梁板结构(混泥土结构设计)剖析.ppt

第二章 钢筋混凝土梁板结构,一、梁板结构的实例和分类 1. 实例,楼、屋盖，挡土墙，筏片基础，储液池的底、顶板，楼梯，阳台和雨蓬，城市高架道路的路面 其中，以楼、屋盖最为典型,由梁、板组成的结构,梁板结构是土木工程中常见的结构形式,楼梯,雨蓬,地下室底板,挡土墙,多层框架结构,分类按施工方法,一、梁板结构的实例和分类 2. 楼屋盖的分类,分类按结构型式,现浇式 装配式 装配整体式,单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 井式楼盖 无梁楼盖 等,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,井式楼盖,密肋楼盖,无梁楼盖,二、楼盖结构型式简介 1.单向板和双向板肋梁楼盖,l01 l02 时：M2 M1，荷载沿一个方向传递单向板,二、楼盖结构型式简介 1.单向板和双向板肋梁楼盖,l01 l02 时：M2 M1，荷载沿梁两个方向传递双向板,单向板：只在一个方向弯曲或主要在一个方向弯曲的板。 双向板：在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。,二、楼盖结构型式简介 1.单向板和双向板肋梁楼盖,l02/ l012时，按单向板考虑 l02/ l012时，按双向板考虑,二、楼盖结构型式简介 1.单向板和双向板肋梁楼盖,二、楼盖结构型式简介 2. 井式楼盖,二、楼盖结构型式简介 3. 无梁楼盖,三、单向板肋梁楼盖 1. 单向板肋梁楼盖设计步骤,（1）结构平面布置，并对梁板进行分类编号， 初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸； （2）确定板和主、次梁的计算简图； （3）梁、板的内力计算及内力组合； （4）截面配筋计算及构造措施； （5）绘制施工图。,三、单向板肋梁楼盖 2. 结构平面布置,跨度 单向板：1.72.5m，不宜超过3m 次梁：4m6m 主梁：5m8m,截面尺寸原则是不需要验算挠度 板：简支板 h板跨/35 连续板 h板跨/40 悬臂板 h板跨/12 次梁： h（1/181/12）梁跨，b/h=1/31/2 主梁： h（1/151/10）梁跨，b/h=1/31/2,三、单向板肋梁楼盖 2. 结构平面布置,三、单向板肋梁楼盖 3.荷载的计算,荷载的传递路径：,单向板,次梁,主梁,柱,基础,墙体,传递原则：最短路径,三、单向板肋梁楼盖 3.荷载的计算,三、单向板肋梁楼盖 3.荷载的计算,荷载计算的依据：建筑结构荷载规范,恒载分项系数：1.2，1.35(以重力荷载为主),活载分项系数：1.4，1.3(标准值4kN/m2时),三、单向板肋梁楼盖 3.荷载的计算,注意!,若楼面梁的从属面积较大，计算梁所受的荷载时，应在活荷载标准值前乘以一0.51.0的折减系数。,确定梁板的荷载传递时忽略梁、板的连续性，按简支考虑。,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,计算简图,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,计算跨数,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,梁：,板：,计算跨度（主要取决于支座反力作用 点的位置）,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,活荷载的不利位置和内力包罗图,内力的计算方法,弯矩分配法：结构力学上的方法,查表法：教材中附表2-1,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,活荷载的不利位置-空间上的变化,* 求某跨跨中最大正弯矩时，在该跨布置活荷载，然后向其左右每隔一跨布置活荷载,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,活荷载的不利位置,* 求某跨跨中最大负弯矩时，在相邻两跨布置活荷载，然后向其左右每隔一跨布置活荷载,* 求某支座最大负弯矩时，在该支座左右两跨布置活荷载，然后向其左右每隔一跨布置活荷载,* 求某支座截面最大剪力时，在该支座左右两跨布置活荷载，然后向其左右每隔一跨布置活荷载,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,内力包罗图,内力包罗图,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,例题1,三、单向板肋梁楼盖 3. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,例题1,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,折算荷载(考虑支座转动的影响),恒载下： 0,活载下： ,!,?,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,折算荷载(考虑支座转动的影响),连续板: g=g+q/2 q=q/2,连续梁: g=g+q/4 q=3q/4,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,注意!,当板或梁搁置在砌体或钢结构上时，荷载不调整； 主梁按连续梁计算时，当柱的刚度较小时，荷载也不折算。,三、单向板肋梁楼盖 4. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,弯矩、剪力设计值,M,均布荷载下： M Mc-Vcb/2 V = Vc-（g+q）b/2 集中荷载下： M = Mc-Vcb/2 ，V = Vc,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,弹性分析存在的问题： * 确定计算简图后各截面内力分布规律不变化； * 某一截面的内力达到其内力设计值时，就认为整个结构达到其承载力。