分析建筑施工中最常见的结构数据
在现代建筑的几大结构类别(钢结构、木结构、混凝土结构和砖石结构等)中,混凝土结构因强度高、成型性好、耐久性好、防火性能优良,在建筑工程中得到最广泛的应用!
但长期以来,由于我国建筑设计、施工单位分工严格,建筑市场上绝大多数施工人员只懂得按图施工,要么茫然无措,要么根本不知道设计图、相关图集里那些看似神秘的结构数据从何而来、如何确定。一些好学、“爱问问题”的建筑从业人员,其实对结构问题还是挺感兴趣的,比如“梁的截面高宽如何确定”、“钢筋锚固长度如何确定”等等。鉴于此,我把工程中一些最常见的结构数据的确定依据“解密”钢结构楼板厚度,希望对想了解的朋友有所帮助。
1. 梁截面(高度、宽度)尺寸的确定
最常用的“梁”的横截面形状是矩形和“T”形。
梁截面的尺寸有其结构要求,是根据梁的高跨比确定的。
(1)框架结构主梁的截面高度为梁计算跨度的1/10至1/18(高跨比);梁的净跨度与截面高度之比不宜小于4。
(2)框架结构主梁截面宽度:梁的截面宽度不宜小于梁截面高度的1/4,且不宜小于200。
根据上述结构要求确定梁的截面尺寸后,还需根据荷载、配筋情况对梁的承载力、变形(挠度)及裂缝宽度进行校核,有时可能需要经过多次迭代,才能最终确定最合理的梁的截面尺寸。
梁跨度和梁截面
2. 板材厚度
与确定梁的高度的原理类似,板的厚度是根据板的跨厚比来确定的,各类板的跨厚比如下:
(1)单向板:不大于30,
(2)双向板:不大于40
(3)无梁支撑的柱帽板:不大于35
(4)无梁支撑的无柱盖板:不大于30
但按上述跨度与厚度比计算出的板厚不能低于下列值(最小板厚):
单向板:
民用建筑楼板厚度60mm;
工业建筑楼板厚度为70mm;
屋面板厚60;
车行道下的楼板厚80;
双向板80厚;
肋状楼板厚度50mm;
密肋楼板肋高、肋厚均为250mm;
无梁楼板厚度150mm;
现浇空心楼板厚200mm;
悬臂板(长度1200mm以内)厚100mm;
悬臂板(长度小于500毫米)厚度60毫米;
对于预应力板,可适当增加板厚比,对于荷载较大、跨度较大的板,应适当减小跨厚比。
3.结构构件挠度限值
(1)吊车梁:手动吊车的挠度极限为L/500;
电动起重机挠度极限为L/600;
(2)屋面、楼板及楼梯构件:当计算跨度小于7m时,挠度限值为L/200(L/250)
当计算跨度大于或等于7m且小于或等于9m时钢结构楼板厚度,挠度限值为L/250(L/300)
当计算跨度大于9m时,挠度限值为L/300(L/400)
式中L为计算跨度,括号内的数适用于使用中对挠度要求较高的构件。
4.结构件裂纹控制
结构件横截面的应力裂纹控制有三个等级:
1级严格要求构件无裂缝;设计时需保证构件边缘混凝土不产生拉应力;
对于无裂缝的构件一般要求达到2级,设计时需保证构件受拉边处混凝土产生的拉应力不大于混凝土抗拉强度的标准值。
3级允许构件出现裂纹,但限制最大裂纹宽度:
室内干燥环境中为0.30mm;
年平均相对湿度小于60%的地区为0.40mm;
对于室内潮湿环境、非严寒和非寒冷地区的室外环境等,定义为混凝土结构环境类别中的Ⅱ类环境和Ⅲ类环境,该值为0.20。
梁裂纹
5.受力钢筋的锚固长度
钢筋锚固长度:受力钢筋依靠其表面与混凝土的粘结作用或端部结构的挤压作用,达到设计受力所需的长度。
计算时充分利用钢筋的抗拉强度时,受拉钢筋的锚固应满足下列要求:
(1)钢筋基本锚固长度
普通钢筋:
普通钢筋基本锚固长度
预应力钢筋:
预应力钢筋基本锚固长度
