在現代建築的幾大結構(鋼結構、木結構、混凝土結構及磚石結構等)類别中,混凝土結構以其強度高、可模性好、耐久性和耐火性俱佳等特性而在建築工程中得到了最為廣泛的應用!
然而長期以來,由于我國建築設計和建築施工單位的嚴格分工,使占建築市場絕對多數的施工人員隻知道按圖施工,對設計圖紙及相關圖集中那些貌似神秘的結構數據到底是從何而來、如何确定的,或茫然不知、或不甚了解,一些求知欲強,“好問知識”的建築從業人員,對有關結構上的問題其實也頗感興趣,比如"梁的截面高度、寬度是怎麼确定的"、“鋼筋的錨固長度是怎麼确定的”等等諸如此類問題,不一而足。有鑒于此,我把一些工程中最為常見的結構性數據的确定依據進行“解密”,希望對想要了解的朋友們有所幫助。
1、梁截面(高、寬)尺寸的确定
“梁”最常用的截面形式有矩形和“T”形。
梁截面的尺寸是有其構造要求的,其确定的依據是梁的高跨比。
(1)框架結構的主梁截面高度:取梁計算跨度的1/10~1/18(高跨比);;梁淨跨與截面高度之比不宜小于4。
梁跨度與梁截面
2、闆的厚度
和确定梁的高度原則相似,闆的厚度是根據闆的跨厚比确定的,各類型闆的跨厚比如下:
(1)單向闆:不大于30,
(2)雙向闆:不大于40
(3)無梁支撐的有柱帽闆:不大于35
(4)無梁支撐的無柱帽闆:不大于30
但依據上述跨厚比計算出來的闆厚不能低于以下數值(最低闆厚)
單向闆:
民用建築樓闆60厚;
工業建築樓闆70厚;
屋面闆60厚;
行車道下的樓闆80厚;
雙向闆80厚;
密肋樓蓋面闆50厚;
密肋樓蓋肋高250厚;
無梁樓闆150厚;
現澆空心樓蓋200厚;
懸臂闆(1200長以内)100厚;
懸臂闆(500長以内)60厚;
對于預應力闆可适當增加闆厚比,而對于荷載較大、跨度也較大的闆宜适當減小跨厚比。
3、結構構件的撓度限值
(1)吊車梁:手動吊車 撓度限值為L/500;
電動吊車 撓度限值為L/600;
(2)屋蓋、樓蓋及樓梯構件:當計算跨度小于7m時 撓度限值為L/200(L/250)
當計算跨度大于等于7m、小于等于9m時 撓度限值為L/250(L/300)
當計算跨度大于9m時 撓度限值為L/300(L/400)
其中L為計算跨度,括号内數字适用于使用上對撓度有較高要求的構件。
4、結構構件的裂縫控制
結構構件正截面的受力裂縫控制共分三個等級:
一級既嚴格要求不出現裂縫的構件;設計時要保證構件邊緣混凝土不産生拉應力;
二級既一般要求不出現裂縫的構件,設計時要保證構件受拉邊緣混凝土産生的拉應力不大于混凝土抗拉強度的标準值;
三級既允許出現裂縫的構件,但最大裂縫寬度給出了限值:
在室内幹燥環境下為0.30mm;
對處于年平均相對濕度小于60%地區為0.40mm;
對室内潮濕環境、非嚴寒和非寒冷地區的露天環境等在混凝土結構的環境類别中被定義為二、三類的環境中為0.20。
梁裂縫
5、受力鋼筋的錨固長度
鋼筋的錨固長度:受力鋼筋依靠其表面與混凝土的粘接作用或端部構造的擠壓作用而達到設計承受應力所需的長度。
當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時,受拉鋼筋的錨固應符合下列要求
(1)鋼筋的基本錨固長度
普通鋼筋:
普通鋼筋基本錨固長度
預應力鋼筋 :
預應力鋼筋基本錨固長度
其中:Lab為鋼筋的基本錨固長度,fy、fpy分别為普通鋼筋和預應力鋼筋的抗拉強度設計值,ft為混凝土軸心抗拉強度設計值,當混凝土的強度等級大于C60時,ft的取值按C60進行。d為鋼筋直徑,a為鋼筋外形系數。
