梁的截面高度應大於l/15~l/20,截面寬度為高度的一半

⑶拉梁的配筋

△單獨柱基的拉梁是要考慮抗震的,因此拉梁的構造要滿足抗震要求,尤其是在樑端箍筋應該設加密區,箍筋間距至少為100.(因為拉梁的截面剛度比柱子小,塑性鉸不會出現在柱底而是

出現在拉樑端部,因此拉梁端部塑性鉸區域要設加密區)

△基礎地梁或柱間條基中基礎梁,則不設箍筋加密區(因為它們的截面尺寸很大,剛度也就比柱子大,塑性鉸不會出現在它們的端部,而是出現在柱底)

△拉梁主筋配筋率在不考慮承托豎向荷載時,一般在1%~1.6%左右;8m跨度,300mm×550mm 的拉梁,上下鐵一般在4~6個hrb400的 25或 22。,配箍一般為φ8~φ10@100(200)

拉梁主筋的近似簡化演算法:

a =m/(γ f h )

γ 一般對於梁近似取為0.875,對板近似取為0.9

m為拉梁需平衡的的柱底彎矩與承托在拉梁上的豎向荷載產生的彎矩的組合設計值

☆條形基礎

△條形基礎可以分為三類:牆下條形基礎、柱間條形基礎、混凝土牆-柱下混合條形基礎(一般用於框架剪力牆結構)

⑴牆下條形基礎

△驗算底板根部截面抗剪承載力、確定底板根部厚度是條形基礎設計的要點

△單獨柱基時接近方形的雙向受力構件,需要驗算沖切力;條形基礎是單向受力的長條形構件,需要驗算剪下力。

△條形基礎底板寬度=

△牆下條基的基礎底板中不需要設定暗地梁

△基礎底板根部厚度的手算確定:

①精確計算:底板根部厚度,由素混凝土截面抗剪控制v≤0.7×β ×f ×b×h

②經驗估計:取條基(淨)半寬的1/6~1/4

△牆下條基配筋的簡化演算法:配筋主要考慮受彎的影響

彎矩最大的截面即條基底板的根部截面的彎矩起控制作用:m=p a /2(其a為淨挑跨度)

求出彎矩以後,可以由以下公式求得配筋 a =m/(0.9f h )

地規中規定,每延公尺分布鋼筋的面積不小於受力鋼筋面積的1/10

△當條基基寬大於等於2500mm時,為了節省,受力鋼筋長度一般取寬度的0.9倍,交錯布置,單獨基礎也有此要求。

⑵柱間條形基礎

△柱間條基底板根部厚度、底板配筋都與牆下條基計算方法相同

△柱間條基內基礎梁的尺寸確定:基礎梁的寬度為柱寬+2×50;高度一般由基礎梁抗剪公式控制,當基礎梁有懸挑時,兩個控制截面乙個是外挑跨度根部截面,乙個是柱間跨度內支座處的截面,哪個截面承受剪力大,取大剪力控制該截面高度。

v=max

v=0.25f bh

△柱間條基內基礎梁配筋的簡化演算法

跨中正彎矩,即上鐵彎矩:m=ql /8

a =m/(0.875f h )

柱支座處負彎矩,及下鐵彎矩:m=qa /2

a =m/(0.875f h )

第一,基礎樑端箍筋不需要按照抗震加密,僅按靜立強度要求配置箍筋,箍筋可按90°彎鉤設計,無需135°彎鉤。

第二,基礎梁縱筋伸入支座長度應按非抗震考慮

第三,縱筋錨固長度,接頭要求等也一律按非抗震要求

⑶混凝土牆-柱下混合條形基礎

△這種基礎多用在框架-剪力牆結構中。剪力牆端部(有時也有中部)會和混凝土柱澆築在一起,形成柱中有牆,牆中有柱的結構,這種做法多是為了解決樑中主筋錨固的問題。

△單獨柱基與牆下條基分離式基礎設計方法:在混凝土柱下根據柱軸力基礎按照單獨柱基設計,在混凝土牆下基礎根據牆的軸力按照牆下條基設計,兩者截然分開。

各類板的實用簡化演算法

雙向板和單向板的界定:矩形板在四邊支撐的情況下,相鄰邊長之比小於2為雙向板,大於

等於2為單向板

設計要點:

①板厚的確定方法與樓板設計荷載的計算方法

②板內配筋的計算方法

㈠單向板配筋的簡化演算法

△板厚一般取跨度的1/30

△彎矩:兩端簡支時m = ql /8

兩端固定時m =m = ql /16

一端固定,一端簡支時m =m = ql /14

△配筋:a =m/(0.9f h )

△板內彎矩是按照鋼筋集度分布的,鋼筋集中使用在了支座,那麼支座會相應的多承擔些彎矩,跨中相應少一些;鋼筋集中使用在了跨中,那麼跨中會相應多承擔些彎矩,支座少一些,支座和跨中的彎矩總和為ql /8。

