混凝土结构设计第二章_单层工业厂房ppt课件

1、教材梁兴文课件制造：丁怡洁课件审查：梁兴文 混凝土构造设计第2章 楼盖和楼梯主要内容：受弯构件塑性铰和构造内力重分布单向板肋梁楼盖设计双向板肋梁楼盖设计重点：单向板与双向板受弯构件的塑性铰和超静定构造内力重分布单向板肋梁楼盖设计第二章 楼盖和楼梯 2.1 概述1 楼盖是房屋建筑中的主要承重构造之一(a) 单向板肋梁楼盖(b) 双向板肋梁楼盖(c) 无梁楼盖(d) 密肋楼盖第二章 楼盖和楼梯 2.1 概述(e) 井式楼盖(f) 扁梁楼盖楼盖构造类型 (types of floor systems)1 楼盖是房屋建筑中的主要承重构造之一第二章 楼盖和楼梯 2.1 概述2 楼盖构造选型 按施工方法，

2、混凝土楼盖可分为： 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 按构造方式，现浇混凝土楼盖可分为：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 扁梁楼盖第二章 楼盖和楼梯 2.1 概述(GB 50010-2002)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3 单向板与双向板单向板：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

3、能忽略任一方向弯曲的板。第二章 楼盖和楼梯4 梁、板截面尺寸 承载力和刚度 构件种类高跨比（ ）备 注多跨连续次梁多跨连续主梁单跨简支梁1/181/121/141/81/141/8梁的宽高比（ ）一般为1/31/2， 以50mm为模数单向板简 支连 续1/351/40最小板厚： 屋 面 板 60mm 民用建筑楼板 70mm 工业建筑楼板 80mm双向板四边简支四边连续1/451/50高跨比 中的 取短向跨度板厚一般宜为80mm 160mm密肋板单跨简支多跨连续1/201/25高跨比 中的 为肋高 板厚：当肋间距700mm， 40mm当肋间距700mm， 50mm悬 臂 板1/12板的悬臂长度5

4、00mm， 60mm板的悬臂长度500mm， 80mm无梁楼板无柱帽有柱帽1/301/35h150mm梁、板截面的常用尺寸 第二章 楼盖和楼梯 2.1 概述5 现浇整体式楼盖构造内力分析方法 弹性实际 有较大的平安贮藏。 塑性实际 内力分析与截面计算相协调，结果比较经济，但普通 情况下构造的裂痕较宽，变形较大。 板和次梁：按塑性实际分析内力 主 梁 ：按弹性实际分析内力 主梁为楼盖中的主要构件，要保证运用中有较好的性能。现浇钢筋混凝土肋梁楼盖第二章 楼盖和楼梯 2.2 受弯构件塑性铰和构造内力重分布1 受弯构件的塑性铰 plastic hinge 塑性铰的构成 在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到到达

5、极限承载力，截面在外弯矩添加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个可以转动的铰，称为“塑性铰 。钢筋混凝土受弯构件的塑性铰第二章 楼盖和楼梯2.2 受弯构件塑性铰和构造内力重分布1 受弯构件的塑性铰 塑性转角及塑性铰的转动才干plastic rotation capacity塑性铰转角： 塑性铰的转动才干 ：影响塑性铰转动才干的要素：1钢筋种类。受拉纵筋采用软钢HPB235，HRB335，HRB400， RRB400级钢筋时， 较大。2受拉纵筋配筋率。 较低时， 较大。 值直接与塑性铰转动才干 有关。 3混凝土的极限紧缩变形。极限紧缩变形大， 较大。混凝土的强度 等级低，箍筋用量多或受压区纵

6、筋较多时，都能添加混凝土的极限 紧缩变形。第二章 楼盖和楼梯2.2 受弯构件塑性铰和构造内力重分布1 受弯构件的塑性铰 塑性铰的特点 1 塑性铰实践上具有一定长度，分析时可以为是一个截面；2 塑性铰能接受定值弯矩，即截面的屈服弯矩；3 对于单筋受弯构件，塑性铰只能单向转动；4 塑性铰的转动才干有限。 第二章 楼盖和楼梯2 超静定构造的塑性内力重分布2.2 受弯构件塑性铰和构造内力重分布塑性内力重分布的过程 以矩形等截面两跨延续梁为例 两跨延续梁内力变化过程 第二章 楼盖和楼梯2 超静定构造的塑性内力重分布 两跨延续梁内力变化图第一过程：裂痕出现塑性铰构成以前，缘由为裂痕的构成和开展。第二过程：

