塑性铰内力重分布弯矩调幅等概念学习教案

1、塑性铰内力重分布塑性铰内力重分布(fnb)弯矩调幅等概念弯矩调幅等概念第一页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)第10章 钢筋(gngjn)混凝土楼盖设计第1页/共64页第二页，共64页。混凝土结构设计第10章本章(bn zhn)重点1. 掌握梁板结构布置的一般方法、计算简图、活荷载的最不利布置及内力包络图的绘制。2. 掌握整体式（现浇）单向梁板结构的内力按弹性及考虑塑性内力重分布(fnb)的计算方法；建立折算荷载、塑性铰、内力重分布(fnb)、弯矩调幅等概念；掌握连续梁板截面设计特点及配筋构造要求。3. 掌握整体式（现浇）双向板结构的内

2、力按弹性及按塑性理论的设计方法；掌握其配筋构造要求。4. 熟悉梁式楼梯和板式楼梯的受力特点、内力计算和配筋构造要求。第2页/共64页第三页，共64页。混凝土结构设计第10章10.1 概述10.整体式（现浇）单向板梁板结构设计10.整体式（现浇）双向板梁板结构设计10.整体式楼梯和雨篷设计第3页/共64页第四页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)楼盖结构形式组成：一般梁+板，可有板无梁。形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯(lut)、片筏基础等。10.1 概述钢筋混凝土无梁楼盖钢筋混凝土肋梁楼盖第4页/共64页第五页，共64页。混凝土结构设计

3、第10章地下室底板挡土墙第5页/共64页第六页，共64页。混凝土结构设计第10章第6页/共64页第七页，共64页。混凝土结构设计第10章无梁密肋楼盖单向板密肋楼盖第7页/共64页第八页，共64页。混凝土结构设计第10章第8页/共64页第九页，共64页。混凝土结构设计第10章第9页/共64页第十页，共64页。混凝土结构设计第10章第10页/共64页第十一页，共64页。混凝土结构设计第10章第11页/共64页第十二页，共64页。混凝土结构设计第10章按结构类型： （1）肋梁楼盖 （2） 无梁楼盖按预应力情况(qngkung)： （1）RC楼盖（2）PC楼盖按施工方法：（1）现浇楼盖（2）装配式楼盖

4、（3）装配整体式第12页/共64页第十三页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)n现浇式：板与梁钢筋交织，混凝土同时浇捣。这是本章(bn zhn)学习的重点。n装配式：预制板+现浇（或预制）梁。n装配整体式：预制楼面上做刚性面层。n 刚性面层： 40 mm混凝土层，内配钢筋网。n现浇式钢筋混凝土楼（屋）盖分类n 有有梁梁楼楼盖盖现现浇浇楼楼盖盖无无梁梁楼楼盖盖 单单向向板板肋肋形形楼楼盖盖双双向向板板肋肋形形楼楼盖盖井井式式楼楼盖盖与与密密肋肋楼楼盖盖第13页/共64页第十四页，共64页。混凝土结构设计第10章(a) 两对边简支矩形(jxn

5、g)板(b) 两对边简支矩形板的弯曲形状第14页/共64页第十五页，共64页。混凝土结构设计第10章第15页/共64页第十六页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)单向(dn xin)板肋形楼盖 10-112qqq10-241 115384q lvEI 10-342 225384q lvEI 10-412vv l2 / l1 3时按单向板设计第16页/共64页第十七页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)10-5441 12 2q lq l 10-64214412lqqll 10-741

6、24412lqqll 1212/20.9412 ,0.0588/30.9878 ,0.0122llqq qqllqq qq21212121当当时时: :当当时时: :板上荷载传力方式： 次梁主梁墙、柱基础除与边长比有关外，还与支承梁的线刚度比有关。 第17页/共64页第十八页，共64页。混凝土结构设计第10章第18页/共64页第十九页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)板上荷载传力方式： 两个方向梁墙、柱基础亦亦可可按按短短边边方方向向的的单单向向板板计计算算，但但长长边边方方向向应应布布置置足足够够的的构构造造钢钢筋筋，只只配配分分布布

