结构力学教学方案...ppt

第一章楼盖 1 1概述 1 2现浇单向板肋梁楼盖 1 3双向板肋梁楼盖 1 4无梁楼盖 1 5装配式与装配整体式楼盖 1 6楼梯与雨篷 1 1 1楼盖的主要结构功能 1 将楼盖上的竖向力传给竖向结构2 将水平力传给竖向结构或分派给竖向结构3 作为竖向结构构件的水平联系和支撑 1 1概述 1 1 2楼盖的结构设计要求 1 在竖向力下满足承载力和刚度要求2 在楼盖自身水平面内有足够的水平刚度和整体性3 与竖向构件要可靠连接 以保证竖向力和水平力的传递 1 1概述楼板图 图1 1梁板结构的应用举例 a 肋形楼盖 b 地下室底板 c 挡土墙 1 按施工方式分 1 现浇式楼盖整体性好 刚度大 防水性好和抗震性强 并能适于房间的平面形状 设备管道 荷载或施工条件比较特殊的情况 缺点是费工 费模 工期长 施工受季节的限制 1 1 3楼盖的分类 2 装配式楼盖楼板采用混凝土预制构件 便于工业化生产 在多层民用建筑和多层工业厂房中得到广泛应用 但是 这种楼面由于整体性 防水性和抗震性较差 不便于开设孔洞 故对于高层建筑 有抗震设防要求的建筑以及使用上要求防水和开设孔洞的楼面 均不宜采用 1 1 3楼盖的分类 3 装配整体式楼盖其整体性较装配式的好 又较现浇式的节省模板和支模板 但这种楼盖需要进行混凝土的二次浇筑 有时还须增加焊接工作量 故对施工进度和造价都带来一些不利影响 因此 这种楼盖仅适用于荷载较大的多层工业厂房 高层民用建筑及有抗震设防要求的建筑 采用装配式楼盖可以克服现浇楼盖的缺点 而装配整体式楼盖则兼具现浇式楼盖和装配式楼盖的优点 1 1 3楼盖的分类 2 混凝土楼盖按预应力情况 1 钢筋混凝土楼盖 2 预应力混凝土楼盖 预应力混凝土楼盖用的最普遍的是无粘结预应力混凝土平板楼盖 当柱网尺寸放大时 它可有效减小板厚 降低建筑层高 1 1 3楼盖的分类 3 混凝土楼盖按结构型式单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 井式楼盖 密肋楼盖和无梁楼盖 又称板柱楼盖 1 肋梁楼盖 一般由板 次梁和主梁组成 其主要传力途径为板 次梁 主梁 柱或墙 基础 地基 肋梁楼盖的特点是用钢量较低 楼板留洞方便 但支模较复杂 肋梁楼盖是现浇楼盖中使用最普遍的一种 2 井式楼盖 两个方向柱网及梁截面相同 由于两个方向受力的结构 梁的高度比肋梁楼盖小 故宜用于跨度较大且柱网呈方形的结构 1 1 3楼盖的分类 3 密肋楼盖 由于梁肋的间距小 板厚很小 梁高也较肋梁楼盖小 结构自重较轻 双向密肋楼盖近年来采用预制塑料模壳克服了支模复杂的缺点而应用增多 4 无梁楼盖 板直接支点于柱上 其传力途径是荷载由板传至柱或墙 无梁楼盖的结构高度小 净空大 支模简单 但用钢量较大 常用于仓库 商店等柱网布置接近方形的建筑 当柱网较小 3 4m 柱顶可不设柱帽 当柱网较大 6 8m 且荷载较大时 柱顶设柱帽以提高板抗冲切能力 1 1 3楼盖的分类 楼盖结构型式图形 图1 2结构形式 1 2 1 单 双向板的划分 规范 规定 对于四边支承的板 按弹性理论 当长短边比值l01 l02 2时 可按沿短边方向的单向板计算 按塑性理论 l01 l02 3时 可按沿短边方向的单向板计算 否则 宜按双向板计算 对于仅有两对边支承 另两对边为自由边的板 不论板平面两个方向的长度比如何 均属单向板 1 2现浇单向板肋梁楼盖 1 2 2 1结构的平面布置由单向板及其支承梁组成的楼盖 称为单向板肋梁楼盖 单向板肋梁楼盖中 荷载的传递路线是 板 次梁 主梁 