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混凝土结构总复习一、结构设计整体思路1、进行结构选型与布置——有哪些类型可选？2单层厂房：结构形式主要有排架结构（目前单层厂房的基本结构形式）和钢架结构两种。3多层框架结构：按施工方法可分为现浇式、装配式和装配整体式等。2、根据合理的假定进行必要简化，作计算简图。3、荷载计算：恒荷载、活荷载、风荷载、吊车荷载。4、内力计算——分层法、反弯点法、D值法。5、内力组合（相关规则），考虑折减后得出控制截面上内力组合设计值和标准值。二、风荷载的计算垂直于建筑物表面上的风荷载标准值wk（kN/m2）按下式计算：wk=βzμsμzw0式中w0——基本风压值（kN/m2），是以当地比较空旷平坦地面上离地10m高处统计所得的50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值；βz——高度z处的风振系数；μz——风压高度变化系数；μs——风荷载体型系数。例1：已知柱顶标高10m，檐口标高12.5m，屋顶标高15m，基本风压0.4kN/m2，B类地面粗糙程度，排架计算宽度B=6m，求风荷载设计值（设室外天然地坪标高为0）。解：B类地面粗糙度：柱顶（标高10m）μz=1.0；檐口（标高12.5m）μz=1.07；屋顶（标高15m）μz=1.14如图所示，则由上式可得排架迎风面及背风面的风荷载标准值分别为wk1=βzμsμzw0=1.0×1.0×0.8×0.4=0.32kN/㎡wk2=βzμsμzw0=1.0×1.0×0.5×0.4=0.2kN/㎡则作用于排架计算简图上的风荷载设计值为：q1=1.4×0.32×6=2.688kN/mq2=1.4×0.2×6=1.68kN/mFw=γQ[(μs1+μs2)μzh1+(μs3+μs4)μzh2]βzω0B=1.4×[(0.8+0.5)×1.07×2.5+(−0.6+0.5)×1.14×2.5×1.0×0.4×6.0=10.72kN三、吊车荷载的计算由于多台吊车共同作用时，各台吊车荷载不能同时达到最大值，因此应将各吊车荷载的最大值进行折减。当两台吊车完全相同时，可按下式计算：Dmax,k=βPmax,k∑yini=1Dmin,k=βPmin,k∑yini=1或Dmin,k=βPmin,kPmax,kDmax,k对于各类四轮桥式吊车，当其小车满载运行中突然刹车时，在大车每一轮子上所产生的横向水平制动力的标准值为：Tk=1/4α（G2,k+G3,k）每个大车轮传给吊车轨道的横向水平制动力T确定后，即可按计算吊车竖向荷载Dmax,k和Dmin,k的方法计算Tmax,k：Tmax,k=βTk∑yini=1例2：有单跨单层厂房，跨度为24m，柱距为6m，设计时考虑两台A5级工作制20/5t桥式软钩吊车，求作用于排架柱上的Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k。已知：吊车桥距LK=22.5m时，吊车最大宽度B=5600mm；大车轮距K=4400mm；小车重Q1k=77.2kN；吊车最大轮压Pmax,k=202kN；吊车最小轮压Pmin,k=60kN。解：1确定吊车的最不利位置及柱支座反力影响线，如图所示。2计算Dmax,k、Dmin,k、Tmax,k查表得折减系数β=0.9，软钩α=0.1∑yi4i=1=1+0.46+1.66+4.86=2.13Dmax,k=βPmax,k∑yi4i=1=387.23kNDmin,k=βPmin,k∑yi4i=1=115.02kNTk=14×0.1×(77.2+20×10)=6.93kNTmax,k=βTk∑yi4i=1=13.28kN四、荷载组合下表为某单跨厂房排架柱（对称配筋）A柱Ⅰ-Ⅰ截面的内力计算结果，试组合该截面的最不利内力。（单位：弯矩kN·m，轴力kN）吊车荷载风荷载截面内力恒荷载屋面活荷载Dmax在A柱Dmin在A柱Tmax左风右风项次①②③④⑤⑥⑦Ⅰ-ⅠM158-50-10左刹：-25右刹：2535-25N21070300100000解：五、分层法②力矩分配系数和线刚度的调整：除底层柱的其他各层柱均为弹性固定，分层计算时假定为固定端，故应将其他各层柱的线刚度乘以0.9修正系数。计算节点处各杆件的弯矩分配系数时，应取修正后的柱线刚度计算。除底层柱以外，上层各柱远端均非固定端，其远端传递系数取1/3。底层柱和各层梁的传递系数仍取1/2。六、反弯点法与D值法（D值法考概念）D值法与反弯点法的区别仅在于柱抗侧刚度D与反弯点高度y/h计算方法的不同。求得柱抗侧刚度D值及反弯点高度y/h后，其他计算步骤均同反弯点法。1柱反弯点高度y/h框架各柱的反弯点高度比y可用下式表示：y=yn+y1+y2+y3式中：yn表示标准反弯点高度比；y1表示上、下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2、y3表示上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。2反弯点法反弯点的高度①由于柱上下墙转角相等，所以两端相等，所以反弯点位于柱中央h/2处；②由于底层柱下端为固定端，而上端实际上有转角，故柱的上端弯矩值小于下端，反弯点将上移，通常设底层反弯点位置位于距柱底2h/3处。