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荷载计算要点解析:重要性系数、等效均布荷载与动力系数应用指南

佚名 钢材资讯 2025-03-20 03:04:51 65

荷载部分

荷载计算时需要考虑结构的重要性系数,特别是在木结构计算方面。然而,在进行抗震设计时则不需要考虑这一系数。

进行荷载计算时,要注意对恒载进行计算,不能遗漏项目。并且要结合受荷分析图来计算内力值。同时,也要注意在恒荷载处于有利作用时的分项系数取值。

等效均布荷载的计算包括等效宽度计算,等效宽度计算又分为短跨受荷以及宽度修正(离非支座边较近,两个集中荷载叠加部位)。在计算最大弯矩时,假定设备荷载为集中荷载,且设备荷载应考虑动力系数,同时还应考虑扣除操作荷载。

活荷载和雪荷载不应同时被考虑。当工业建筑的活荷载大于 4kn/㎡时,荷载分项系数取 1.3。

动力荷载需要考虑动力系数,它只会传递到楼板和梁上,不会向墙和柱传递。动力系数仅在基本组合以及抗裂验算时被考虑,而在标准组合和准永久组合中都不考虑。对于吊车,仅在考虑竖向作用时才考虑动力系数。

Pkmax 是分摊于一个轮子时两者中的最大值;要注意支座处梁的剪力与支座处的压力,前者只考虑一根吊车辆上的荷载,后者则需考虑 2 根梁上的吊车荷载;对于吊车荷载折减,应注意 2 台吊车一侧所有轮子都要考虑,这样才能进行荷载的折减;还有 a(G+g)(分摊于四个轮子)以及小车摆动引起的横向水平荷载 a 。

吊车荷载包括吊车台数的布置,竖向最多 4 台,水平向最多 2 台,且需考虑荷载折减。竖向荷载设计值要考虑动力系数,而水平荷载不需考虑动力系数,同时要应用应力影响线。吊车纵向制动力对于四轮吊车,制动力一侧一般为 1 只。在轻中级工作制吊车梁计算腹板的稳定性时,吊车轮压设计值可乘折减系数 0.9。吊车起重量的表示方法为 Q = 20/5t,这表示主钩为 20t,副钩为 5t,即该吊车的最大起重量为 20t。求吊车梁的最大弯矩:一是荷载合力作用点(通过力矩平衡来计算),当某一荷载的中线与梁中线重合时,该荷载作用处就是梁的最大弯矩处;二是吊车横向水平荷载的计算,要注意对于重级工作制吊车,需要考虑小车刹车摆动所引起的横向水平荷载。

雪荷载时,需注意屋面板和檩条的情况,还要注意屋架的情况,以及框架柱、墙对应不同工况(均匀分布、不均匀分布、半跨均匀分布)时的差异。对于斜屋盖檩条荷载,在考虑竖向荷载时要考虑屋架的水平角度。

风荷载方面:围护结构和主体结构在计算上存在区别;在总荷载计算时,需要注意正面与负面的叠加情况。

荷载计算时,需通过受力图来进行计算。当检修荷载以及楼层荷载向梁和柱传递时,应当注意进行折减。

当考虑组合时,若以竖向永久荷载效应进行控制,那么参与组合的可变荷载仅为竖向荷载;新版规范已将此条规定予以取消。

对于排架结构,能够运用简化公式来进行计算。不过要注意,在简化公式当中是没有荷载组合值系数的。

典型高层风荷载的计算需注意单层与多层、高层 P95 的区别;风荷载的围护结构计算要注意建筑的外表面,区分正压区、负压区、墙角以及内表面的体系系数之和;在总的建筑风荷载计算时,要注意迎风面和背风面荷载之和,而主体构件计算只需考虑迎风面或背风面荷载之一,同时要注意高层建筑的风荷载体系系数的计算,应与多层区别开来;还要注意高层钢结构中的舒适度要求,也就是建筑物顶部的顺风向和横风向最大加速度限制要求。

注意围护结构风荷载的计算。对于迎风面,风压体系系数取外表面(采用与主体结构一致的)和内表面(-0.2)的和;对于背风面,风压体系系数取外表面(见规范 7.3.3)和内表面(+0.2)的和。

抗震荷载部分:

抗震等级的确定需要注意甲级、高层以及场地类别的修正。同时要注意钢结构的阻尼比的取值,在多遇地震下,不超过 12 层时为 0.035,超过 12 层时为 0.02,罕遇地震下取 0.05。还要注意高层钢结构的地震作用计算与一般钢结构及混凝土结构的不同,具体内容在 P166 。

水平抗震剪力需要进行计算,包括重力荷载代表值的计算(涉及单质点和多质点)、水平影响系数以及顶部附加力的计算;还要对楼层最小抗震剪力进行复核;同时要注意薄弱层地震剪力的调整(调整系数为 1.15);转换构件的地震内力需要进行调整;在地震作用未考虑扭转计算时,要对短榀和长榀地震作用进行修正;水平地震在各层的分配,其高度 Hi 是从基础顶面或地下室的嵌固端开始算起(砌体结构的底部固定端计算在 P169 );顶部附加力作用在顶层,而非突出构件(突出构件应考虑增大系数,但该增大部分不往下传递,注意钢结构需要进行传递 1 - 2 层);振型分解反应谱法应先求出各层的总剪力,以每条振型得到的内力分析结果为基础,再进行各振型的叠加,进而与每层总的最小抗震剪力进行对比。

3、薄弱层受剪承载力不应低于相邻上一楼层的65%;

4、楼层侧向刚度的计算可参考附录中的计算

竖向抗震力的计算时,要注意重力荷载代表值的计算,还要注意构件竖向地震力的分担提高系数为 1.5 。

抗震计算时,内力求解的荷载组合需要考虑以下几种情况:一是非抗震作用;二是抗震作用,且重力荷载代表值参与组合,包括水平和竖向;三是风作用。

7、抗震影响系数,竖向、水平向、砌体结构、内框架结构;

