梁剪力系数β 表5 截面 端支座内侧 第一支内座外测 第一支内座内测 中间支座两侧 支承条件 搁置在墙上 与梁或柱整浇 搁置在墙上 与梁或柱整浇 梁 0.45 0.5 0.6 0.55 0.55 0.55 以图9示,5跨等跨连续梁承受均布荷载为例,用调幅法阐明上述系数由来。次梁边支座为砖墙,设活荷载与恒荷载之比 p / g=3,l为跨度。 (a) pp (b)g (c)ppp g '''''''图9 五跨连续梁荷载布置图 (a) 五等跨连续梁 (b)求MBmax时荷载布置图 (c)求1、3、5跨中最大弯矩时荷载布置图 即 p=3g g=p/3 则 g+p=
p3+p=
4p3
g+p=g+3g =4 g 于是 p? g?3414?g?g?p? ?p?
次梁折算荷载 g'=g? p'=
3p4p4=?g?p??4?34114?34?g?p?=0.4375(g+p)
=
34?g?p?=0.5625(g+p)
按弹性方法求MBmax,活载布置在一、二、四跨(如图9),由附表可查得横荷载系数-0.105,活荷载系数-0.119,则
MBmax= -0.105 g'l2-0.119 p'l2
=-0.105×0.4375(g+p)l2-0.119×0.5625(g+p)l2 =-0.1129(g+p)l2
考虑调幅值20%(≤25%),则
MB=0.8 MBmax=-0.0903(g+p)l=?12111.07(g+p)l2 11(g+p)l2=0.0909(g+p)l2 取MB=0.0909(g+p)l,按静力平衡条件,可求得边跨间任意处弯矩,取AB跨为隔离体,见图10。 1gpg+p= +-(g+p)l11 BAl RR M Mαl 图5-19 边跨跨中最大弯矩示意10 ''ABB12由?由?M11B=0 11(g+p)l+RAl-2(g+p)l=0 22得 RA=0.4091(g+p)l y=0 RB=(g+p)l-0.4091(g+p)l=0.5905(g+p)l
1得 M1= RAαl-2(g+p)α2l2 求跨间最大弯矩M1max的位置:
?M1???0
RAl=(g+p)αl2
1222
α=0.4091
12
M1max= RAαl-2(g+p)αl=0.4091(g+p)l—2(g+p)l2(0.4091)2
=0.08368(g+p)l
按弹性方法求M1max,活载布置在一、三、五跨(如图9c),由附表]可查得横荷载系数0.078,活荷载系数0.100,则 M'1max=0.078g'l2+0.100p'l2
=0.078×0.4375(g+p)l2+0.100×0.5625(g+p)l2
=0.09037(g+p)l2>M1max
11应取用M'1max的值,α=0.09037,即11.06,为计算方便,取为11。
(3)不等跨连续梁板的计算
当不等跨连续梁板的跨度差不大于10%时,仍可采用等跨连续梁板的系数。计算支座弯矩时,l0取相邻两跨中的较大跨度值;计算跨中弯矩时,l0取本跨跨度值。
当不等跨连续梁板的跨度差大于10%时,连续梁应根据弹性方法求出恒载及活荷载最不利作用的弯矩图,经组合叠加后形成弯矩包络图,再以包络图作为调幅依据,按前述调幅原则调幅。剪力可取弹性方法的计算结果,连续板可按下述步骤计算:
1) 确定最大跨跨内弯矩值
边 跨:
(g?p)l11(g?p)l162≥M≥
2(g?p)l14(g?p)l182
2中间跨:≥M≥
2)按已知最大跨跨中弯矩,在本跨(g+p)作用下,由静力平衡条件求该跨支座弯矩,再以支座弯矩为已知,同理求得邻跨跨中弯矩,以此类推,求得所有跨中及支座弯矩,该弯矩均应符合内力平衡条件及大于
124(g+p)l2。
(4) 塑性内力重分布方法的适用范围
考虑塑性内力重分布的方法与弹性理论计算结果相比,节约材料,方便施工,但在结构正常使用时,变形及裂缝偏大,对下列情况不适合采用塑性内力重分布的计算方法:
承受动力荷载的结构构件;使用阶段不允许开裂的结构构件;轻质混凝土及其它特种混凝土结构;受侵蚀气体或液体作用的结构;预应力结构和二次受力迭合结构;主梁等重要构件不宜采用。
四 截面设计及构造要求
确定了连续梁板的内力后,可根据内力进行构件的截面设计。一般情况下,强度计算后再满足一定的构造要求,可不进行变形及裂缝宽度的验算。
梁板均为受弯构件,作为单个构件的计算及构造已在第三章中述及,此处仅对受弯构件在楼盖结构中的设计和构造特点简要叙述。
1.板的计算及构造特点