3反弯点法的侧移刚度由假设1和结构力学知识可知，柱的侧移刚度为D=12ic/h2，ic为柱的线刚度，h为柱高。例3：课本P25513.1求解次序：（1）根据弯矩与剪力平衡先求剪力图——注意正负号规定（2）节点平衡求轴力图——注意作用力与反作用力关系七、砌体整体受压（1）计算公式《砌体规范》规定，把轴向力偏心距和构件的高厚比对受压构件承载力的影响采用同一系数考虑。规范规定，对无筋砌体轴心受压构件、偏心受压承载力均按下式计算：N≤φfAN—轴向力设计值；φ—高厚比和轴向力偏心距对受压构件承载力的影响系数；f—砌体抗压强度设计值；高厚比β和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数按下式计算，或通过查表确定φ=11+12[eh+√112(1φ0−1)]2φ0=11+αβ2例4：如图所示带壁柱窗间墙，采用MU10烧结粘土砖、M5的水泥砂浆砌筑，计算高度H0=5m，柱底承受轴向力设计值为N=150kN，弯矩设计值为M=30kN.m，施工质量控制等级为B级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算截面是否安全？解：（1）计算截面几何参数截面面积A=2000*240+490*500=725000mm2截面形心至截面边缘的距离y1=2000×240×120+490×500×490725000=245mmy2=740−y1=740−245=495mm惯性矩I=2000×240312+2000×240×1252+490×500312+490×500×2452=296×108mm³回转半径I=√IA=√296×108725000=202mmT型截面的折算厚度hT=3.5i=3.5*202=707mm偏心距e=M/N=30/150=0.2m=200mm﹤0.6y1=297mmφ=11+12[eh+√112(1φ0−1)]2=0.388查表得，MU10烧结粘土砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。窗间墙承载力为φγafA=0.388×1.5×725000×10−3=422.2kN150kN截面安全。八、砌体局部承压1、砌体受局部均匀压力作用时受压承载力计算N1≤γfA1N1—局部受压面积上的轴向力设计值；γ—砌体局部抗压强度提高系数；f—砌体局部抗压强度设计值，可不考虑强度调整系数γa的影响；砌体局部抗压强度提高系数，按下式计算：γ=1+0.35√A0Al−1例5：一钢筋混凝土柱截面尺寸为250mm*250mm，支承在厚为370mm的砖墙上，作用位置如图所示，砖墙用MU10烧结普通砖和M2.5水泥砂浆砌筑，柱传到墙上的荷载设计值为138kN。试验算柱下砌体的局部受压承载力。解：局部受压面积Al=250*250=62500mm²局部受压影响面积A0=（b+2h）h=(250+2*370)*370=366300mm2砌体局部抗压强度提高系数γ=1+0.35√A0Al−1=1+0.35√36630062500−1=1.772查表得MU10烧结普通砖和M2.5水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值为f=1.3MPa砌体局部受压承载力为γafA=1.77×1.3×62500=143812N=143.8kN138kN2、梁端支承处砌体的局部受压承载力计算（1）梁支承在砌体上的有效支承长度a0a0=10√hcfa0—梁端有效支承长度（mm），当a0＞a时，应取a0=a；a—为梁端实际支承长度（mm）；hc—梁的截面高度（mm）；（2）上部荷载折减系数可按下式计算ψ=1.5−0.5A0Al式中，Al—局部受压面积，Al=a0b，b为梁宽，a0为有效支承长度；当A0Al≥3时，取Ψ=0。（3）梁端支承处砌体的局部受压承载力计算公式ψN0+Nl≤ηγfAl式中，N0—局部受压面积内上部荷载产生的轴向力设计值，N0=σ0Al；σ0—为上部平均压应力设计值（N/mm2）；Nl—梁端支承压力设计值（N）；η—梁端底面应力图形的完整系数，一般可取0.7，对于过梁和圈梁可取1.0；f—砌体的抗压强度设计值（MPa）。例6：窗间墙截面尺寸为370*1200mm，砖墙用MU10的烧结普通砖和M5的混合砂浆砌筑。大梁的截面尺寸为200mm*550mm，在墙上的搁置长度为240mm。大梁的支座反力为70kN，窗间墙范围内梁底截面处的上部荷载设计值为240kN，试对大梁端部下砌体的局部受压承载力进行验算。解：查表得MU10烧结普通砖与M5混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。梁端有效支承长度为：a0=10√hcf=10×√5501.5=191mm局部受压面积Al=a0b=191*200=38200mm2局部受压影响面积A0=（b+2h）hA0Al=34780038200=9.13砌体局部抗压强度提高系数γ=1+0.35√A0Al−1=1+0.35√34780038200−1=1.9962砌体局部受压承载力为ηγfA=0.7×1.996×1.5×38200×10−3=80kNψN0+Nl=70kN局部受压承载力满足要求。