7、塑性铰构成以后，缘由为塑性铰的转动。 条件：12适筋梁3达 之前不 发生剪切破坏2.2 受弯构件塑性铰和构造内力重分布第二章 楼盖和楼梯2.2 受弯构件塑性铰和构造内力重分布塑性内力重分布的幅度 指截面弹性弯矩与该截面塑性铰所能负担弯矩的差值，通常以相对值表达 ：塑性内力重分布的设计思索 1 “充分的内力重分布 2“不充分的内力重分布3一个截面的屈服并不意味着构造破坏4 塑性铰截面不用思索满足变形延续条件，必需满足平衡条件5 普通调整幅度不应超越25% 2 超静定构造的塑性内力重分布第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计1 单向板肋梁楼盖构造布置 构造布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置

8、 应综合思索建筑功能、造价及施工条件等，合理确定构造的平面布置。根据工程实际，常用跨度为：单向板 ：1.72.5m 次 梁 ：46m 主 梁 ：58m构造平面布置方案 (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第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计计算简图2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯1 板1计算单元：1m宽板带2 荷 载 ：均布荷载3 连 续 梁 ：次梁、墙作为板的不动铰支座 4计算跨度：中间跨 ： 边跨边支座为砌体墙： 通常a为120mm 2 次梁 1荷载范围 ：次梁左右各半跨板 2 荷 载 ：均布荷载 恒载：次

9、梁左右各半跨板自重、次梁自重 活载：次梁左右各半跨板上活载 2.3 单向板肋梁楼盖设计2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 3 连 续 梁 ： 时，以为主梁是次梁的不动铰支座，否那么应取交叉梁系进展分析 4计算跨度：中间跨 ： 边跨边支座为砌体墙： 通常a为240mm3 主梁 1荷载范围 ：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次梁间距 2 荷 载 ：集中荷载 3 连 续 梁 ：当 较小，可将柱作为主梁的不动铰支座 框 架 ： 时，应思索柱对主梁的转动约束作用 4计算跨度 ：与次梁一样，通常a为370mm 2.3 单向板肋梁楼盖设计2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算

10、构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力延续梁、板的计算跨度(a) 边跨(a) 中间跨第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计板和次梁的折算荷载 为了思索次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的方法，即： 板次梁次梁抗扭刚度对板的影响2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计活荷载不利布置规律：1求某跨跨中 ，该跨布置活荷载，然后隔跨布置2求某跨跨中 或 ，左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置3求某支座 ，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置4求某支座 ，与3一样 延

11、续梁的实践跨数 5跨时：按5跨计算 实践跨数 5跨时：按实践跨数思索活荷载不利布置 等跨或跨度差 10%且各跨受荷一样的延续梁2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计内力计算 延续梁在各种荷载作用下，可按普通构造力学方法计算内力。 对于等跨延续梁或延续梁各跨跨度相差不超越10%，可由附表1查出相应的内力系数，利用以下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：2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方

12、法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计内力包络图 由内力叠合图形的外包线构成，它反映出各截面能够产生的最大内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的根据。均布荷载作用下五跨延续梁的内力叠合图和内力包络图2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计控制截面及其内力 控制截面：对受力钢筋计算起控制造用的截面 梁跨以内：包络图中正弯矩最大值配正钢筋 负弯矩绝对值最大值 配负钢筋 支 座 ：支座边缘处负弯矩最大值支座边缘处剪力值：支座边缘处弯矩值：均布荷载集中荷载2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板