柱 墙 在结构设计时 必须首先确定板 次梁 主梁的跨度 即进行结构平面布置 在结构平面布置时 首先考虑满足房屋的使用要求 梁格布置应力求简单 规整 统一 以减少构件类型 方便设计施工 1 2 2单向板肋梁楼盖 肋梁楼盖的主梁一般宜布置在整个结构刚度较弱的方向 这样可使截面较大 抗弯刚度较好的主梁能与柱形成一片片框架 以加强承受水平作用力的侧向刚度 而由次梁将各片框架连接起来 但当柱的横向间距大于纵向间距时 主梁沿纵向布置可以减小主梁的截面高度 增大室内净高 1 2 2单向板肋梁式楼盖 在满足使用要求的基础上 要尽量节约材料 降低造价 构件选择经济合理的跨度 单向板的跨度取1 7 2 5m 不宜超过3m 次梁的跨度取4 6m 主梁的跨度取5 8m 1 2 2单向板肋梁楼盖要求 楼盖结构构件 梁 板 的内力计算方法有两种 一种是假定钢筋混凝土梁板为匀质弹性体 按结构力学的方法计算 简称为按弹性理论的计算方法 另一种是考虑钢筋混凝土塑性性质 按塑性理论的计算方法 对连续梁 板通常称之为考虑塑性内力重分布的计算方法 1 2 3内力计算 后者不适用于下列情况 1 直接承受动态荷载作用的结构 2 要求不出现裂缝的结构构件 如 规范 规定的裂缝控制等级为一级或二级的结构 此外 对于负温条件下工作的结构也不应考虑塑性内力重分布 上述情况下的结构构件都应按弹性理论进行计算 塑性法不适用的结构 一 计算简图1 支承条件一般混合结构 楼盖四周为砖墙承重 梁 板 的支承条件比较明确 可按铰支 或简支 考虑 但是 对于与柱现浇整体的肋形楼盖 梁 板 的支承条件与梁柱之间的相对刚度有关 情况比较复杂 因此 应按下述原则确定计算简图 以减少因简图引起内力计算的误差 对于支承在钢筋混凝土柱上的主梁 其支承条件应根据梁柱抗弯刚度比而定 计算表明 如果主梁与柱的线刚度比大于3 可将主梁视为铰支于柱上的连续梁计算 否则 应按弹性嵌固于柱上的框架梁计算 弹性理论的计算方法 对于支承在次梁上的板 或支承于主梁上的次梁 可忽略次梁 或主梁 的弯曲变形 挠度 且不考虑支承处节点的刚性 将其支座视为不动铰支座 按连续板 或梁 计算由此引起的误差将在计算荷载和内力时加以调整 计算简图 2 计算跨度和跨数计算跨度查表跨数 对5跨和5跨以内的按实际跨数取用 多余5跨的连续梁板 只按5跨计算 所有中间跨都按第三跨的来配筋 计算简图 图1 4跨数取法图 计算跨度表格 当楼面承受均布荷载时 对于板 通常取宽度为1m的板带作为计算单元 为板带自重 包括面层及粉刷等 及板带上的均布可变荷载 也叫活载 计算简图 3 荷载计算 楼盖布置 在确定板传递给次梁的荷载和次梁传递给主梁的荷载时 一般均忽略结构的连续性 按简支进行计算 所以对于次梁 取相邻板跨中线所分割出来的面积作为它的受荷面积 次梁所承受的荷载为次梁自重及其受荷面积上板传来的荷载 对于主梁 它承受主梁自重及由次梁传来的集中荷载 但由于主梁自重与次梁传来的荷载相比往往较小 故为了简化计算 一般可将主梁均布自重化为若干集中荷载 加入次梁传来的集中荷载 合并计算 3 荷载计算 一般假设其支座均为铰接 这种假设与实际情况并不完全相符 为减少误差 调整荷载 即加大恒载 减少活载 的方法加以考虑 也就是说 在进行荷载最不利组合及内力计算时 仍按铰接支座假定 但用折算荷载代替实际的计算荷载 4 折算荷载 4 折算荷载 图形 1 活荷载的最不利位置梁板上的荷载有恒荷载和活荷载 其中恒载的大小和位置均不变化 而活荷载的大小和位置是随意变化的 引起构件各截面的内力也是变化的 所以 要使构件在各种情况下保证安全 