2.4 雙向板肋梁樓蓋如圖2-83所示,梁、板現澆,板厚100mm,梁截面尺寸均為300mm×500mm,在磚牆上的支承長度為240mm;板周邊支承於磚牆上,支承長度120mm。樓面永久荷載(包括板自重)標準值3kn/㎡,可變荷載標準值5kn/㎡。
混凝土強度等級c30,板內受力鋼筋採用hrb335級鋼筋。試分別用彈性理論和塑性理論計算板的內力和相應的配筋。
解:1. 按彈性理論計算板的內力和相應的配筋
(1)荷載設計值
g=1.2×3=3.6 kn/m2
q=1.4×5=7 kn/m2
g+q/2=3.6+7/2=7.1 kn/m2
q/2=7/2=3.5kn/m2
g+q=3.6+7=10.6 kn/m2
(2)計算跨度
內跨:l0=lc(軸線間距離),邊跨l0=lc-120+100/2。
(3)彎矩設計值計算
計算板跨內截面最大彎矩值,活荷載按棋盤式布置,為便於計算,將荷載分為正對稱荷載(g+q/2)及反對稱荷載(±q/2)。在正對稱荷載作用下,中間支座可視為固定支座;在反對稱荷載作用下,中間支座可視為鉸支座。邊支座按實際情況考慮,可視邊支座梁的約束剛度按固定或按簡支考慮。
由於教材附表7的係數是根據材料的泊松比ν=0制定的,故還需根據鋼筋混凝土泊松比ν=0.2調整彎矩設計值。
(4)截面設計
截面有效高度:跨中=-30=70mm, =-20=80mm,支座截面=-20=80mm。
各跨中、支座彎矩既已求得,即可近似按,近似取=0.9,算出相應的鋼筋截面面積。
===214mm2 /m
按彈性理論設計的截面配筋
2. 按塑性理論計算板的內力和相應的配筋
(1)荷載設計值
g+q=3.6+7=10.6 kn/m2
(2)計算跨度
內跨:l0=lc-b(b為梁寬),邊跨l0=lc-120-b/2+100/2。
邊區格板:
=5.1-0.3=4.8m
=4.5-0.12-0.3/2+0.1/2=4.28m
邊區格板:
=5.1-0.3/2-0.12+0.1/2=4.88m
=4.5-0.12-0.3/2+0.1/2=4.28m
(3)彎矩及配筋計算
將樓蓋劃分為、兩種區格板,採用分離式配筋,跨中截面及支座截面鋼筋均勻布置,每區格板均取
,, ①邊區格板:
彎矩計算
由式(2-36)得
+++0+=
解得=3.28 kn·m/m,於是有
kn·m/m
kn·m/m
kn·m/m
配筋計算
跨中截面=-30=70mm, =-20=80mm,支座截面=-20=80mm。
板中配筋率一般較低,故近似取內力臂係數=0.9進行計算。
y方向跨中: mm2 /m
y方向支座: mm2 /m
故y方向跨中選φ8@200(=251 mm2 /m),支座選φ10@200(=392 mm2 /m)。
x方向跨中: mm2 /m
x方向支座: mm2 /m
故x方向跨中選φ8@200(=251 mm2 /m),支座選φ8@160(=314mm2 /m)。
②邊區格板:
彎矩計算
將區格板的作為區格板的的已知值。
kn·m/m
由式(2-36)得
+++0+0+=
解得=4.11 kn·m/m,於是有
kn·m/m
kn·m/m
kn·m/m
配筋計算
跨中截面=-30=70mm, =-20=80mm,支座截面=-20=80mm。
板中配筋率一般較低,故近似取內力臂係數=0.9進行計算。
y方向跨中: mm2 /m
y方向支座: mm2 /m
故y方向跨中選φ8@200(=251 mm2 /m),支座選φ10@160(=491 mm2 /m)。
x方向跨中: mm2 /m
x方向支座: mm2 /m
故x方向跨中選φ8@200(=251 mm2 /m),支座選φ8@160(=314mm2 /m)。
按塑性理論設計的截面配筋
第3章單層廠房結構
3.1 某單跨廠房排架結構,跨度為24m,柱距為6m。廠房設有10t和30/5t工作級別為a4的吊車各一台,吊車有關引數見表3-26,試計算排架柱承受的吊車豎向荷載標準值、和吊車橫向水平荷載標準值。
吊車有關參數列3-26
解:查表3-11得, =0.9。
(1)吊車梁的支座豎向反力影響線及兩台吊車的布置情況(兩種)如圖所示。
由式(3-6)
===349.12kn
===408.83kn
排架柱承受的吊車豎向荷載標準值為408.83kn。
===103.46kn
===111.56kn
排架柱承受的吊車豎向荷載標準值為103.46kn。
(2)吊車梁的支座豎向反力影響線及兩台吊車的布置情況(兩種)如圖所示。
由式(3-9)和(3-10)可得
===4.14 kn
===10.45 kn
===12.17kn
===14.45kn
排架柱承受的吊車豎向荷載標準值為14.45kn。
3.3 如圖3-102所示單跨排架結構,兩柱截面尺寸相同,上柱=,下柱=,混凝土強度等級為c30。吊車豎向荷載在牛腿頂面處產生的力矩=378.
