[发明专利]一种厚顶板拱形结构闭合钢筋框架的优化方法

权利要求书

1.一种厚顶板拱形结构闭合钢筋框架的优化方法，其特征在于，所述厚顶板拱形结构闭合钢筋框架包含顶板钢筋框(4)、连接于顶板钢筋框(4)两端部的隔墙钢筋框(5)以及连接于两隔墙钢筋框(5)底部的底板钢筋框(6)；所述顶板钢筋框(4)为分层设置，每层包含沿拱形结构环向的环向筋和沿拱形结构长向的轴向筋，环向筋和轴向筋交错布置形成每层的钢筋网片，其中，层间钢筋网片通过顶板单肢箍筋(45)连接，顶板钢筋框(4)上顶面钢筋网片(41)和底面钢筋网片(42)间通长连接有一组钢筋支架(43)，

具体优化方法步骤如下：

步骤一、基于顶板(1)的厚度设计顶板钢筋框(4)的网片个数，进而根据拱形结构的设计尺寸和受力要求，明确顶板钢筋框(4)、隔墙钢筋框(5)和底板钢筋框(6)所用的闭合箍筋型号、数量和安装位置；

步骤二、对于闭合箍筋进行单肢箍筋(45)的替换，其中对于闭合箍筋和单肢箍筋(45)不同种类代换时，按强度相等的原则进行代换，即是代换钢筋的总承载力等于原设计钢筋的总承载力，对于用相同闭合箍筋和单肢箍筋(45)种类代换时，按钢筋截面积相等的原则进行代换，由此，根据以上两种替代方案进行选取；

步骤三、选取钢筋支架(43)，对钢筋支架(43)选取时其受力按长方形区域进行计算，荷载为均布荷载，主要受轴力，并对其受力稳定性进行验算；

步骤四、采用有限元模拟软件进行闭合箍筋替换成单肢箍筋(45)后的受力模拟，验证其是否满足拱形结构整体设计需求，若不满足则对其型号、数量和位置进行调整直至满足设计要求。

2.如权利要求1所述的一种厚顶板拱形结构闭合钢筋框架的优化方法，其特征在于，对于步骤二中等强度替换的条件是代换钢筋的总承载力等于原设计钢筋的总承载力，其公式可表示为：

AS2×fy2≥AS1×fy1即AS2≥AS1×fy1÷fy2； (1)

或n2×d2²×fy2≥n1×d2²×fy1即n2≥n1×d1²×fy1÷d2²÷fy2 (2)

式中，AS1、AS2—分别为原设计钢筋总面积和代换后设计钢筋总面积；

fy1、fy2—分别为原设计钢筋强度和代换后钢筋设计强度；

n1、n2—分别为原设计钢筋根数和代换后钢筋根数；

d1、d2—分别为原设计钢筋直径和代换后钢筋直径。

3.如权利要求1所述的一种厚顶板拱形结构闭合钢筋框架的优化方法，其特征在于，同钢筋种类代换时，可按钢筋截面积相等的原则进行代换，用公式可表示为：

AS1＝AS2 (3)

或n1×d1²＝n2×d2²即n2≥n1×d1²÷d2² (4)

式中，AS1、AS2分别为原设计钢筋总面积和代换后设计钢筋总面积；

n1、n2—分别为原设计钢筋根数和代换后钢筋根数；

d1、d2—分别为原设计钢筋直径和代换后钢筋直径。

4.如权利要求1所述的一种厚顶板拱形结构闭合钢筋框架的优化方法，其特征在于，钢筋支架(43)作为轴心受压构件进行稳定验算，计算长度按顶面钢筋网片(41)和底面钢筋网片(42)间距确定，公式表示为：

式中，σ─钢筋支架的压应力；

N─轴向压力设计值；

─轴心受压杆件稳定系数；

A─钢筋支架的截面面积；

[f]─钢筋支架的抗压强度设计值。

5.如权利要求1所述的一种厚顶板拱形结构闭合钢筋框架的优化方法，其特征在于，所述钢筋支架(43)为杆件，杆件下端部连接有固定板(44)并且固定板(44)与底面钢筋网片(42)焊接，钢筋支架(43)上端部与顶面钢筋网片(41)搭接；钢筋支架(43)在拱形结构的环向上和长向上间隔设置，其中在拱形结构的长向上相邻的钢筋支架(43)间设置有横向加强梁。