- 还要考虑纵墙以及屋架与柱的连接固结作用的修正。

9、钢结构支撑在抗震时的荷载计算

混凝土结构设计部分

1、对于双筋矩形截面梁的设计,当x

柱的计算长度,对于单层厂房吊车梁(要注意无吊车时的取值)。水平荷载作用会对多层框架结构柱的计算长度进行修正影响。在求解该系数时,所选取梁的轴线应与水平荷载方向平行,而垂直方向不予考虑。梁的刚度计算可考虑现浇板的贡献(一般乘修正系数 2)。另外,柱的刚度计算也是在该水平荷载作用的方向上,即计算出来的计算长度也是该方向的。H 的计算,底层柱高是从基础顶面起算到上一层楼盖顶面的高度。

3、螺旋式或焊接环式箍筋柱的计算:长细比(

4、偏心受压构件正截面的计算应考虑另一方向的轴心受压计算;

偏心受压承载计算时,要注意偏心的几个概念。其中有 e,它表示合力到钢筋的距离;还有 ea,即附加偏心距;以及 e0,代表合力到截面重心的距离。并且 ei 等于 ea 加上 e0,这里的 ei 是初始偏心距。

在进行偏心受压承载计算时,重点在于对称配筋的公式,其中大偏心在 P505 有相关内容,工字形截面小偏心的对称配筋计算在 P543 ;要判别大小偏心;大偏心的情况是受拉受压区钢筋都达到屈服,而小偏心时,受压区钢筋屈服,受拉区钢筋处于受拉屈服强度和受压屈服强度之间

对于矩形截面非对称配筋的小偏心受压构件来说,要是 N 大于 fcbh,那就应当再进行复核验算。

轴心(偏心)受拉构件进行计算时,若钢筋抗拉强度大于 300 ,则取 300 。同时要注意大小偏心的判别,即合力作用点在两侧钢筋范围内的为小偏心,作用在外侧的为大偏心,靠力作用点侧的钢筋为受拉。

斜截面受剪计算需考虑集中荷载,还需考虑剪跨比(1.5 至 3),以及箍筋的要求,包括最小直径、最大间距和最小配箍筋率,同时要进行截面尺寸验算条件,考虑承载力和构造要求(最小配筋率);对于柱结构的斜截面抗剪计算,其截面验算条件与梁的截面验算条件是一致的

- 轴力的限值。

偏心受拉斜截面受剪承载力计算时,对于最小配箍率的计算,钢筋受拉强度需满足不应超过 300N/mm2这一条件。

受扭截面进行计算时,假定腹板承受剪力和扭矩,而翼缘只承受扭矩不承受剪力。在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用的情况下,需要将弯矩和轴向压力进行组合,同时将剪力和扭矩进行组合。但要注意轴向压力对受剪承载力的贡献,其公式为轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的计算公式。

冲切计算需注意冲切面,可通过画图来进行分析;同时要计算冲切荷载,包括净反力以及扣除破坏锥体范围内板的荷载;还要进行冲切截面限制条件的验算。

- 局部受压净面积应注意扣除锚孔面积。

同时要注意刚度位置的选取,通常选取最大弯矩截面处的刚度。

构件的抗裂计算,对于不同级别(一级、二级、三级),其抗裂标准各不相同,对应的工况也存在差异。在荷载方面,均为标准组合或者长期组合。

钢筋的最小配筋率需进行计算。在偏心受拉中,受压一侧要按受压构件一侧纵向钢筋的配筋率来计算。要注意面积的计算是全截面,并且要扣除受压翼缘面积后的截面面积。在剪扭构件中,纵向受力钢筋计算里的截面面积受压翼缘不包含腹板延伸部分面积(bfc - b)bf/,从工字形截面的扭矩分配公式中能够看出(在翼缘和腹板的分配计算受扭塑形抵抗矩公式中进行判定)。相应地,在计算翼缘 Afcor 和 Ufcor 时,应采用翼缘部分(扣除腹板延伸部分)。

弯剪扭构件的纵向受力钢筋最小配筋率,是受扭钢筋最小配筋率与受弯钢筋面积最小配筋率相加所得;弯剪扭构件的箍筋最小配箍率为 0.28ft 除以 fv 。

叠合梁的计算包含两个阶段的荷载计算。第一阶段的永久荷载有叠合层的施工荷载以及叠合面的计算。

构造方面:包含梁、柱以及梁柱节点(包括主筋和箍筋),并且要结合最小配筋率的要求;要留意吊筋的计算,同时也要计算弯折梁的纵筋处的锚固段箍筋。

注意深受弯构件的适用范围,需分清单跨梁和多跨连续梁。同时要考虑抗弯要求、截面要求、斜截面承载(包括跨高比的限值)以及构造要求和钢筋分布的规定。深受弯构件吊筋的计算需将设计强度进行 0.8 的折减,其公式仍为梁中的吊筋计算。

牛腿截面的有效高度能够依据标准状况下的裂缝宽度来进行计算;纵向受力钢筋可以按照竖向力(并且要进行最小配筋复核验算)以及水平力来进行计算;

预埋件及吊环方面:锚筋的抗拉强度最好不要超过 300;吊环所承受的应力不应大于 50;如果设计中有 4 个吊环,那么在进行计算时应该取 3 个。

四类场地上较高的高层建筑,各项限制要求都应有所提高(需注意规范条文的说明);一类场地的建筑,其构造措施可降低一级。

在地震作用的影响下,框架柱的柱端弯矩调整需依据框架梁来进行调整,且分配是按照未进行调整的柱上下端弯矩来进行分配;若未考虑扭转耦联进行计算,那么短榀方向需将地震作用乘以 1.15 的系数;框架柱的剪力调整是以弯矩调整为基础的。

26、体积配箍率是按核心区体积作为计算依据的;

27、剪力墙注意其适用条件,以及翼缘、端柱的判别;

连梁要注意高层与混凝土结构之间的区别,并且这种区别适用于范围 l0/h = 2.5 。

地震作用承载计算时,在进行抗弯计算时要注意力的平衡公式。此公式两边都有抗震调整系数。对于预应力梁的抗弯承载计算,应留意承载计算中有效预压力的计算。

抗震承载力调整系数的取值需注意,在仅考虑竖向地震作用组合时,各类构件的取值均为 1.0。对于偏心受压柱,当轴压比小于 0.15 且不考虑承载力调整系数计算时,其取值应取 0.75 而非 0.8。