94, =63.25。求排架柱的剪力並繪製彎矩圖。
解:(1)剪力分配係數
剪力分配係數
(2)計算各柱頂剪力
在a柱和b柱的柱頂分別虛加水平不動鉸支座,由表3-9中的簡圖3得
=1.17
因此不動鉸支座反力
kn(←)
kn(→)
撤銷附加的不動鉸支座,在排架柱頂施加水平集中力和,進行剪力分配:
kn(→)
疊加上述兩個狀態,恢復結構原有受力狀況,即把各柱分配到的柱頂剪力與柱頂不動鉸支座反力相加,即得該柱的柱頂剪力:
kn(←)
kn(→)
(3)繪製彎矩圖和剪力圖
柱頂剪力求出後,按懸臂柱求彎矩圖和剪力圖,如題3.3圖所示。
=19.60 =19.60
=378.94
=63.25
(a)-19.6019.60
+302.50 -76.44
+76.44
+13.19
+120.22195.47
(bc)
題3.3圖排架彎矩圖和剪力圖
3.4 如圖3-103所示兩跨排架結構,作用吊車水平荷載=17.90kn。
已知、軸上、下柱的截面慣性矩分別為和,軸上、下柱的截面慣性矩分別為和,三根柱的剪力分配係數分別為,,空間作用分配係數。求各柱剪力,並與不考慮空間作用()的計算結果進行比較分析。
解:1.考慮空間作用()的計算
(1)計算各柱頂剪力
在a柱、b柱和c柱的柱頂分別虛加水平不動鉸支座,由表3-9中的簡圖5得
a柱、c柱: =0.60,b柱: =0.67
計算過程:
=3.9m,,,
a柱、c柱:
由表3-9中的簡圖5得
b柱:由表3-9中的簡圖5得
因此不動鉸支座反力
kn(←)
kn(←)
kn(←)
(2)將柱頂反力乘以空間作用分配係數,並將它反方向施加於該榀排架的柱頂,按剪力分配法求出各柱頂剪力:
kn(→)
kn(→)
(3)將上述兩項計算求得的柱頂剪力疊加,即為考慮空間作用的柱頂剪力:
kn(←)
kn(←)
kn(→)
根據柱頂剪力和柱上實際承受的荷載,按靜力懸臂柱可求出各柱的內力,如題3.4圖(a)所示。
+12.878.22
-120.52143.6175.22
-4.953.16
+12.9514.745.83
題3.4圖(a) 考慮空間作用排架彎矩圖和剪力圖
2. 不考慮空間作用()的計算
(1)將柱頂反力反方向施加於該榀排架的柱頂,按剪力分配法求出各柱頂剪力:
kn(→)
kn(→)
(2)將上述兩項計算求得的柱頂剪力疊加,即為各柱頂剪力:
kn(←)
kn(←)
kn(→)
根據柱頂剪力和柱上實際承受的荷載,按靜力懸臂柱可求出各柱的內力,如題3.4圖(b)所示。
+12.475.67
-128.90156.2583.59
-4.302.18
+13.6015.726.48
題3.4圖(b)不考慮空間作用排架彎矩圖和剪力圖
3.將考慮空間作用()與不考慮空間作用()的計算結果進行比較,可見,考慮廠房整體空間作用時,上柱內力將增大;又因為與方向相反,所以下柱內力將減小。由於下柱的配筋量一般比較多,故考慮空間作用後,柱的鋼筋總用量有所減少。
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