鋼筋外形系數的取值為:光面鋼筋a=0.16;帶肋鋼筋a=0.14;
光面鋼筋受拉時末端應做180度彎鈎,且彎鈎的平直段長度不應小于3d,鋼筋受壓時可不做彎鈎。
普通鋼筋抗拉強度設計值(fy)
牌号 抗拉強度設計值 抗壓強度設計值
HPB300 270 270
HRB335、HRBF335 300 300
HRB400、HRBF400、RRB400 360 360
HRB500、HRBF500 435 435
混凝土軸心抗拉強度設計值(ft)
混凝土強度等級
強度 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80
軸拉 0.91 1.10 1.27 1.43 1.57 1.71 1.80 1.89 1.96 2.04 2.09 2.14 2.18 2.22
(2)鋼筋的錨固長度
鋼筋錨固長度
其中La為錨固長度,ζa為錨固長度修正系數,Lab為基本錨固長度;
錨固長度修正系數,當帶肋鋼筋直徑大于25mm時, 修正系數為1.10.;
當鋼筋表面有環氧樹脂塗層時,修正系數為1.25;
當鋼筋保護層厚度為3d時,修正系數為0.8;當保護層厚度不小于5d時,修正系數可取0.7。
當施工中鋼筋受擾動時,修正系數為1.10
當錨固長度修正系數為兩個或以上時可以連乘,但最終修正後的錨固長度La不應小于基本錨固計算長度Lab的0,6倍,且不小于200。
縱向受壓鋼筋的錨固長度不應小于受拉鋼筋錨固長度的0.7倍。
當縱向受拉鋼筋末端采用鋼筋彎鈎或機械錨固措施時,包括彎鈎或錨固端頭在内的錨固長度(投影長度)可取為基本錨固長度Lab的0.6倍。
梁鋼筋錨固
(3)抗震設計時鋼筋的錨固長度
抗震設計時鋼筋錨固長度
其中LaE為抗震設計錨固長度;aE為抗震設計錨固長度修正系數,La為(非抗震)錨固長度。
抗震設計錨固長度修正系數 當一、二級抗震等級時取值為1.15;
三級抗震等級時取值為1.05;
四級抗震等級時取值為1.0;
6、受力鋼筋綁紮連接的搭接長度
鋼筋綁紮連接
軸心受拉及小偏心受拉構件的縱向受力鋼筋不得采用綁紮搭接。
直徑大于25mm的縱向受拉鋼筋和直徑大于28mm縱向受壓鋼筋不宜采用綁紮連接。
鋼筋綁紮連接的搭接長度本質上和鋼筋的錨固長度是一樣的,之所以它們的計算長度不一樣且綁紮連接的搭接長度要比相應的錨固長度大,是因為鋼筋在綁紮連接時由于兩根鋼筋搭接部分的接觸面沒有混凝土的握裹而使傳遞拉力的能力下降,必須通過增加搭接長度的方式(乘以大于1的系數)來補償鋼筋與混凝土的粘接力而已。
鋼筋綁紮連接搭接長度的計算,是以鋼筋的錨固長度為基數,再根據鋼筋同一連接區段内的搭接接頭面積百分率所對應的調整系數進行計算的。
鋼筋綁紮搭接長度
其中
ɭl為綁紮鋼筋搭接長度;
ζɭ為搭接長度修正系數;
ɭа為錨固長度.
(1)當連接區段的搭接接頭面積小于25%時,ζɭ取1.2;
(2)當連接區段的搭接接頭面積小于50%時,ζɭ取1.4;
(3)當連接區段的搭接接頭面積小于100%時,ζɭ取1.6;
按上式計算出的受拉鋼筋搭接長度最低不能小于300,受壓鋼筋搭接長度不能小于200。
這些數據的學習和掌握,對于您日後的執業之路一定會帶來顯而易見的好處,也希望廣大朋友們能通過吸收更多的行業相關知識,在自己的執業之路上平步青雲、獨占鳌頭。
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