就必须确定活荷载布置在哪些位置 控制截面 支座 跨中 可能产生最大内力 二 弹性计算法 1 求某跨跨中最大弯矩时 应将活荷载布置在该跨 然后每隔一跨均应布置活载 2 求某跨跨中最小弯矩时 该跨应不布置活载 而在两相邻跨布置活载 然后每隔一跨布置 3 求某支座截面最大负弯矩时 应在该支座相邻两跨上布置活载 然后每隔一跨布置 4 求某支座剪力时 活载布置与求该截面最大负弯矩时相同 1 活荷载的最不利位置 活载的最不利位置确定后 对于等跨 包括跨差不大于10 的连续梁 板 即可直接应用表格查得在恒载和各种活载最不利位置下的内力系数 并按下列公式求出连续梁 板 的各控制截面的内力值 当均布荷载作用时 2 应用查表法计算内力 2 应用查表法计算内力 对于连续梁 活荷载作用位置不同 各控制截面的内力也不相同 按照前述活荷载最不利位置布置后 可画出各控制截面最不利内力时的内力图 将这些内力图在同一基线上画出 这些内力图的外包线就是内力包络图 内力包络图包括弯矩包络图和剪力包络图 做弯矩包络图的目的在于计算构件正截面配筋 合理确定纵向受力钢筋弯起和截断位置 做剪力包络图的目的在于计算构件斜截面的配筋 合理布置腹筋 3 内力包络图 两跨连续梁内力包络图 两跨连续梁内力包络图 图1 8等跨连续梁荷载分布及内力图 1 塑性计算法的基本概念塑性计算法是考虑塑性变形引起结构内力重分布的实际情况计算连续梁内力的方法 既可消除内力计算与截面承载力计算的不协调 又可获得节省材料方便施工的效果 对配筋适量的受弯构件 当受拉纵筋在某个弯矩较大的截面达到屈服后 再增加很少弯矩 会在钢筋屈服截面两侧很短长度内的钢筋中产生很大的钢筋应变 形成塑性变形集中区域 使区域两侧截面产生较大的相对转角 这个集中区域在构件中的作用 犹如一个能够转动的 铰 称之为塑性铰 三 单向板肋梁楼盖的内力计算 塑性计算法 内力重分布的两个阶段 以两端固支的梁为例 如只考虑弹性 破坏时均布荷载qu 跨中弯矩qulo2 24 支座弯矩 qulo2 12 支座和跨中承受弯矩绝对值之比为2 内力重分布计算方法 如果支座和跨中都按qulo2 16配筋 1 先进行弹性阶段工作 支座弯矩q1lo2 12 qulo2 16 则q1 3 4qu 跨中弯矩qulo2 32 支座进入塑性铰 2 计算简图发生改变 变为简支梁 再承受1 4qu跨中弯矩达到qulo2 16 构件达到承载能力极限状态 支座和跨中承受弯矩绝对值之比为1 内力重分布计算步骤 对单向板肋梁楼盖中的连续板及连续次梁 当考虑塑性内力重分布而分析结构内力时 采用弯矩调幅法 即在按弹性方法计算所得的弯矩包络图的基础上 对首先出现的塑性铰截面的弯矩值进行调幅 将调幅后的弯矩值加于相应的塑性铰截面 再用一般力学方法分析对结构其他部分内力的影响 经过综合分析研究选取连续梁中各截面的内力值 然后进行配筋计算 2 弯矩调幅法 1 必须保证塑性铰具有足够的转动能力 使整个结构或局部形成机动可变体系才丧失承载力 按照弯矩调幅法设计的结构 受力钢筋宜采用HRB335级 HRB400级热轧带肋钢筋或HPB235和HRB400级热轧光面钢筋 混凝土等级宜在C20 C45范围内 2 截面的相对受压区高度系数不应超过0 35 也不宜小于0 10 对弯矩进行调幅时遵循以下原则 3 为了避免塑性铰出现过早 转动幅度过大 致使梁的裂缝宽度及变形过大 应控制支座截面的弯矩调整幅度 以不超过20 为宜 弯矩调幅时原则 5 结构在正常工作阶段不应出现塑性铰 且裂缝和变形要求应满足规范规定 4 结构的跨中截面弯矩值应取弹性分析所得的最不利弯矩值和按下式计算值中的较大值 