钢筋混凝土结构精讲六肋梁楼盖及钢架构件的抗震设计

1、八零教育ItsEighty Education八 零教育1.钢筋混凝土肋形结构肋梁楼盖是由板、次梁、主梁等构件组成的，板的四周可支承于次梁、主梁或砖墙上。（如图a、b）。板分成多个，根据板长边和短边梁楼盖。的比例不同，又可将肋梁楼盖分成为单向板肋梁楼盖和双向板肋（a）单向板肋梁楼盖（b）双向板肋梁楼盖好教育，八零造！主讲：幸运星2八零教育ll弯曲后短向曲率比长向曲率大很多的板叫单向板。当板的长边与短边相差不大时，由于沿长向传递的荷载也较大，不可 忽略，板弯曲后长向曲率与短向曲率相差不大，这种板叫双向板。l两种板的弯曲。好教育，八零造！主讲：幸运星3八零教育（1） 两对边支承的板应按单向板计算。

2、（2） 四边支承的板，当长边与短边之比小于或等于2时，应按双向板计算。（按弹性理论计算）（3） 四边支承的板，当长边与短边之比大于或等于3时，应按单向板计算。（按塑性理论计算）（4） 四边支承的板，当长边与短边之比介于2和3之间时，宜按双向板计算，但也可按沿短边方向受力的单向板计算，此时构造钢筋。长边方向布置足够数量的好教育，八零造！主讲：幸运星4八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星5八零教育1.1单向板肋形结构单向板肋梁楼盖的结构布置一般取决于功能要求，在结构上应力求简单、整齐、适用。柱网尽量布置成长方形或正方形。主梁有沿横向和纵向两种布置方案，从效果上考虑，在单向板的楼盖的平面布置中，板梁

3、的适宜跨度可参考下列数值确定：板：1.53.0m;次梁：4.06.0m； 主梁：5.08.0m。好教育，八零造！主讲：幸运星6八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星7八零教育（一)钢筋混凝土梁（板）的计算简图（1）荷载计算Ø板所承受的荷载即为板带b=1m自重及板带上的均布活荷载。Ø次梁，取相邻跨中线所分割出来的面积作为它的受荷面积 ,次承受的荷载为次梁自重及其受荷面积上板传来的荷载。Ø主梁，则承受主梁自重及由次来的集中荷载，为了简化计算，一般可将主梁均布自重简化为若干集中荷载，加上次来的集中荷载合并计算。好教育，八零造！主讲：幸运星8八零教育（2）支座及折算荷载l楼

4、盖四周为砖墙承重，按铰支座考虑。对于现浇整体肋形楼盖，嵌固于柱上的框架梁。刚度之比大于3时按铰支座；否则，按弹性l为了减少误差，一般在荷载计算时加以调整，即用折算荷载代替实际荷载：= g + q2板g'= g + qg '次梁4主梁（不折减）应当指明，上述调整是在按计算进行的。好教育，八零造！主讲：幸运星9八零教育连续梁的变形(a) 理想铰支座时的变形；(b) 支座弹性约束时的变形；(c) 采用折算荷载时的变形好教育，八零造！主讲：幸运星10八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星11八零教育（3）跨数与跨度若跨数超过五跨且跨度差在10%以内，可按五跨计算；如果跨数未超过 五跨，则

5、计算时应按实际跨数考虑计算时连续板、跨的计算跨度可近似取支座。当支座宽度b较大时，计算跨度可采用：好教育，八零造！主讲：幸运星12八零教育板梁的荷载计算范围及计算简图好教育，八零造！主讲：幸运星13八零教育不同跨布置活荷载时的内力图好教育，八零造！主讲：幸运星14八零教育1、当求某跨跨中最大正弯矩时，2、求某支座最大负弯矩时，该跨布置活荷载，然后隔跨布置活荷载。该支座左右两跨布置活荷载，然后每隔一跨布置。3、求某内支座最大剪力时的活荷载布置与求该支座最大负弯矩时的活荷载布置相同；求边支座截面处最大剪力时，活荷载的布置与求边跨跨内最大正弯矩的活荷载 布置相同好教育，八零造！主讲：幸运星15八零教

6、育好教育，八零造！主讲：幸运星16八零 教育内力包络图l设计时，首先力图，即得到各同一基线上绘出各截面为最不利活荷载布置下的内截面为最不利荷载组合下的内力叠合图，内力叠合图的外包线即为内力包络图曲线。在连续梁的某一跨中可能出现的l弯矩有跨内最大弯矩Mmax、跨内最小弯矩Mmin、该跨左支座截面最大负弯矩-M左max、右支座截面最大负弯矩-M右max。该外包线即为弯矩包络图曲线，同样道理也可作出剪力包络图。l好教育，八零造！主讲：幸运星17八零教育l计算内力值应取支座边缘处的内力。该内力值可通过取体的方法计算求得，即弯矩设计值：M=Mc-V0×b/2剪力设计值：在均布荷载作用下：V=V

