钢筋混凝土薄壳结构设计规程_部分(V)

'工程建设标准全文信息系统带肋旋转壳在环向按截面惯性矩折算的厚度应取受压区域内最小值环向肋截面与宽度为肋间距的壳板截面之和对其总截面形心轴的惯性矩经向肋截面面积与宽度为肋间距的壳板截面面积之和壳体环梁的内力设计环梁时应先求出各种情况下的内力然后进行截面设计在壳体边缘处的水平推力作用下图环梁产生的轴向内力以拉力为正可由下列公式计算式中旋转壳外内环梁截面上的轴向力扁球壳外内环梁截面上的轴向力扁球壳壳板外内环边缘处截面上经向的分布轴向力可按本规程表中的公式计算注公式中带下划线部分为次要项下同矩形截面外内环梁在外环经向力矩图和内环经向力矩作用下外内环梁中产生的绕环梁截面水平中性轴的弯矩以梁截面下部受拉为正应符合下列规定工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统nbNbmaaaNb图环梁截面上的轴向内力图外环力矩一般旋转壳的外环经向力矩可由下列公式计算扁球壳的外环经向力矩可由下列公式计算外环梁在经向力矩作用下产生的弯矩可由下列公式计算一般旋转壳的内环经向力矩可由下列公式计算扁球壳的内环经向力矩可由下列公式计算外环梁在经向力矩作用下产生的弯矩可由下列公式计算当外环梁支承在若干柱子上时可按柱子为铰支点按曲梁计算其内力图且应符合下列规定当环梁在竖向线分布荷载包括环梁自重作用下环梁的各项内力计算应符合下列规定跨中绕截面水平中性轴图轴的弯矩可由下工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统列公式计算1θc式中环梁下支柱数θx支柱处绕轴的弯矩可由下列公式计算图环梁支承情况柱子任意截面处绕轴的弯矩可由下列公式计算式中曲梁跨中算起的圆心角图任意截面处的扭矩可由下列公式计算最大扭矩处的可由下列公式计算具有常用支柱数的环梁在均布线荷载作用下产生的内力可按表规定采用当环梁下面为满布支承时环梁内力计算应符合本规程第条的规定当环梁下为有限支柱时环梁内力计算应符合本规程第条的规定支承在柱上的外环梁受不对称风雪荷协作用时可根据壳体传至环梁的内力的竖向分量分段按曲梁计算作用在壳体环梁上的内力的水平分量由全部支柱平均承担工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统环梁内力表表弯矩最大扭矩最大竖向切力支柱数数值位置跨中支柱构造要求旋转壳应设外环开口旋转壳还应设内环旋转壳符合下列条件之一时可以加肋壳体厚度太小不能保证稳定性采用装配整体式壳体壳体承受集中荷载或开有孔洞壳板靠近边缘部分应局部加厚并应符合本规程第节的规定边缘处加厚部分应采用过渡曲线并配置双层钢筋图图集中荷载作用处配筋图壳体边缘的配筋附加钢筋工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统当光面壳上作用集中荷载时必须按计算设置附加钢筋其构造可按图规定采用外环梁的设计应符合下列规定外环梁可支承在环墙上或柱子上外环梁截面可采用图所示形式其中图所示可用于一般情况图所示可用于墙支承的情况外环梁可采用非预应力和预应力配筋当外环梁承受的拉应力大于混凝土抗拉强度设计值的倍时宜考虑预应力配筋或采取其他构造措施采用预应力配筋时其预应力值宜使环内应力接近于壳体边缘处按薄膜理论计算所得的环向应力值装配整体式旋转壳的构造应符合本规程第章的有关规定装配整体式旋转壳的块体划分应符合下列规定可采用沿壳体经向和环向同时分割的梯形带肋板块体的边线可为弧线图或直线图当吊装设备起重量较大而壳体跨度小于时可以采用仅沿经向分割成扇形的带肋板图在吊装过程中可在构件下加设临时拉杆旋转壳在矩形截面的外环梁顶部或底部挑出混凝土雨篷图外环梁的截面形式图装配式壳的块体划分工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统时应将雨蓬看作为环梁的一部分而进行内力分析如果雨蓬的挑出长度不大于可不考虑其对环梁内力的影响此时外环梁仍可按矩形截面计算和配筋但在布置钢筋时应将环梁顶部或底部钢筋的布置在雨蓬的外檐口而将其余的均匀设置在梁的顶部或底部此外雨蓬板还应按悬臂圆板计算弯矩并配置径向钢筋在距内环边缘倍壳体特征长度参数的范围内壳体应配置双层抗弯钢筋工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统双曲扁壳几何尺寸双