㈡雙向板的計算方法

△板厚:一般取板塊短跨尺寸的1/40

△板的尺寸:四邊簡支情況下可以做到11m×11m;四邊固定的情況下可以做到12m×12m,在正常的民用荷載作用下,不會出現問題

△板的配筋:採用塑性計算方法,查表計算,注意混凝土的泊松比ν=0.2

△異形雙向板等效為規則雙向板的演算法:

①對於l形的雙向板,可以補齊缺失的板塊,然後按乙個完整的大雙向板計算;構造上要在這個l形板的陰角處另外增加5根45°斜向支座的上鐵。

②對於很不規則的其他異形雙向板,條件允許時設乙個明次梁,將異形板分割成兩個小的規則板塊計算,樑高取跨度的1/15;條件不允許時,可設定暗梁,樑高同大板厚,同時必須大於160mm,梁寬一般大於等於1000mm。暗梁主筋直徑不宜大於16mm。

㈢挑板配筋的演算法

△板厚:取淨跨的1/10

△板的尺寸:跨度一般不宜大於1.5m,但可適當突破到2.0m。

△懸挑構件的設計不應該過分追求經濟,設計時不應該冒進,構件荷載估計大些,配筋配大些,是明智之舉,懸挑構件應該安全儲備比常規構件大些。

△挑板的板厚一旦確定後,與其相鄰的作為支座的板塊的板厚應盡量取和它的厚度相同。

△對於大挑板板下部應該配置足夠的受壓鋼筋,以減少因板徐變而產生的附加撓度,一般下部鋼筋為上部鋼筋的1/3~1/2,而且間距為150mm左右。

各類梁的實用簡化演算法

△在板向梁導荷載時,單向板和雙向板是不相同的;梁端的支座情況不同時,其彎矩的計算也是不同的。

㈠一般梁的簡化演算法

△截面尺寸:樑高一般取計算跨度的1/10,梁寬一般取梁高的1/2(住宅一般取200mm寬)△支座嵌固度:梁的端跨處邊柱與梁的連線一般視為鉸接;梁的端跨處邊支座如果是剪力牆也視為鉸接(這樣做,避免了梁向邊柱或剪力牆傳遞過大的彎矩而導致他們成為大偏心受壓構件)多跨樑的中間支座無論是柱還是剪力牆,都可視為固結,因為此時主梁的支座負筋一般會伸過支座柱或者剪力牆在梁本構件內錨固,錨固長度和質量會比進入支座更***。

△彎矩,均布荷載作用下

兩端簡支: m=ql /8

一端簡支,一端固定:m=ql /11

兩端固定: m=ql /16

△配筋: a =m/(0.875f h )

△各跨度不等的多跨樑的配筋簡化演算法

先算出大跨支座處負彎矩,因為此支座為大小跨共用,認為小跨支座的負彎矩與大跨座的負彎矩相同,然後用小跨的總彎矩m =ql /8減去這個支座的負彎矩,即得小跨跨中的正彎矩;如果相減以後得到的彎矩為負或為0,則直接視具體情況將小跨樑視為兩端固定或一端固定一端簡支的單跨樑,用公式m=ql /16 或m=ql /11直接算出跨中彎矩

㈡挑樑配筋的演算法

△截面尺寸:挑樑高取挑出跨度的1/5,梁寬取樑高的1/2

△彎矩:挑樑根部彎矩為控制彎矩 m=ql /2

△構造要求:箍筋除抗剪計算確定外,間距都取100mm;上部鋼筋錨固長度至少為40d;下部要配足夠的受壓鋼筋,一般為上部鋼筋面積的1/2,以減少因徐變而產生的挑樑附加彎矩

△配筋:a =m/(0.875f h )

㈢在樑高受限時,可以通過加寬梁截面的方法,以減少配筋率;除非有特殊情況,否則配筋率不要超過1.5%~1.6%,這樣設計有助於樑端塑性鉸的形成,有利於抗震

各類柱的實用簡化演算法

㈠柱軸壓力的簡化演算法

△所承擔的荷載的面積:取該柱在兩個方向臨跨跨度中線所圍合成的矩形範圍

△荷載標準值:地上每層13~15kn/㎡地下每層22kn/㎡

△設計值=1.26*標準值

㈡柱截面尺寸的簡化演算法

先從中柱開始,中柱以受軸力為主,彎矩可忽略。

以軸壓比為標準計算,軸壓比=

軸壓比取值在0.65到0.9之間,根據相關規範確定。於是可以得出柱的全截面面積a ,繼而得到柱的截面尺寸

柱一般按配筋率1.5%~2.0%配置主筋,全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過5%。柱截面每側縱筋間距不大於200mm,每側縱筋最小配筋率不0.2%

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