弯矩调幅时原则 为计算方便 对工程中常见的承受均布荷载的等跨连续梁板的控制截面内力 可按下列公式计算 3 用弯矩调幅法计算等跨连续梁板内力 表格1 2 1 3 按塑性理论方法计算 由于其方法简单 计算结果更符合结构的实际工作情况 能节省材料 合理调整钢筋布置 克服支座处钢筋的拥挤现象 故在设计混凝土连续梁 板时 应尽量采用这种方法 但塑性理论方法是以形成塑性铰为前提 因此 并不是在任何情况下都能适用 通常在下列情况下 应按弹性理论方法进行设计 1 直接承受动力和重复荷载的结构 2 在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较严格限制的结构 3 处于重要部位 要求有较大强度储备的结构 如肋形楼盖中的主梁 4 塑性理论计算方法适用范围 1 2 4配筋及构造 一 板的配筋设计与构造要求1 板的计算要点连续板在四周与梁整体连接时 支座截面负弯矩使板上部开裂 跨中正弯矩使板下部开裂 使板的实际轴线形成拱形 在板面荷载作用下 板对次梁产生主动水平推力 次梁对板产生被动水平推力 对板的承载能力有利 因此 可将四周与梁整体连接的板的中间跨板带的跨中截面及中间支座截面的计算弯矩折减20 边跨跨中及第一个内支座截面弯矩不折减 斜截面承载力一般能满足要求 不进行受剪承载力计算 现补充连续板的配筋构造 1 受力钢筋方式 可采用分离式或弯起式 分离式配筋是将全部跨中钢筋伸入支座 支座上部负弯矩钢筋另设置 2 板的构造要求 弯起式配筋是将跨中的一部分正弯矩钢筋在支座附近适当位置向上弯起 在支座上方抵抗支座负弯矩 如数量不足 可另加直钢筋 剩余的钢筋伸入支座 间距不得大于400mm 截面面积不应小于跨中钢筋的1 3 一般采用隔一弯一或隔一弯二 弯起式配筋应注意相邻跨中与支座钢筋间距的协调 一种板通常采用一种间距 然后通过调整钢筋直径来满足钢筋面积的要求 2 板的构造要求 图1 9板的配筋图 单向板长边方向的分布钢筋单向板除沿短边方向布置受力钢筋外 还应沿长边方向布置分布钢筋 分布钢筋的间距不宜大干250mm 直径不宜小于6mm 单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15 且不宜小于该方向板截面面积的15 2 构造钢筋 板中垂直于主梁的构造钢筋单向板上的荷载将主要沿短边方向传到次梁上 但由于板和主梁整体连接 在靠近主梁两侧一定宽度范围内 板内仍将产生一定大小与主梁方向垂直的负弯矩 为此 应在跨越主梁的板上部配置与主梁垂直的构造钢筋 其数量应不少于板中受力钢筋的1 3 且直径不应小于8mm 间距不应大于200mm 伸出主梁边缘的长度不应小于板计算跨度lo的1 4 2 构造钢筋 2 构造钢筋 图1 10与主梁垂直的构造钢筋 图1 11嵌固在墙内板顶的构造钢筋 嵌固在墙内板上部的构造钢筋嵌固在承重墙内的板端 计算简图是按简支考虑的 而实际上由于墙的约束而产生负弯矩 因此对嵌固在承重砖墙内的现浇板 在板的上部应配置构造筋 其直径不应小于8mm 钢筋间距不应大于200mm 其截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的1 3 伸出墙边的长度不应小于短跨跨度lo 7 对两边嵌固在墙内的板角部分 应在板的上部双向配置上述构造钢筋 其伸出墙边的长度不应小于lo 4 见图1 13 沿非受力方向配置的上部构造钢筋 可根据经验适当减少 2 构造钢筋 1 次梁的配筋计算单向板肋梁楼盖的次梁 