水工钢筋混凝土结构[第十四章水工钢筋混凝土结构课程设计]山东大学期末考试知识点复习

山东大学期末考试知识点复习第十四章水工钢筋混凝土结构课程设计14．1肋形楼盖设计参考资料14．1．1概述肋形结构是土木工程中应用非常广泛的一种结构形式。它常用于钢筋混凝土楼盖、屋盖，也用于地下室基础底板，挡土墙面板，桥梁上部结构，储水池的池顶、池底等结构。楼盖是房屋建筑的重要组成部分，常用的楼盖大多采用钢筋混凝土结构。按施工方法可将楼盖分为：现浇楼盖、装配式楼盖及装配整体式楼盖。现浇楼盖整体性好，结构布置灵活。按梁板的布置，现浇楼盖又可分为：肋形楼盖、无梁楼盖、双重井式楼盖及密肋楼盖等。肋形楼盖是现浇楼盖中使用最普遍的一种。肋形楼盖由板、次梁和主梁(有时没有次梁)组成，三者整体相连。肋形楼盖的特点是用钢量较少，楼板上留洞方便，但支模较复杂。14．1．2结构布置结构布置要求如下。(1)承重墙、柱网和梁格的布置首先要满足使用要求。如厂房设备布置、工艺要求等。(2)在满足使用要求的基础上，梁格布置尽量求得经济和技术上的合理。1)由于板的面积较大，为节省材料，降低造价，在保证安全的前提下，尽量采用板厚较小的楼板。2)应尽量避免重大的集中荷载直接作用在板上，一般大型设备应直接由梁来承受。在大的孔洞边宜布置支承梁，另外隔墙下也宜布置梁。3)梁格布置力求规整，梁系尽可能连续贯通，板厚和梁的截面尺寸尽可能统山东大学期末考试知识点复习一。4)为了提高建筑物的横向刚度，主梁宜沿建筑物的横向布置(主梁和柱可构成整体性较好的框架体系)。主梁沿房屋横向布置时，房屋横向刚度较大。由于主梁搁置在纵墙的窗间墙上，因而便于开大窗，对室内采光有利，但天花板采光不均匀且不利于集中通风。当横向柱距大于纵向柱距较多时，主梁也可沿房屋纵向布置。这样，虽然房屋横向刚度小，不利于室内采光，但天花板采光较为均匀，有利于集中通风，可减小房屋净高。5)在混合结构中，梁的支承点应避开门窗洞口。6)在单向板肋形结构中，板的跨度常布置为1．7～2．5m，次梁的跨度以4～6m为宜，主梁的跨度以5～8m为宜。一般双向板的跨度(短向跨度)可布置为5m左右。14．1．3材料的选用和粱板截面尺寸初步选定1．材料选用混凝土：C20或C25。钢筋：梁内纵向受力钢筋采用HRB400或HRB335钢筋，板内纵向受力钢筋采用HRB335钢筋，其他钢筋可采用HPB235钢筋。2．板、梁截面尺寸的初步选定(1)板：在一般建筑中，板的厚度为80～120mm；水电站厂房发电机层的楼板，板厚常采用120～200mm。单向板的最小板厚：屋面板60mm，民用建筑楼板70mm，工业建筑楼板80mm。双向板的厚度一般为80～160mm。按照刚度要求，楼板厚度取值见表14-1。山东大学期末考试知识点复习14．1．4单向板肋形楼盖设计要点1．计算简图板是以边墙和次梁为铰支座的多跨连续板。次梁是以边墙和主梁为铰支座的多跨连续梁。主梁的中间支座是柱，当主梁的线刚度与柱的线刚度之比大于5时，可把主梁看作是以边墙和柱为铰支座的连续梁，否则应作为刚架进行计算。对于五跨和五跨以内的连续梁(板)，计算跨数按实际跨数考虑；对于五跨以上的连续梁(板)，当跨度相差不超过10％，且各跨截面尺寸及荷载相同时，可近似按五跨等跨连续梁(板)计算。中间各跨内力，取与第三跨一样。当按弹性方法计算内力设计值时，计算弯矩用的计算跨度l0一般取支座中心线间的距离lc；当支座宽度b较大时，按下列数值采用：对于板，当b＞0．1lc时，取l0=1．1ln；对于梁，当b＞0．05lc时，取l0=1．05ln。其中，ln为净跨度；b为支座宽度。当按塑性方法计算内力设计值时，计算弯矩用的计算跨度l0按下列数值采用：对于板，当两端与梁整体连接时，取l0=ln；当两端搁支在墩墙上时，取l0=ln+h，且l0≤lc；当一端与梁整体连接，另一端搁支在墙上时，取l0=ln+h／2，且l0≤ln+a山东大学期末考试知识点复习／2。其中，h为板厚；a为板在墩墙上的搁置宽度。