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文章來源:明哥的港式建筑筆記
上一篇(點擊跳轉(zhuǎn))我們計算過RS5的墻局部荷載5.65kpa,那么接著來看看如何配筋。
先看看單向板,HK的單向板配筋計算主要可以分為下面這三個大類,分別是(Continuous End末段)(Continuous Mid中段)(Simply Support簡支板),區(qū)別是計算Design moment也就是設(shè)計彎矩的時候不太一樣,這個表用于板跨差不多和連續(xù)均勻分布的情況。
下面還有一個我使用REVIT繪制的彎矩圖,以方便對它們有一個透徹的理解。
例子里,RS5上方是空的,而下方是一塊連續(xù)板,所以看作連續(xù)單向板末端。在這里,這塊單向板暫不考慮活荷載最不利分布,那個需要使用軟件驗算。
在HK一般使用SADS、HK BEAM、 ETABS或者Robot Structural進行驗算。
所需要的計算參數(shù)有:
板厚Slab thickness=160mm=h
混凝土等級Conc. Grade=45N/mm2 = fcu
鋼筋等級Grade of reinf. =500N/mm2 = fy
防火等級Fire Rating=3小時
取混凝土保護層厚度Conc. Cover=25mm
寬度假定b=1000mm(板帶理論,假定每個單元寬度為1m)
假設(shè)所用鋼筋直徑為10mm,則板的有效高度d=130mm
恒荷載Dead load:
樓板自重Self weight of slab = 25 x 0.16= 4 kpa
完成面以及下方設(shè)備重量= 4kpa(這個跟房間類型和建筑位置有關(guān))
局部荷載(上一節(jié)的文章里面算的)= 5.65kpa(主要是樓板上的墻體和填充物)所以總體恒荷載是13.65 kpa
活荷載 Live load主要是Imposed Load,大概是5 kpa
設(shè)計的極限荷載Design ultimate load= 1.4 x Dead load + 1.6 x Live load=27.11 kpa(1.4和1.6這些都是荷載分項系數(shù),這里選取的是香港最常見的情況,至于1.0 和 0的組合 ,也就是恒荷載對結(jié)構(gòu)有利時一般情況下應(yīng)取1.0的情況,在這個樓層并沒有出現(xiàn))。此外,這個單向板的跨度L=3.55m。
而跨中的彎矩Positive moment at mid-span = 彎矩系數(shù)x 設(shè)計的極限荷載x 跨度的平方,在HK結(jié)構(gòu)規(guī)范當中,用這條公式是為了防止四邊升起,讓這塊樓板屬于有足夠抗扭措施的受約束板(這個可以想象一下游樂場的彈彈床)。
對于這個連續(xù)板末端來說,跨中的彎矩系數(shù)由表中得知可取到0.086,所以Positive moment at mid-span = 0.086 x 27.11 x 12.60 = 29.38 kNm/m,在這里,27.11就是27.11 kpa,12.60是跨度3.55的平方。
然后應(yīng)用香港混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,若不考慮彎矩重分配,先求出k值和z。k= 跨中彎矩M/(寬度b x d2 x fcu)= 0.039
z= d x (0.5 + (根號 ( 0.25-K/0.9)),這個也叫做lever arm,然后看看這個數(shù)有沒有大于0.95d,如果大于0.95d就取0.95d,否則取z,于是得出z=124mm,然后計算出鋼筋面積,AS = 跨中彎矩M/(d x0.87 x fy x z/d)=547mm 看看是否大于最少配筋率,最少配筋率ASMIN= 0.13% X b X h = 0.13% X 1000 X 160 = 208平方毫米,所以O(shè)K。要注意的是,0.13%是對于high yield steel(高屈服鋼)來說的,mild steel(低碳鋼)是0.24%
然后從鋼筋表里面選擇T10-125,也就是10毫米直徑的間距125mm的鋼筋,所以提供的鋼筋面積Asprov= 628 平方毫米,大于所需的鋼筋面積Asreq= 547平方毫米。然后,樓板邊緣位置的配筋也是類似的,在這里因為彎矩的絕對值相同,所以鋼筋面積也是一樣的。