应根据所求的内力进行正截面和斜截面承载力的配筋计算 由于板和次梁是整体连接 板作为梁的翼缘参加工作 正截面承载力计算中 跨中截面按T形截面考虑 支座截面按矩形截面考虑 在斜截面承载力计算中 当荷载 跨度较小时 一般可仅配置箍筋 否则 宜在支座附近设置弯起钢筋 以减少箍筋用量 2 次梁的构造要求次梁中纵向受力钢筋的弯起与截断 原则上应按弯矩包络图确定 但对于相邻跨度不超过20 承受均布荷载且活荷载与恒荷载之比q g 3时 可按图1 12确定钢筋弯起和截断的位置 二 次梁的配筋计算与构造要求 次梁配筋的构造要求 图1 12次梁配筋的构造要求 1 主梁的配筋计算主梁在正截面承载力计算时 截面选取和次梁相同 即跨中为T形截面 支座按矩形截面 对于出现负弯矩的跨中 也按矩形截面 当按构造要求选择梁的截面尺寸和钢筋直径时 一般可不做挠度和裂缝宽度验算 由于支座处主次梁钢筋垂直交错 且主梁钢筋位于次梁内侧当受力钢筋一排布置时 h h 50 60 mm 当受力钢筋两排布置时 h h 70 80 mm h为主梁截面高度 三 主梁的计算与构造要求 由于主梁一般按弹性方法计算内力 计算跨度是取支座中心线之间的距离 计算所得的支座弯矩其位置是在支座中心处 但此处因与柱支座整体连接 梁的截面高度显著增大 故并不危险 最危险的支座截面应在支座边缘处 见图1 13 因此 支座截面配筋的计算 应取支座边缘的弯矩Mb Mb 值可近似地按下式计算 主梁支座弯矩 图1 12主梁支座弯矩 图1 13危险截面 主梁纵向受力钢筋的弯起和截断应根据弯矩包络图进行布置 主梁主要承受集中荷载 剪力图呈矩形 如果在斜截面抗剪计算中利用弯起钢筋抵抗部分剪力 则应考虑跨中有足够的钢筋可供弯起 使抗剪承载力图完全覆盖剪力包络图 若跨中可供弯起的钢筋不够 则应在支座设置专门抗剪的鸭筋 2 主梁的构造要求 在次梁与主梁相交处 次梁顶部在负弯矩作用下 产生裂缝 次梁的集中荷载将通过剪压区传至主梁截面高度中下部 使其下部混凝土产生斜裂缝 见图1 14 为了防止斜裂缝的发生而引起局部破坏 应在次梁两侧的主梁内设置附加横向钢筋 形式有箍筋和吊筋 一般宜优先采用箍筋 附加横向钢筋所需的总截面面积按下式计算 仅有箍筋时 仅有吊筋时 主次梁相交位置 主梁次梁相交位置 横向钢筋的布置 图1 14附加横向钢筋的布置 1 3 1整体式双向板肋梁楼盖双向板常用于工业建筑楼盖 公共建筑门厅部分以及横墙较多的民用建筑 1 3双向板肋梁楼盖 对于四边简支的双向板 在均布荷载作用下试验结果表明 当荷载增加时 第一批裂缝出现在板底中间部分 随后沿着对角线的方向向四角扩展 当荷载增加到板接近破坏时 板面的四角附近出现垂直于对角线方向而大体上成圆形的裂缝 这种裂缝的出现 促使板对角线方向裂缝的进一步发展 最后跨中钢筋达到屈服 整个板即告破坏 1 3 2双向板的破坏特征及受力特点 图1 15双向板裂缝示意图 1 3 3双向板的弹性计算法双向板的内力计算方法有弹性理论和塑性理论两种 但塑性计算方法存在局限性 在工程中很少采用 这里介绍弹性计算法 板周边的支承条件 分为七种情况 四边简支 一边固定 三边简支 两对边固定 两对边简支 两邻边固定 两邻边简支 三边固定 一边简支 四边固定 三边固定 一边自由 双向板弹性计算 为方便计算 根据双向板两个方向跨度比值和支承条件制成计算用表 见书后附表D 2 从表中直接查得弯矩系数 即可求得单跨板的跨中弯矩和支座弯矩 1 单跨板的计算 弯矩系数表 弯矩系数表 弯矩系数表 弯矩系数表 弯矩系数表 弯矩系数表 1 求跨中最大弯矩求连续区格板某跨跨中最大弯矩时 