B钢筋混凝土梁板结构

,1.现浇钢筋混凝土单向板肋形楼盖的结构布置、计算简图；2.按弹性方法计算内力；3.塑性内力重分及塑性铰的概念、按塑性方法计算内力、塑性方法的适用范围；4.单向板、次梁、主梁的计算要点及构造要求;5.现浇钢筋混凝土双向板肋形楼盖的受力特点、按弹性方法计算内力及构造要求;6.现浇钢筋混凝土梁式、板式楼梯的计算方法与构造要求。,第八章钢筋混凝土梁板结构,本章主要内容,楼盖（屋盖）,梁板结构,梁及平板组成的受力体系，是土木工程中常见的结构形式,8.0概述,楼梯,雨蓬,地下室底板,挡土墙,将楼盖上的竖向力传给竖向结构,将水平力传给竖向结构或分派给竖向结构,作为竖向结构构件的水平联系和支撑,主要结构功能,结构设计要求,在竖向力下满足承载力和刚度要求,在楼盖自身水平面内有足够的水平刚度和整体性,与竖向构件有可靠的连接，以保证竖向力和水平力的传递,楼盖结构选型,按施工方法，混凝土楼盖可分为：,按预加应力，混凝土楼盖可分为：,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。,现浇混凝土楼盖,装配式混凝土楼盖,装配整体式混凝土楼盖,钢筋混凝土楼盖,预应力混凝土楼盖,1.现浇整体式楼盖全部构件现场整体浇注优点：刚度大，整体性好，抗震抗冲击性能好，防水性好，对不规则平面的适应性强，满足各种平面形状、设备和管道、各类荷载及施工条件等特殊要求。缺点：耗模量大、劳动强度高、工期长。,2.装配式楼盖常用现浇梁、预制板安装而成。常用于多层民用建筑楼（屋）盖，荷载不大的多层工业厂房楼盖。优点：便于工业化生产，施工速度较快。缺点：整体性、防水性较差，不便在楼板上开洞。,3.装配整体式楼盖在预制楼盖上整浇一层钢筋砼整浇层。优点：整体性、抗震性均较装配式楼盖好。缺点：造价较装配式楼盖高。,按结构形式，现浇混凝土楼盖可分为：,楼盖结构选型,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,无梁楼盖,密肋楼盖,井式楼盖,扁梁楼盖,(a)单向板肋梁楼盖,(b)双向板肋梁楼盖,(c)井式楼盖,(d)密肋楼盖,(e)无梁楼盖,(f)扁梁楼盖,（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。,（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（34m)，柱顶可不设柱帽；当柱网较大(68m)且荷载较大时，柱顶设柱帽以提高板抗冲切能力。,1.单向板肋梁楼盖：构造简单、设计简便、施工方便、较为经济。广泛采用。2.双向板肋梁楼盖：成正方形或接近正方形，美观。公共建筑的门厅及楼盖中应用。3.无梁楼盖：顶面平坦、净空较大，但板厚、不经济。用于商场、书库、仓库和大型停车场等。,（一）单向板与双向板,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。双向板：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。,混凝土结构设计规范(GB50010-2002)规定：（1）对两边支承的板，应按单向板计算。（2）对于四边支承的板时，应按双向板计算；时，宜按双向板计算；按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；时，可按沿短边方向受力的单向板计算。注：长边长度；短边长度,（一）单向板与双向板,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,单向板与双向板,单向板肋形楼盖构造简单、施工方便；双向板肋形楼盖较单向板受力好、板的刚度好，但构造较复杂、施工不够方便。,（一）单向板与双向板,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,确定结构计算简图并进行荷载计算,确定结构布置方案，确定板厚和主、次梁的截面尺寸,板、次梁、主梁分别进行截面配筋计算,板、次梁、主梁分别进行内力计算,根据计算和构造的要求绘制楼盖结构施工图,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,基本设计步骤,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,1）确定结构布置及梁板尺寸,单向板肋形楼盖，楼面荷载的传递路径为：,单向板次梁主梁或框架梁柱或墙基础地基,结构平面布置方案,(a)主梁横向布置,(b)主梁纵向布置,(c)只布置次梁,单向板肋梁楼盖布置方案,结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置,柱网或墙的间距决定了主梁的跨度主梁的间距决定了次梁的跨度次梁的间距决定了板的跨度。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,1）确定结构布置及梁板尺寸,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,1）确定结构布置及梁板尺寸,布置原则,满足房屋的正常使用要求,不封闭的阳台、厨房间和卫生间的板面标高宜低于其他部位30-50mm,一般梁高较小，增加了室内净高,纵墙上可以开设较大窗洞，有利于通风,中间有走道的砌体结构,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,1）确定结构布置及梁板尺寸,布置原则,考虑结构是否受力合理,荷载传递要简洁，梁宜拉通，避免凌乱主梁跨间最好不要只布置一根次梁，以减少主梁跨间弯矩的不均匀尽量避免把梁，特别是主梁搁置在门、窗过梁上在楼、屋面上有机器设备、冷却塔、悬挂装置等荷载比较大的地方，宜设置次梁楼板上开有较大尺寸（大于800mm）的洞口时，应在洞口周边设置加劲的小梁,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,1）确定结构布置及梁板尺寸,布置原则,考虑节约材料、降低造价、方便施工,实践表明：由于楼盖中板的混凝土用量占整个楼盖混凝土用量的比例较大，因此一般板厚越薄，材料总消耗越少，造价也越经济。