因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。次梁计算简图如图所示。 4.2内力计算
由表11-1、表11-3可分表查得弯矩系数和剪力系数。 弯矩设计值:
M1=-MB=(g+q)l02/11=16.0×6.182/11=55.55kN·m
MC=-(g+q)l02/14=-16.0×6.052/14=-41.83kN·m
M2=(g+q)l02/16=16.0×6.052/16=36.60kN·m
剪力设计值:
VA=0.45(g+q)ln1=0.45×16.0×6.055=43.60kN VBl=0.60(g+q)ln1=0.60×16.0×6.055=58.13kN
VBr=VC=0.55(g+q)ln2=0.55×16.0×6.05=53.24kN
4.3承载力计算 4.3.1正截面受弯承载力
正截面受弯承载力计算时,跨内按T形截面计算,翼缘宽度去b'f=l/3=6300/3=2100mm>b'f=b+sn=200+1800=2000mm。故取b'f=2000mm。环境类别为一级,C25混凝土,梁的最小保护厚度c=25mm,一排纵向钢筋ho=500-35=465mm。
C25混凝土,a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋采用HRB400钢,
fy=360N/mm2,箍筋采用HRB335钢,fyv=300N/mm2。正截面承载力计算过程列于下表。
判别T形截面类型
a1fcb'fh'f(ho-h'f/2)=1.0×11.9×2000×80×(465-80/2)=809.2 kN·m>M=55.55 kN·m,故经判别跨内截面均属于第一类T形截面。
次梁正截面受弯承载力计算 截 面 弯矩设计值(kN·m) 2as=M/(a1fcbh0)或 2as=M/(a1fcb'fh0) 1 55.55 0.011 0.011 338.2 2?12+1?12(弯) B -55.55 0.108 0.115 353.5 3?12+1?10(弯) 2 36.60 0.007 0.007 215.2 2?10+1?10(弯) C -41.83 0.081 0.085 261.3 21?0+1?10(弯) ?=1-1-2as As=?bhoa1fc/fy或As=?b'fhoa1fc/fy 选配钢筋 (mm2) As=339 As=418 As=236 As=314
计算结果表明,支座截面的?均小于0.35;As/bh=236/(200×500)=0.24%,此值大于
6
0.45ft/fy=0.45×1.27/360=0.16%,同时也大于0.2%,满足最小配筋率。 4.3.2斜截面受剪承载力
斜截面受剪承载力计算包括:截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸: hw=ho-h'f=465-80=385mm,因hw/b=385/200=1.925<4,截面按下式验算:
0.25βcfcbho=0.25×1.0×11.9×200×465=276.68×103N>Vmax=58.13×103N,截面满足要求。
验算是否需要按计算配置箍筋
0.7ftbho=0.7×1.27×200×465=82.68×103N>Vc=58.13×103N只需按构造配置箍筋,选用Φ6@300
采用Φ6双肢箍筋,计算支座B左侧截面。
调幅后受剪承载力应加强梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或箍筋间距减小20%。现调整箍筋间距s=0.8×300=240mm,最后取箍筋间距s=200mm。为了方便施工,沿梁长度不变。
验算配筋率下限值:
弯矩弯矩调幅时要求的配筋率下限为:0.3ftfyv=0.3×1.27/300=0.127%。实际配筋率
?sv=nAsv1bs=56.6/(200×200)=0.142%>0.127%,满足要求。 5.主梁设计
主梁按弹性方法设计 5.1荷载设计值
为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载 9.436×6.3=59.45kN 主梁自重 [(0.55-0.08)×0.25×2.0×25×1.2=8.13 kN 粉刷 0.02×(0.55-0.08)×2×2×17×1.2=0.88 kN 永久荷载设计值 G=59.45+8.13+0.88=68.46kN 近似取G=68.5kN 可变荷载设计值 Q=6.5×6.3=40.95kN 近似取Q=41.0kN 5.2计算简图
主梁按连续梁计算,端部支承在砖墙上,支承长度为370mm,中间支承在300mm×300mm的混凝土柱上,其计算跨度