其活荷载的最不利位置如下图所示 即在该区格及其前后左右每隔一区格布置活荷载 棋盘式布置 则可使该区格跨中弯矩为最大 可将活荷载q与恒荷载g分解为g q 2与 q 2两部分 分别作用于相应区格 其作用效果是相同的 2 多跨连续双向板的计算 图1 15计算简图 图1 16双向板跨中弯矩最不利活载布置 a 棋盘式布置 b 荷载的实际作用 c 正对称活荷载 d 反对称活荷载 当双向板各区格均作用有g q 2时 由于板的各内支座上转动变形很小 可近似地认为转动角为零 故内支座可近似地看作嵌固边 因而所有中间区格板可按四边固定的单跨双向板计算其跨中弯矩 如果边支座为简支 则边区格为三边固定 一边简支的支承情况 而角区格为两邻边固定 两邻边简支的情况 双向板各区格作用有 q时 板在中间支座处转角方向一致 大小相等接近与简支板的转角 即内支座处为板带的反弯点 弯矩为零 因而所有内区格均可按四边简支的单跨双向板来计算其跨中弯矩 最后 将以上两种结果叠加 即可得连续双向板的最大跨中弯矩 连续双向板的计算 2 求支座最大弯矩求支座最大弯矩时 活荷载最不利布置与单向板相似 应在该支座两侧区格内布置活荷载 为了简化计算 可近似地假定活荷载布满所有区域时所求得的支座弯矩 即为支座最大弯矩 这样 对所有中间区格即可按四边固定的单跨双向板计算其支座弯矩 对于边区格按该板四周实际支承情况来计算其支座弯矩 连续双向板的计算 1 双向板的配筋计算双向板内两个方向的钢筋均为受力钢筋 其中沿短向的受力钢筋应配置在长向受力钢筋外侧 计算时跨中截面在短边方向的ho h 20mm 在长跨方向通常取ho h 30mm 1 3 4双向板截面配筋计算及构造要求 对于四边与梁整体连接的板 分析内力时应考虑周边支承梁的被动水平推力对板承载能力的有利影响 其计算弯矩可按双向板区格位置于以折减 1 中间区格 中间跨的跨中截面及中间支座截面 计算弯矩可减少20 2 边区格 边跨的跨中截面及离板边缘的第二支座截面 当lb l 1 5时 计算弯矩可减少20 当1 5 lb l 2时 计算弯短可减少l0 其中l为垂直于板边缘方向的计算跨度 lb为沿板边缘方向的计算跨度 3 角区格 计算弯矩不应减少 双向板配筋计算 板厚 通常取80 160mm 满足强度和刚度的要求 跨中配筋时可将板在两个方向上各划分成三个板带 边缘板带宽度为短跨的1 4 其余为中间板带 中间板带按最大弯矩配筋 边缘板带配筋减少一半 但每米宽度内不得少于4根 支座配筋时 则在全部范围均匀布置 而不在边缘板带内减少 嵌固在承重墙内板上部的构造钢筋的要求同整体式单向板肋形楼盖 2 双向板的构造 板带配筋图 图1 17按弹性理论计算正弯矩配筋板带 1 双向板支承梁的荷载当承受均布荷载时 传给支承梁的荷载一般可按下述近似方法处理 从每区格的四角分别作45 线与平行于长边的中线相交 将整个板块分成四块面积 作用每块面积上的荷载即为分配给相邻梁上的荷载 传给短跨梁上的荷载形式是三角形 传给长跨梁上的荷载形式是梯形 若双向板为正方形 则两个方向支承梁上的荷载均为三角形荷载 1 3 5双向板支承梁的计算 双向板支承梁的计算 图1 18支承梁荷载等效 梁上荷载确定后 可以求得梁控制截面的内力 当支承梁为单跨简支时 可按实际荷载直接计算支承梁的内力 当支承梁为连续的 且跨度差不超过10 时 可将梁上的三角形或梯形荷载根据支座弯矩相等的条件折算成等效均布荷载 利用表查得支座弯矩系数 求出支座弯矩 然后 再按实际荷载求出跨中内力 2 双向板支承梁的内力 荷载等效图形 图1 19等效荷载 1 4 