曲扁壳应由壳板及竖直的边缘构件组成可采用等曲率壳或不等曲率壳双曲扁壳的矢高与底面最小边长之比不得大于不等曲率双曲扁壳的较大曲率与较小曲率a之比及底面长边与短边之比均不宜大于ofbbx双曲扁壳的曲面与曲率应符合下列规定fa壳板曲面可采yz用抛物线移动曲面按图所示的坐标系坐标原点取壳一边中图壳体的坐标和几何尺寸点时曲面方程可表示如下曲面在方向的曲率可由下列公式计算式中双曲扁壳沿轴方向边界上的矢高双曲扁壳沿轴方向的边长工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统壳板曲面亦可采用圆弧移动曲面或球面当采用圆弧移动曲面时壳板中曲面在方向的曲率半径应分别取方向圆弧的半径当采用球面时壳板中曲面在方向的曲率半径应取球的半径均布荷载作用下的内力计算当双曲扁壳边长与壳体特征长度参数之比和不小于时壳体在轴方向均布荷载uw作用下的内力正方向见图v其内力计算应符合下列规定zv1m1m2v2壳板的内力计算区域划tn1vt分如下n2vt除去壳板四角长宽分别为倍壳体特征长度参数的个矩形区域外以凹角连线和图壳体内力与位将区域划分成四块左右两块移的正方向为区图上下两块为区四角四个矩形区域为区各区域壳板内力计算应符合下列规定区壳板内力可由下列公式确定式中壳板截面上顺轴中曲面切线方向的分布轴向力工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统壳板截面上顺轴中曲面切线方向的分布轴向力壳板截面上切向的分布剪力壳板截面上的分布薄膜内力宜符合本规程附录第条的规定计算点在方向距较近边的距离图ⅢDBⅢ3c2Ⅱb/2x"y"ⅠⅠxbxox"Ⅱb/2y"ⅢⅢ3c2AC3c13c1aayy图内力计算区域的划分区壳板内力可由下列公式确定式中计算点在方向距近边的距离图区壳板内力可由下列公式确定工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统壳板角点处的分布剪力可采用下列公式计算时时公式中正负号由该点附近薄膜剪力的符号确定壳板分布弯矩扭矩及竖向剪力的计算应符合下列规定区相应的内力可由下列公式计算式中壳板平行于轴截面上的分布弯矩壳板平行于轴截面上竖向的分布剪力公式中正负号分别用于等于边及等于边的附近区相应的内力可由下列公式计算式中壳板平行于轴方向截面上的分布弯矩壳板平行于轴方向截面上竖向的分布剪力公式中正负号分别用于等于边及等于工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统边的附近区相应的内力可由下列公式计算等曲率壳在区的分布扭矩可由下列公式计算非角点处式中壳板截面上的分布扭矩系数按本规程表规定采用角点处关于公式和右端正负号选取的规定和二点附近取上面的符号和二点附近取下面的符号不等曲率壳在区的分布扭矩可由下列公式计算非角点处角点处公式中的正负号选取规定同前工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统任意边界形状和任意边界条件的双曲扁壳在法向荷载作用下其内力和位移的计算应符合本规程第条的有关规定正方形底双曲扁壳边长与壳体特征长度参数之比小于时均布荷载作用下的截面内力计算应符合本规程第条的规定法向集中荷载作用下的内力和位移计算在法向集中荷载作用下可将坐标原点移至荷载作用点图进行内力及位移计算F当集中荷载作用点与壳板边界x的最小距离大于值时可略y去壳体边界对壳板内力和位移的影响图集中荷载作这里为壳体方向两个曲率半用下壳体的坐标径中的较大者壳板内力和位移的计算应符合下列规定对于等曲率壳内力和竖向位移的计算可采用下列公式工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中壳板轴方向的位移即竖向位移系数按本规程表规定采用对于不等曲率双曲扁壳内力和竖向位移可根据参数由式定义采用下列公式计算时时在直线上工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中系数按本规程表规定采用计算点与坐标原点的距离在直线上工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统在直线上工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中系数