,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,钢筋混凝土受弯构件的塑性铰,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,塑性铰与理想铰的比较,*理想铰不可承担弯矩，塑性铰则可 *理想铰为双向铰，塑性铰为单向铰 *理想铰集中于一点，塑性铰塑性铰 有一定长度,1) 弹性阶段：加荷初期，混凝土开裂前梁工作接近弹性体系，支座弯矩为-0.188Pl，跨中弯矩为0.156Pl，跨中和支座的M-F曲线均为直线。,2) 弹塑性阶段：加荷至支座受拉区混凝土出现裂缝，跨中尚未开裂，此时内力重分布逐渐明显，由于支座开裂，刚度降低，支座弯矩增长率降低，跨中弯矩增长率加大。继续加荷至跨中开裂，由于支座弯矩大于跨中弯矩，因此B支座变形发展快，直至受拉钢筋即将屈服。 3) 塑性铰阶段：加荷至支座受拉钢筋屈服，中间塑性铰形成，随荷载增长，支座弯矩增长极小，继续加载，2根简支梁，跨中弯矩增长很快，直至跨中出现塑性铰，此时梁成为机动体系破坏。 内力重分布为两个过程：第一过程发生在裂缝出现至塑性铰形成以前，主要是由于裂缝的形成和开展，使构件刚度变化而引起的内力重分布；第二过程发生在塑性铰形成以后，是由于塑性铰的转动引起的。一般第二过程的内力重分布较第一过程的内力重分布显著。,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,钢筋混凝土超静定结构的极限荷载及内力重分布的概念,+,=,内力重分布的概念：弹性分析时，随着F的变化，MB /M1=常量； 塑性分析时随着F的变化，MB /M1不断变化， 内力在支座和跨中之间不断重新分配。,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,两点结论,* 对钢筋混凝土静定结构，塑性铰出现即导致结构破坏；对超静定结构，只有当结构上出现足够数量的塑性铰，使结构成为几何可变体时，才破坏。,* 弹性方法的承载力：F1；内力重分布法的承载力：Fu=F1+F2。,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,斜截面承载力与内力重分布,*为了保证内力重分布达到预期的目标，结构不能发生因斜截面抗剪承载力不足而引起的破坏。,结构的变形、裂缝与内力重分布,*最先出现的塑性铰转动幅度过大，结构的变形会较大，铰附近的裂缝会过宽，而不满足正常的使用要求。因此，应限制塑性铰的转动幅度。,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,结构内力的分析方法-弯矩调幅法的基本概念,+,=,弯矩调幅系数,满足力的平衡条件,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,结构内力的分析方法-弯矩调幅法的基本规定1,*连续梁任一跨调幅后的两端支座弯矩MA、MB绝对值的平均值，加上跨度中点的弯矩M1 之和，应不小于该跨按简支梁计算的跨中弯矩M0，即,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,结构内力的分析方法-弯矩调幅法的基本规定2、3、4,* 钢筋：HRB335和HRB400，混凝土C20C45,* 20%,* 调幅截面的 0.35,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,结构内力的分析方法-弯矩调幅法的基本规定5,按荷载的最不利位置和调幅弯矩由平衡关系计算的满足斜截面抗剪承载力要求所需的箍筋面积应增大20%。,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,结构内力的分析方法-等跨、不等跨梁板的内力计算,* 跨度相差不大于10%，q/g = 1/35，可直接查表求出内力系数，再求内力，教材表2-3、表2-4,不等跨梁：先按弹性方法求出弯矩包罗图，再调幅，剪力仍取弹性剪力值； 不等跨板：先选定大跨内的弯矩，由平衡关系求支座弯矩，再由支座弯矩求相邻跨的弯矩,三、单向板肋梁楼盖 5. 按塑性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力,结构内力的分析方法-考虑内力重分布方法的适用范围,下列情况不能用内力重分布方法： 1、直接承受动力荷载的工业与民用建筑 2、使用阶段不允许出现裂缝的结构 3、轻质混凝土结构、特种混凝土结构 4、受侵蚀气体或液体作用的结构 5、预应力混凝土结构和叠合结构 6、肋梁楼该盖中的主梁,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,* 板的常用配筋率：（0.30.8）%,* 板的宽度较大，一般不需要进行抗剪计算,* 考虑内力重分布计算时，板的弯矩的折减,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,* 配筋-受力筋,直径：6、8、10、12，板面配筋宜选用10、12,间距：70mm 200mm，h 150mm时 1.5h, h150mm时,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,* 配筋-受力筋,弯起式配筋,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,* 配筋-受力筋,分离式配筋 （不受振动、荷载较小的板）,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,* 配筋-受力筋,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,板的设计要点,* 配筋-分布筋,每米不少于3根； 截面积1/10受力钢筋截面积。 置于受力钢筋的内侧。