1概述无梁楼盖的主要特点是楼盖板直接支承在柱上 而不设主梁和次梁 为了改善板的受力条件 加强柱对板的支承作用 应在每层柱的上部设置柱帽 作为板的支座 无梁楼盖有很多优点 房屋在维持同样的净空高度时 无梁楼盖的建筑高度较一般有梁楼盖的小 故较经济 无梁楼盖具有平整的天棚 故采光 通风及卫生条件较好 由于模板简单 可节省模板用量和简化施工 无梁楼盖适用于多层厂房 仓库 商场 冷藏库等建筑 但当有很大的集中荷载时 则不宜采用 1 4无梁楼盖 图1 20无梁楼盖示意图 1 4 2无梁楼盖的受力特点 无梁楼盖的受力情况比较复杂 但仍有一定的规律 为了便于进行受力分析和计算 一般可将整个楼板在纵横两个方向假想各划分为两条板带 一条是柱上板带 另一条是跨中板带 见图1 22 前者像是一条连续板搁置在柱支座上一样 后者则像是一条连续板搁置在一种弹性的柔软支座 柱上板带 上 柱上板带和跨中板带的计算宽度分别可取垂直于这个板带的半跨度 在竖向荷载作用下 不论是柱上板带还是跨中板带 其跨中均产生正弯矩 其支座均产生负弯矩 受力特点 1 21 1 22 受力特点 图1 23 图1 24无梁楼盖Mx 分布 1 4 3无梁楼盖的构造 整个无梁楼盖由板 柱帽及柱所组成 1 板无梁楼盖中的板厚由计算确定 常用的厚度约为跨度的 30 当板厚大于等于柱网长边尺寸的 35时 可以满足刚度要求 变形可不另作验算 如果能做成预应力混凝土平板 则不仅刚度增大 而且可以节约材料 板内钢筋配置方法 原则上应按作用在截面上的弯矩的正负方向来决定 为了便于施工 一般均采用两向的配筋体系 两个方向又分成两种板带 柱上板带和跨中板带 并根据计算需要分别配置钢筋 典型的配筋方法见下图 配筋方法 图1 25 柱帽是无梁楼盖的重要组成部分 它扩大了板在柱上的支承面积 避免板被柱冲切破坏 它还可以减少板的跨度从而减少板的弯矩 由于柱帽的固结作用 楼板和柱的联系更为牢固 从而增大房屋的刚度 柱帽的型式和尺寸受板面混凝土抗冲切强度的控制 常用的柱帽型式有三种 由于在柱帽中压应力和拉应力均很小 所以钢筋仅需按构造配置 2 柱帽 柱帽 图1 26常用的柱帽型式 无梁楼盖中的柱 其横截面一般可为方形 矩形 多角形或圆形 中间柱常做成方形 而边柱则为方形或矩形 其构造与其他楼盖的柱并无原则上的不同 预制柱高度和截面较小边尺寸之比l 50 现浇柱的高宽比l 15 3 柱 1 4 4无梁楼盖的内力计算 无梁楼盖的计算方法分为两类 一类按弹性理论计算 另一类按塑性理论计算 按弹性理论计算的方法中 有精确计算法 等代框架法 经验系数法等 等代框架法是将整个结构分别沿纵 横柱列方向划分为具有框架柱和框架梁的纵向与横向框架 等代框架梁的宽度为 在竖向荷载作用下 取等于板跨中心线间的距离 在水平荷载作用下 取等于板跨中心线间距的一半为宜 等代框架梁的高度取板的厚度 等代框架梁的跨度取lx 2c 3 ly 2c 3 等代框架柱的高度为 对于中间楼层 取层高减去柱帽高度 对于底层 取基础面至该层楼板底面的高度减去柱帽的高度 等代框架法 当仅考虑竖向荷载作用时 等代框架法的计算可作如下简化 所计算楼板的上下层楼板均可看作上层柱与下层柱的固定远端 这样 就将一个等代的多层框架的计算变为简单的二层或一层 如顶层 框架的计算 按等代框架计算时 应考虑活载的不利组合 将最后算得的等代框架梁弯矩值 按试验研究得出的表中的系数分配给柱上和跨中的两个板带 等代框架法的弯矩分配系数 等代框架法 1 4 5无梁楼盖的施工方法 1 现浇式2 装配整体式采用升板法 在现场逐层将事先在地面上预制的屋盖和楼盖分阶段提升至设计标高后 