混凝土結構設計課後習題答案

2022-09-15 18:42:04 字數 4420 閱讀 4445

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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