13、肋梁楼盖设计单向板肋梁楼盖按弹性实际设计步骤 1 平面布置2 计算简图3 内力计算，内力组合 内力包络图 4 截面设计5 施工图按弹性实际计算内力存在的问题 1 内力计算与截面设计不协调2 浪费资料3 支座钢筋过密，施工质量不易保证2 单向板肋梁楼盖按弹性实际方法计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计 超静定混凝土构造思索塑性内力重分布的计算方法：3 单向板肋梁楼盖按塑性实际方法计算构造内力 我国行业规范CECS 5193主要引荐用弯矩调幅法计算钢筋混凝土延续 梁、板和框架的内力极限平衡法塑性铰法变刚度法强迫转动法弯矩调幅法非线性全过程分析方法第二章 楼盖和楼梯 2.3 单

14、向板肋梁楼盖设计弯矩调幅法截面弯矩调整的幅度： 对构造的弹性弯矩值和剪力值进展适当的调整，用以思索构造因非弹性变形所引起的内力重分布运用弯矩调幅法应遵照以下规定：1纵筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400；混凝土：C20C452 普通不宜超越0.253 不应超越 ，不宜小于4调整后的构造内力必需满足静力平衡条件： 延续梁、板各控制截面的弯矩值不宜小于简支梁弯矩值的1/3 3 单向板肋梁楼盖按塑性实际方法计算构造内力 第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计5应在能够产生塑性铰的区段适当添加箍筋数量 受剪配箍率：防斜拉 6必需满足正常运用阶段变形及裂痕宽度的要求，在运用

15、阶段不应出现塑性铰用弯矩调幅法计算等跨延续梁、板内力(1) 等跨延续梁各跨跨中及支座截面的弯矩设计值均布荷载：间距一样、大小相等的集中荷载：3 单向板肋梁楼盖按塑性实际方法计算构造内力 第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计2等跨延续梁的剪力设计值均布荷载：间距一样、大小相等的集中荷载：3等跨延续单向板，各跨跨中及支座截面的弯矩设计值均布荷载： 公式适用于： 的等跨延续梁、板 相邻两跨跨度相差小于 的不等跨延续梁、板 跨 度 值 : 计算跨中弯矩和支座剪力: 取本跨跨度 计算支座弯矩: 取相邻两跨较大跨度 3 单向板肋梁楼盖按塑性实际方法计算构造内力 第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板

16、肋梁楼盖设计按塑性实际计算内力中几个问题的阐明 1 计算跨度 (两支座塑性铰之间的间隔) 支 承 情 况计 算 跨 度梁板两端与梁柱整体衔接 净跨长 净跨长两端支承在砌体墙上一端与梁柱整体衔接，另一端支承在砌体墙上注：表中 为板的厚度； 为梁或板在砌体墙上的支承长度。 梁、板计算跨度3 单向板肋梁楼盖按塑性实际方法计算构造内力 第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计2荷载及内力 次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用，以及活荷载的不利布置等要素，在按弯矩调幅法分析构造时均已思索 。3适用范围 塑性实际方法不适用于以下情况: 1直接接受动力荷载作用的构造 2轻质混凝土构造及其他特种混凝土构造

17、 3受侵蚀性气体或液体严重作用的构造 4预应力混凝土构造和二次受力的叠合构造 3 单向板肋梁楼盖按塑性实际方法计算构造内力 第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计板1配筋计算 思索板的拱作用效应，周围与梁整体衔接的板区格，计算所得的弯矩值，可根据以下情况予以减少：1中间跨的跨中及中间支座截面 : 20%2边跨的跨中及从楼板边缘算起的第二支座截面:3角区格不应减少4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求20%10% 板可以按不配置箍筋的普通板类受弯构件进展斜截面受剪承载力 验算 上述规定适用于: 单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖中的板 按弹性实际、按塑性实际计算所得的弯矩 第二章 楼盖和楼梯

18、2.3 单向板肋梁楼盖设计2 配筋构造 1受力钢筋钢筋种类普通采用HPB235、HRB335常用直径6mm、8mm、10mm、12mm，负钢筋宜采用较大直径间 距普通不小于70mm板厚h150mm时，不宜大于200mm板厚h 150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm弯 起 式锚固好 ，整体性好 ，节约钢筋，施工复杂分 离 式锚固较差 ，用钢量稍高，但施工方便钢筋弯钩板底钢筋：半圆弯钩，上部负弯矩钢筋：直钩弯起、截断普通按构造处置板相邻跨度相差超越20%或各跨荷载相差较大时，应按弯矩包络图确定4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求板中受力钢筋配筋构造第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋

19、梁楼盖设计延续板受力钢筋两种配置方式4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计2构造钢筋: 包括分布钢筋、嵌入承重墙内的板面构造钢筋、 垂直于梁肋的板面构造钢筋、板的温度收缩钢筋 板中分布钢筋构造要求 位 置与受力钢筋垂直，均匀布置于受力钢筋的内侧作 用浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置抵抗收缩和温度变化产生的内力承当并分布板上部分荷载产生的内力直 径不宜小于6mm间 距不宜大于250mm数 量单向板中单位长度上的分布钢筋，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0.15% 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第二章

20、楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计嵌入承重墙内的板面构造钢筋垂直于梁肋的板面构造钢筋板嵌入承重墙时的板面裂痕分布4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计次梁 1正截面受弯承载力计算 2斜截面受剪承载力计算 3受力钢筋的弯起和截断 次梁的配筋构造4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第二章 楼盖和楼梯 2.3 单向板肋梁楼盖设计主梁 1正截面受弯承载力计算 2斜截面受剪承载力计算 3受力钢筋的弯起和截断 按弯矩包络图确定 4附加横向钢筋附加箍筋优先采用或 附加吊筋 主梁支座处的截面有效高度4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第二章 楼盖和楼梯 2.3

21、单向板肋梁楼盖设计附加横向钢筋布置4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第二章 楼盖和楼梯 单块矩形双向板单区格双向板 均布荷载作用下，按附表2计算板的弯矩： m = 表中弯矩系数pl2 多跨延续双向板多区格双向板 1板跨中最大正弯矩计算活荷载棋盘式布置 分为两种荷载情况：满布同向荷载 满布反向荷载 2支座处板最大负弯矩计算活荷载近似按满布1 双向板肋梁楼盖按弹性实际计算构造内力 2.4 双向板肋梁楼盖设计第二章 楼盖和楼梯 2.4 双向板肋梁楼盖设计棋盘式荷载布置1 双向板肋梁楼盖按弹性实际计算构造内力第二章 楼盖和楼梯 2.4 双向板肋梁楼盖设计 双向板楼盖支承梁内力计算 延续双向板支承梁计

22、算简图1 双向板肋梁楼盖按弹性实际计算构造内力第二章 楼盖和楼梯2 钢筋混凝土双向板极限承载力分析 2.4 双向板肋梁楼盖设计 实验研讨 弹性 开裂 与裂痕相交的钢筋屈服 构成机构 双向板破坏时的裂痕分布第二章 楼盖和楼梯 2.4 双向板肋梁楼盖设计 塑性铰线及其确定 板中延续的一些截面均出现塑性铰，连在一同称为塑性铰线 板的极限荷载：当板中出现足够数量的塑性铰线后，板成为机 动体系，到达其承载才干极限形状而破坏，这时板所接受的荷 载为板的极限荷载 板中塑性铰线的分布方式与以下要素有关：板的平面外形周边支承条件两方向跨中、支座的配筋量荷载类型等2 钢筋混凝土双向板极限承载力分析第二章 楼盖和楼

23、梯 2.4 双向板肋梁楼盖设计均匀受荷双向板破坏机构例如2 钢筋混凝土双向板极限承载力分析第二章 楼盖和楼梯 2.4 双向板肋梁楼盖设计 构造极限承载力分析的根本原理 1极限分析须满足的三个条件 : 极限条件 机动条件 平衡条件 2极限分析的详细解法 : 上限解法满足机动条件及平衡条件： 1 机动法或功能法利用功能方程求解 2 极限平衡法直接建立平衡方程求解 下限解法满足极限条件及平衡条件： 1直接选取弯矩分布方程 2板带法 2 钢筋混凝土双向板极限承载力分析第二章 楼盖和楼梯 2.4 双向板肋梁楼盖设计3极限分析：构造构件的截面尺寸、资料强度等已定，求构造 所能负担的极限荷载值 极限设计：构造上所作用的荷载值知，根据荷载作用下的结 构内力值，确定构造构件的截面尺寸及资料强度等 极限条件 平衡条件