《混凝土设计》PPT课件.ppt

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1、2.4单层厂房柱的设计2.4.1柱截面几何尺寸的拟定2.4.2矩形及工字形截面柱的配筋计算一般按偏心受压构件进行配筋计算，箍筋按构造要求配置。柱配筋通常采用对称配筋方式。2.4.3矩形及工字形截面柱的构造2.4.4柱牛腿设计在厂房结构钢筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊车梁和连系梁等构件的部位，设置从柱侧面伸出的短悬臂，称为牛腿。牛腿按承受的竖向力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离的不同分为两类：时为长牛腿(图a)，按悬臂梁进行设计；时为短牛腿(图b)，是一个变截面短悬臂深梁。（1）牛腿的应力状态和破坏过程试验研究表明，从加载至破坏，

2、牛腿大体经历弹性、裂缝出现与开展和最后破坏三个阶段。弹性阶段通过环氧树脂牛腿模型的光弹试验，得到了主应力迹线。图2-57牛腿主应力图裂缝出现与开展阶段试验表明，当荷载达到极限荷载的20%~40%时，由于上柱根部与牛腿交界处的主拉应力集中现象，在该处首先出现自上而下的竖向裂缝，裂缝细小且开展较慢，对牛腿的受力性能影响不大；当荷载达到极限荷载的40%～60%时，在加载垫板内侧附近出现一条斜裂缝，其方向大体与主压应力轨迹线平行。破坏阶段随a/h0值的不同，牛腿主要有以下几种破坏形态:弯压破坏当1>a／h0>0.75且纵向钢筋配筋率偏低时，随

3、着荷载增加，斜裂缝②不断向受压区延伸，纵筋应力不断增加并逐渐达到屈服强度，这时斜裂缝②外侧部分绕牛腿下部与柱交接点转动，致使受压区混凝土压碎而引起破坏(图a)。设计中用配置足够数量的纵向受拉钢筋来避免出现这种破坏现象。图2-58牛腿的破坏形态斜压破坏当a／h0＝0.1～0.75时，随着荷载增加，在斜裂缝②外侧整个压杆范围内，出现大量短小斜裂缝③，当这些斜裂缝逐渐贯通时，压杆内混凝土剥落崩出，牛腿即破坏(图b)；有些牛腿不出现裂缝③，而是在加载垫板下突然出现一条通长斜裂缝④而破坏(图c)。这些现象称为斜压破坏，破坏时纵向受拉钢筋达到屈服

4、强度。牛腿承载力计算主要是以这种破坏模式为依据的。剪切破坏当a／h0<0.1或虽a／h0较大但牛腿的外边缘高度h1较小时，在牛腿与下柱的交接面上出现一系列短而细的斜裂缝，最后牛腿沿此裂缝从柱上切下而破坏(d)。这时牛腿内纵向钢筋应力较小。这一破坏现象可用控制牛腿截面尺寸(h1)和采取必要的构造措施来防止。（2）牛腿截面尺寸的确定牛腿的截面宽度与柱宽相同。牛腿截面尺寸通常以不出现斜裂缝作为控制条件(即牛腿的高度限值)。设计时以下列经验公式作为抗裂控制条件来确定牛腿的截面尺寸：式中Fvk、Fhk——分别为作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计

5、算的竖向力和水平拉力值；——裂缝控制系数；对支承吊车梁的牛腿，取＝0.65，其它牛腿，取＝0.80；a——竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，此时应考虑安装偏差20mm，当考虑20mm安装偏差后的竖向力作用线仍位于下柱截面以内时，取a＝0；b——牛腿宽度；h0——牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度，取h0＝h1－as+c·tan，当>45°时，取＝45°。牛腿尺寸及配筋为了防止牛腿顶面加载垫板下混凝土的局部受压破坏，垫板下的局部压应力应满足式中：A为局部受压面积；fc为混凝土轴心抗压强度设计值。牛腿的外边缘高度h1不应小于

6、h／3，且不应小于200mm，以防止非根部受拉破坏；牛腿外边缘至吊车梁外边缘的距离不宜小于70mm，以防止发生保护层剥落；牛腿底边倾斜角α≤45°纵向受力钢筋（3）牛腿配筋计算计算简图：试验研究表明，牛腿在竖向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿顶部水平纵向受力钢筋为拉杆和牛腿内的斜向受压混凝土为压杆组成的三角桁架模型来描述。图2-60牛腿的计算简图sh0纵向受力钢筋计算：在竖向力设计值Fv和水平拉力设计值Fh共同作用下，通过对A点取力矩平衡可得：近似取，，则由上式可得纵向受力钢筋总截面面积As为式中Fv、Fh——分别为作用在

7、牛腿顶部的竖向力设计值和水平拉力设计值；对支承吊车梁的牛腿，当吊车梁的上部通过连接钢板与上柱连接时，牛腿上无此拉力。对支承屋架或其他构件的牛腿，则应考虑水平拉力的影响a——意义同前，当a<0.3h0时，取a=0.3h0；牛腿配筋构造（4）构造要求1）纵向受力钢筋纵向受力钢筋2）水平箍筋在牛腿的截面尺寸满足公式的抗裂条件后，可不进行斜截面受剪承载力计算，只需按下述构造要求设置水平箍筋和弯起钢筋。水平箍筋的直径应取6～12mm，间距100～150mm，且在上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不应小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的1/2

8、。3）弯起钢筋当牛腿的剪跨比a/h0≥0.3时，宜设置弯起钢筋。弯起钢筋宜采用HRB335或HRB400级钢筋，并宜设置在牛腿上部l／6至l／2之间的范围内，其截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面积约1/2，其根数不