7、钢钢筋筋不不够够。双向板肋形楼盖 梁无主次之分，荷载两向传递。 2/3ll 2 21 1时时宜宜按按双双向向板板设设计计l2 / l1 2时按双向板设计第19页/共64页第二十页，共64页。混凝土结构设计第10章第20页/共64页第二十一页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)井式井式楼盖与密肋楼盖 可无柱，使用方便，但梁跨度大。楼面刚度弱，变形大。梁高h 。 0118l密肋肋距 1.5 m，楼面刚度比井式大，变形比井式小。 传力方式： 板梁基础墙第21页/共64页第二十二页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y z

8、hn)下一章(y zhn)无梁楼盖 传力方式： 板柱基础板不宜薄，h150mm。柱距不宜大。 第22页/共64页第二十三页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)10.2整体式（现浇）单向板梁板结构设计单向板梁板结构的设计(shj)步骤：结构平面布置，并初步拟定板厚和主、次梁的截面尺寸；确定计算单元；确定梁、板的荷载及计算简图；梁、板的内力计算；截面计算，配筋及构造处理；绘制施工图第23页/共64页第二十四页，共64页。混凝土结构设计第10章结构(jigu)布置方法板板跨跨12.0 3.0ml 次次梁梁24 6ml 2hl= =( (1 1/

9、 /1 12 21 1/ /1 18 8) )bh= =( (1 1/ /2 21 1/ /3 3) )主主梁梁35 8ml 3hl= =( (1 1/ /8 81 1/ /1 14 4) )bh= =( (1 1/ /2 21 1/ /3 3) )第24页/共64页第二十五页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)梁板内力(nil)计算方法按弹性理论计算 按结构力学方法计算。下例情况下要按弹性理论方法计算： 为使板有足够的刚度，板厚尚应满足：连连续续板板简简支支板板140l悬悬臂臂板板135l112l板板厚厚工业楼面：h70 mm民用楼面：

10、h60 mm屋 面：h70 mmhhh第25页/共64页第二十六页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)(1)直接承受动力荷载和疲劳(plo)荷载作用的楼盖；(2)在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较高要求的楼盖；(3)处于侵蚀性环境及负温下的楼盖。按塑性理论计算方法单向板肋形楼盖按线弹性的计算计算单元的确定第26页/共64页第二十七页，共64页。混凝土结构设计第10章荷载(hzi)分配时不考虑结构的连续性第27页/共64页第二十八页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)相邻(xin

11、 ln)两跨跨长相差10时，按等跨计算。五跨以上按五跨计算。计算简图墙支承梁支承第28页/共64页第二十九页，共64页。混凝土结构设计第10章计算(j sun)跨度对单跨梁和板0nnllalh0nllb0nn1.05llal两端(lin dun)搁置在砖墙上的板两端与梁整体(zhngt)连接的板 单跨梁第29页/共64页第三十页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)计算(j sun)跨度0cll 0n(llh板板）0n1.025ll （梁梁）中间跨对多跨连续梁板0n22abll，且且0n(22hbll板板）0n1.0252bll （梁梁）边

12、跨第30页/共64页第三十一页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)荷载(hzi)(1) 恒载：自重、粉灰重等。恒载标准值体积材料自重常用的材料和构件自重见教材附录2。(2) 活荷载：人群、家具等。民用建筑楼面活载标准值见教材附录3。板和次梁一般以均布荷载为主。承载力计算荷载用设计值，要将荷载标准值乘以荷载分项系数G 或Q 。第31页/共64页第三十二页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)(3) 折算(sh sun)恒载与折算(sh sun)活载考虑主梁对次梁、次梁对板的约束影响。板次

13、梁1122ggqqq1344ggqqq当梁板直接搁置在砖墙或钢梁上时，按实际恒载和实际活载计算。第32页/共64页第三十三页，共64页。混凝土结构设计第10章内力(nil)计算及组合内力按结构力学方法计算。25跨等跨梁板内力见教材附录13。内力要根据荷载最不利(bl)布置组合计算，画出内力包络图。恒载一次布置(bzh)，活载分跨布置(bzh)再组合第33页/共64页第三十四页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)配筋计算(j sun)配筋计算方法按混凝土结构设计原理（第二版）有关章节。配筋时用的弯矩和剪力值按如下方法确定：02bMMV边边中