预应力构件的计算在预应力阶段时,先张法会采用换算截面,这个换算截面包含混凝土面积、非预应力钢筋面积以及预应力钢筋;而后张法采用的是净截面,净截面包含混凝土面积和非预应力钢筋面积。在使用阶段,无论是先张法还是后张法,都采用换算截面。预应力的损失需注意,对于因应力松弛引起的损失,要考虑预应力钢筋类别,分为预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋这两大类,不同类别相应的公式也不同。同时,还要注意总的预应力损失,在先张法中不能小于 100MPa,在后张法中不能小于 80MPa。对于对称配筋的预应力构件,钢筋的配筋率应按总钢筋面积(全截面的预应力钢筋和非预应力钢筋面积之和)的一半来进行计算。

桥梁结构方面:对于翼缘板有效宽度的取值,要分别考虑外梁和内梁的情况;在进行裂缝宽度计算时,长期荷载对应的是恒荷载的标准组合,短期荷载对应的是恒荷载和可变荷载的标准组合;而在挠度计算时,荷载不应包含汽车的冲击荷载。

- 在计算时需注意荷载的组合,包括短期组合、持久组合、标准组合(长期作用)、基本组合、频遇组合。

钢结构部分

工作平台上的检修荷载,要注意对主梁进行折减,折减系数为 0.85;同时要对柱进行折减,折减系数为 0.75。

钢结构强度的取值情况,包括强度的修正情况;对于轴心受拉和轴心受压的构件,应取用较厚构件的强度;要特别留意对接焊缝无垫板时的修正情况,以及单面连接的单角钢强度(在格构式构件中验算缀条以及在屋架桁架验算腹杆采用单角钢时)。

变形与稳定的计算以及抗剪强度的计算,使用的是毛截面;抗弯强度的计算、抗拉强度的计算和抗压强度的计算,采用的是净截面。

预先起拱量的计算需注意:改善外观和使用条件与仅改善外观条件这两种方式存在区别。

在计算梁的抗弯强度时,要注意塑性截面发展系数。翼缘的自由外伸宽度与厚度的比值应被控制在一定范围内。H 型钢的表示方法为总高*翼缘总宽*腹板厚度*翼缘厚度,其中数字代表型钢的高度。型钢的表示方法就是这样,数字表示型钢的高度。

折算应力的计算点要选取梁的腹板计算高度边缘处。在进行局部受压计算时,如果集中荷载作用点处有加劲肋,那么局部压应力就可以不进行验算。所以在该处,折算应力中的局部压应力可以取 0。

梁的计算包括强度的计算,整体稳定的计算,局部稳定的计算(其中包括腹板的计算、加劲肋的计算,加劲肋又有横向、纵向、短向之分,以及腹板计算点的选取);还包括内力的计算、通用高厚比的计算、临界应力的计算。

组合梁腹板在考虑屈曲后强度进行计算时,梁的截面抵抗矩是按照全截面有效来确定的,这个截面抵抗矩也就是最大惯性矩。

轴心受压强度计算需注意高强螺栓摩擦型连接的计算,同时也要注意净截面的影响;轴心受压稳定计算要注意单轴对称截面应采用换算长细比以及对应的计算高度,还要考虑支撑设置的影响;局部稳定,包括翼缘和腹板的计算,若腹板局部稳定计算不符,可通过增设纵向加劲肋或采取有效腹板截面(仅考虑翼缘与腹板连接部分 20tw,即考虑腹板屈曲后的强度)来计算构件的强度和整体稳定,而稳定系数仍采用全部截面;同时要注意受压构件与受弯构件稳定系数计算不同,受压稳定系数主要由截面形式和长细比控制,还要注意板厚对截面类别的判定影响,受弯构件稳定系数应注意简化计算公式及相应的修正。

格构式构件进行轴心受压计算时,实轴计算情况与实腹式相近。虚轴计算则需采用换算长细比。缀条和缀板的计算,包括轴心受压、线刚度以及连接焊缝的计算等。要注意分肢的长细比计算,分肢计算长度需考虑缀板与分肢的连接方式是焊缝还是螺栓所带来的影响。同时要注意缀板有在线刚度方面的要求,也就是同一截面上的缀板线刚度要比分肢线刚度大 6 倍。

双角钢或双槽钢构件通过填板连接而成,这种情况下可按实腹式构件进行计算。不过填板间的距离需要满足一定要求,受压时为 40i,并且在两个侧向支撑点间填板的数量不得少于 2 个;受拉时为 80i,这里的 i 指的是分肢回转半径。

轴心受压构件的支撑构件的轴力需要进行计算。要考虑支撑点的位置情况,包括是单根柱还是多根柱,以及支撑的道数等因素。

格构式构件与实腹式类似,当弯矩绕虚轴时,要进行平面内整体稳定计算,其长细比应采用换算长细比来求稳定系数;对于平面外稳定,只需对分肢构件按轴心受力构件考虑;而对于双向压弯构件,分肢的计算按实腹式单向弯曲压弯构件的整体稳定考虑,要注意计算长度以及分肢轴力和弯矩的取值。

构件的计算长度:桁架与框架结构存在区别,包括摇摆柱的修正以及对应梁的远端铰接修正;有支撑与无支撑也有不同。横梁的计算刚度需要修正,比如轴心压力较大时远端的节点连接情况。对于在强轴方向即 x 轴有支撑的情况,会减小弱轴方向即 y 轴方向的计算长度。注意支撑设置的平面所产生的影响。通常 y 方向比 x 方向大。要注意对排架柱和框架柱进行拉弯和压弯计算时,需留意弯矩作用平面内以及弯矩作用平面外对应的是否有支撑,还有相应影响的有无侧移及计算长度。比如对于排架结构,通常在纵向设置支撑,这样在纵向就无侧移而横向有侧移。还要进行强弱支撑框架的验算,注意支撑在单位侧倾角产生的水平力。