按表规定采用时计算壳板截面上弯矩扭矩时可取处之值为零然后与处之值按线性插值法求得计算值壳板的其他内力和位移可采用下列公式计算在直线上在直线上在直线上工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统数值表当集中荷载分布面积的圆半径为时在荷载作用点处的内力弯矩和位移可按本规程第款的有关规定采用对不等曲率的壳体计算时应取较大的曲率半径当壳体边长与壳体特征长度参数之比和均不小于时如集中荷载作用点与壳板边界的距离小于则壳体内力和位移的计算仍可按本规程第条的规定采用但应按映象法修正当集中荷载靠近某一边界时可假设在无限大壳体上作用有一对集中荷载和它们一正一负地布置在壳面上图然后分别计算在和单独作用下壳体上各点的内力并将计算结果叠加当集中荷载作用在角隅附近时可假设在无限大壳体上作用着四个正负相间的集中荷载其位置相互对称于壳体角隅处的边界及其延长线图然后分别计算这四个集中荷载作用下壳体的内力和位移并将计算结果叠加工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统11-F+FAB-FBA-F+FDCDC图映象法示意壳体实际边界半边荷载填充荷载和水平荷载作用下的内力和位移计算双曲扁壳在半边均布荷载作用下的内力及位移可先按对称均布荷载及反对称均布荷载图分别进行计算然后叠加而得qq图荷载分解壳体受反对称均布荷载作用时可先将原壳板一分为二形成两个四边简支扁壳壳板的曲率不变而垂直于荷载反对称方向的边长为原壳体这一方向边长的一半这方向边缘处的矢高为原矢高的图然后分别计算这两个四边简支扁壳在各自均布荷载作用下的内力和位移即可得原壳体的内力和位移工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统这两个假想的四边简支扁壳在均布荷载作用下的内力和位移可按ofbfbxz本规程第条的规定计f"afa算y当半边均布荷载值不超过壳体全部均布荷载的时可图壳体分割将两者相加按满布荷载进行计算双曲扁壳在填充荷载作用下的内力计算应符合本规程第的规定四边简支双曲扁壳在轴方向受均布水平荷载作用时壳板的内力和位移可按下列公式计算坐标见图式中壳板沿轴方向的位移其它的内力和位移均为零四边简支双曲扁壳在轴方向受均布水平荷载作用时可将坐标轴转换方向后仍按本规程第条的规定采用如果水平荷载与和轴方向不平行则可将其分解为和轴方向的两个分量分别计算再行叠加双曲扁壳可倾斜放置但壳体底平面的倾角不宜大于此时应将壳体所受的荷载分为与底平面垂直的和平行的两个分量分别按本规程第条及第条的规定采用稳定验算等曲率双曲扁壳在法向荷载作用下的稳定应按下列公式验算式中法向荷载设计值不等曲率双曲扁壳在法向荷载作用下的稳定应按下列工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统公式验算带肋壳的计算对于沿和轴方向带加劲肋的双曲扁壳当两个方面肋的分布都比较均匀肋数不少于根肋在和轴方向的间距和均不大于且两者之比不大于时壳体可按光面壳计算内力和位移但壳体特征长度参数计算应符合下列规定等曲率壳特征长度参数由下列公式计算式中双曲扁壳轴方向的特征长度参数平行于轴方向截面上的肋宽图工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统平行于轴方向的肋间距带肋壳在轴方向按截面惯性矩折算的厚度带肋壳在轴方向按截面面积折算的厚度b2l2yl0xl1hthb1l1图带肋壳板的平面单元不等曲率壳特征长度参数由下列公式计算带肋双曲扁壳在法向荷载作用下的稳定应采用下列公式计算工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统带密肋的双曲扁壳可从微分方程求解荷载作用下的内力和位移边缘构件双曲扁壳的边缘构件可采用下列形式带拉杆的双铰拱拱形桁架等截面或变截面的薄腹梁和多柱支承的曲梁根据设计要求也可用空腹桁架或刚架边缘构件可按空间杆系结构或平面杆系结构计算计算时可将壳体传至边缘构件上的分布荷载转化为若干竖向与水平的集中力及其对边缘构件中轴产生的力矩在均布荷载作用下壳体边缘处的剪力可作为作用在边缘构件上的均布荷载构造和配筋整体式和装配整体式双曲扁壳在构造上除应符合本规程第章的有关规定外尚应符合下列规定双曲扁壳的边拱可采用非预应力的或预应力的构件边拱与支承柱端部应预埋