7、c-(g+q)×b/2 在集中荷载作用下： V=Vc当板、梁中间支座为砖墙时，或板、在钢筋混凝土构件上时，不作此调整。l搁置设计内力的(a) 弯矩设计值；(b) 剪力设计值好教育，八零造！主讲：幸运星18八零教育三、塑性理论计算方法考虑塑性内力重分布的计算法充分考虑了材料的塑性性质和非线性 关系，解决了弹性计算法的不足。1.塑性铰现以一钢筋混凝土筋例，说明钢筋混凝土构件上塑性铰梁承受集中荷载p，其弯矩图如(b)的形成。，钢筋混凝土所示。根据试验所测得的弯矩M与梁曲率间的关系如(c)所示。好教育，八零造！主讲：幸运星19八零教育2.内力重分布在两跨连续梁中间支座两侧各l/3处作用一集中

8、力F,通过试验绘制出力F与弯矩M的关系曲线，由此曲线可以看出：（1）（2）（3）弹性阶段。弹塑性阶段。塑性阶段。内力重分布主要发生于两个过程。第一过程是在裂缝出现到塑性铰形成以前，由于裂缝的形成和开展，使构件刚度发生变化而引起的内力重分布； 第二过程发生于塑性铰形成后，由于铰的转动而引起的内力重分布。3.塑性铰与理想铰的区别好教育，八零造！主讲：幸运星20八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星21八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星22八零教育4.考虑塑性内力重分布计算方法的适用范围（1）在使用阶段不出现裂缝或对裂缝的开展有严格要求的结构，不能用此法计算，例如水池池壁、自防水屋面等；（2）（3）

9、（4）（5）直接承受动力荷载或重复荷载的结构；处于负温条件下工作的结构或处于侵蚀性环境中的结构； 重要部位的结构和可靠度要求较高的结构预计配筋较高的结构构件或采用塑性性质较差的钢筋的构件，均不宜按塑性方法计算。好教育，八零造！主讲：幸运星23八零教育5.弯矩调幅法计算的一般步骤（1） 用线弹性方法计算在荷载最不利布置条件下结构截面的弯矩最大值；（2）采用调幅系数降低各支座截面弯矩，即支座截面弯矩设计值按下式计算：M=(1-)Me（3）按调幅降低后的支座弯矩值计算跨中弯矩值；6.考虑塑性内力重分布进行计算的基本原则(1)为了防止塑性内力重分布过程过长，致使裂缝开展、挠度过大而影响正常使用，在按弯

10、矩调幅法进行结构设计时，还应满足正常使用极限状态验算，并有保证内力重分布的专门配筋构造措施。(2)试验表明，塑性铰的转动要取决于纵向钢筋的配筋率、钢筋的品种和混凝土的极限压应变。好教育，八零造！主讲：幸运星24八零教育(3)考虑内力重分布后，结构构件必须有足够的抗剪能力，否则构件将会在充分的内力重分布之前，由于抗剪能力不足而发生斜截面的破坏。（4）校核调幅以后支座和跨中弯矩值应不小于按梁计算的跨中弯矩设计值的1/3；（5）各截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调幅后的支座弯矩，由静力平衡条件计算确定。好教育，八零造！主讲：幸运星25八零教育7.承受均布荷载的等跨连续梁、板的计算在均布荷载作用下，

11、等跨连续梁、板的内力可用由弯矩调幅法求得的 弯矩系数和剪力系数按下式计算M=M(g+q)l02 V=V(g+q)ln当等跨连续梁上作用有间距相同、大小相等的集中荷载时，各跨跨中 和支座截面的弯矩设计值可按下式计算：M=M(G+Q)l02V=nV(G+Q)好教育，八零造！主讲：幸运星26八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星27八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星28八零教育图 连续板的拱作用对四周与梁整体浇筑的单向板，其中跨跨中截面和中间支座截面的弯 矩可减小20%。好教育，八零造！主讲：幸运星29八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星30八零教育四、截面配筋的计算特点与构造要求1、板的计算特点和