式中:Lab为钢筋基本锚固长度,fy、fpy分别为普通钢筋和预应力钢筋抗拉强度设计值,ft为混凝土轴向抗拉强度设计值。当混凝土强度等级大于C60时,ft值以C60为基准。d为钢筋直径,a为钢筋形状系数。
钢筋形状系数的取值为:光面钢筋a=0.16;带肋钢筋a=0.14;
光面钢筋受拉时,端部应做180度弯钩,弯钩直段长度不应小于3d;钢筋受压时,可不做弯钩。
普通钢筋抗拉强度设计值(fy)
等级 抗拉强度设计值 抗压强度设计值
HPB300 270 270
HRB335、HRBF335 300 300
HRB400,HRBF400,RRB13918635063
HRB500、HRBF500 435 435
混凝土轴向抗拉强度设计值(ft)
混凝土强度等级
强度 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80
轴向拉力 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)钢筋锚固长度
钢筋锚固长度
式中,La为锚固长度,ζa为锚固长度修正系数,Lab为基本锚固长度;
锚固长度修正系数:带肋钢筋直径大于25mm时,修正系数为1.10。
钢筋表面采用环氧树脂涂层时,修正系数取1.25;
当钢筋保护层厚度为3d时,修正系数取0.8;当保护层厚度不小于5d时,修正系数可取0.7。
施工过程中钢筋受扰时,修正系数为1.10
当锚固长度修正系数有两个或两个以上时,可以相乘,但最终修正后的锚固长度La不应小于基本锚固计算长度Lab的0.6倍,且不小于200。
纵向受压钢筋锚固长度不宜小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍。
当纵向受拉钢筋端部采用钢筋钩或机械锚固措施时,包括钩或锚固端部在内的锚固长度(投影长度)可取基本锚固长度Lab的0.6倍。
梁钢筋锚固
(3)抗震设计中钢筋的锚固长度
抗震设计中钢筋锚固长度
式中,LaE为抗震设计锚固长度;aE为抗震设计锚固长度修正系数;La为(非抗震)锚固长度。
抗震水准为一级和二级时,抗震设计锚固长度修正系数为1.15;
三级抗震设防值取1.05;
四级抗震设防值为1.0;
6.受力钢筋绑扎连接搭接长度
钢筋绑扎连接
轴向受拉构件和轻微偏心受拉构件的纵向受力钢筋不应采用搭接绑扎。
直径大于25mm的纵向受拉钢筋和直径大于28mm的纵向受压钢筋不宜采用绑扎连接。
钢筋绑扎连接的搭接长度本质上与钢筋的锚固长度相同,之所以它们的计算长度不同,且绑扎连接的搭接长度大于相应的锚固长度,是因为钢筋绑扎在一起时,两根钢筋搭接部位的接触面未被混凝土握持,降低了传递拉力的能力,需要增大搭接长度(乘以大于1的系数)来补偿钢筋与混凝土的粘结强度。
钢筋绑扎连接的搭接长度计算,以钢筋锚固长度为依据,再根据同一连接截面内钢筋搭接接头面积百分比对应的调整系数计算。
钢筋绑扎搭接长度
在
ɭl 为绑扎钢筋的搭接长度;
ζɭ 为重叠长度校正因子;
ɭа 为锚固长度。
(1)当连接段搭接面积小于25%时,ζɭ取为1.2;
(2)当连接段搭接面积小于50%时,ζɭ取为1.4;
(3)当连接段搭接面积小于100%时,ζɭ取为1.6;
按上述公式计算的受拉钢筋最小搭接长度不能小于300,受压钢筋搭接长度不能小于200。
学习和掌握这些数据,一定会为你们未来的职业道路带来明显的好处,也希望朋友们能够吸收更多行业相关的知识,快速进步,在自己的职业道路上脱颖而出。