钢板然后焊接边拱端部与柱端连接部位应进行局部承载力计算整体式双曲扁壳采用非预应力边拱时两边拱的相交节点图应符合下列规定边拱相交部位的内侧应做成圆弧形两边拱内的钢筋应相互伸入对方区域并焊接在一起两边拱相交部位应配置双层数量各为的附加钢筋附加钢筋的锚固长度应符合现行国家标准混凝土结构设计规范的规定整体式双曲扁壳采用预应力边拱时两边拱的相交节点图应符合下列规定边拱相交部位的内侧应做成圆弧形圆弧形部位外侧应配置的附加钢筋附加工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统钢筋的锚固长度应符合现行国家标准混凝土结构设计规范的规定在边拱端部应设置钢板和片钢丝网边拱内的钢筋应焊接在钢板上12416723585109a)整体式非预应力边拱b)整体式预应力边拱图边拱构造示例柱帽过渡圆弧曲线附加筋附加筋箍筋预应力筋非预应力筋焊接铆固钢板端部片钢丝网钢板端部焊缝双曲扁壳的配筋除符合本规程第章的有关规定外尚应符合下列规定壳板受拉区应配置抗拉钢筋并设置于截面形心处应采用焊接连接搭接长度应符合现行国家标准混凝土结构设计规范的规定壳板四角应配置与边缘呈角的斜钢筋并双层对称配置在壳板四周边附近宽为倍壳体特征长度参数范围内宜配置双层钢筋装配整体式双曲扁壳的预制壳板划分应符合下列规定工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统可采用平行于壳体边缘划分方式或壳板同心圆划分方式采用平行于壳体边缘划分方式时每块壳板的水平投影为矩形或正方形而实际的壳板为平行四边形或菱形采用这种方式时应符合下列规定每块壳板的边长应由施工条件确定在划分壳的块体时宜把对角线长度差小于的预制板划分为同一类型且应使预制板对角线的实际长度稍小于理论长度预制块体的二对角线长度可由下列公式确定式中块体的长度图块体四角点的相对坐标块体边的水平投影长度aBDaACCBDZCAZBZDx1ZAB"C"xy1y2zyA"D"图装配整体式双曲扁壳的分块在双曲扁壳的四个角隅区可采用三角形板块替代四边形板块当双曲扁壳的距度大于时宜在角隅区三角形板块的拼缝中加设预应力筋工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统同心圈划分方式只适用于等曲率双曲扁壳图图装配整体式等曲率双曲扁壳的分块工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统圆柱面壳几何尺寸和计算圆柱面薄壳以下简称柱面壳的主要构件应包括壳板边梁及横隔柱面壳按其几何特征和几何形状可分类如下根据柱面壳的几何特征可分为长壳和短壳长壳应满足下列条件式中柱面壳的宽度即柱面壳边梁间的水平距离柱面壳的跨度即柱面壳横隔的间距短壳应满足下列条件根据柱面壳的几何形状可分为单波和多波柱面壳长壳壳体的矢高图不宜小于壳跨度的壳板的矢高不应小于壳宽度的短壳壳板的矢高不应小于壳宽度的长壳及短壳均应按壳体弹性理论计算内力和位移当符合下列规定时计算可简化若壳板中曲面曲率半径与跨度之比大于且边梁无中间支承则当荷载和壳体横截面均对称时可按梁理论计算在荷载或壳体横截面不对称时可按薄壁构件计算若壳板中曲面曲率半径与跨度之比不小于则可将壳板与横隔合并按拱或弧形桁架计算且边梁与其相邻的部分壳板取宽度为可看作倒形截面梁进行配筋其荷载包括边梁自重及相邻壳板上的荷载工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统多波柱面壳的最外波为外波或边波其余部分为内波边波外半边的内力可按单波柱面壳计算而内半边的内力可按内波柱面壳计算xltfftothrabBΦΦk图圆柱面壳的几何尺寸设计两端简支单跨柱面壳的横隔时应使其刚度符合下列规定横隔在其平面内的刚度应很大使壳板在该处的环向位移和法向位移可近似取为零横隔在其平面外的刚度宜很小使壳板在该处的纵向力可近似取为零截面对称并承受均布荷载的两端简支长壳和短壳可按本规程附录的有关规定计算其内力和位移对任意边界条件的圆柱面壳可采用本规程附录的公式计算此时应取壳体跨度方向的中曲面主曲率为零并将边梁视作弹性支承壳体稳定验算应符合下列规定当壳体跨度与宽度之比不小于时荷载作用下壳板的纵向压应力应满足下列要求工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中壳板的纵向压应力采用