对于梁，当两端与梁或柱整体连接时，取l0=ln；当两端搁支在墙上时，取l0=1．05ln，且l0≤lc；当一端与梁或柱整体连接，另一端搁支在墙上时，取l0=1．025ln，且l0≤ln+a／2。计算剪力时，计算跨度取为ln。板和梁上荷载一般有永久荷载和可变荷载两种。设计时应考虑可变荷载的最不利布置方式。主梁以承受集中荷载为主，为简化计算，可将主梁自重也简化为集中荷载。当按弹性方法计算内力时，将板与次梁的中间支座均简化为铰支座，没有考虑次梁对板、主梁对次梁的转动约束能力。其效果是把板、次梁的弯矩值算大了。设计中常用调整荷载的办法来近似考虑次梁(或主梁)抗扭刚度对连续板(或次梁)内力的有利影响，以调整后的折算荷载代替实际作用的荷载进行最不利组合及内力计算。折算荷载见表14-3。2．按弹性理论计算连续梁、板内力对于承受均布荷载的等跨连续梁(板)和承受固定的或移动的集中荷载的等跨连续梁，其内力可利用图表进行计算(计算方法见教材)。计算出永久荷载作用下内力和各可变荷载最不利布置情况下内力后，可绘出连续梁的内力包络图。对于承受均布荷载的等跨连续梁，也可利用教材附录9的表格直接绘出弯矩包络图；对于承受集中荷载的等跨连续梁，也可利用教材附录8的影响线系数表绘制。连续板一般不需绘制内力包络图。与支座整体浇筑的梁、板，最危险的截面是在支座边缘，所以应按支座边缘山东大学期末考试知识点复习处的内力进行设计。3．考虑塑性变形内力重分布方法计算连续板、次梁内力计算方法见教材。主梁是结构的主要承重构件，一般不宜采用考虑塑性变形内力重分布的方法计算内力。4．连续梁板的截面设计(1)楼板。计算出板各跨中及各支座截面弯矩后，按宽度b=1m的单筋矩形截面进行正截面承载力计算(若按考虑塑性变形内力重分布方法计算内力，设计时应满足x≤0．35h0)。当单向连续板的周边与钢筋混凝土梁整体连接时，除边跨跨内和第一内支座外，各中间跨中和支座的弯矩值均可减少20％。楼板一般能满足斜截面受剪承载力要求，不必进行斜截面承载力计算。(2)次梁。等跨或接近等跨的多跨连续次梁，跨中截面按T形截面梁进行正截面承载力计算。支座截面按b×h的矩形截面梁进行计算(在考虑塑性变形内力重分布方法计算内力时，跨中和支座截面必须满足x≤0．35h0)。通常次梁的剪力不大，配置一定数量的箍筋即可满足斜截面承载力要求，故一般仅需进行箍筋计算。(3)主梁。主梁的正截面受弯承载力计算同次梁。由于在主梁支座(柱)处板、次梁和主梁的钢筋重叠交错，主梁负筋位于次梁和板的负筋之下，故截面有效高度在支座处减小。当钢筋单层布置时h0=h—60mm；双层布置时h0=h—80mm。主梁承受集中荷载，剪力图呈矩形。如果在斜截面承载力计算中，要利用弯起钢筋抵抗部分剪力，则应考虑跨中有足够根数的钢筋可供弯起。若跨中钢筋可供弯起的根数不够，则应在支座设置专门抗剪的吊筋。5．连续梁、板的构造要求(1)楼板。板的支承长度应满足其受力筋在支座内的锚固要求，且一般不小山东大学期末考试知识点复习于板厚，当板搁支在砖墙上时，不小于120mm。楼板中纵向受力钢筋一般采用HRB335钢筋，常用直径为6mm、8mm、10mm，最小间距为70mm，最大间距可取200mm。楼板的跨中受力筋可弯起1／2～1／3(最多不超过2／3)到支座上部以承担负弯矩，弯起角度一般为30。，当板厚h120mm时可采用45。。连续板的配筋形式有两种：弯起式和分离式。对于承受均布荷载的等跨连续板，钢筋布置(确定弯起点和切断点)可按构造要求处理。详见教材图9-20(弯起式)或图9-21(分离式)。楼板中的构造钢筋有：分布钢筋、嵌入墙内的板面附加钢筋、垂直于主梁的板面附加钢筋。具体规定见教材图9-22和图9-23。(2)次梁。多跨连续次梁的一般构造，如截面尺寸，受力钢筋直径、净距、根数与层数，箍筋、弯起钢筋、架立筋、钢筋的锚固等与单跨梁要求基本相同。梁中受力钢筋的弯起与切断，原则上应按弯矩包络图确定。