14、中10-8()2bVVgq 边边中中10-9第34页/共64页第三十五页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)单向板肋形楼盖按塑性内力(nil)重分布方法设计计算单元及荷载(1) 计算单元：与弹性方法相同。(2) 计算跨度：(3) 荷载：用实际恒载与实际活载。中间跨0ll （梁梁）边跨0002(21.025allhllll ，且且板板）（梁梁）第35页/共64页第三十六页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)塑性(sxng)铰混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，称应力发生了重分布。钢

15、筋屈服后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧增大，称出现了“塑性铰”。第36页/共64页第三十七页，共64页。混凝土结构设计第10章塑性铰与普通(ptng)铰的区别是：(a)塑性铰是单向铰， 只能沿Mu方向转动；(b) 塑性铰可以传递弯矩, MMu ；(c) 塑性铰的转动是有限的：(d)有一定长度区域；P My Mu fy fu-fy P 第37页/共64页第三十八页，共64页。混凝土结构设计第10章塑性铰可分为(fn wi)拉铰或钢筋铰 （受拉钢筋屈服）和压铰或混凝土铰 （受拉钢筋不屈服），拉铰转动量大于压铰。puyp()l 10-10式中， 为极限曲率； 为屈服曲率；lp为塑性铰

16、的等效长度。u y yLyudx0)(ffpL My Mu fy fu-fy Ly 第38页/共64页第三十九页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)内力(nil)重分布超静定结构中，某一截面由于裂缝出现、钢筋与混凝土粘结破坏、钢筋屈服等原因，使截面内力分布与按弹性理论分析时有所不同的现象，称为出现了内力重分布。超静定结构才有内力重分布,静定结构只有应力重分布第39页/共64页第四十页，共64页。混凝土结构设计第10章n考虑塑性内力重分布的意义n能够正确地计算结构的承载力和验算使用(shyng)阶段的变形与裂缝宽度；n可以使结构在破坏时有较

17、多的截面达到极限承载力，从而充分发挥结构的潜力，更有效地节约材料；n利用结构的内力重分布现象，可以合理地调整钢筋布置，缓解支座钢筋拥挤现象，简化配筋构造，方便混疑土浇捣，从而提施工效率和质量；n根据结构的内力重分布现象，在一定条件下可以人为控制结构中的弯矩分布，从而使设计得以简化.第40页/共64页第四十一页，共64页。混凝土结构设计第10章弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，根据需要，适当(shdng)调整某些截面弯矩值。通常对那些弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整，然后按调整后的内力进行截面设计和配筋构造，是一种适用的设计方法。 截面弯矩调整的幅度用调幅系数(xsh)表示 2 .

18、0eaeMMMeaMM)1 (第41页/共64页第四十二页，共64页。混凝土结构设计第10章第42页/共64页第四十三页，共64页。混凝土结构设计第10章rlMMMM210第43页/共64页第四十四页，共64页。混凝土结构设计第10章应用弯矩调幅法应遵循以下(yxi)规定：（1）纵筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400；混凝土：C20C45（2） 一般不宜超过0.25（3） 不应超过 ，不宜小于（4）调整后的结构内力必须满足静力平衡条件： 连续梁、板各控制截面的弯矩值不宜小于简支梁弯矩值的1/3 0.100.35AB0()1.022lMMMM（5）应在可能(knng)产生塑

19、性铰的区段适当增加箍筋数量 受剪配箍率：（防斜拉） （6）必须满足正常使用阶段变形及裂缝宽度的要求，在使用阶段不应出现塑性铰第44页/共64页第四十五页，共64页。混凝土结构设计第10章内力重分布使弹性计算中弯矩最大截面内力减少，弯矩较小截面的内力增大，相当于弯矩调幅。由于(yuy)塑性铰的转动是有限的，因此调幅量也有限。弯矩调幅(dio f)法钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程(CECS51:93)规定：调幅系数一般为0.2，且不宜超过0.25。 第45页/共64页第四十六页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)可按荷载最不利布

20、置，根据调整后的支座弯矩用静力平衡条件计算；也可近似取用考虑荷载最不利布置按弹性方法(fngf)算得的剪力值。弯矩调幅法计算步骤(1) 按弹性分析方法计算内力，按活载最不利分布进行内力组合得出最不利弯矩图；(2) 按要求对支座弯矩调幅；(3) 计算支座弯矩调幅后相应的跨中弯矩值，且此弯矩值不得小于弹性弯矩值。连续梁各控制截面的剪力设计值第46页/共64页第四十七页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)等跨连续梁板内力计算(1) 等跨连续梁式中， 、 分别为等跨连续梁的弯矩系数和剪力系数，见表1.1和表1.2。2mb0()Mgq l 10-1