边跨l0=ln+b/2+a/2=6000-150-120+300/2+370/2=6065mm>1.025ln+b/2=1.025×(6000-120-150)+300/2=6023mm,故取l0=6030mm。 中跨l0=6000mm。
主梁的计算简图如下,因跨度相差不超过10%,故可利用附表6-2计算内力
7
GGGGGGA16030B26000C36030D主梁的计算简图
5.3内力设计值及包络图
5.3.1弯矩设计值
弯矩M=k1Gl0+k2Ql0式中系数k1、k2由附表6-2相应栏内查得
M1,max=0.244×68.5×6.03+0.289×41×6.03=172.23kN·m MB,max=-0.267×68.5×6.03-0.311×41×6.03=-187.17kN·m
M2,max=0.067×68.5×6.0 +0.200×41×6.0=76.74kN·m
5.3.2剪力设计值
剪力V=k3G+k4Q式中系数k3、k4由附表6-2相应栏内查得
VA,max=0.733×68.5+0.866×41=85.72kN VBl,max=-1.267×68.5-1.311×41=-140.54kN VBr,max=1.0×68.5+1.222×41=118.60kN
5.3.3弯矩、剪力包络图
弯矩包络图:
①第1、3跨有可变荷载,第2跨没有可变荷载。
由附表6-2知支座B或C的弯矩值为
MB=MC=-0.267×68.5×6.03-0.133×41×6.03=-143.17kN·m在第1跨内以支座弯矩MA=0,
MB=-143.17kN·m的连线为基线。作G=68.5kN,Q=41kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和
第2个集中荷载作用点弯矩值分别为:
M11(G+Q)l0+B=(68.5+41)×6.03-143.17/3=172.37kN·m(与前面计算的
333M1,max=172.23kN·m接近)
2MB11(G+Q)l0+=(68.5+41)×6.03-2×143.17/3=124.65kN·m
333
8
MC=-143.17kN·在第2跨内以支座弯矩MB=-143.17kN·m,m的连线作为基线,作G=68.5kN,
11Q=0的简支弯矩图,得集中荷载作用点处的弯矩值:Gl0+MB=×68.5×
336.0-143.17=-6.17kN·m。
②第1、2跨有可变荷载,第3跨没有可变荷载
第1跨内:在第1跨内以支座弯矩MA=0,MB=-187.17kN·m的连线为基线。作G=68.5kN,Q=41kN的简支梁弯矩图,得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为:
1(68.5+41)×6.03-187.17/3=157.71kN·m 31(68.5+41)×6.03-2×187.17/3=95.32kN·m 3在第2跨内:MC=-0.267×68.5×6.03-0.089×41×6.03=-132.29kN·m。以支座弯矩
MB=-187.17kN·m,MC=-132.29kN·m的连线为基线,作G=68.5kN,Q=41kN的简支梁弯矩图,
得
1212l0+MC+(MB-MC)(G+Q)=(68.5+41)×6.0-132.29+(-187.17+132.29)=50.12kN·m
33331111l0+MC+(MB-MC)(G+Q)=(68.5+41)×6.0-132.29+(-187.17+132.29)=68.42kN·m
3333③第2跨有可变荷载,第1、3跨没有可变荷载
MB=MC=-0.267×68.5×6.03-0.133×41×6.03=-143.17kN·m
第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为: 11(G+Q)l0+MB=(68.5+41)×6.0-143.17=75.83kN·m(与前面计算的M2,max=76.74kN·m33接近)
第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为:
1111Gl0+MB=×68.5×6.03-×143.17=89.96kN·m 33331212Gl0+MB=×68.5×6.03-×143.17=42.24kN·m 3333弯矩包络图如下(a)所示。 剪力包络图:
①第1跨
VA,max=85.72kN;过第1个集中荷载后为85.72-68.5-41=-23.78kN;过第2个集中荷载后为-23.78-68.5-41=-133.28kN