,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,* 配筋-板面附加筋,板的设计要点,l0单向板的计算跨度,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,次梁的设计要点,* 纵向钢筋的配筋率：0.6%1.5%,* 截面：支座-矩形；跨中-T形（bf取法已讲过）,* 0.35 (考虑内力重分布),* 箍筋面积增大20% (考虑内力重分布),三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,次梁的设计要点,* 配筋（q/g 3，相邻跨度相差20%，按图，其他情况按包罗图处理 ）,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,主梁的设计要点（内力按弹性方法计算）,* 截面：支座-矩形；跨中-T形（bf取法已讲过）,*截面有效高度： 支座截面处， 单排：h0=h-5060 双排：h0=h-7080,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,主梁的设计要点（内力按弹性方法计算）,* 纵向钢筋的布置按内力包罗图,* 主、次梁相交处的附加箍筋,三、单向板肋梁楼盖 6. 单向板肋梁楼盖的截面设计和构造,主梁的设计要点（内力按弹性方法计算）,优先选用箍筋,四、双向板肋梁楼盖 1. 双向板肋梁楼盖的布置,和单向板肋梁楼盖类似,四、双向板肋梁楼盖 2. 双向板的受力特征,当l02/l01=2时，p2=0.06p，单向板；当l02/l01=1时，p2= p1 =0.5p，双向板。,双向板与单向板受力性能的主要区别,四、双向板肋梁楼盖 2. 双向板的受力特征,双向板的试验结果-以受均布荷载的四边简支板为例,板底裂缝,板面裂缝,四、双向板肋梁楼盖 2. 双向板的受力特征,双向板的试验结果-以受均布荷载的四边简支板为例,四、双向板肋梁楼盖 3. 双向板按弹性理论的内力计算,单跨板,教材附表2-2列出均布荷载下双向板的六种支承情况,单位板宽内的弯矩,均布荷载,短跨方向的计算跨度，计算同单向板,泊松比=0时的数值， 0时， m1 = m1 + m2； m2 = m1 + m2 混凝土： =0.2,四、双向板肋梁楼盖 3. 双向板按弹性理论的内力计算,连续板-利用单跨板的计算表格(条件: ),*跨中最大正弯矩,四、双向板肋梁楼盖 3. 双向板按弹性理论的内力计算,连续板-利用单跨板的计算表格(条件: ),*支座最大负弯矩,近似按满布活载求解，支承情况同图a,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,塑性铰线的概念及其位置的确定方法,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,塑性铰线的概念及其位置的确定方法,* 负塑性铰线沿固定边界产生,* 正塑性铰线必通过两块板转动轴的交点（固定边和简支边一般为转动轴，转动轴还通过支承板的柱子）,* 塑性铰线出现在弯矩最大处,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,塑性铰线的概念及其位置的确定方法,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,塑性铰线法的假定,* 板即将破坏时，塑性铰线发生在弯矩最大处；,* 分布荷载下，塑性铰线是直线；,* 节板为刚性板，板的变形集中在塑性铰线上；,* 在所有可能的破坏图示中，必有一个是最危险的，其极限荷载最小；,* 塑性铰线上只有一定值的极限弯矩，没有其它内力。,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,双向板的极限荷载（以四边固定板为例）,假定双向板的破坏图示,虚功原理求极限荷载,发生虚位移 ,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,双向板的极限荷载（以四边固定板为例）,pu=极限荷载（均布）,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,双向板的极限荷载（以四边固定板为例）,45 斜向塑性铰线上单位长度截面的受弯承载力,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,双向板的极限荷载（以四边固定板为例）,内力所做的功,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,双向板的极限荷载（以四边固定板为例）,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,双向板的极限荷载（以四边固定板为例）,塑性铰线的角度不确定时（设为）,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,单块板的内力计算（以四边固定板为例）,一个方程求多个参数？,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,单块板的内力计算（以四边固定板为例）,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,单块板的内力计算（以四边固定板为例）,取值时考虑和弹性方法求出的相似，宜取=1/n2,节约钢材和配筋方便，宜取=1.52.5，通常取=2,不同支承条件下的双向板，只要按实际情况，带入不同的M1I、 M1II 、 M2I、 M2II后，即可求出m1,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,连续双向板的内力计算,指定和,活载满布：p=g+q,由中间区格向外扩展,四、双向板肋梁楼盖 4. 双向板按塑性理论的内力计算-塑性铰线法,防止其它破坏形式,由于钢筋弯起不当引起的破坏形式,预防措施： 控制弯起钢筋的数量； 控制弯起钢筋的位置,四、双向板肋梁楼盖 5. 双向板支承梁的内力分析,梁的内力可按弹性方法或内力重分布法进行计算,四、双向板肋梁楼盖 6. 双向板的截面设计和构造要求,内力的折减-穹顶作用（四周都与梁固结的板）,*中间跨跨中和支座：减少20%,*边跨跨中、边缘算起第二支座截面： lb/l01.5， 减少20% 1.5 lb/l0 2， 减少10%,*楼板角区格不折减,边缘方向的计算跨度,垂直于边缘方向的计算跨度,四、双向板肋梁楼盖 6. 双向板的截面设计和构造要求,板厚,80160mm,