通过柱帽与柱整浇在一起 由于将大量空间作业改成地面作业 故可大大加快施工进度 1 5装配式与装配整体式楼盖 为了实现建筑工程的工业化 加快施工速度 进一步节约材料和劳动力 并降低造价 平面楼盖在条件允许的情况下 现场装配的楼面结构是具有很大的现实意义和经济意义的 设计装配式楼面时 必须考虑建筑使用 设备及施工等方面的要求 如隔音性能良好 制造简单 粉刷及管道安装等的方便 因此装配式楼盖结构的设计 应注意如下问题 合理地选择楼盖构件的型式 合理地布置楼盖结构构件 可靠地处理构件之间的接头等 装配式平面楼盖的型式有铺板式 无梁式及密肋式 铺板式楼盖使用最广泛 它由单跨简支预制板铺设在支承梁上或砖墙上而构成 常用的预制铺板有实心板 空心板 槽形板 形板等 其中以空心板的应用最为广泛 我国各省一般均有自编的标准图 许多类型的铺板也编有标准图 随着高层建筑的发展 预制的大型楼板 平板式或双向肋形 也日渐增多 预制铺板 预制楼盖梁 在装配式钢筋混凝土楼盖中 有时需设置楼盖梁 楼盖梁可分为预制或现浇 视梁的尺寸和吊装能力而定 一般混合结构房屋中的楼盖梁多为简支梁或带悬挑的简支梁 有时也做成连续梁 梁的截面多为矩形 当梁较高时 为满足建筑净空的要求 往往做成花篮梁 十字梁 有时 为了便于铺板和砌墙 还设计成 形梁或半 形梁 装配式构件的计算要点 装配式梁板构件 其使用阶段的承载力 变形 裂缝开展验算与现浇整体式结构的完全相同 值得注意的是 这种构件在制作 运输和吊装阶段的受力与使用阶段不同 故还需要进行施工阶段的验算 1 施工阶段的验算 装配式钢筋混凝土梁板构件 必须进行运输和吊装验算 对于预应力混凝土构件 还应进行张拉 后张法构件 和放松 先张法构件 预应力钢筋时构件承载力和抗裂度的验算 验算时 应注意下列四点 按构件实际堆放情况和吊点位置确定计算简图 考虑运输 吊装时的动力作用 构件自重应乘以1 5的动力系数 对于预制楼板 挑檐 雨篷等构件 应考虑在其最不利位置用1kN的施工集中荷载 当计算挑檐 雨篷承载力时 沿板宽每隔 考虑一个集中荷载 在验算其倾覆时 沿板宽每隔2 5 考虑一个集中荷载 该集中荷载与使用活载不同时考虑 在进行施工阶段的承载力验算时 结构的重要性系数应较使用阶段的承载力计算降低一个安全等级 但不得低于三级 施工阶段的验算 2 吊环的计算与构造 在吊装过程中 每个吊环可考虑两个截面受力 故吊环截面面积可按下式计算 吊环应采用HPB235级钢筋 并严禁冷拉 以保持吊环具有良好的塑性 吊环锚固深度应不小于30d 并宜焊接或绑扎在构件钢筋的骨架上 装配式钢筋混凝土楼盖的连接构造 楼盖除承受竖向荷载外 它还作为纵墙的支点 起着将水平荷载传递给横墙的作用 在这一传力过程中 楼盖在自身平面内 可视为支承在横墙上的深梁 其中将产生弯曲和剪切应力 因此 要求预制板与预制板之间 预制板与墙之间 预制板与梁之间的连接应能承受这些应力 以保证这种楼盖在水平方向的整体性 增强预制板之间的连接 也可增加楼盖在垂直方向受力时的整体性 改善各独立铺板的工作条件 因此 在装配式钢筋混凝土楼盖设计中 处理好各种构件之间的连接构造是个很重要的问题 1 6楼梯与雨篷 1 6 1楼梯楼梯是多层房屋及高层房屋的竖向通道 它由梯段和休息平台构成 为了满足承重及防火要求 采用钢筋混凝土楼梯最为合适 楼梯的形式 按其平面布置可分为单跑楼梯 双跑楼梯 三跑楼梯 按施工方法可分为整体式楼梯与装配式楼梯 按结构构造可分为梁式楼梯 板式楼梯或其他形式的楼梯 如剪刀式楼梯 螺旋式楼梯 选择楼梯结构形式 应根