钢筋混凝土肋形结构及刚架结构1.ppt

第九章 钢筋砼梁板结构及刚架结构,本章内容：梁板结构及刚架结构设计。 学习重点：梁板结构的分类，单向板梁板结构的设计步骤，梁板的截面设计及构造要求。,本章提要,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构 第一节 概 述,肋形结构是由板和支承板的梁所组成的板梁结构。,板、次梁和主梁组成的整体式楼面,1-板 2-次梁 3-主梁 4-柱 5-墙体,1-屋面构造层 2-屋面板 3-纵梁 4-屋面大梁 5-吊车 6-吊车梁 7-牛腿 8-柱 9-楼板 10-楼面纵梁,水电站厂房上部结构是由屋面板、纵梁、屋面大梁及柱组成的空间结构。,采用手算时，空间结构简化为平面结构计算。 电站厂房上部结构简化为由板与梁组成的肋形结构和由屋面大梁与柱组成的刚架结构分别进行计算。,肋形梁板结构荷载的传递途径：,作用在楼面上的竖向荷载通过板传给次梁，再由次梁传给主梁，主梁传给柱或墙，最后传给基础。 梁板结构整体性好、刚度大、抗震性能强、抗渗性好，且灵活性较大，能适应各类荷载、平面布置和孔洞布置等。,梁布置不同，板上荷载传给支承梁的途径不同，板的受力情况不同。 板上荷载由互相垂直的两个方向的板条传给支承梁，荷载p分为p1及p2，p1由l1方向的板条承担，p2由l2方向的板条承担： p1+p2 = p,略去相邻板带间扭矩影响，两个板带在跨中的挠度为： 位移协调： f1 = f2,忽略两个板带内钢筋位置高低和数量不同的影响，取I1I2 l2l12时， p2仅为p的百分之几，可不考虑。 l2l12时，应考虑板在两个方向均传递荷载。,根据梁格布置不同，整体式肋形结构分为： (一)单向板肋形结构 l2l12时， p绝大部分沿l1传到次梁，板当作支承在次梁上的梁计算，称为单向板。 计算及构造简单，施工方便。 (二)双向板肋形结构 l2l12时， p沿两个方向传到四边的支承梁，须进行两个方向的内力计算，称为双向板。 经济美观，计算、构造及施工较复杂。,肋形结构设计步骤：,（1）结构的梁格布置； （2）梁、板计算简图，梁、板内力计算； （3）截面设计； （4）绘制配筋图。 钢筋混凝土肋形结构的应用范围很广，如水电站厂房中的屋面和楼面、隧洞进水口的工作平台、闸坝上的工作桥和交通桥、闸门、码头的上部结构等，均可做成肋形结构形式。,第二节 单向板肋形结构的结构布置和计算简图,一、梁格布置 梁格布置首先要满足使用要求。,一、梁格布置 梁格布置首先要满足使用要求。,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,9.2 单向板肋形结构的结构布置和计算简图,一、梁格布置,（1）梁格布置首先要满足使用要求。 如对水电站厂房结构，柱子的间距要满足机组布置要求，楼板上要留出大小、形状不同的孔洞，以安装机电设备及管道线路。为满足这些要求，梁格的布置就不规则，不同于一般民用建筑。,一、梁格布置,（2）尽量做到经济、技术合理。 梁布得稀，省模板和省工，但板的跨度加大，板厚增加，多用砼，自重增大。 梁布得密，板跨减少，板厚减薄，自重减轻，但费模板和费工。 板面积大，板较薄时，材料省，造价低。 一般板的跨度以1.5m2.8m为宜，次梁跨度以4.0m6.0m为宜，主梁跨度以5.0m8.0m为宜。板的厚度一般为60mm120mm为宜，有较大荷载时板厚可取120mm200mm，装配间楼板搁置大型设备时，板厚可取250mm以上。 板和梁宜尽量布置成等跨度，材料省，造价经济，计算和构造简便。 （3）避免集中荷载直接作用在板上，在机器支座与隔墙的下面设置梁，使集中荷载直接作用在梁上。,主梁跨度58m，次梁跨度46m。 建筑物平面尺寸大，避免温度变化及砼干缩裂缝，应设置永久的伸缩缝。 