连接计算时,要考虑焊缝的尺寸限制以及螺栓的最小布置要求;工字型(T 字型)截面对接焊缝受弯计算需采用折算应力进行评价;角焊缝要注意正焊缝(作用力垂直于焊缝方向,需提高系数)和侧面焊缝(计算长度不宜大于 60hf)的计算差异,角焊缝长度不得小于 8hf 和 40mm;对接焊缝在受弯矩时,有效焊缝的惯性矩应扣除无引弧板的焊缝长度(每条焊缝均扣除 2t);角焊缝的惯性矩及面积,应在焊缝端部扣除 hf,焊缝拐角处不需扣除(即焊缝长度计算在端部若转角处有焊缝则不需减 hf),而焊缝宽度取有效宽度进行计算面积及惯性矩(he = 0.7hf),同时要注意参与计算的焊缝条数,不能遗漏;注意单角钢焊缝连接,验算焊缝强度应乘以 0.85 系数。注意加劲肋的传递荷载路径,要注意顶紧(承压计算)与采用焊缝(正面角焊缝)传递之间的区别。

螺栓受剪的计算情况如下:普通螺栓要取受剪承载力(考虑剪切面数)与承压面承载力(按受力方向考虑最小承压厚度)中的较小值;高强螺栓承压型需注意剪切面的位置(在栓杆或螺纹处),普通螺栓则取栓杆直径;高强螺栓摩擦型直接与摩擦面和预拉力相关;在螺栓群的受力计算中,要注意连接长度对轴心受力的修正(需计算连接长度,且仅在螺栓群受剪计算中体现),以及螺栓数量增加的修正(像填板、单面连接、短角钢连接以及铆钉铆合总厚度等情况),螺栓受拉计算需取螺纹处的有效截面;在验算螺栓连接强度之后,还得验算连接钢板及连接板的强度(取连接钢板和连接板的最小净截面,同时要考虑折线面,以及计算角钢的最小净截面,将角钢展开成平面来计算);

螺栓群偏心受拉进行计算时,普通螺栓群先按照小偏心受拉来计算,也就是假定中和轴在螺栓群中心处,并且最下排螺栓受拉力而非压力。如果不满足这种情况,就按照大偏心受拉来计算,即假定中和轴在最外排螺栓的中心线上,通过用力的平衡来求解螺栓的力。高强螺栓按照小偏心受拉进行计算,而纯受弯构件则按照大偏心受拉构件来计算。需要注意梁柱连接,支托的作用可以用来承担由梁传递过来的剪力。

钢—砼组合结构在进行强度、抗裂、变形计算时,不会考虑粱托的作用。对于负弯矩区的计算,应当留意组合梁塑性中和轴的求解。在进行抗剪连接件的计算时,要注意对连接件承载力进行修正。

组合梁挠度的计算需注意标准组合与准永久组合换算截面惯性矩的求解,且不考虑压型钢板的贡献,同时要对刚度进行折减;组合板的计算方面,在确定压型钢板混凝土中的有效高度时,进行抗弯承载力计算时,应将混凝土抗压强度和压型钢板钢材强度乘 0.8 折减系数,并且自振频率要求不得小于 15Hz。

混合结构在多遇地震作用下,其阻尼系数可取 0.04。型钢混凝土柱的轴压比计算需考虑混凝土和型钢的强度。要注意它与钢筋混凝土结构的不同之处。轴压比可用于求解型钢的面积。

钢结构的疲劳计算,对于往复承受动力荷载的情况需要进行此项计算。采用容许应力幅法,应力按弹性状况来计算。在计算时,要注意计算点的位置,其中焊缝(16 项第 8 类)和其他主体金属的情况不同。还要注意受力方式和施工方式等。荷载采用标准值,且无需考虑动力系数。在进行疲劳验算时,不能忽略在基本组合下的强度验算。疲劳计算主要针对动力部分,即重力荷载可不考虑。组合工字梁翼缘与腹板的焊缝计算可参考规范 7.3.1 条。

- 平面外的侧向支撑点间距就是计算区段的计算长度。

钢管结构需要进行计算,包括构造要求,其构造要求涉及外径与壁厚之比;还需计算焊缝长度,焊缝长度计算分为圆管与圆管、矩形管与矩形管、矩形管与圆管这三种形式;杆件承载力的计算也很重要,计算时应考虑节点管的截面形状,节点管的截面形状同样分圆管与圆管、矩形管与矩形管、矩形管与圆管这三种形式;同时要考虑节点形式,节点形式有 X、T 或 Y、TT、K、KK 等;还要考虑支管的受力状态,支管的受力状态包括受压和受拉。

对于压弯构件,需要验算弯矩作用平面内的稳定以及弯矩作用平面外的稳定。对于单轴对称截面,在验算弯矩作用平面内稳定时,如果翼缘受压,那么还需要验算另一侧的腹板端点。

节点板的验算需要注意板件有效宽度的计算。这一计算依据的是钢结构设计规范中的 7.5.2 条款。

部分焊透的对接焊缝按角焊缝来计算。要根据焊缝的坡口形式,像 V 单边、V 双边、K、J、U 等,来确定焊缝的有效宽度。当熔合线处的焊缝截面边长等于或接近最短距离 s 时,抗剪强度需要乘以 0.9。

砌体结构部分

砌体强度计算需注意各表对应下的强度调整。轻骨料混凝土砌块分为煤矸石、水泥以及火山渣、浮石和陶粒轻骨料混凝土,它们对应的强度表不同。对于灌孔混凝土砌体,要注意混凝土的灌孔率为 0.33,最终砌体强度不应大于未灌孔的 2 倍,灌孔混凝土不应低于 C20 且不小于块体强度的 2 倍。砌体强度的调整包括吊车房屋下大跨度梁下砌体、受压截面面积、水泥砂浆、施工质量、施工工况(验算施工时)。弯曲抗拉强度要注意砌体沿齿缝还是沿通缝破坏,因为对应的强度指标不一致。注意强度调整顺序:先看表中的注解,接着是水泥砂浆、公式(灌孔)、截面积。要注意砌体柱作为独立柱时强度系数的修正为(0.7)。当施工质量为 A 级时,也能够采用 B 级的结果来进行计算。

