北京理正工具箱楼梯计算在水利工程中的合理应用

中国论文网 发表于2022-11-19 23:33:57 归属于水利论文 本文已影响667 我要投稿 手机版

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  摘要:针对本工程楼梯系统结构特点,采用调整软件荷载系数,封装荷载的方法,使北京理正结构工具箱(GB规范)用于水利工程中楼梯内力计算及配筋计算进行计算,计算结果满足要求,能为工程设计提供指导依据,提升工作效率。


  关键词:楼梯设计;理正工具箱;水利规范;荷载系数


  一、工程概况


  本工程楼梯为板式楼梯,总高度12m,共7块梯段板组成。


  楼梯板厚200mm,厚C25钢筋混凝土板,踏步尺寸300x150(宽x高)。楼梯布置见图1~2所示。


  二、楼梯结构配筋计算


  楼梯系统由梯梁+梯段板+平台板组成,楼梯计算包括荷载计算,内力计算,配筋计算,截面尺寸验算。


  楼梯段TB-1、TB-2、TB-3、TB-4、TB-5及TB-6为楼梯踏步板和休息平台组合而成的带平台的折板楼梯,其中楼梯板TB-2与TB-3、TB-4、TB-5、TB-6结构类似,故只需选取支撑条件较差的TB-3及TB-4计算即可代表这几个类型的楼梯,故选取TB-1、TB-2、TB-3、TB-4来进行该楼梯的计算。其余TB-5与TB-6均参照TB-4进行配筋。本文中仅截取TB-2进行分析。


  (一)楼梯几何参数及荷载计算


  (1)楼梯板计算几何参数


  斜梯段板的宽度:b=1.2m


  踏步高度:d=0.150m


  踏步宽度:e=0.300m


  踏步步数:n=14


  踏步板倾斜角:α=26.57°


  梯段板与水平方向夹角余弦值:cos=0.89


  斜板和平台板的厚度取t=200mm(根据计算结果选定)


  (2)楼梯荷载


  1)踏步板段荷载计算


  对折板取1m宽作为其计算单元;楼梯板的恒载包括:栏杆自重、踏步面装修荷载、踏步楼梯段板自重和楼梯板下抹灰;


  踏步面层恒荷载标准值的计算公式为:


  踏步楼梯板自重恒荷载的计算公式为:


  梯段板底下抹灰恒荷载的计算公式为:


  根据SL744-2016《水工建筑物荷载设计规范》,楼梯活荷载取为4.0kN/m2


  2)平台板段荷载


  平台板恒荷载:


  对休息平台取1m宽作为其计算单元;


  休息平台的恒载包括:水泥砂浆层、平台板、和板下抹灰;


  平台板装修层面恒荷载的计算公式:


  平台板自重恒荷载的计算公式:


  板下抹灰恒荷载的计算公式:g6=


  (二)荷载参数调整


  (1)调整依据


  北京理正结构设计工具箱软件7.0PB4(网络版)中楼梯的计算是采用《建筑抗震设计规范》(GB50010-2010),而本次计算依据主要是根据《水工建筑物结构设计规范》(SL191-2008)、《水工建筑物抗震设计规范》(SL744-2016),其中:


  式中:K——承载能力安全系数


  S——荷载效应组合设计值


  R——结构构件的截面承载力设计值


  1)承载能力极限状态计算时,结构构件计算截面上的荷载效应设计值S应按下列计算规定计算:


  基本组合


  当永久荷载对结构起不利作用时(楼梯计算中只需考虑不利作用):


  ——自重、设备等永久荷载标准值产生的荷载效应


  ——土压力、淤沙压力及围岩压力等永久荷载标准值产生的荷载效应


  ——一般可变荷载标准值产生的荷载效应


  ——一可控制崎不超出规定限制的可变荷载标准值产生的荷载效应


  2)承载能力极限状态计算时,钢筋混凝土、预应力混凝土及素混凝土结构构件的承载力安全系数K根据《水工建筑物结构设计规范》(SL191-2008)表3.2.4选取,


  本次工程,取安全系数k=1.2。


  (2)调整结果


  故需将软件中的主要的荷载系数调整为下表3:


  三、内力及配筋结果


  (1)计算说明:


  (a)简化方法:取板沿着宽度方向单位长度的板带


  (b)计算方法:矩阵位移法


  (c)钢筋:d-HPB300;D-HRB335;E-HRB400;F-RRB400;G-HRB500;


  (2)板段配筋計算结果:


  1)计算板段-1(左内延长):截面B×H=1000×200


  裂缝限值:[W]=0.30mm


  验算结论:Wmax=0.107mm<[W]=0.30mm,满足。


  2)计算板段-2(斜梯段):截面B×H=1000×200


  挠度限值:[f]=31.29mm


  验算结论:fmax=29.64mm<[f]=31.29mm(6259/200),满足。


  裂缝限值:[W]=0.30mm


  验算结论:Wmax=0.190mm<[W]=0.30mm,满足。


  3)计算板段-3(右内延长):截面B×H=1000×200


  裂缝限值:[W]=0.30mm


  验算结论:Wmax=0.070mm<[W]=0.30mm,满足。


  四、研究结论


  经计算可知,采用北京理正工具箱进行计算时,楼梯内力及配筋满足规范要求,并可通过荷载系数调整法充分优化结构尺寸及配筋型式,提升水利工程中楼梯设计效率,避免繁琐的反复手算配筋工作,配筋结果更加经济合理。


  作者简介:刘启超(1991.1—),男,工程师,从事水工结构及岩土工程方面工作。

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