伸缩缝需将梁、柱分开，基础可不分开。伸缩缝间距根据气候条件、结构型式和地基特性等情况确定。 结构的建筑高度不同，或上部结构各部分传到地基上的压力相差大，及地基情况变化显著时，应设置沉陷缝，避免地基不均匀沉陷。 沉陷缝从基础直至屋顶全部分开，沉陷缝可同时起伸缩缝的作用。,一、梁格布置,二、计算简图,计算简图应表示出板或梁的跨数，支座性质，荷载形式、大小及作用位置，各跨的计算跨度等。,设计时把肋形结构分解为板、次梁和主梁分别计算。,二、计算简图,周边搁置在砖墙上，简化为铰支。 板的中间支承为次梁，次梁的中间支承为主梁，可简化为铰支，不考虑支承的刚性约束，引起的误差采用折算荷载予以调整。 板是以边墙和次梁为铰支的多跨连续板。 次梁是以边墙和主梁为铰支的多跨连续梁。 主梁的中间支承是柱，主梁与柱的线刚度之比大于4，主梁是以边墙和柱为铰支的连续梁。小于4，柱和主梁成为刚架计算。,(一)支座的简化,(1)永久荷载 构件自重、面层重及固定设备重等，设计值用符号g(均布)和G(集中)表示。 (2)可变荷载 人群荷载和可移动的设备等，设计值用符号q(均布)和Q(集中)表示。设计时要考虑最不利的荷载布置方式。 板和梁上荷载分配范围如图。 板取单位宽度板条计算，沿板跨方向受均载g或q； 次梁承受板传来的均载gl1或qll及次梁自重； 主梁承受由次梁传来的集载Ggl1l2或Qql1l2及主梁自重，主梁自重比次梁传来的荷载小得多，可折算成集载G、Q一并计算。,(二)荷载计算,板或梁计算时作为铰支。 弹性方法弯矩计算的计算跨度l0，取支座中心线间的距离lc ；支座宽度b较大时： 板 b0.1lc，l01.1ln； 梁b0.05lc，l0。1.05 ln ln净跨度。 剪力计算跨度l0ln 。,(a)与支座整体连接 (b)搁置在墩墙上,(三)计算跨度,第三节 单向板肋形结构按弹性理论的计算,内力计算有按弹性理论和考虑塑性变形内力重分布两种。 水工建筑中的连续板、梁内力一般按弹性理论的方法计算，就是把钢筋混凝土板、梁看作匀质弹性构件用结构力学的方法进行内力计算。 认为当结构中任一截面的内力达到该截面的极限承载力时，即导致整个结构的破坏。 但是对于具有一定塑性性能的钢筋混凝土超静定结构，当结构的某一截面内力达到截面的极限承载力时，结构并不破坏而仍可承担继续增加的荷载，说明按弹性方法计算钢筋混凝土连续板、梁内力，计算结果是安全的但有多余的承载力储备。,第三节 单向板肋形结构按弹性理论的计算,一、利用图表计算连续板、梁的内力 等跨度、等刚度连续板、梁承受均载的弯矩和剪力：,k1、k2和k3、k4分别为弯矩系数和剪力系数； l0、ln分别为板、梁的计算跨度和净跨度。,如连续板或梁的跨度不等，但相差不超过10，可用等跨度表计算。求支座弯矩，取相邻两个计算跨度的平均值；求跨中弯矩，用该跨计算跨度。 如板或梁各跨的截面尺寸不同，但相邻跨截面惯性矩的比值不大于1.5时，可作为等刚度计算，即可不考虑不同刚度对内力的影响。,一、利用图表计算连续板、梁的内力,实际跨数多于五跨，按五跨计算。 中间支座(D、E)内力取与C支座相同； 中间各跨(4、5跨)跨中内力，取与第3跨相同。 配筋构造按图(c)。,一、利用图表计算连续板、梁的内力,作用在连续梁上的荷载由永久荷载（恒载）和可变荷载（活荷载）两种，恒载的作用位置是不变的，而活荷载的作用位置则是可变的，所以在计算中需要考虑活荷载的各种可能的布置情况，而活荷载的作用位置则是可变的，所以在计算中需要考虑活荷载的各种可能的布置情况。,二、连续梁的内力包络图,二、连续梁的内力包络图,多跨连续梁的最不利活载布置方式： 求跨中最大正弯矩，该跨布活载，再隔跨布活载； 求跨中最小弯矩，该跨不布活载，邻跨布，隔跨布； 求支座最大负弯矩，该支座左右两跨布活载，隔跨布活载； 求支座最大剪力，布置方式同求支座最大负弯矩。