当砌体结构作为一个刚体,需要验算整体稳定性时,如果是对起有利作用的永久荷载,那么其分项系数取 0.8。

砌体结构中的刚性方案在静力计算时,假定屋盖水平荷载由横墙传递给基础,墙后墙独自受荷;弹性方案中,屋盖水平荷载由迎风墙、屋盖和背风墙共同受力,屋盖受到的水平荷载(包含迎风墙和背风墙在刚性方案下得到的墙顶集中力以及屋盖自身受的风荷载产生的集中力)根据迎风墙和背风墙的侧移刚度分配到墙顶,刚弹性方案则将上述集中力乘以空间修正系数按迎风墙和背风墙的侧移刚度分配到墙顶。对于在刚性方案下,跨度大于 9 米的梁,应考虑将其作为简支进行计算(由于作用点不在墙的中心而引起的),同时也要假定将其作为固端来得到弯矩,再乘以修正系数,最后取两者中的最大值。

4. 砌体承载验算不考虑墙体两侧抹灰的作用。

同时,当无刚性垫块时,若梁端支撑在壁柱范围内且有效支撑长度伸入翼缘部分,局部受压面积 A0 应考虑翼缘部分;若未伸入翼缘部分,则仅考虑壁柱范围内面积,不考虑翼缘部分(见 P781)。基础砂浆通常会选用水泥砂浆,其最小强度为 M5。当存在窗间墙时,要留意局部受压面积不能超过窗间墙的面积。在将上部荷载传递给窗间墙时,应当对整个壁柱部分的面积进行考虑。

过梁计算方面:荷载由梁板荷载以及墙体荷载构成。在计算时要分清何种情况下不计入梁板荷载,对于砖砌体和混凝土砌块砌体,要分别考虑不同计算高度下的墙体自重。对于钢筋砖过梁,要注意过梁截面高度的确定,这由是否考虑梁板传来荷载来决定。而过梁的支撑部位局部抗压计算,不需要考虑上部荷载的影响。砖砌过梁的跨度采用净跨。混凝土过梁的跨度选取 1.05ln 和 ln+a 这两个值中的较小值。

托梁跨中正截面承载力计算时要注意自承重墙的修正以及公式中的限值条件,即要区分自承重墙梁和承重墙梁。

挑梁的计算包括抗倾覆荷载的计算,这里的荷载应为恒载标准值,在计算荷载范围时要注意门洞的影响。对于倾覆荷载,应采用 4.1.6 中的公式,只考虑可变荷载起控制作用,且其他可变荷载不乘组合值系数。对于楼盖悬挑梁部分的荷载,要按照悬挑梁倾覆点进行分界,分别计算抗倾覆荷载和倾覆荷载,而墙体荷载直接作为抗倾覆荷载。挑梁的弯矩计算应以倾覆点为支座点,剪力则以墙体的外边缘进行计算。对于顶层挑梁,其倾覆点在墙体支撑点外边缘。注意对挑梁下有构造柱时,抗倾覆点应取0.5x0。

配筋砖砌体需注意,其钢筋的抗拉强度设计值不得超过 320MPa,并且配筋率有上下限方面的要求。

砖砌体与钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砌体构件:在截面方面,砌体强度的修正依据配筋体来进行(当面积小于 0.2m2 时),面积只取砌体部分(不包含钢筋混凝土面层或配筋砂浆面层),高厚比的厚度取包含面层的最小截面。对于砖砌块和钢筋混凝土构造柱构成的砌体,在进行强度计算时,要注意强度提高系数。

配筋砌块砌体,需注意计算高度取层高。其主要包含偏心受压计算以及斜截面受剪计算,这与钢筋混凝土墙的计算较为相似。

砌体抗震设计时要选取从属面积较大且竖向应力较小的墙段来进行计算;砌体侧向抗震力的分配依据墙体的有效侧向刚度比,而该刚度比是按照墙体的高窟比计算得出的,主要包含剪切变形和弯曲变形两大部分;对于底层框架结构,混凝土框架柱不进行折减,混凝土抗震墙的折减系数为 0.3,砌体抗震墙可乘以折减系数 0.2;在进行墙梁的抗震计算时,应留意弯矩系数和剪力系数的调整。

砌体的高厚比验算包含墙、带壁筑墙、带构造柱墙、壁柱间墙或构造柱间墙。在计算时,要注意门洞的修正以及自承重墙的修正。

砌体的刚度计算包括有侧移无转动和有侧移有转动两种情况;还需考虑墙体的高宽比;以及弯曲变形和剪切变形,当高宽比小于 1 时可仅计算剪切变形,大于 4 时刚度可不考虑,大于 1 小于 4 时两者都要考虑;还要考虑刚度的串并联;以及小开口墙的影响,小开口墙指洞口面积与墙段毛截面面积之比,当洞口高度大于层高 50%时,按门洞对待。

木结构部分

要注意对于设计使用年限的调整,不仅要对强度部分即承载力计算进行调整,还要考虑对荷载设计值进行调整。注意对于稳定计算不应考虑缺口的影响,应采用全截面。

轴心受拉计算时,要扣除分布在 150mm 长度上的缺孔投影面积;轴心受压计算时,构件的计算长度、长细比,稳定计算和强度计算所对应的计算面积,以及螺栓孔不被视为缺口。

注意原木的计算。直径变化率通常取 9mm/m 或者根据实际情况而定。在验算挠度和稳定时,可以选取构件的中央截面。在验算抗弯强度时,可以选取最大弯矩处对应的截面。标注原木直径时,应以小头为准。强度验算应使用最小头和有缺陷孔进行计算。原木的惯性矩为 1/64 乘以 pi 再乘以 d 的 4 次方。

