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鋼筋混凝土屋架的扶直與吊裝驗算
1.屋架扶直階段的驗算
驗算前必須先確定吊點的數(shù)量和位置。
屋架扶直時繞下弦轉(zhuǎn)起,下弦不離地。此時上弦在屋架平面外受力最不利,因此,扶直驗算就是驗算上弦在屋架平面外的強度。驗算上弦時,荷載除上弦自重力外,還假定腹桿的一半重力作用于上弦,作為節(jié)點荷載。腹桿由于其自重力產(chǎn)生的彎矩很小,通常不需驗算。
驗算屋架扶直時,應(yīng)根據(jù)吊索的布置情況,求出上弦桿的彎矩,然后按受彎構(gòu)件進行驗算。
一般情況下,吊索由一根鋼絲繩通過若干滑車或通過橫吊梁組成。此時,如不計摩擦力,吊點上各鋼絲繩中的拉力是相等的,因而,可先求出鋼絲繩上的拉力及屋架兩端支點的支座反力,進而計算屋架上弦桿的彎矩。計算荷載除屋架自重力外,還應(yīng)考慮動力系數(shù),其取值同柱的吊裝驗算。
2.屋架吊裝階段的驗算
吊裝階段吊點位置確定后,求出吊索內(nèi)的拉力,然后以吊索內(nèi)的拉力和屋架自重力(化為節(jié)點荷載作用于屋架下弦)作為荷載,把屋架作為平面鉸接桁架,用結(jié)構(gòu)力學的方法求出屋架各桿件之內(nèi)力,以此進行強度和裂縫寬度的驗算。由于把屋架視作平面鉸接桁架,因而各桿件以軸心受力構(gòu)件驗算:
對于軸心受拉桿件,其強度可按下式計算:
N≤fyAs(14-44)
式中N——驗算軸向力,N=1.2Nk(N);
Nk——吊裝時桿件承受的軸向力(N);
fy——受拉鋼筋設(shè)計強度(N/mm2)。
3.鋼筋混凝土屋架扶直與吊裝驗算實例
驗算下列18m跨度的鋼筋混凝土折線形屋架在扶直與起吊時的強度和裂縫寬度。屋架為C30混凝土,扶直與起吊時混凝土強度達到設(shè)計強度的100%。屋架各桿件的斷面和配筋見表14-81及圖14-108。
圖14-108折線形屋架的輪廓尺寸
(1)屋架扶直階段的驗算
1)強度驗算
該屋架擬采用四吊點扶直,其吊點布置如圖14-109所示。
圖14-109四個吊點扶直屋架的吊索布置
荷載計算考慮動力系數(shù)1.50:
上弦桿自重 qs=A·γ·K動=0.0484×25×1.5=1.82kN/m
腹桿自重的1/2作為集中荷載作用于上弦桿節(jié)點上
荷載分布見圖14-110。
圖14-110屋架扶直時上弦桿的自重荷載圖
各吊點的垂直分為R,由圖14-110可知:
R=n·T·sinα
式中n——吊點上鋼絲繩的根數(shù);
T——鋼絲繩的張力(N);
α——鋼絲繩與水平面的夾角(°)。
本例取α1=45°,α2=63°,則
RB=RF=T·sin45°=0.707T
RC=RE=T·sin63°=0.891T
對下弦桿軸線取矩,可求得
RB=RF=8.21kN,RC=RE=10.34kN
由ΣY=0,可求得RA=RC=0.62kN
于是,可計算出上弦桿的彎矩如圖14-111所示。
圖14-111四個吊點扶直屋架時上弦桿的支座反力及吊裝彎矩
(a)屋架扶直時吊點及支座反力;(b)屋架扶直時的吊裝彎矩
最大彎矩在B截面處,取其為控制截面按下列兩式進行強度驗算:
式中M——彎矩設(shè)計值;
α1——系數(shù),本例混凝土強度等級不超過C50,α1=1.0;
fc——混凝土抗壓強度設(shè)計值;
b——截面寬度;
x——混凝土受壓區(qū)高度;
h0——截面有效高度;
fy——普通鋼筋抗拉強度設(shè)計值;
As——受拉區(qū)縱向普通鋼筋的截面面積。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)將有關(guān)數(shù)據(jù)代入(2)式,得
以上(1)、(2)、(3)式中各符號含義及取值均與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)公式(8.1.2-1)、(8.1.2-2)和(8.1.3-3)相同,這里從略,僅將各有關(guān)數(shù)值代入上列三式計算如下:
(2)屋架吊裝階段驗算
1)強度驗算
屋架吊裝時擬采用兩吊點起吊,假定屋架的自重力作用于下弦節(jié)點上,計算簡圖如圖14-112所示。
圖14-112屋架吊裝時的計算簡圖
整個屋架自重力為48.00kN,動力系數(shù)取1.50。
下弦中間節(jié)點上的荷載為:
端節(jié)點上的荷載近似?。?br /> F1=F2/2=18.00/2=9.00kN
兩吊點位置如圖14-112所示。吊索與水平面夾角為45°,每根吊索中的拉力為
將F1、F2、S作為節(jié)點荷載施加于屋架下弦和上弦,以此求出屋架各桿件之內(nèi)力。
計算結(jié)果表明上弦最大拉力產(chǎn)生在S2桿內(nèi)(屋架內(nèi)力計算方法此處從略,可參考有關(guān)資料),其值為26.70kN。按軸心受拉構(gòu)件驗算
fyAs=300×10-3×452=135.6kN
>N=1.2×26.70kN(滿足)
2)裂縫寬度驗算
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