(1) 支承在次梁或砖墙上的连续板,一般可按塑性内力重分布的方法计算。 (2) 板一般均能满足斜截面抗剪要求,设计时可不进行抗剪计算。
(3) 在承载能力极限状态时,板支座处在负弯矩作用下上部开裂,跨中在正弯矩的作用下部开裂,板的实际轴线成为一个拱形(图11)。当板的四周与梁整浇,梁具有足够的刚度,使板的支座不能自由移动时,板在竖向荷载作用下将产生水平推力,由此产生的支座反力对板产生的弯矩可抵消部分荷载作用下的弯矩。因此对四周与梁整体连接的单向板,中间跨的跨中截面及中间支座,计算弯矩可减少20%,其它截面不予降低。
图11 板的拱作用
(4) 板的受力钢筋的配置方法有弯起式和分离式两种,钢筋弯起切断位置见图12,图中当p/g≤3时,a=ln/4;当p/g>3时,a=ln/3。ln为板的净跨。弯起式可一端弯起(图12(a))或两端弯起(图12(b))。弯起式配筋整体性好,节约钢材,但施工复杂;分离式配筋(图12(c))施工方便,但用钢量稍大。
图12 板中受力钢筋的布置
(5)板除配置受力钢筋外,还应在与受力钢筋垂直的方向布置分布钢筋,分布钢筋的作用是固定受力钢筋的位置;抵抗板内温度应力和混凝土收缩应力;承担并分布板上局部荷载产生的内力;在四边支承板中,板的长方向产生少量弯矩也由分布钢筋承受。分布钢筋的数量应不少于受力钢筋的10%,且每米不少于3根,应均匀布置于受力钢筋的内侧。
由于计算简图与实际结构的差异,板嵌固在砖墙上时,支座处有一定负弯矩,板角处也有负弯矩,温度、混凝土收缩、施工条件等因素也会在板中产生拉应力。 为防止上述原因在板中产生裂缝,沿墙长每米配5φ6构造钢筋,伸出墙边长度≥l0/7。在角部l0 / 4范围内双向配φ6@200的负筋,伸出长度≥l0/4。板靠近主梁处,部分荷载直接传给主梁,也产生一定的负弯矩,同理应配置每米5φ6钢筋,伸出长度≥l0/4,板的构造钢筋配置见图13。
图13 板的构造钢筋
(6) 现浇板上开洞时,当洞口边长或直径不大于300㎜且洞边无集中力作用时,板
内受力钢筋可绕过洞口不切断;当洞口边长或直径大于300㎜时,应在洞口边的板面加配钢筋,加配钢筋面积不小于被截断的受力钢筋面积的50%,且不小于2φ12;当洞口边长或直径大于1000㎜时,宜在洞边加设小梁。 2.次梁的计算及构造特点
(1)次梁承受板传来的荷载,通常可按塑性内力重分布的方法确定内力。
(2)次梁和板整浇,配筋计算时,对跨中正弯矩应按T型截面考虑,T形截面的翼缘计算宽度按混凝土结构设计规范中的规定取值;对支座负弯矩因翼缘开裂仍按矩形截面计算。
(3)梁中受力钢筋的弯起和截断,原则应按弯矩包络图确定,但对相邻跨度不超过20%,可承受均布荷载且活荷载与恒荷载之比 p / g≤3的次梁,可按图14布置钢筋。
图14 次梁的钢筋布置
(a)有弯起钢筋 (b)无弯起钢筋
3.主梁的计算与构造特点
(1)主梁除承受自重外,主要承受由次梁传来的集中荷载。为简化计算,主梁自重可折算成集中荷载计算;
(2)与次梁相同,主梁跨中截面按T型截面计算,支座截面按矩形截面计算; (3)主梁支座处,次梁与主梁支座负钢筋相互交叉,使主梁负筋位置下移,计算主梁负筋时,单排筋h0=h-(50~60)mm,双排筋h0=h-(70~80)mm(如图15);
图15 主梁支座截面纵筋位置
(4)主梁是重要构件,通常按弹性理论计算,不考虑塑性内力重分布; (5)主梁的受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定;
(6)在次梁与主梁相交处,次梁顶部在负弯矩作用下发生裂缝,集中荷载只能通过次梁
的受压区传至主梁的腹部。这种效应约在集中荷载作用点两侧各0.5~0.6倍梁高范围内,可引起主拉破坏斜裂缝。为防止这种破坏,在次梁两侧设置附加横向钢筋,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载应全部由附加横向钢筋(吊筋、箍筋)承担。附加横向钢筋应布置在长度为S=2h1+3b的范围内,见图16, 附加横向钢筋所需的总截面面积按下式计算:
Asv=
Ffyvsin?
式中 F—作用在梁的下部或梁截面高度范围内的集中力设计值; fyv—箍筋或弯起钢筋的抗拉强度设计值;
Asv-承受集中荷载所需的附加横向钢筋总截面面积;当采用附加吊筋时,Asv应为
左、右弯起段截面面积之和。
α—附加横向钢筋与梁轴线间的夹角。
图16梁截面高度范围内有集中荷载作
用时,附加横向钢筋的布置
(a) 附加箍筋 (b)附加吊筋
1-传递集中荷载的位置 2-附加箍筋 3-附加吊筋