,二、连续梁的内力包络图,内力包络图 活荷载作用位置不同，弯矩图和剪力图也不同。 将每一种最不利位置的活载与恒载共同作用下产生的弯矩(或剪力)，用同一比例画在同一基线上，取其外包线即为弯矩(或剪力)包络图。 内力包络图代表连续梁各截面的最大(最小)内力。 不论活载如何布，各截面的内力值不会超出内力包络图。 弯矩包络图用来计算和配置梁的纵向钢筋； 剪力包络图用来计算和配置箍筋和弯起钢筋。,二、连续梁的内力包络图,内力包络图的绘制,内力包络图的绘制,内力包络图的绘制,承受均布荷载的等跨连续梁，可利用附录的表格直接绘制弯矩包络图。,V0支座边缘处的剪力，近似按单跨简支梁计算； b支承宽度。,板或梁直接搁置在墩墙上时，不进行截面内力调整。,连续板或梁与支座整浇，危险截面在支座边缘。 支座边缘的弯矩M：,支座截面内力的调整：,板和次梁中间支座假定为铰支，没考虑受到的约束。 板弯曲变形，带动次梁扭转，将阻止板自由变形，降低板的弯矩，板的弯矩值算大了。 采用调整荷载即加大恒载减小活载考虑受到的约束作用。,g、q折算恒载及活载； g、q实际恒载及活载。 主梁可不作调整。,板,次梁,三、连续板、梁的折算荷载,一、连续板、梁的截面设计 根据各跨中和支座最大弯矩计算钢筋用量，其它截面通过抵抗弯矩图校核。 承受均载的等跨连续板，q/g小于3，可不画抵抗弯矩图，按构造布置钢筋。 连续板剪力由砼承受，不设腹筋。 整体式肋形结构次梁和主梁支座按矩形截面计算；跨中按T形截面计算。,单向板肋形结构的截面设计和构造要求,板、次梁及主梁的支座负弯矩钢筋互相穿过， 主梁h0 单排时， h0 h-ah-60mm； 双排时，h0 h-ah -80mm。,(一)连续板 1弯起式,先配跨中钢筋，跨中一半弯起伸过支座。如不够另加直筋。 钢筋间距相等或成倍数，可用不同直径钢筋。 弯起角一般30，板厚120mm，可45。,二、连续板、梁的构造要求,跨中和支座钢筋分别配，全部采用直钢筋。 跨中直筋可连续几跨不切断，也可每跨都断开。 qg3，aln4；qg3，aln3。 板较薄，受力筋端部可做直角弯钩，抵至板底。,2分离式,板边嵌固于砖墙，计算时按简支，实际支承处有负弯矩。板顶面设附加钢筋，每米5根6mm(包括弯起钢筋)，伸出支座边界不小于l1n7。 墙角板顶常发生与墙成45的裂缝，在跨度l1n4(l1n为单向板的净跨度或双向板的短边净跨度)范围内，板顶面配构造钢筋网。,板与主梁肋连接处会产生负弯矩，计算时没考虑。 在与主梁连接处板顶，沿与主梁垂直向配附加钢筋。每米板宽不少于5根直径6mm，不少于受力筋13，伸过主梁边缘不小于板跨14。,电站厂房楼板洞口周围加强构造,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,楼盖结构平面布置图,板的计算简图,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,板分离式配筋图,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,板弯起式配筋图,先配各跨中纵筋，部分根据斜截面承载力弯起后伸入支座，承担支座负弯矩，不满足支座正截面承载力需要时，另加直筋。 弯起筋不满足斜截面承载力时，另加斜筋或吊筋。 钢筋弯起位置据剪力包络图确定。画抵抗弯矩图校核，确定支座顶面纵筋的切断位置。 端支座计算不需弯筋时，仍应弯起部分钢筋，伸至支座顶面，承担负弯矩。 伸入支座内的跨中纵筋不少于2根。,(二)连续梁,当次梁相邻跨度相差不超过20，且均布恒荷载与活荷载设计值之比小于3时，纵向受力钢筋的弯起和切断可按图进行。否则应按弯矩包络图确定。 主梁纵向受力钢筋的弯起和切断，应使其抗弯承载力图(材料图)覆盖弯矩包络图，并应