注意木结构偏心受拉计算与混凝土结构的不同,也注意与钢结构的不同;同时要知道木结构偏心受拉计算类似于钢结构的螺栓连接计算。

木结构的连接计算包含单齿和双齿构造要求以及截面要求。齿计算涉及木材承压和受剪计算。剪面长度在单齿计算时不应超过 8hc 齿深。双齿承压面计算取两个承压面的面积,受剪计算取第二个齿对应的剪面长度,且不应超过 10hc 齿深。当采用湿材制作时,剪面长度取值应比计算值加长 50mm,也就是在验算时应扣除 50mm 作为剪面长度进行计算。采用齿连接时,在节点部位应采用保险螺栓作为安全储备。对于单齿,保险螺栓计算时强度设计值乘以 1.25 调整系数。对于双齿,采用两个保险螺栓,但不考虑强度调整系数。要注意齿连接承压面面积的计算(通过几何图形求解)和抗剪力的计算。

螺栓和钉用于连接。在构造布置方面有要求,包括构件厚度和排列的最小间距。在承载计算时要注意单剪和双剪的情况。规范公式中的承载力是针对单个剪面的。计算钢夹板的承载力时,其计算系数应取对应螺栓和钉的最大值。当采用湿材连接时,螺栓连接的计算系数不应大于 6.7。在连接计算中要注意湿材的修正。在单剪连接计算中,如果厚板厚度不满足最低要求,就应对单剪螺栓承载力进行限制,使其不应大于 0.3cd。

木结构钢构件的计算需依据钢结构设计规范。其强度设计值要乘以 0.85 这一调整系数。其他方面则按照钢结构设计规范来进行。垫板的计算包含截面方面,如进行承压计算,尤其要注意斜纹的承压计算。同时也包括厚度方面,即对钢板的抗弯进行计算。

地基基础部分

在进行软弱下卧层承载力验算时,偏心荷载可被采用平均基底压力来求解下卧层顶面的压力。

注意在不同验算条件下,荷载组合是不同的。当验算地基承载以及基础裂缝宽度时,采用正常使用标准组合;当验算地基变形时,采用准永久组合(恒荷载加上可变荷载乘以准永久系数),且不考虑风荷载和地震荷载;当验算结构配筋时,采用基本组合;当验算挡土墙稳定时,也采用基本组合,其荷载效应系数为 1.0。

折算时要注意厂房外侧的荷载也应考虑。

土压力计算方面,规范里所给定的主动土压力计算公式,其增大系数是和土边坡的高度存在关联的,然而与挡土墙并无关系。

地基承载力特征值需要进行修正,包括深度和宽度。要注意基础埋置深度的取值,是自室外地面标高算起。当偏心距小于 0.033 倍基础宽度时,地基承载力可通过土的抗剪强度来求解,此时就无需再进行深度和宽度的修正,因为公式中已包含这些因素。不过在运用公式时,要注意宽度和深度的限制。在进行软弱下卧层验算时,地基承载力只需经过深度修正,而不进行宽度修正,这与处理后地基承载力的修正是一致的。

在季节性冻土的情况下,在对冻土进行判别时,需要求解表格中冻结期间地下水位距离冻结面深度(通常可采用标准冻结深度,也就是从地表面到冻结面底部的距离)的最小距离;基础埋置深度要依据不同土层的冻胀类别分别进行计算,然后选取不同土层埋置深度中的最大值。

尤其要注意柱在条形基础边缘上形成的冲切面计算。

毛石基础的高度计算依据台阶的宽高比来确定,其上部通常取墙厚,墙厚有 370 或 240 两种;墙下条形基础的厚度通过抗剪计算得出,配筋则依据弯矩计算,要注意有无垫层会对钢筋保护层厚度产生影响,有垫层时为 40mm,无垫层时为 70mm,也就是对截面有效高度有影响。

注意在进行抗冲切计算时,截面高度影响系数计算公式与进行抗剪计算时不同。抗冲切计算中,系数与高度呈线性变化(800~2000mm);而在抗剪计算中,系数与高度呈指数变化(800~2000mm)。

高层建筑筏形基础,在准永久荷载作用下,偏心距需要有限制。梁板式筏基底板的厚度需按照抗冲切和抗冲剪的最大值来计算(可参考 P638)。同时要注意平板式筏基底板截面承载力的计算,其中抗冲切部分要按照不平衡弯矩产生的附加应力进行计算,而受剪部分则可以取单位宽度下的计算截面进行验算。

桩基承台需要进行计算,其中包含柱对承台的冲切计算,还有桩对承台的冲切计算,以及桩柱连线之间的剪切计算。这种剪切发生在承台的变阶处,其计算宽度就是取变阶处的宽度。

桩的特征值计算时,桩尖部分不被记入桩身部分。桩的配筋计算使用设计值,而特征值则采用标准值,同时要注意 Gk 的计算。

地基处理部分:各类公式汇总在 P688 。其中包括压实填土的最大干密度和最优含水量公式,预压固结度公式(要考虑涂抹和井阻影响以及不考虑公式的区别)以及强度提高公式、最终变形量计算公式,砂石桩中处理后孔隙比和砂石桩布置间距的关系公式,水泥粉煤灰(CFG)桩的变形计算公式。在复合地基公式里,桩间土强度可以取未修正的天然地基强度,还有灰土挤密桩计算公式(挤密系数与桩间距的关系)。注意,面积置换率公式指的是桩体横截面面积与桩体所承担的复合地基面积之间的比例关系。桩的根数计算,能够直接通过总的需处理面积除以单个桩的等效处理面积来得出。

- 对于打入式预制桩及其他挤土桩,打桩引起桩间土挤密作用可用公式求解打桩后桩间土的标贯击数。在进行抗震验算时,天然地基的承载力需要依据深度进行修正,同时也需要依据宽度进行修正,并且要以抗震调整系数来进行相关操作。

地基液化判别要注意计算上覆非液化土层的厚度,也就是判别液化地基土层的上部厚度,并且要扣除淤泥土层的厚度,要留意它与场地类别中覆盖层厚度的不同。还要注意最上端和最下端标准贯入点所代表的土层厚度(di)的计算以及层位影响权函数值(Wi),标准贯入点土层的分界线包含地下水位,以及液化土层的上下限。判别深度以及土层的分界线。

高层部分

房屋高度指的是室外地面到主要屋面的高度,且不包含突出部分。对于甲类建筑,要提高一度来判别房屋的级别,即 A 级或 B 级。需要注意的是,对于带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相较于其上部结构的面积和刚度较大时,在计算高宽比时,房屋的高度和宽度可按照裙房以上部分来考虑,高宽比则可按最小投影宽度进行计算。

