水工少筋混凝土结构设计方法

1、水工少筋混凝土构造设计方法水工少筋混凝土构造设计方法 水工少筋混凝土构造设计方法 水工少筋混凝土构造设计方法摘要:少筋混凝土构造是指配筋率低于普通钢筋混凝土构造的最小配筋率、介于素混凝土构造和钢筋混凝土构造之间的一种少量配筋的构造,简称少筋混凝土构造,也称为弱筋混凝土构造关键词:水工 少筋 混凝土 构造 设计 方法一、概述少筋混凝土构造是指配筋率低于普通钢筋混凝土构造的最小配筋率、介于素混凝土构造和钢筋混凝土构造之间的一种少量配筋的构造,简称少筋混凝土构造,也称为弱筋混凝土构造。这类构造在水利工程设计中是难于防止的,有时,它在某些水工混凝土工程构造中处于制约设计的重要地位。从逻辑概念讲,只要允

2、许素混凝土构造的存在,必定会有少筋混凝土构造的应用范围,因为它毕竟是素混凝土和适筋混凝土构造之间的中介产物。凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物所用的混凝土称水工混凝土,水工混凝土多数为大体积混凝土,水工混凝土对强度要求那么往往不是很高。在一般水工建筑物中,如闸墩、闸底板、水电站厂房的挡水墙、尾水管、船坞闸室等,在外力作用下,一方面要满足抗滑、抗倾覆的稳定性要求,构造应有足够的自重;另一方面,还应满足强度、抗渗、抗冻等要求,不允许出现裂缝,因此构造的尺寸比较大。假设按钢筋混凝土构造设计,常需配置较多的钢筋而造成浪费,假设按素混凝土构造设计,那么又因计算所需截面较大,需使用大量的混凝土。对于

3、这类构造,如在混凝土中配置少量钢筋,在满足稳定性的要求下,考虑此少量钢筋对构造强度平安方面所起的作用,就能减少混凝土用量,从而到达经济和平安的要求。因此,在大体积的水工建筑物中,采用少筋混凝土构造,有其特殊意义。关于少筋混凝土构造的设计思想和原那么,我国?水工混凝土构造设计标准?(SL/T19196)作了明确的规定。二、标准对少筋混凝土构造的设计规定对少筋混凝土构造的设计规定表达在最小配筋率规定上,这里将?水工混凝土构造设计标准?(SL/T19196)(下文简称标准)有关最小配筋率的规定,摘录并阐述如下:1.一般构件的纵向钢筋最小配筋率一般钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的配筋率不应小于标准表9.

4、5.1规定的数值。温度、收缩等因素对构造产生的影响较大时,最小配筋率应适当增大。2.大尺寸底板和墩墙的纵向钢筋最小配筋率截面尺寸较大的底板和墩墙一类构造,其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋根本最小配筋率所列的根本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。即1)对底板(受弯构件)或墩墙(大偏心受压构件)的受拉钢筋As的最小配筋率可取为:min=0min ()也可按以下近似公式计算:底板 min= (标准9.5.2-1)墩墙 min= (标准9.5.2-2)此时,底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制,但应配置适量的构造钢筋。2)对墩墙(轴心受压或小偏心受压构件)的受压钢筋A

5、s的最小配筋率可取为:'min=0min ()按上式计算最小配筋率时,由于截面实际配筋量未知,其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出,需先假定一配筋量经23次试算得出。上列诸式中 M、N截面弯矩设计值、轴力设计值;e0轴向力至截面重心的间隔 ,eo=M/N;Mu、Nu截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力;b、ho截面宽度及有效高度;fy钢筋受拉强度设计值;d钢筋混凝土构造的构造系数,按标准表4.2.1取值。采用本条计算方法,随尺寸增大时,用钢量仍保持在同一程度上。3.特大截面的最小配筋用量对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的构造构件,标准规定:如经论

6、证,其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制,钢筋截面面积按承载力计算确定,但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。 为慎重计,目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率,对于其他构造,那么仍建议采用标准表9.5.1所列的根本最小配筋率计算,以防止因配筋过少,万一发生裂缝就无法抑制的情况。经历算,按所建议的变化的最小配筋率配筋,其最大裂缝宽度根本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的构造,为控制裂缝不过宽,宜将本标准表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率进步0.05%。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时,那么可仅配构造钢筋。三、标准的应用举例 解:1)取1m板宽,按受弯构件承载

7、力公式计算受拉钢筋截面面积As。s= =0.012556 As=591mm2计算配筋率= = =0.041%2)如按一般梁、柱构件考虑,那么必须满足min条件,查标准表9.5.1,得0min=0.15%,3)现因底板为大尺寸厚板,可按标准9.5.2计算minmin=0.0779%As=minbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2 讨论:1)对大截面尺寸构件,采用标准9.5.2计算的可变的min比采用标准表9.5.1所列的固定的0min可节省大量钢筋,本例为1:1130/2175=1:0.52。2)假设将此水闸底板的板厚h增大为2.5m,按标准9.5.2计

8、算的min变为:min=0.0461% 可见,采用标准9.5.2计算最小配筋率时,当承受的内力不变,那么不管板厚再增大多少,配筋面积As将保持不变。 解:1) b×h=1.0m×1.0m时,轴心受压柱承载力公式为:N(fcA+fyAs)=78,属于短柱,稳定系数=1.0,As=3809mm2=0.38%由标准表9.5.1查得0min=0.4%,对一般构件,应按0min配筋As=0minA=0.4%×106=4000mm22) b×h=2.0m×2.0m时,假设仍按一般构件配筋,那么As=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2现因构件尺寸已较大,可按标准9.5.3计算最小配筋率:min=0min()式中因实际配筋量As尚不知,故需先假定As计算Nu。假定As=4000mm2。Nu=fyAs+ fyAs=210×4000+10×4.0×106=40.84&