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建筑结构有关论文范文数据库,与基于Sap2000的井字梁设计相关毕业论文
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【摘 要】根据工程经验,确定构件截面及布置方式,使用软件Sap2000快捷、准确的计算内力和弹性挠度,进而可以完成井字梁构件的设计.在施工过程中,应特别注意井字梁的配筋构造要求,确保建筑结构安全可靠.
【关 键 词】Sap2000；井字梁；布置；挠度
ThedesignofthesquarecrossinggirderbasedonSap2000
ZHANGqiu-min,PEIya-tao
AbstractThesectionsandthebeam’slayoutofabuildingcanbegivenaccordingtotheusualengineeringexperience.Usingthesoftware,whichisSap2000,theinternalforcesandelasticityflexibilityarequicklyandaccuratelyattained,thenthedesignispletedafteraseriesofputations.Aparticularattentionshouldbepaidtothegeneraldemandofthereinforcementinordertoensuretheconstruction’ssecurity.
KeywordsSap2000；squarecrossinggirder；layout；flexibility；
在工业厂房多层办公建筑中,为了获得大空间,满足建筑功能需求,并达到经济、美观的目标,设计人员经常采用的结构形式就是井字梁.井字梁较一般主次梁结构,具有较大的跨高比,在满足净空的要求下,可以降低层高.纵横交错的井字梁两个方向梁截面尺寸相同,将楼盖或屋盖划分成若干正方形或接近正方形的小区格,提供天然的顶棚,造型美观.
1.井字梁初步设计
1.1井字梁的布置
应尽量调整井字梁的间距,使井字梁避开与框架柱连接.若井字梁与框架柱相连,在荷载作用下,由于两者的刚度相差悬殊,梁柱节点容易成为受力的薄弱点而导致首先破坏.当无法避开,或结构空间较大时,也可以把与框架柱相连的井字梁设计成大井字梁,其余小井字梁套在其中,形成大小井字梁相嵌的结构形式,楼面荷载从小井字梁传到大井字梁,再从大井字梁传到框架柱.
井字梁楼盖两个方向的跨度比一般要求不大于1.5,当大于1.5时,宜将楼盖设计成大小井字梁相嵌的形式.两个方向井字梁&#
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1.2井字梁的截面尺寸
两个方向的井字梁高度应相等,一般取为短跨跨度的1/20～1/15.井字梁宽度一般取为梁高的1/4～1/3,且不小于120mm.
由边主梁支撑的井字梁楼盖,井字梁与边梁的节点宜采用铰接节点.边梁按框架梁考虑,必须满足承载力和正常使用极限状态设计,以及相应的构造措施.边梁的截面高度按单跨梁的规定执行,取跨度的1/12～1/8.
井字梁楼板按双向板计算,不考虑井字梁的变形,假定双向板支撑在不动支座上,最小厚度为80mm,且应大于等于较小边长的1/40.
井字梁、边梁及楼板的截面尺寸确定以后,就可以进行计算分析,根据计算结果,可以对所选截面进行调整.
2.井字梁计算
井字梁的计算通常采用查表的方法进行,表格只能计算有限的m×n的井字梁形式,且每边的井字梁的间隔必须相等,在实际工程中,往往很难达到,只能近似,并且井字梁布置也受到限制,这给计算带来很大不便,直接影响计算结果的可靠性.
Sap2000是一个集成化的通用结构分析与设计软件,在世界范围内广泛应用,是土木结构工程最有效和最实用的软件.它采用独特的图形操作界面,利用面向对象的操作方式建模,可以方便的建立各种复杂的结构模型,且集荷载计算、静力分析、线性和非线性计算等所有计算分析于一体,容纳了最新的静力、动力、线性和非线性的分析技术,计算快捷,分析结果合理可靠,其权威性和可靠性得到了国际上业界的一致肯定.目前,Sap2000已将中国规范纳入其中,给中国的结构设计提供了新平台.它解决了查表计算方法存在的问题,井字梁布置方便灵活,计算速度快,计算结果可靠性高.
在Sap2000建模过程中,使用线单元中的框架单元来模拟梁柱,使用面单元中的壳—薄壳单元模拟楼板.本工程中楼板平面布置规则,楼板没有过大面积的开洞,指定不同隔板束缚到每个不同的Z高度处,实现规范中的楼板平面内无限刚性的假定.释放井字梁梁端弯矩33实现井字梁与边梁的铰接.
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根据《混凝土结构设计规范》,混凝土受弯构件的最大挠度应按准永久值组合,并应考虑荷载的长期作用的影响进行计算.计算值不超过规定的挠度限制.根据《建筑结构荷载规范》可得到各可变荷载的准永久值系数.
根据Sap2000计算分析结果,可以进行井字梁的承载力极限状态设计,同时根据构件弹性挠度、塑性挠度、考虑荷载长期作用影响的长期刚度B和梁截面抗弯刚度的关系,即可求得井字梁的塑性挠度.
3.井字梁配筋构造要求
井字梁上、下部纵筋均短跨在下,长跨在上；短跨梁箍筋在两个方向梁相交范围内通常设置；相交处两侧各附加3道箍筋,间距50mm,箍筋直径和根数同梁内箍筋.
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两个方向梁相交的格点处是梁的弹性支座,每边梁下面的纵向受拉钢筋不能在格点处断开,应直通两端支座.当钢筋不够长时,梁下部钢筋连接位置宜位于支座ln/4范围内,且在同一连接区段内钢筋接头面积百分率不宜大于50%.4、工程实例
重庆某化验楼顶层有10.8m×14.7m的大空间结构,功能为大会议室.根据井字梁布置原则和截面尺寸要求,确定：井字梁截面为200mm×700mm,边梁截面为300mm×900mm,井字梁布置避开柱位详见图1.井字梁区格为4×6,横向井字梁间距为2400mm×3+2500mm×3.这种井字梁布置方式合理,但是通过查表无法计算其内力和挠度值.而Sap2000模型中构件布置方便灵活,且计算结果合理可靠.
根据《混凝土结构设计规范》允许挠度值[f]等于ln/400等于10800/400等于27mm,允许裂缝宽度0.30mm.根据Sap2000计算分析结果,弯矩M等于102kN*m,弹性挠度fE等于8.86mm.在弯矩和弹性挠度相同下,配筋方式的不同,对正常使用极限状态的影响详见表1：
从上表可知：
1）井字梁的配筋面积主要由塑性挠度控制.
2）由情况3和5得知上部钢筋取下部钢筋面积的1/3,或上下部钢筋面积相同,这两种配筋方式都能满足结构设计要求.
5.总结
根据以往经验,确定井字梁、边梁和楼板截面并合理布置井字梁,使用有限元结构设计软件Sap2000计算杆件内力和弹性挠度,进而可以完成井字梁设计.在施工过程中,应特别注意井字梁的配筋构造要求,确保建筑结构安全可靠.
参考文献
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