高层的结构布置包括平面布置和竖向布置。在平面规则性判别时,对于超过梁高的错层,要按楼板开洞来对待。需要注意的是,本部分所说的较高高层建筑指的是框架结构大于 40m 或者其他结构体系混凝土房屋建筑大于 60m 的情况。

楼盖结构的情况如下:其厚度是有规定的,并且还有配筋,这里的配筋率是针对每层每向而言的;尤其需要特别留意地下室顶板作为嵌固的相关要求以及抗震等级的确定要求。

4、抗震设计时,楼层位移计算不需要考虑偶然偏心的影响。

构件抗震承载力进行调整。当仅仅考虑竖向地震作用的时候,抗震调整系数被取为 1.0。

注意混凝土结构的抗震等级需根据场地类别、设防类别、房屋高度以及结构类型来确定。同时,要注意地下室(若顶板作为嵌固,那么该地下室层抗震等级应与上部相同)和裙房(与主楼相连时,应与裙房一致)抗震等级的确定。还要进行特一级钢结构内力调整。

梁内力重分布仅在竖向荷载作用下予以考虑,需注意在重力荷载代表值下进行调整,也就是先求出重力荷载代表值下的弯矩,然后再进行调整。计算顺序为,首先对竖向荷载作用下的梁进行内力重分布调整,接着再进行与水平荷载作用下的叠加。然而,调整后的跨中弯矩设计值不应小于简支梁作用下跨中弯矩设计值的 50%,之后还要进行地震作用组合值的调整。

在进行抗震荷载计算时,要留意地震作用荷载的调整情况。并且,在进行位移计算时,荷载分项系数取 1.0,同时要考虑风荷载的组合值系数(.0.2)。

地震作用,在组合前需要进行调整,包括框架梁在竖向荷载作用下的弯矩调幅(详见第 7 条),以及框架 - 剪力墙结构、筒体结构、混合结构中的框架柱和框支结构中的框支柱的剪力;框支柱的地震轴力;带转换层结构转换构件的地震内力增大,结构薄弱层楼层剪力的放大,地震作用下最小地震剪力的修正,未考虑扭转耦联计算的短榀和长榀的修正。在组合后也需要进行调整,如强剪弱弯、强柱弱梁,以及框支柱轴力的增大。

重力二阶效应,当未考虑重力二阶效应但满足整体稳定性时,可将未考虑二阶效应计算得到的弹塑性变形乘以增大系数 1.2。同时,还有结构整体稳定以及水平位移限制,包括弹性水平位移和结构薄弱层弹塑性位移。

框架结构设计包括框架梁的水平加腋宽度和厚度计算,以及框架节点有效宽度的计算。扁梁有梁宽大于柱宽的要求。要进行框架梁的梁端弯矩调整,需注意弯矩正负号的规定,即顶面受拉为正,底面受拉为负,当梁两端同时为负时,取较小值为零。框架梁还有构造要求,如截面有效受压高度限制,纵向受拉钢筋最小配筋率、最大配筋率,梁端顶面和底面的配筋比值,箍筋受梁端纵向受拉钢筋配筋率影响(大于 2%时,箍筋最小直径增加 2mm)。

注意框架柱的地震作用调整,包括梁柱节点弯矩调整、底层柱底面截面的弯矩调整以及剪力调整,且剪力调整是在弯矩调整后进行的。框架角柱应采用双向偏心受力构件来进行正截面承载力的计算。注意四类场地上的较高建筑,柱的纵向钢筋配筋率需增加 0.1;偏心受拉边柱、角柱、剪力墙端柱的配筋率应比计算值增加 25%;框架柱进行斜截面受剪计算时,剪跨比计算公式中的弯矩和剪力均为未调整的;相应的剪力墙剪跨比也不做调整。

- 需注意查表中复合箍和螺旋箍的区别,即矩形复合箍。

剪力墙墙肢截面高度与厚度之比在 5 到 8 这个范围内的为短肢剪力墙,一般剪力墙的截面高度与厚度之比要求是大于 8 的。如果墙肢截面高度与厚度之比小于 5,那么轴压比限值就应该降低 0.1。

抗震设计时,对于短肢剪力墙,若没有翼缘则应进行判别,且轴压比限值要求应降低 0.1;短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙等级提高一级采用;要注意短肢剪力墙在底部加强部位的剪力调整与一般剪力墙一致,同时其他部位的短肢剪力墙也应做相应调整。

高规规定,连梁的跨高比小于 5.0 。对于跨高比大于 5.0 的连梁,则按混凝土框架结构进行设计。一级抗震剪力墙的内力进行调整。在底部加强部位,需将其内力乘以相应的调整系数;其他部位的弯矩值则乘 1.2。对于双肢剪力墙,若任一肢为大偏心受拉状态,那么另一肢的弯矩设计值以及剪力设计值需乘以扩大系数 1.25。并且,在底部加强部位,一二三级抗震等级的剪力墙都应进行调整。

当注意到剪力墙厚度不满足时,需要进行稳定性计算,并且要进行翼缘的判断;在进行连梁计算时,应留意跨高比的限制,同时要注意,当跨高比小于 2.5 时,梁两侧纵向钢筋面积的配筋率不应小于 0.3%。

单片剪力墙底部承担的水平地震剪力不宜超出结构底部总水平剪力的 40%。框架剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力需要进行调整。各层框架所承担的地震总剪力按照上述要求调整后,要按调整前后总剪力的比值来调整每根框架柱以及与之相连框架梁的剪力和端部弯矩标准值。框支柱的调整情况与此类似。

板柱剪力墙结构中的各层板柱需具备承担相应能力。这些板柱要能够承担不少于该层在相应方向上地震剪力的 20%。也就是说,各层板柱在面对地震剪力时,需达到这一比例的承担要求。