12、构造要求l板的计算特点（1）对于支承在次梁或砖墙上的板，一般可按考虑塑性内力重分布的方法计算内力。（2）算简图（3）板的计算步骤是：确定板厚取计算单元计算荷载确定计计算各截面的内力选配钢筋。板一般能满足斜截面抗剪承载力的要求，故一般不进行斜截面抗剪的计算。（4）根据弯矩算出各截面的钢筋面积后，应考虑板内钢筋的布置方式。如果为弯起式钢筋，应把跨中钢筋与支座钢筋结合起来考虑，以便使支座钢筋与跨中钢筋互相协调。好教育，八零造！主讲：幸运星31八零教育板的构造要求（1）（2）板厚。板的支承长度应满足受力筋在支座内锚固长度的要求，当搁在砖墙上时一般不小于120mm。（3）受力钢筋的构造要求。配筋方式：弯

13、起式和分离式：如下图所示。好教育，八零造！主讲：幸运星32八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星33八零教育（4）构造钢筋1）板的分布钢筋：分布钢筋置于受力钢筋内侧，其截面面积不应小于面面积的15%（集中荷载时为25%）。长度上受力钢筋截2）嵌入墙内的板面附加筋：嵌固在承重墙内的板，在板面附近会产生负弯矩，故可能墙边缘在板面引起裂缝。面附加钢筋承重墙边缘配置每米不少于56的板好教育，八零造！主讲：幸运星34八零 教育3）垂直主梁的板面附加筋：筋。其数量为每1m不少于56，其板面沿主梁肋配置垂直于主梁的附加钢长度内的总截面面积应不小于板中长度内受力钢筋面积的1/3。伸出梁边缘的长度应不小于L0/4

14、.好教育，八零造！主讲：幸运星35八零教育2、次梁的计算特点与构造要求l次梁的计算特点（1） 正截面抗弯承载力计算纵向受拉筋（2） 斜截面抗剪承载力计算箍筋、弯起筋（2）次梁的计算步骤：截面计算荷载确定计算简图计算内力纵向受拉钢筋、箍筋、弯起钢筋构造钢筋。（3） 在配筋计算中，板按T形截面计算；对支座截面，板位于受拉区，故仍按矩形截面计算。（4） 跨宽高比的要求 ，最大裂缝宽度的要求（0.3mm）好教育，八零造！主讲：幸运星36八零教育l .次梁的构造要求（1）（2）次梁的一般构造同受弯构件。受力钢筋的弯起和截断，应按弯矩包络图确定。一般对承受均布荷载，跨度相差不超过20%，并且q/g3的次梁

15、，钢筋的截断和弯起也可按来布置。好教育，八零造！主讲：幸运星37八零教育3、主梁的计算特点与构造要求l 主梁的计算特点（1）（2）主梁一般按弹性理论计算，计算步骤同次梁。主梁除承受次来的集中荷载外，还承受主梁的自重等荷载，一般为简化计算，可把主梁自重等荷载折算成集中荷载作用于次位置处。对应的（3）配筋计算时，主梁跨中截面也按T形截面，而支座截面仍为矩形截面。好教育，八零造！主讲：幸运星38八零教育l 2主梁的构造要求（1）（2）（3）主梁的截面。支承长度。主梁纵向受力钢筋的弯起点和截断点应按照弯矩包络图和材料抵抗弯矩图来确定。（4）（5）附加横向钢筋。附加横向钢筋的布置如图。鸭筋。当主梁支座处

16、的箍筋、弯起钢筋仍不能共同承担全部剪力时，可设鸭筋，鸭筋的两端应固定在受压区内。图 附加横向钢筋的布图 主梁支座截面纵筋位置好教育，八零造！主讲：幸运星39八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星40八零教育1.2钢筋混凝土现浇双向板肋形楼盖一、双向板的受力特点和试验研究l双向板在两个方向都起承重作用，即双向工作，但两个方向所承担的荷载及弯矩与板的边长比和四边的支承条件有关。如图。 因双向板是双向工作，所以其配筋也是双向。荷载较小时，板基本处于弹性工作阶段，随着荷载的增大，首先在板底中部对角线方向出现第一批裂缝，并逐渐向四角扩展。即将破坏时，板 顶靠近四角处，出现垂直于对角线方向的环状裂缝，如图。

17、ll(a) 四边矩形板底裂缝图； (b) 四边矩形板顶裂缝图好教育，八零造！主讲：幸运星41八零教育l板的主要支承点不在四角，而在板边的中部，即双向板传给支承构件的荷载，并不是沿板边均匀分布的，而在板的中部较大，两端 较小。从理论上讲，双向板的受力钢筋应垂直于板的裂缝方向，即与板边倾斜，但这样做施工很不方便。试验表明，沿着平行于板边方向 配置双向钢筋网，其承载力与前者相差不大，并且施工方便。所以 双向板采用平行于板边方向的配筋。l好教育，八零造！主讲：幸运星42八零教育二、双向板按弹性理论的计算双向板在各种荷载作用下，对各种边界条件的计算是个很复杂的问题，为了简化计算，直接应用根据弹性薄板理论