VBl,max=-140.54kN;过第1个集中荷载后为-140.54+68.5+41=-31.04kN;过第2个集中荷载后为-31.04+68.5+41=78.46kN
②第2跨
VBr,max=118.60kN;过第1个集中荷载后为118.60-68.5-41=9.1kN。
9
当可变荷载仅作用在第2跨时
VBr=1.0×68.5+1.0×41=109.5kN;过第1个集中荷载后为109.5-68.5-41=0。
剪力包络图如下(b)所示
-187.17-143.17(a)-6.17A89.96157.71172.37(b)85.7278.4642.2495.32124.65B50.1275.83118.6109.5-23.78-31.04-133.28-140.549.10
主梁的内力包络图
(a)弯矩包络图;(b)剪力包络图
5.4承载力计算
5.4.1正面受弯承载力
跨内按T形截面计算,h'f=80mm,主梁一排纵向钢筋ho=550-50=50mm,二排纵向钢筋
ho=550-70=480mm。由于h'f/ho=80/500=0.16>0.1。翼缘计算宽度按l3=6000/3=2000 mm和
b+sn=6300mm中较小值确定取b'f=2000mm。
B支座边的弯矩设计值MB=MB,max-V0b/2=-187.17+109.5×0.3/2=-170.75kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外,其余均1排。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。
判别T形截面类型
a1fcb'fh'f(ho-h'f/2)=1.0×11.9×2000×80×(500-80/2)=875.84 kN·m>M=203.60kN·m,故经判别跨内截面均属于第一类T形截面。
10
主梁正截面受弯承载力计算 截 面 弯矩设计值(kN·m) 2as=M/(a1fcbh0)或 2as=M/(a1fcb'fh0) 1 172.37 0.029 0.029 958.6 2?22+1?20(弯) B -170.75 0.249 0.291 1154.3 2?20+2?20(弯) 2 75.83 0.013 0.013 429.7 2?18+1?20(弯) -6.17 0.008 0.008 33.1 2?20 ?=1-1-2as As=?bhoa1fc/fy或As=?b'fhoa1fc/fy 选配钢筋 (mm2) As=1074 As=1256 As=716 As=628 主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。 5.4.2斜截面受剪承载力
验算截面尺寸:
hw=h0-h'f=480-80=400mm,因hw/b=400/250=1.6<4,截面尺寸按下式验算:0.25?cfcbho=0.25×1×11.9×250×480=357kN>Vmax=140.54kN,截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋:
采用Φ8@200双肢箍筋,
AVcs?0.7ftbh0?1.25fyvsvh0
s=0.7×1.27×250×480+1.25×300×100.6/200×480=197.22 kN
VA,max=85.72kN< Vcs , VBl,max=140.54 kN< Vcs , VBr,max=118.60 kN< Vcs ,因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。
验算最小配箍率:
fA?sv=sv=100.6/(250×200)=0.20%>0.24t=0.10%,满足要求。
fyvbs次梁两侧附加横向钢筋的计算:
次梁传来集中力Fl=59.45+41?111kN,h1=550-500=50mm,附加箍筋布置范围s=2h1+3b=2×50+3×200=700mm。取附加箍筋Φ8@200双肢,则在长度s内可布置附加箍筋的排数,m=700/200+1=5排,次梁一侧布置2排,一侧布置3排。另加吊筋1Φ16,Asb=201.1mm2。由式2fyAsbsin?+mnfyvAsv1=2×360×201.1×0.707+5×2×300×50.3=253.3kN>Fl=111 kN,满足要求。
因主梁的腹板高度550-80=470mm大于450mm,需在梁侧设置纵向构造筋,每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%,且其间距不大于200mm。现每侧配置2Φ14,308/(250×470)=0.26%>0.1%,满足要求。
11