但板太薄会使挠度过大，且施工难以保证质量，所以板厚一般需规定其最小厚度梁的截面种类不宜过多，梁的布置尽可能规则，梁截面尺寸应考虑设置模板的方便，特别是采用钢模板时,根据工程实践，常用跨度为：单向板：（1.72.5）m次梁：（46）m主梁：（58）m,梁、板截面的常用尺寸,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,1）确定结构布置及梁板尺寸,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,2）确定计算简图及进行荷载计算,计算简图应表示梁、板的支座情况，各跨跨数以及荷载的形式，位置大小等。,为减少计算工作量，结构内力分析时，通常不是对整个结构进行分析，而是从实际结构中选取有代表性的一部分作为计算的对象，称为计算单元。,计算单元,支座梁、板支承在砖墙或砖柱上时，可视为铰支座；当梁，板的支座与支承梁、柱整体连接时，为简化计算，仍可视为铰支座，并忽略支座宽度的影响。板，次梁、主梁均可简化为支承在相应的支座上的多跨连续梁。楼盖中，如果主梁的支座为截面较大的钢筋混凝土柱，当主梁与柱的线刚度比小于4时，以及柱的两边主梁跨度相差较大（大于10%）时，不能按铰支座考虑，而应按梁、柱视作框架来计算。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,2）确定计算简图及进行荷载计算,板,计算单元：1m宽度的板带以次梁为中间支座和以墙体为边支座的多跨连续梁荷载：板带自重（包括面层和粉刷）及板带上的均布活荷载,次梁,计算单元：次梁左右各半跨板以主梁为中间支座和以墙体为边支座的多跨连续梁荷载：次梁自重及其受荷面积上板传来的荷载,主梁,计算单元：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次梁间距以柱为中间支座和以墙体为边支座的多跨连续梁荷载：主梁自重及次梁传来的集中荷载,恒载g：结构自重，构造自重，永久设备。,活载q：人群、家具、堆料、临时设备,荷载分项系数恒载一般取1.2；活载取1.4；特殊情况下查阅规范。,荷载取值,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,2）确定计算简图及进行荷载计算,当跨差10%时，按等跨计算。,计算跨度和跨数,各跨荷载相同，跨数超过五跨的等跨等截面连续梁，除两边第1、2跨外，所有中间各跨的内力十分接近，为简化计算，中间跨均以第三跨代表。对于超过五跨的多跨连续梁、板，可按五跨计算内力；不足五跨的，则按实际跨数计算。,跨度,跨数,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,2）确定计算简图及进行荷载计算,计算跨度和跨数,计算跨度,跨长不一定等于计算跨度；计算跨度是指用于内力计算的长度。计算跨度的取值原则：（1）中间跨取支承中心线之间的距离；（2）边跨与支承情况有关，参见表8-3。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,2）确定计算简图及进行荷载计算,折算荷载,在确定计算简图中，认为连续板在次梁处，次梁在主梁处均为铰支座，没有考虑次梁对板，主梁对次梁转动的弹性约束作用；当板受荷发生弯曲转动时，将带动次梁产生扭转，次梁的抗扭刚度则将部分地阻止板自由转动，这就与理想的铰支座不同。此时板支座截面转角，相当于降低了板跨中的弯距值，类似的情况也发生在次梁和主梁之间。,次梁抗扭刚度对板的影响,采用增大永久荷载和减小可变荷载的办法，以折算荷载代替实际荷载近似地考虑这一约束影响。,注：当板、次梁按塑性计算时，则不折减；当板、次梁支承于砖墙或钢梁上时，则不调整；主梁一般不调整。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,2）确定计算简图及进行荷载计算,折算荷载,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,弹性计算法,弹性计算法,活荷载的最不利位置,活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图,（1）求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置,（2）求某跨跨内最大负弯矩或最小正弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其左右邻跨布置，然后隔跨布置,（3）求某支座最大负弯矩或支座左、右截面最大剪力时，应在该支座左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,弹性计算法,活荷载的最不利位置,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,弹性计算法,应用表格计算内力,对于等跨连续梁（或连续梁各跨跨度相差不超过10%），可由附表8-1查出相应的内力系数，利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内力。,在均布及三角形荷载作用下：,在集中荷载作用下：,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,弹性计算法,内力包络图,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。