对于跨度相差不超过20％，承受均布荷载的次梁，当可变荷载与永久荷载之比不大于3时可按构造图14-1和图14-2进行布置。山东大学期末考试知识点复习(3)主梁。主梁纵向受力钢筋的弯起与切断，应根据弯矩包络图和剪力包络图来确定。通过绘制抵抗弯矩图来校核纵筋弯起位置是否合适，并确定支座顶面受力钢筋的切断位置。主次梁交接处应设置附加横向钢筋，计算方法和构造规定详见教材。14．2水闸工作桥设计参考资料14．2．1概述在水闸的闸孔上往往要架设工作桥，以满足安置闸门启闭机和供工作人员进行操作的需要。工作桥专为启闭闸门而设，平时不供给车辆和行人交通之用，因而工作桥一般与公路桥(交通桥)分开设置。工作桥大多支承于闸墩顶的钢筋混凝土刚架上(图14-3、图14-4)。它的位置常相应地放在闸门上面。工作桥的高程主要取决于所采用的闸门和启闭机形式、闸门高度及启门方式。最好使闸门开启后，门底高于上游最高水位，以免阻碍过闸水流。对于一般平面闸门，采用固定启闭山东大学期末考试知识点复习机时，由于闸门开启后悬挂的需要，工作桥的横梁底部高程应在闸底板以上2倍闸门高度，再加上1．0～1．5m的富裕高度。为满足闸门检修的需要，一般要求闸门能提出闸墩，而且闸门底距离闸墩顶应至少有0．5m的空间。在地震区应当注意尽量降低工作桥高程，以减小地震影响。工作桥的结构形式可视水闸的规模而定。为了使闸门开启后在桥下有较大的净空，工作桥通常采用梁式桥的形式。多孔水闸的工作桥如位置不是很高，模板架设方便，可采用现场浇筑的方式，以利于整体性。如工作桥位置较高，架设模板不够方便，常做成每孔单跨简支梁式桥，在工地平地预制；如果水闸较大，工地吊装能力有限，工作桥可做成装配式结构，每孔工作桥沿纵向划分成两个装配单元(两根纵梁)，横梁和面板均分成两半做成悬臂式，拼装后再加以可靠的刚性联结，如图14-5所示。为了保证工作桥在启闭闸门时的整体刚度和能承受振动荷载，应特别注意两个装配单元之间的拼装联结；在吊装能力许可时，尽可能不划分装配单元，做成每孔工作桥整体预制，如图14-6所示。山东大学期末考试知识点复习工作桥设计时除必须保证它的承载力外，还应限制变形，以免启闭闸门时受到破坏或产生过大的变形而影响闸门的启闭。在必要时应限制其裂缝的开展。工作桥的混凝土强度等级不应低于C25。工作桥、刚架及梁的纵向受力筋可用HRB400或HRB335钢筋，板的纵向受力钢筋可用HRB335钢筋，梁、柱箍筋、板的分布钢筋及其他构造钢筋可用HRB335钢筋，也可用HPB235钢筋。14．2．2工作桥的结构布置和尺寸山东大学期末考试知识点复习工作桥的结构布置与采用的启闭机型式有关。常用的绳鼓式启闭机(即卷扬式启闭机)主要由电动机、减速箱、传动轴和绳鼓组成。绳鼓固定在传动轴上，绳鼓上回绕钢丝绳，并穿过桥面板的孔洞连接在闸门吊点上。启闭闸门时，通过电动机、减速箱和传动轴使绳鼓转动，带动闸门升降。在这种启闭机上还设有手摇箱，供停电或电气设备发生故障时人力启闭。图14-7为2×160kN绳鼓式QPQ型启闭机的示意图和主要尺寸；图14-8为其地脚螺栓位置示意图和机座尺寸，图中Q1～Q4为启闭机传给各地脚螺栓的作用力(包括启门力)，均为设计值。工作桥面板所受荷载不大，其厚度常做得较薄。启闭机重量和全部启门力由纵梁和横梁来承担，并依据预埋在混凝土机墩(在纵、横梁上浇筑)内的机座地脚螺栓位置以及闸门的吊点位置等布置工作桥的纵、横梁。图14～9为绳鼓式QPQ型启闭机工作桥结构布置简图。山东大学期末考试知识点复习横梁的设置决定于启闭机位置。如采用绳鼓式QPQ型启闭机，则将绳鼓安置在桥跨两端，因而在桥跨两端各需布置一对横梁(图14-9)。横梁轴线最好与地脚螺栓排列的轴线相一致，以改善受力条件。当闸门吊点中心距离比较大时，在桥跨中部也可考虑增设一根横梁作为联系梁之用。确定绳鼓式启闭机的绳鼓位置时，可将机座尺寸图所示的吊孔(开孔)中心点对准闸门的吊点，使吊绳中心线位于垂直方向。由机座平面尺寸，即可决定绳鼓的正确位置。如设有手摇装置，则在布置时要求手摇柄与相邻闸孔的绳鼓之间留有适当距