工业建筑悬臂梁的设计要素

荷载计算

工业建筑悬臂梁的设计要素

荷载包括恒载与活载,恒载的取值一般为均布荷载和集中荷载,包括梁自重,活载的取值,查《荷载规范》可知取2.5~3.5之间。

内力分析一般框架结构的内力分析

要借助PKPM等电算软件完成,对其中的某些特殊构件或特别部位手算作为辅助,这样可以弥补电算的某些缺陷,对悬挑梁应对其承载能力极限状态和正常使用极限状态分别予以计算。悬挑梁的承载能力极限状态满足时,正常使用极限状态未必满足,所以,其配筋一般由裂缝和挠度控制,很大程度上,正常使用极限状态的变形验算决定了梁的配筋和最终的截面高度。所以在进行内力分析时,悬挑梁挠度计算显得尤为重要。本文的内力分析主要推导一下悬臂梁挠度的计算公式。

该计算公式是根据结构力学和材料力学的相关理论,同时考虑了混凝土材料的非线性特征推导得出的。考虑到混凝土是非线弹性材料,在计算过程中,参照规范中给出的按荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应组合影响的长期刚度B进行计算,B的取值按规范。

第7.2.1~7.2.5条计算,计算简图同上。图2中C点挠度为悬臂梁分别在集中力P和均布荷载q2作用下在C点产生的挠度之和:(式略)悬挑梁一般为混凝土梁,考虑到是非线弹性材料,将公式中的EI用BI代替即可。悬臂梁的挠度限值,规范[1]有规定,对钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合,并均应考虑荷载长期作用的影响进行计算,计算悬臂构件的挠度限值时,其计算跨度按实际悬臂长度的2倍取用,在使用上对挠度有较高要求的构件,挠度限值适当减小。对于不同跨度的悬臂梁挠度限值查表得出。上述公式中的要求不大于表中查出的挠度限值,即可保证梁的变形在控制范围内。

梁内钢筋及锚固长度

悬臂梁可设计成等截面或者变截面,现以变截面悬臂梁为例,分析悬臂梁中的钢筋。悬臂梁的受力钢筋应按计算确定,并不少于两根,其伸入支座的长度应满足锚固要求,对应不同抗震等级,不同的弯折角度,最小锚固长度l'3,l4按规范确定。在悬臂梁中,应有不少于两根上部钢筋伸至悬臂梁外端,并向下弯折不小于12d。其余钢筋不应在梁的上部截断,弯起点与按计算充分利用该钢筋的截面之间的距离不应小于h0/2且弯起钢筋的弯终点外应留有锚固长度,其长度在受拉区不应小于20d,在受压区不应小于10d;对HPB300级光面钢筋,在末端尚应设置弯钩。悬臂梁的下部架立钢筋应不小于2根,其直径不小于12mm。当悬臂梁端设有次梁的间接荷载时,应在次梁内侧增设附加箍筋。

结语

由于现行规范对混凝土悬臂梁没有具体明确的规定,以致在实际工程设计中常会出现各类问题,诸如构造配筋不足,结构安全无法保证;有些设计又过于保守,配筋过大,不但给施工带来很大的困难,更造成不必要的浪费。从本文对悬臂梁的分析中,可以看出设计悬臂梁,关键是要有一个清晰的设计思路和深层次的概念。了解悬臂梁适用条件,悬臂梁设计才会得心应手。作为一名从事工业结构的设计人员,在实际工作中,不仅需要对各类结构构件及结构体系有个清醒的认识,不断总结正确的理论知识,而且要对图纸在施工过程中遇到的问题进行深刻的剖析,结合工艺,电气等专业知识才能设计出完美的结构体系。

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