带转换层的高层建筑结构,其薄弱层的地震剪力需要乘以 1.15 的增大系数。转换构件的内力要根据抗震等级乘以增大系数。在 8 度抗震设计的情况下,转换构件还应当考虑竖向构件地震所带来的影响。框支柱的设计,内力调整部分:由地震作用引起的一级框支柱的轴力应乘以增大系数 1.5,由地震作用引起的二级框支柱的轴力应乘以增大系数 1.2。但在计算柱轴压比时,不考虑此增大系数。特一、一、二级落地剪力墙底部加强部位的弯矩设计值,需按墙底截面有地震作用组合的弯矩值分别乘以增大系数 1.8、1.5、1.25 来采用。

带加强层的高层建筑应注意加强部位抗震等级的调整;错层结构应注意加强部位抗震等级的调整;连体结构应注意加强部位抗震等级的调整;带加强层的高层建筑应注意连接部位抗震等级的调整;错层结构应注意连接部位抗震等级的调整;连体结构应注意连接部位抗震等级的调整。

5. 计算正常使用极限状态时,取 bEI 为 0.65EI。

多层及高层钢结构不宜设置防震缝。若需设置防震缝,其缝宽不宜小于钢筋混凝土结构缝宽的 1.5 倍。在压型钢板组合楼盖中,梁的惯性矩对于两侧有楼板的梁取 1.5Ib,对于单侧有楼板的梁则可取 1.2 至 1.5Ib。1. 进行节点域计算,包括屈服承载力、抗剪强度。

桥梁部分

汽车荷载分为车道荷载与车辆荷载。整体计算时采用车道荷载,而局部计算(包含涵洞、桥台以及挡土墙土压力等)则采用车辆荷载,两者不能叠加。车道荷载由均布荷载(满布)以及集中荷载(仅作用于影响线最大处,并且在计算剪力效应时,需乘以 1.2 系数)构成。公路二级取车道荷载的 0.75 倍;车道荷载的横向分布系数通过车辆荷载来计算;同时要留意设计车道数对荷载的横向折减以及计算跨径对荷载的纵向折减。

汽车荷载需考虑冲击力,此冲击力与结构的自振频率相关。对于汽车的局部加载以及在 T 梁、箱梁悬臂板上的情况,其冲击系数可乘以 1.3。在极限承载能力的计算过程中要考虑冲击力,然而在抗裂计算、裂缝宽度计算以及变形计算中则无需考虑汽车的冲击荷载。

汽车会产生离心力,其大小为车辆荷载标准值乘以离心力系数 C;温度也会产生影响力,在计算圬工拱圈考虑徐变引起的温差效应时,温差效应需要乘以 0.7 的折减系数。

汽车制动力需按同向行驶的汽车荷载来计算,同时要注意加载车度并进行纵向折减,按照设计车道进行计算。首先求取一个车道的制动力,要注意公路 1 级和 2 级的最小限值。同向行驶双车道的制动力是单车道的 2 倍,三车道的制动力是单车道的 2.34 倍,四车道的制动力是单车道的 2.68 倍。

偶然作用包括地震作用,还有船只或漂流物的撞击力,以及汽车撞击力,其中汽车撞击力在车辆行驶方向为 1000kN,在垂直方向为 500kN。

荷载组合方面:基本组合包含汽车冲击荷载。需注意,当离心力与制动力同时被考虑时,制动力的标准值或设计值应按 70%来采用。在正常使用极限状态效应组合(不计冲击力)中,有短期效应组合和长期效应组合。要注意可变荷载的组合值系数是不一样的,同时也要注意标准组合存在不同之处。

桥面板内跨中荷载的计算需注意恒荷载不能遗漏,还要注意支点弯矩和跨中弯矩的求解公式。同时要留意车轮着地尺寸以及荷载分布的宽度和长度的计算。对于悬挑板,其计算跨度可选取汽车车轮着地尺寸的外边缘到梁根部的距离。若两个车轮有重叠,在进行内力计算时应取用两个车轮的荷载。车轮中心离人行道边缘的最小距离为 0.5m。

钢筋混凝土主梁荷载需进行计算,要求解主梁的最不利荷载横向分布系数。可应用主梁的内力影响线,把荷载乘以横向分布系数后,在纵向的内力影响线上按照最不利荷载进行加载。对于跨中截面,能近似认为横向荷载分布系数沿纵向保持不变。而对于支座截面的剪力计算,就需要考虑横向荷载分布系数沿纵向的变化。车道荷载的均布荷载单位是 kN/m。在进行荷载计算时,车道荷载是依据车道来进行布置的。进行计算时,用车道数乘以车道荷载,再与车道荷载折减系数相乘就可以了。对于箱型梁桥面,荷载的横向分布系数就是车道数。

桥梁计算挠度值按照荷载的短期效应组合来计算。其中,汽车荷载应考虑频遇系数为 0.7,人群荷载频遇系数为 1.0。要注意与标准组合的区别。

汽车制动力的计算:需考虑一个方向上多个车道所形成的荷载。还要进行桥梁的内力组合,同时要注意满足最小限值的要求。

桥墩计算方面:包括偏心情况(基本组合以及偶然组合);还有砌体与混凝土偏心受压构件的计算。

盖梁计算时,需考虑盖梁跨度,即 lc 和 1.15ln 两者中的较小值。对于单柱式墩台盖梁,汽车在横桥向呈非对称布置,此时横向分配系数采用偏心压力法;而对于双柱式墩台盖梁,汽车在横桥向呈对称布置,横向分配系数则采用杠杆原理法。

柔性墩计算时,需进行柱和墩的刚度计算,其为串联形式。汽车制动力作用下,各柱所承担的荷载分配依据各墩柱串联后的刚度来进行分配。

梁的温度变形会引起水平力。首先要计算各墩柱串联后的刚度,接着依据该刚度求出温度中心,然后求出各墩台顶部的水平位移,最后根据水平位移求出各墩台的水平力。

同时需验算支座的抗滑稳定性。

简支梁梁端至墩台应有一定距离,且该距离大于等于 50 加上计算跨径;简支梁梁端至台帽也应有一定距离,同样该距离大于等于 50 加上计算跨径;简支梁梁端至盖梁边缘同样应有一定距离,此距离也大于等于 50 加上计算跨径。

-THE END-

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