18、编制的弯矩系数进行计算1、单跨双向板的计算l根据不同的计算简图，查出对应的弯矩系数，即可按下式求出弯矩：m=plx2必须指出，系数是根据材料的泊松比=1/6钢筋混凝土制定的，l2、多跨连续双向板的计算l在设计中，采用简化计算法，即假定支承垂直变形，板在梁上可自由转动，应用单跨双向板的计算系数表进行计算，按这种方法进行计算时要求，在同一方向的相邻最小跨与最大跨跨长之比应大于0.75。计算多跨连续双向板同多跨连续单向板一样，也应考虑活荷载的不利布置。l好教育，八零造！主讲：幸运星43八零教育（1）跨中最大弯矩的计算求某跨跨中最大弯矩时，活荷载的不利布置为棋盘形布置，即该布置活荷载，其余均在前后左右

19、隔一布置活荷载。计算时，采用正、四边固定。)称荷载，即g=g+q/2,q=±q/2进行计算。(按（2）支座最大弯矩为计算简便，认为全板各上均布置活荷载时，支座弯矩为最大，因此内按四边固定，边的内支座也为固定，而外边界按实际考虑。好教育，八零造！主讲：幸运星44八零教育三、双向板肋形楼盖中支承梁的计算l 双向板上的荷载按就近传递的原理向两个方向的支承递，这样我们可以将双向板按45°角平分线分成四部分。每根支承梁承受两侧双向板上三角形或梯形部分的荷载，如图，为简化计算可把三角形或梯形荷载按照支座弯矩相等的 原则转化为等效均布荷载，再用结构力学的方法计算支座弯矩，然后根据支座 弯

20、矩和实际荷载计算跨中弯矩。好教育，八零造！主讲：幸运星45八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星46八零教育2.钢筋混凝土刚架结构刚架结构通常由钢筋混凝土的横梁、柱和基础组成。刚架柱与横刚接一、刚架结构的设计要点1、计算简图整体刚架平面刚架跨度相差不超过10%的不等跨框架，简化为等跨框架，跨度取各跨跨度的平均值2、内力计算按结构力学方法3、截面设计1）截面与最不利内力组合类型对框架梁取+Mmax截面一般为支座和跨中，支座截面取-Mmax，Vmax。跨中截面47好教育，八零造！主讲：幸运星八零教育对框架柱截面为柱的上下端，须考虑以下四项不利内力组合(1)(2)(3)(4)+Mmax与相应的N 和V

21、。-Mmax与相应的N 和V。Nmax与相应的M 和V。Nmin与相应的M 和V。2）最不利内力组合方法Ø逐跨单独布置。 Ø最不利荷载位置法Ø满布荷载法：活荷载布置，即满布计算内力，为了安全起见，可以把框架梁的弯矩乘以1.11.2的放大系数。好教育，八零造！主讲：幸运星48八零教育二、刚架结构的构造 1、节点构造好教育，八零造！主讲：幸运星49八零教育 2、立柱与基础的连接构造好教育，八零造！主讲：幸运星50八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星51八零教育3.钢筋混凝土牛腿设计一、 牛腿的截面牛腿的截面要求：如图2.47所示。根据裂缝要求，牛腿的截面应符合下式&#

22、230;öFh sf tk bh 0£ bç 1 - 0 .5è÷0 .5 +FvsaFvsøh0FVs 、Fhs作用于牛腿顶部由何在标准值按荷载短期效应组合计算的竖向力值、水平拉力值裂缝系数，对水电站厂房立柱的牛腿，取0.7；承受静载作用的牛腿取0.8b 牛腿的宽度，一般取与柱宽相同。ftk混凝土抗拉强度标准值。a 竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离，应考虑安装偏差增大20 mm；当考虑20 mm的安装偏差后，竖向力的作用点仍位截面以内时，取a=0。h0 牛腿与下柱交接处的垂直截面有效高度，h0= h1-as+c·tan