荷载设计值进行计算当壳体跨度与宽度之比小于时壳体荷载设计值应满足下列要求带肋壳的计算两端简支带肋柱面壳的内力和位移可由薄膜理论的特解和有矩理论基本方程的齐次解叠加而得当肋的间距不大于且两个方向的间距比较接近时壳体的稳定可按下列公式验算式中肋轴线间的距离一条肋与壳板宽度等于的截面面积之和截面的惯性矩当长宽比不小于的柱面壳只有环肋或长宽比小于的柱面壳只有纵肋时壳体的稳定可按本规程公式验算当长宽比不小于的柱面壳只有纵肋或长宽比小于的柱面壳只有环肋时壳体的稳定可按本规程公式验算壳面带肋的长壳可按带肋的折板结构计算工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统边缘构件边梁可采用下列五种常用形式之一图tt(0.3-0.5)ftot(2-4)t(0.4-0.5)ftota)形式Ib)形式Ⅱ(2-4)tt(0.3-0.6)ftott(0.4-0.6)ftot(0.6-1)hc)形式Ⅲd)形式Ⅳt10t(2-3)t(3-4)te)形式V图边梁的类型形式位于壳板边缘之下的矩形或倒形截面梁是最经济的一种形式位于壳板边缘之上的矩形截面梁工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统形式位于壳板边缘之上的形截面梁形式位于壳板边缘侧面的平板梁适用于边梁下墙支承的情况形式可用作小壳板的边梁边梁的截面尺寸应由强度刚度及构造要求确定且应符合下列规定长壳边梁的截面尺寸可采用本规程图所示的尺寸且对形式形式的边梁其高度不宜小于壳体跨度的短壳边梁的高度不宜小于壳体跨度的但形式和形式可不受此限制多波壳体的边梁截面不论内波或外波宜设计成相同的形式柱面壳横隔可采用下列形式图形式变截面梁图或开洞变截面梁图可用于跨度和宽度较小的壳体形式带拉杆的拱形横隔图这种横隔用料较少宜用于半边荷载较小的壳体形式弧形桁架图宜用于宽度较大的壳BBa)形式Iab)形式IbBBc)形式Ⅱd)形式Ⅲ图横隔的形式工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统体横隔可按一般平面结构构件进行计算其计算图式与双曲扁壳的边缘构件组似构造要求当柱面壳沿跨度方向设置通长孔洞时其位置宜设于壳体顶部且应符合下列构造要求长壳在孔洞周边应加肋并沿孔洞纵向每隔设置一条横撑图当壳体具有较大的不对称荷载时除设置横撑外还应加设斜撑短壳的构造要求与壳体内力的计算模型有关当天窗孔的宽度小于且不大于波宽时如壳体内力按整个短壳计算则在天窗孔中应设置间距不大于的横撑如将短壳分成两半并按锯图横撑的设置齿形或蝶形壳计算内力则可不设横撑对满足第条要求的带孔洞长壳其壳板内力计算模型应符合下列要求当孔洞的横向尺寸不大于壳宽度的时可按整个柱面壳计算内力当孔洞的横向尺寸大于柱面壳宽度的时应将壳体沿纵向分开如系单波柱面壳则可分为两个横截面不对称的长壳进行如系多波柱面壳且各相邻内波均有通长的纵向天窗则可沿纵向分成蝶形的长壳进行计算工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统壳体的配筋应符合下列要求壳板受拉区的主要受拉钢筋应按计算所得的应力分布配置受压区的纵向钢筋可按构造要求设置间距为的钢筋边梁所需受拉钢筋的可放在边梁底部其余可按应力分布配置边梁中除设置不小于主要受拉钢筋外还应设置不小于的封闭箍筋边梁中的主要钢筋至少应有伸入支座边梁中的钢筋不应截断如需减少边梁某段的用钢量必须在截断主筋的端部焊上较细的钢筋对于跨度小于的长壳允许直接截断钢筋但在边梁的同一截面内所截断的钢筋不得多于二根同时要留出倍钢筋直径的锚固长度并在钢筋端部加弯钩螺纹钢筋可不加弯钩当受拉主筋的长度不够和受拉主筋改为细钢筋时应采用焊接接头但在边梁同一横截面内不得多于两个接头在靠近横隔的跨度范围内也可采用绑扎接头此时钢筋搭接长度不得小于倍钢筋直径同时要符合现行国家标准混凝土结构设计规范的有关规定装配整体式圆柱面薄壳可采用下列形式图形式应满足下列要求壳体的块体在横向可为整块即形式或两个半块即形式形式适用于小跨度形式适用于较大跨度壳体在纵向可分成若干段每段的长度应根据制作运输及安装等条件来确定宜为在块体的边缘处均应设加劲肋对具有天窗孔的壳体形式的预制构件可设计成带焊接预埋件形式图边梁应采用预应力配筋形式适用于较大跨度应满足下列要求整个壳体可划分为两根现浇的边梁两个横隔及若干预工程建设标准全文信息系统'