21、1vbn()Vgq l 10-12vb mb (2) 等跨连续板式中， 为等跨连续板的弯矩系数，见表1.1。2mp0()Mgq l 10-13mp 第47页/共64页第四十八页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)表1.1 连续梁和连续单向(dn xin)板的弯矩计算系数支承情况支承情况 截面位置截面位置 端端支座支座边跨边跨跨中跨中 距端第距端第二支座二支座 距距端第二端第二跨跨中跨跨中 中间中间支座支座 中间跨中间跨跨中跨中 A B C 梁、板搁置梁、板搁置在墙上在墙上 0 1/11 2跨跨连续：连续：-1/103跨以跨以上连续：上连续

22、：-1/11 1/16 -1/14 1/16 板板与梁整与梁整浇连接浇连接 -1/16 1/14 梁梁-1/24 梁与柱整浇梁与柱整浇连接连接 -1/16 1/14 mbmp、第48页/共64页第四十九页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)表1.2 连续梁的剪力计算(j sun)系数支承情况支承情况 截面位置截面位置 端支座内端支座内侧侧Ain 距端第二支座距端第二支座 中间支座中间支座 外侧外侧B Bexex 内侧内侧Bn 外侧外侧C Cexex内侧内侧Cin 搁置搁置在墙上在墙上 0.45 0.60 0.550.550.55与梁或柱与

23、梁或柱整浇连接整浇连接 0.50 0.55 vb 第49页/共64页第五十页，共64页。混凝土结构设计第10章nlqgVlqgM)()(20第50页/共64页第五十一页，共64页。混凝土结构设计第10章nlqgVlqgM)()(20第51页/共64页第五十二页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)v按照混凝土结构设计原理(第二版) 第4章所介绍的方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向布置。v一般不验算斜截面承载力。v四周与梁整体连接的单向(dn xin)板，由于拱效应使板中v 各计算截面弯矩减少，中间跨的跨中截面和中间支v 座计算弯矩都按减少

24、20计算，其他截面不减少。配筋计算与构造要求(1) 配筋计算特点板第52页/共64页第五十三页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)(2) 构造(guzo)要求v板厚宜尽量薄一些，但不得小于最小厚度。v板的支承长度应满足受力钢筋在支座内的锚固要 求，且一般不小于板厚及120 mm。v受力钢筋一般用HPB235级钢筋和LL550级冷轧带 肋钢筋，直径常用8 mm、10 mm，70 mm 间距200 mm。v受力钢筋可用弯起式或分离式，钢筋的弯起、切断 见教材第29页图1.2.14。支座计算弯矩都按减少20计算，其他截面不减少。第53页/共64

25、页第五十四页，共64页。连续(linx)板受力钢筋两种配置方式混凝土结构设计第10章连续板受力钢筋两种配置(pizh)方式第54页/共64页第五十五页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)v分布筋与受力筋方向(fngxing)垂直，每米不小于4根，直径常为8 mm，且截面面积不小于受力钢筋截面面积的15。v嵌入墙内的板，其板面应配附加钢筋。v垂直于主梁的板面应设附加钢筋。第55页/共64页第五十六页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)次梁(1) 配筋计算特点跨中按T形截面计算，支座(z

26、h zu)按矩形截面计算。正截面按混凝土结构设计原理（第二版）第4章计算，斜截面按该书第5章计算。(2) 构造要求v受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定。v对于跨度相差不超过20、承受均布荷载的次梁，当q/g 3时，可按本教材中图1.2.16确定。第56页/共64页第五十七页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)主梁(1) 计算特点主梁以承受次梁传来的集中荷载(hzi)为主，为简化计算，可将自重也折算成集中荷载(hzi)计算。v跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。v主梁支座处截面有效高度按下图确定。第57页/共64页第五十八页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)(2) 构造要求主梁受力钢筋的切断位置要按弯矩包络图确定(qudng)。次梁与主梁相交处应设附加钢箍或吊筋。第58页/共64页第五十九页，共64页。混凝土结构设计第10章主 页目 录帮 助上一章(y zhn)下一章(y zhn)吊筋按右式计算(j sun)：