23、，当 45°时，取 =45°。52好教育，八零造！主讲：幸运星八零教育牛腿的外边缘高度h1不应小于其高度h的1/3，且不应小于200 mm。牛腿挑出下柱边缘的长度C 应使吊车梁外侧至牛腿外边缘的距离C1不小于100 mm，以保证牛腿顶部的局部受压承载力。为防止牛腿发生局部受压破坏，在牛腿顶部的局部受压面上，由竖向力Fv引起的局部压应力不应超过0.9fc。好教育，八零造！主讲：幸运星53八零教育二、牛腿的配筋及构造牛腿的纵向受力钢筋总截面面积As，由承受竖向力的受拉钢筋截面面积和承受水平拉力的锚筋截面面积组成，其值可按下式计算：1FV aFh³+ 1 .2A（g）s

24、0 .85fhfdy0y式中：FV 作用于牛腿顶部的竖向力设计值。Fh 作用于牛腿顶部的水平拉力设计值。在式中，当a0.3h0时，取a=0.3h0 。牛腿顶部的纵向受力钢筋宜采用HRB400级或HRB500级钢筋。承受竖向力FV的受拉钢筋配筋率，按牛腿的有效截面计算不应小于0.2%，也不宜大于0.6%；钢筋的数量不宜少于4根，直径不宜小于12 mm。好教育，八零造！主讲：幸运星54八 零教育水平箍筋和弯筋的构造要求牛腿应设置水平箍筋。水平箍筋可采用HPB235级钢筋，直径宜为6mm12mm，间距宜为100mm150mm，且在牛腿上部2h0/3范围内的水平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢

25、筋截面面积的1/2。当牛腿的a/h00.3时，宜增设弯起钢筋。弯起钢筋的种类一般与纵向受力钢筋相同，并宜使其与竖向力作用点到牛腿斜边下端点连线的交点位于牛腿上部L/6L/2的范围内，其中L为该连线的长度。弯起钢筋的截面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的2/3，根数不宜少于3根，直径不宜小于12mm。好教育，八零造！主讲：幸运星55八零教育4.钢筋混凝土柱下基础好教育，八零造！主讲：幸运星56八零教育按地基持力层的承载力计算基底设计时，先选定埋深d并初步选择基底，求得持力层承载力设计值fa，再验算并调整直至满足设计要求。好教育，八零造！主讲：幸运星57八零教育1、轴心荷载作用：p k

26、63;f a+( FG)=£pfkkAkaG k= gG A d - gw20kN/m3A hw注意：d为基础平均埋深相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均值后的地基承载力特征值基础自重和基础上的土重基础底面面积水位至基础底面的距离好教育，八零造！主讲：幸运星58八零教育+ GF kk=£pfkaAFkb ´ l=A ³（矩形基础）f a- gG+ gwdh wFkb ³（方形基础）f a- gG d + gw hwFkb ³（条形基础）f a- gG d + gw hw算法

27、：涉及到fa的宽度1、先假定b3m，不做宽度2、如果b>3m，则再考虑宽度。好教育，八零造！主讲：幸运星59八零教育2、偏心荷载作用PkF6 Mm a x=+ g- g±kkdh或Gww2pb lb lkmi nPk+ G kFk6 e )6 e )m a x=(1 ±=p(1 ±kpAllkm in同时满足：£ 1 .2p kf aPk famaxe £l / 6好教育，八零造！主讲：幸运星60八零教育由于基底与土之间不能传递拉应力，基底重新分布如图。2 ( F k + G)kea=pk max3 ba要求3a ³ 0.75l

28、即脱开面积小于25%抗震设宽比大于4的3a,不宜有拉应力;脱开e面积不应超其它过15%。不满足时：1） 增加A2） 增加l, 减少b, A不变3） 基础不对称布置不对称布置好教育，八零造！主讲：幸运星计:高61八零教育计算偏心荷载作用下的基础底面逐次渐近试算法（1）先仅考虑中心荷载，对地基承载力仅进行深度础底面积A0;，并按中心荷载作用下的公式，计算基（2）考虑偏心影响，加大A0。一般按经验可根据偏心距的大小增大10%40%，使A（1.1 1.4）A0 。对矩形底面的基础，按A初步选择相应的基础底面长度l和宽度b，一般：l/b1.22.0；（3）计算偏心荷载作用下的pkmax、pkmin，并对地基承载力进行深宽，再验算是否满足公式的要求；如果不适合（太小或过大），可调整基础底面长度l和宽度b，再验算；如此反复一、二次，便能定出合适的基础底面。好教育，八零造！主讲：幸运星62八零教育pkmax、pkmin相差过大则容易引起基础 注意：基底倾斜e k不 宜 大 于l / 6高、中压缩性地基土上的基础低压缩性地基土上的基础(短暂作用）不 宜 大 于 l / 4e k好教育，八零造！主讲：幸运星63八零教育好教育，八零造！主讲：幸运星64八零教育