然后進行DEFLECTION撓度驗算(撓度驗算比較復雜,可以跳過不看):Actual Span / Depth Ratio = 3550/130 = 27.31 fs= (2/3) x fy x (Asreq/Asprov) 影響因子=0.55+(477- fs)/(120 x(0.9 + (M/(b x d2))) 所以Modification Factor = 1.14 又因為Basic Span / Depth Ratio = 26 (這里懸挑板是7,簡單支承板是20,連續(xù)板是26),所以Allowable Span / Depth Ratio = 1.14 x 26 = 29.64 大于 27.31,所以O(shè)K
那么雙向板呢?其實原理也是一樣的,只不過長跨和短跨都要計算,所以一共要計算四次那么多,在香港的實際工程當中,很多人會采用EXCEL算。
在上一節(jié),我們曾經(jīng)算過一塊雙向板RS21,并且得出局部荷載是7.1 Kpa
因此下面開始計算,所需要的參數(shù)有:
板厚Slab thickness=160mm=h
混凝土等級Conc. Grade=45N/mm2 = fcu
鋼筋等級Grade of reinf. =500N/mm2 = fy
防火等級Fire Rating=3小時
取混凝土保護層厚度Conc.Cover=25mm
寬度假定b=1000mm(板帶理論,假定每個單元寬度為1m)
假設(shè)所用鋼筋直徑為10mm,則短跨方向的有效高度d=130mm
長跨方向的有效高度d=120mm(不一樣是因為其中一層鋼筋在另外一層底部)
設(shè)計的極限荷載Design ultimate load=29.14Kpa,而長短跨的比為1.29
所以:
短跨跨中彎矩為
Positive moment at mid-span = 0.038 x 29.14 x 6.00= 6.73 kNm/m
短跨跨邊彎矩為
Negative moment at continuous edge = 0.051 x 29.14 x 6.00 = -8.98 kNm/m
長跨跨中彎矩為
Positive moment at mid-span = 0.028 x 29.14 x 6.00= 4.81 kNm/m
長跨跨邊彎矩為
Negative moment at continuous edge = 0.037 x 29.14 x 6.00 = -6.41 kNm/m
上面這些0.038,0.051,0.028和0.037之類的彎矩系數(shù),跟長短跨的比有關(guān),而且還跟長短跨的跨邊緣是否連續(xù)有關(guān),也就是這塊樓板旁邊還有沒有樓板,而這些彎矩系數(shù),也是在香港混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范當中的,如下表所示:
所以上面這四個系數(shù)的位置,大概是在下面表格中的這個四個位置了咯
下面就有點類似雅思作文的數(shù)據(jù)分析題目(試問此表有何規(guī)律?):
回答:對于同一種板類型來說,長短跨比越大,那么彎矩系數(shù)越大。對于同一種板類型來說,長短跨比相同的時候,那么跨邊彎矩比跨中要大些。而且總體上來看,一塊板如果不連續(xù)的板邊數(shù)量越多,彎矩系數(shù)就會越大了。最后,last but not least, 同一種板的類型,除少數(shù)情況,短跨彎矩系數(shù)βsx比長跨彎矩系數(shù)βsy要大。
然后又是開始計算K和Z,看看Z有沒有大于0.95d,如果大于0.95d就取0.95d,否則取Z,然后計算鋼筋面積,并且看看有沒有大于最少配筋率??刂谱钌倥浣盥剩彩菫榱朔乐箻前灏l(fā)生脆性破壞,無論何地都存在的這個。
最后算出雙向板RS21的長短跨的邊緣和中間的配筋都是208平方毫米每米,因此均可以采用T10-250的鋼筋,也就是10毫米直徑的間距250mm的鋼筋
左邊是頂部鋼筋,右邊是底部鋼筋,圖中鋼筋錨固長度T.A.L.,實際上是由HK的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范控制的。T.A.L.的意思是Tension Anchorage Length,也可以翻譯成受拉鋼筋錨固長度。這邊畫法跟廣東是不一樣的,這邊的畫法是采用以前英國和歐洲的畫法,這種畫法往后的文章可能還會看到。
好,這期就先說到這里了,如果某些人需要自建房屋,可以嘗試參考這篇筆記,結(jié)合HK規(guī)范,去驗證包工頭或者設(shè)計院的下料是否足夠,還是挺有趣的哈。
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