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混凝土柱子吊裝驗算
鋼筋混凝土柱子是按軸心受壓或偏心受壓構件設計的,一般均為對稱配筋。在運輸和吊裝過程中,柱子處于受彎狀態(tài),為此,需確定合理的吊點位置,即柱子在此吊點吊裝時,由自重力產生的最大正彎矩等于最大負彎矩。對整根柱子說來,這種情況下產生的彎矩絕對值最小。
對等截面柱,經過推導知道,在一點起吊時,當?shù)觞c至柱頂距離為0.293l(l為柱子長度)時,柱身的最大正彎矩等于最大負彎矩,即柱子的起吊彎矩最小。當兩點起吊或平移時,此距離為0.207l(圖14-92)。
圖14-92柱子吊裝由自重產生的彎矩
(a)一點起吊時;(b)兩點起吊或平移時
對非等截面柱,此結論需修正。如按彎矩相等原則用數(shù)學方法推導較繁雜,用換算長度方法雖有一定誤差但簡便易行。換算方法如下(圖14-93):
圖14-93柱子的長度換算
(a)柱子原有長度;(b)柱子換算后長度
式中a——柱子換算斷面的截面積(m2);
A——柱子標準斷面的截面積(m2);
l1——柱子標準斷面的長度(m);
l2——柱子換算斷面的長度(m);
l‘2——柱子換算斷面的換算長度(m);
K——考慮換算后力臂變化的系數(shù):
當a/A<1時,K取1.10~1.30,當a/A>1時,K取0.90~0.70,a/A比值大時取小值。
2.吊裝驗算
(1)強度驗算
吊點確定后,用力學方法計算柱子的吊裝彎矩。荷載即柱子自重力,但應考慮吊裝動力系數(shù)(一般取1.5。必要時根據(jù)吊裝實際情況酌減)。彎矩算出后,按受彎構件的計算方法驗算各控制截面的強度,控制截面取彎矩最大及柱子斷面改變處的截面。
強度驗算近似按下列公式進行:
式中Mk——吊裝時柱子承受的彎矩(N•mm);
M——彎矩設計值(N•mm);
α1——系數(shù),當混凝土強度等級不超過C50時,α1=1.0,當混凝土強度等級為C80時,α1=0.94,其間按線性內插法確定;
fc——混凝土軸心抗壓強度設計值(N/mm2);
b——柱子截面寬度(mm);
x——混凝土受壓區(qū)高度,近似取x=2a‘s;
h0——柱子截面有效高度(mm);
f‘y——鋼筋的抗壓強度設計值(N/mm2);
A‘s——受壓區(qū)縱向鋼筋截面面積(mm2);
a‘s——受壓區(qū)縱向鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離(mm)。
應當注意,當柱子從預制時的平臥位置不經翻身而直接吊裝,則平臥柱子的截面及寬面內的配筋均應滿足吊裝要求。
(2)裂縫寬度驗算
柱子吊裝中的裂縫寬度應控制在0.2mm內。
柱子吊裝時裂縫寬度的驗算,可用下述公式計算柱內縱向受拉鋼筋的應力σsk,并由此近似判斷其是否滿足要求:
式中As——受拉區(qū)鋼筋的截面面積(mm2)。
按上述公式計算的鋼筋應力σsk如果小于或等于160N/mm2(光面鋼筋)或200N/mm2(變形鋼筋)時,可認為滿足裂縫寬度要求。否則,可按《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2002)第8.1節(jié)詳細計算裂縫寬度,或采取措施,如改變吊點、增加吊點數(shù)量等,以減小吊裝時柱子承受的彎矩(Mk)。
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