连续板和等跨次梁一般不绘制包络图，直接按照构造要求确定钢筋弯起和截断位置。,两跨连续梁内力包络图,两跨连续梁内力包络图,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,弹性计算法,支座弯矩和剪力设计值,按弹性理论计算连续梁、板内力时，由于实际支座有一定的宽度，因此按计算跨度得到支座截面的弯矩和剪力值比实际支座边缘处的弯矩和剪力值要大，而截面设计应以支座边缘处的梁截面进行。,弯矩设计值：,剪力设计值：,均布荷载,集中荷载,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,基本概念,弹性分析方法的缺陷,a钢筋砼是两种材料组成的非匀质弹性体，在构件的截面设计中己充分考虑了其塑性性能，按破坏阶段的构件截面计算方法与按弹性理论计算的结构内力是互不协调的，材料强度未能得到充分发挥。b弹性理论计算法是按活荷载的最不利位置时的内力包络图来配筋的，但各跨中和各支座截面的最大内力实际上并不能同时出现。c按弹性理论计算法计算时，支座弯矩总是远大于跨中弯矩，支座配筋拥挤，构造复杂，施工不便。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,基本概念,塑性铰,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，使区域两侧截而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。,塑性铰是受弯构件的“屈服”现象。对于静定结构，在任一截面出现塑性铰后，结构就成为几何可变体系面丧失承载力，但对于超静定结构，由于存在多余的约束，构件某一截面出现塑性铰，并不能立即成为几何可变体系，仍能继续承受增加的荷载，直到不断增加的塑性铰使结构成为几何可变体系为止。,出现塑性铰后，内力不再按原来的规律分布，支座弯矩向跨中进行了转移，即出现了塑性内力重分布。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,基本概念,塑性铰,塑性铰与理想铰的区别,理想铰不能承受任何弯矩，而塑性铰则能承受一定的弯矩（MyMMu）；理想铰集中于一点，塑性铰则有一定的长度；理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑性铰则是有限转动的单向铰，只能在弯矩作用方向作有限的转动。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,基本概念,塑性计算法,塑性计算法求连续梁、板的内力，就是在弹性计算法的基础上，考虑了截面出现塑性铰，发生塑性转动，使整个连续梁引起内力重分布，将某些截面弯矩（一般为支座弯矩）予以调整降低的一种方法，通常也称为弯矩调幅法。这种方法只有在超静定结构中才能使用。该方法能正确反映材料的实际性能，可消除内力计算与截面承载力计算的不协调，保证结构安全可靠，由于减少了支座配筋量，使支座配筋的拥挤状况有所改善，便于施工。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,弯矩条幅法的使用原则,力求节约钢材，便于施工,调整中，为能节约较多的钢材，以使支座配筋简单，应尽可能多地减少支座弯矩，一般常使它等于或接近跨中弯矩。,满足刚度和裂缝宽度的要求,弯矩调幅不宜过大，以避免构件产生过宽的裂缝，降低梁的刚度并影响正常使用。根据实践证明，连续板、梁支座弯矩的调整幅度一般不应超过30%，对于q/g1/3的连续板、梁中，弯矩调幅不得超过15%。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,弯矩条幅法的使用原则,确保结构安全可靠,a)由于连续梁出现塑性铰后，是按简支梁工作的，因此每跨调整后的两端支座弯矩的平均值加上跨中弯矩的绝对值之和应不小于相应的简支梁跨中弯矩，即：,MB、MC、M1分别为两端支座和跨中截面的弯矩；M0在全部荷载作用下简支梁的跨中弯矩。,b),调整后的所有支座和跨中的弯矩的绝对值，对承受均布荷载的梁均应满足下式要求：,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,弯矩条幅法的使用原则,保证塑性铰足够转动能力,为保证在调幅截面能够形成塑性铰，且具有足够的转动能力，应限制支座截面受压区高度，规范规定，塑性铰截面中砼受压区高度应满足下式要求：,保证充分发挥材料塑性性能,为了充分发挥材料的塑性性能，满足塑性内力重分布的需要，规范规定应采用塑性性能较好的钢筋HPB235级，HRB335级和HRB400级，混凝土等级宜在C20-C45之间。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,弯矩条幅法的计算公式,对工程中常见的承受均布荷载的等跨连续梁板的控制裁面内力，可按下列公式计算：,表格1.2、1.3,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的内力计算,塑性计算法,适用范围,下列情况不宜考虑塑性内力重分布的方法：（1）裂缝宽度和挠度要求较严格的构件；（2）直接承受动荷载和重复荷载的构件；（3）预应力和二次受力构件；（4）重要的或可靠性要求较高的构件；（5）处于严重侵蚀性环境中的构件；（6）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；（7）采用无明显屈服台阶钢材配筋的构件。,8.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖,（二）单向板肋梁楼盖的设计,3）板、梁的截面计算及配筋,板,截面配筋计算,应考虑板中拱的作用；对中间跨的截面弯矩可以考虑减少20；,板可以按不配置箍筋的一般板类受弯构件进行斜截面受剪承载力验算,8.1现浇整体