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钢筋混凝土柱装吊计算
钢筋混凝土柱吊装计算
(肖迪芳 长沙职工大学 高级讲师 410015)
【摘要】:在运输和吊装钢筋混凝土柱子的施工过程中,柱子处于受弯状态,与它正常轴心或偏心受压状态不同,因些要对柱的吊装受力进行分析验算,以避免可能会出现柱子断裂情况。本文就柱子吊点位置的确定、吊装时强度、抗裂验算方法进行了详细的叙述,并通过实例加以说明。
【关键词】:吊装 钢筋混凝土柱子 强度计算 最大弯矩 抗裂验算
钢筋混凝土柱子是按轴心受压或偏心受压构件设计的,一般为对称配筋。在运输和吊装过程中,柱子处于受弯状态,吊受力与使用受力不一 致吊点选择不合理,吊装弯矩过大,其抗弯强度和抗裂度不能满足要求。吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则应尽可能符合使用受力的要求,如简支梁的两吊点应靠近梁的两端;悬臂梁的两吊点应在梁的两支座处。
对于非等截面柱,此结论需修正。用换算长度的方法虽有一定误差,但简便易行。换算方法如下(图二)
=
式中 a—柱子换算断面的截面面积(㎡)
A—柱子标准断面的截面面积(㎡)
l1—柱子标准断面的长度(m)
l2—柱子换算断面的长度(m)
l2/—柱子换算断面的换算长度(m)
K—考虑换算后力臂变化的系数
当<1时,K取1.10~1.30;当>1,K取0.90~0.70。(比值大时取较小值)
二.强度验算
吊点确定后,按受弯构件的计算方法验算各控制截面的强度,控制截面取弯矩最大及柱子断面改变处的截面。荷载为柱子自重力,并设吊装动力系数为1.5。强度验算近似按下式进行。
式中 —吊装时柱子承受的弯矩(N.㎜)
—弯矩设计值(N.㎜)
—系数,当混凝土强度等级不超过C50时,=1.0,当混凝土强度等级为C80时,=0.94,其间按线性内插法确定
fc—混凝土轴心抗压强度设计值(N/㎜2)
b—柱子截面宽度(㎜)
x—混凝土受压区高度,近似取x =2 as/
h0—柱子截面有效高度(㎜)
fy/—钢筋的抗压强度设计值(N/㎜2)
AS/—受压区纵向钢筋截面面积(㎜2)
as/—受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离(㎜)
应当注意,当柱子从预制时的平卧位置不经翻身而直接吊装时,则平卧柱子的截面及宽面内的配筋均要满足吊装要求。
三.裂缝宽度验算
柱子吊装中的裂缝宽度应控制在0.2㎜内。柱子吊装时裂缝宽度的验算,可按下式计算柱内纵向受拉钢筋的应力(N/㎜2),并由此近似判断其是否满足要求。【】
=
式中 AS—受拉区钢筋的截面面积(㎜2)
按上式计算的钢筋应力 N/㎜2(光圆钢筋),或 N/㎜2(带肋钢筋)时,可认为满足裂缝宽度要求。否则,应按《混凝土结构设计规范》GB50010—2002的规定详细计算裂缝宽度,或采取措施,如改变吊点,增加吊点数量等,以减少吊装时柱子承受的弯矩(MK)。
【例】 厂房柱的几何尺寸和配筋情况如图三所示。混凝土强度等级为C20,吊装时达到强度的100﹪,钢筋采用HRB335,吊装采用一点平卧起吊。试确定吊点位置,并验算强度和抗裂度。
解:(1)确定吊点位置
下柱工字形截面面积为0.1375㎡,上柱矩形截面面积为0.2000㎡,换算长度为==m
换算后柱身全长:
一点起吊时吊点至柱脚的距离为:
(2)平卧起吊强度验算
下柱自重:
上柱自重:
起吊时各控制截面的弯矩:
① 验算B截面强度
取
则
C截面配筋与B截面相同,且MC=39.49KN·mMB=49.92 KN·m 可不必验算
② 验算D截面强度
取b=500mm AS/=2×153.9=308mm2(2Φ14),其余同B截面取值
(3)平卧起吊抗裂度验算
B截面:
C截面:
D截面:
上述验算B截面、D截面计算应力值均大于200N/㎜2,其抗裂能力不能满足吊装要求。
因此,将下柱截面四角钢筋改为4Φ25,则AS=981.8㎜2;上柱截面四角钢筋改为4Φ18,AS=509㎜2,再进行验算。
B截面:
D截面:
经验算,改进配筋后,B截面、C截面、D截面的计算应力值均小于200KN/㎜2,满足吊装的抗裂性要求。
柱子吊装时受力与使用时受力不一样,故必须进行吊装验算,吊点选择应符合吊装弯矩最小的原则若经吊装验算,抗弯强度和抗裂度不能满足时,首先考虑翻身起吊。若翻身起吊仍不能满足时,则可增加吊点,改一点起吊为二点起吊,以减小吊装弯矩,或采取临时加措施。此外,为了便于就位、对中,确保吊装安全,构件绑扎时务使吊钩中心线对准构件重心;水平构件吊装两点绑扎时,应分别用两根吊绳;且对等截面构件,还要求两吊点左右对称,两根吊绳长短一致;吊绳水平夹角应大于等于60?不得小于45;严禁斜吊和起重机负荷行驶。
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