文章来源:明哥的港式建筑笔记
上一篇(点击跳转)我们计算过RS5的墙局部荷载5.65kpa,那么接着来看看如何配筋。
先看看单向板,HK的单向板配筋计算主要可以分为下面这三个大类,分别是(Continuous End末段)(Continuous Mid中段)(Simply Support简支板),区别是计算Design moment也就是设计弯矩的时候不太一样,这个表用于板跨差不多和连续均匀分布的情况。
下面还有一个我使用REVIT绘制的弯矩图,以方便对它们有一个透彻的理解。
例子里,RS5上方是空的,而下方是一块连续板,所以看作连续单向板末端。在这里,这块单向板暂不考虑活荷载最不利分布,那个需要使用软件验算。
在HK一般使用SADS、HK BEAM、 ETABS或者Robot Structural进行验算。
所需要的计算参数有:
板厚Slab thickness=160mm=h
混凝土等级Conc. Grade=45N/mm2 = fcu
钢筋等级Grade of reinf. =500N/mm2 = fy
防火等级Fire Rating=3小时
取混凝土保护层厚度Conc. Cover=25mm
宽度假定b=1000mm(板带理论,假定每个单元宽度为1m)
假设所用钢筋直径为10mm,则板的有效高度d=130mm
恒荷载Dead load:
楼板自重Self weight of slab = 25 x 0.16= 4 kpa
完成面以及下方设备重量= 4kpa(这个跟房间类型和建筑位置有关)
局部荷载(上一节的文章里面算的)= 5.65kpa(主要是楼板上的墙体和填充物)所以总体恒荷载是13.65 kpa
活荷载 Live load主要是Imposed Load,大概是5 kpa
设计的极限荷载Design ultimate load= 1.4 x Dead load + 1.6 x Live load=27.11 kpa(1.4和1.6这些都是荷载分项系数,这里选取的是香港最常见的情况,至于1.0 和 0的组合 ,也就是恒荷载对结构有利时一般情况下应取1.0的情况,在这个楼层并没有出现)。此外,这个单向板的跨度L=3.55m。
而跨中的弯矩Positive moment at mid-span = 弯矩系数x 设计的极限荷载x 跨度的平方,在HK结构规范当中,用这条公式是为了防止四边升起,让这块楼板属于有足够抗扭措施的受约束板(这个可以想象一下游乐场的弹弹床)。
对于这个连续板末端来说,跨中的弯矩系数由表中得知可取到0.086,所以Positive moment at mid-span = 0.086 x 27.11 x 12.60 = 29.38 kNm/m,在这里,27.11就是27.11 kpa,12.60是跨度3.55的平方。
然后应用香港混凝土结构设计规范,若不考虑弯矩重分配,先求出k值和z。k= 跨中弯矩M/(宽度b x d2 x fcu)= 0.039
z= d x (0.5 + (根号 ( 0.25-K/0.9)),这个也叫做lever arm,然后看看这个数有没有大于0.95d,如果大于0.95d就取0.95d,否则取z,于是得出z=124mm,然后计算出钢筋面积,AS = 跨中弯矩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OK。要注意的是,0.13%是对于high yield steel(高屈服钢)来说的,mild steel(低碳钢)是0.24%
然后从钢筋表里面选择T10-125,也就是10毫米直径的间距125mm的钢筋,所以提供的钢筋面积Asprov= 628 平方毫米,大于所需的钢筋面积Asreq= 547平方毫米。然后,楼板边缘位置的配筋也是类似的,在这里因为弯矩的绝对值相同,所以钢筋面积也是一样的。
然后进行DEFLECTION挠度验算(挠度验算比较复杂,可以跳过不看):Actual Span / Depth Ratio = 3550/130 = 27.31 fs= (2/3) x fy x (Asreq/Asprov) 影响因子=0.55+(477- fs)/(120 x(0.9 + (M/(b x d2))) 所以Modification Factor = 1.14 又因为Basic Span / Depth Ratio = 26 (这里悬挑板是7,简单支承板是20,连续板是26),所以Allowable Span / Depth Ratio = 1.14 x 26 = 29.64 大于 27.31,所以OK
那么双向板呢?其实原理也是一样的,只不过长跨和短跨都要计算,所以一共要计算四次那么多,在香港的实际工程当中,很多人会采用EXCEL算。
在上一节,我们曾经算过一块双向板RS21,并且得出局部荷载是7.1 Kpa
因此下面开始计算,所需要的参数有:
板厚Slab thickness=160mm=h
混凝土等级Conc. Grade=45N/mm2 = fcu
钢筋等级Grade of reinf. =500N/mm2 = fy
防火等级Fire Rating=3小时
取混凝土保护层厚度Conc.Cover=25mm
宽度假定b=1000mm(板带理论,假定每个单元宽度为1m)
假设所用钢筋直径为10mm,则短跨方向的有效高度d=130mm
长跨方向的有效高度d=120mm(不一样是因为其中一层钢筋在另外一层底部)
设计的极限荷载Design ultimate load=29.14Kpa,而长短跨的比为1.29
所以:
短跨跨中弯矩为
Positive moment at mid-span = 0.038 x 29.14 x 6.00= 6.73 kNm/m
短跨跨边弯矩为
Negative moment at continuous edge = 0.051 x 29.14 x 6.00 = -8.98 kNm/m
长跨跨中弯矩为
Positive moment at mid-span = 0.028 x 29.14 x 6.00= 4.81 kNm/m
长跨跨边弯矩为
Negative moment at continuous edge = 0.037 x 29.14 x 6.00 = -6.41 kNm/m
上面这些0.038,0.051,0.028和0.037之类的弯矩系数,跟长短跨的比有关,而且还跟长短跨的跨边缘是否连续有关,也就是这块楼板旁边还有没有楼板,而这些弯矩系数,也是在香港混凝土结构设计规范当中的,如下表所示:
所以上面这四个系数的位置,大概是在下面表格中的这个四个位置了咯
下面就有点类似雅思作文的数据分析题目(试问此表有何规律?):
回答:对于同一种板类型来说,长短跨比越大,那么弯矩系数越大。对于同一种板类型来说,长短跨比相同的时候,那么跨边弯矩比跨中要大些。而且总体上来看,一块板如果不连续的板边数量越多,弯矩系数就会越大了。最后,last but not least, 同一种板的类型,除少数情况,短跨弯矩系数βsx比长跨弯矩系数βsy要大。
然后又是开始计算K和Z,看看Z有没有大于0.95d,如果大于0.95d就取0.95d,否则取Z,然后计算钢筋面积,并且看看有没有大于最少配筋率。控制最少配筋率,也是为了防止楼板发生脆性破坏,无论何地都存在的这个。
最后算出双向板RS21的长短跨的边缘和中间的配筋都是208平方毫米每米,因此均可以采用T10-250的钢筋,也就是10毫米直径的间距250mm的钢筋
左边是顶部钢筋,右边是底部钢筋,图中钢筋锚固长度T.A.L.,实际上是由HK的混凝土结构设计规范控制的。T.A.L.的意思是Tension Anchorage Length,也可以翻译成受拉钢筋锚固长度。这边画法跟广东是不一样的,这边的画法是采用以前英国和欧洲的画法,这种画法往后的文章可能还会看到。
好,这期就先说到这里了,如果某些人需要自建房屋,可以尝试参考这篇笔记,结合HK规范,去验证包工头或者设计院的下料是否足够,还是挺有趣的哈。
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