水工钢筋混凝土结构9肋形结构及刚架

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钢筋混凝土肋形结构及刚架结构9.1概

述·肋形结构是由板和支承板的梁所组成的板梁结构。板、次梁和主梁组成的整体式楼盖· 根据梁格布置不同，整体式肋形结构分为：1、单向板肋形结构l2／l1>2时，p绝大部分沿

l1

传到次梁，板当作支承在次梁上的梁计算，称为单向板。2、双向板肋形结构l2／l1≤2时，p沿两个方向传到四边的支承梁，须进行两个方向的内力计算，称为双向板。· 肋形结构设计步骤：梁格布置，计算简图，内力计算，截面设计，配筋图。9.2

单向板肋形结构的设计结构布置及基本尺寸梁格布置首先要满足使用要求。布置时要考虑：建筑物的平面尺寸柱网布置洞口位置荷载大小等因素·

在民用与工业建筑中，单向板通常有三种方案：主梁横向布置，次梁纵向布置优点：横向抗侧移刚度大；房屋的整体性较好。采光有利。主梁纵向布置，次梁横向布置优点： 增加了室内净空； 可集中通风。缺点：房屋的横向刚度较差；次梁支承在窗过梁上限制了窗洞的高度。只布置次梁，不设主梁适用于有中间走道的砌体承重的混合结构房屋。2、梁格布置应求得经济和技术上的合理板面积大，板较薄时，材料省，造价低。避免集中荷载直接作用在板上。板和梁宜尽量布置成等跨度，材料省，造价经济，计算和构造简便。建筑物平面尺寸大，应设置永久的伸缩缝。结构的建筑高度不同，或上部结构各部分传到地基上的压力相差大，及地基情况变化显著时，应设置沉陷缝。9.2.2计算简图设计时把肋形结构分解为板、次梁和主梁分别计算。·

计算简图：板或梁的跨数支座性质荷载形式大小及作用位置各跨的计算跨度等。9.2.2.1

结构支承条件及计算荷载周边搁置在砖墙上，简化为铰支。板的中间支承为次梁，次梁的中间支承为主梁，可简化为铰支，不考虑支承的刚性约束，引起的误差采用折算荷载予以调整。主梁的中间支承是柱，主梁与柱的线刚度之比大于5，主梁是以边墙和柱为铰支的连续梁。小于5，柱和主梁成为刚架计算。板：梁：主梁不作调整。将板与次梁的中间支座简化为铰支座，引起的误差采用折算荷载予以调整:9.2.2.2

荷载及计算单元板取单位宽度板条计算，沿板跨方向受均载g

或q；次梁承受板传来的均载gl1

或qll

及次梁自重；主梁承受由次梁传来的集载G＝gl1l2或Q＝ql1l2及主梁自重；主梁自重比次梁传来的荷载小得多，可折算成集载G、Q一并计算。9.2.2.3计算跨度板或梁计算时作为铰支。按弹性方法计算时：弯矩计算的计算跨度l0，取支座中心线间的距离lc；即：l0=lc。支座宽度b

较大时：板b>0.1lc，l0＝1.1ln；梁b>0.05lc，l0＝1.05ln剪力计算跨度l0=ln·

按塑性方法计算时：板：当两端与梁整体连接时：l0=lc当两端搁支在墩墙上时：l0=ln+h

且l0<=lc当一端与梁整体连接，另一端搁支在墙上时：l0=ln+h/2且l0<=lc

+a/2梁…………….剪力计算跨度

l0=ln9.2.3

单向板肋形结构按弹性理论的计算·

内力计算方法有两种:弹性理论──水工建筑一般按弹性理论计算考虑塑性变形内力重分布9.2.3.1结构内力分析（1）利用图表计算连续板、梁的内力·

等跨度、等刚度连续板、梁承受均载的弯矩和剪力：α1、α2和β1、β2——分别为弯矩系数和剪力系数；l0、ln——分别为板、梁的计算跨度和净跨度。·

短悬臂上有荷载时，连续板、梁的弯矩和剪力：α′、β′——弯矩系数和剪力系数；MA——由悬臂上的荷载产生的端支座负弯矩。·

固定或移动集中荷载下的等跨连续梁弯矩和剪力：α、β

——弯矩系数和剪力系数；G、Q

——固定和移动的集中力。·连续板或梁的跨度不等，但相差不超过10％，可用等跨度表计算。·如板或梁各跨的截面尺寸不同，但相邻跨截面惯性矩的比值不大于1.5时，可作为等刚度计算。·

实际跨数多于五跨，按五跨计算。9.2.3.2结构内力包络图内力包络图为可能出现的最大内力，不论活载如何布，各截面的内力不会超出弯矩包络图。弯矩包络图用来计算和配置梁的纵向钢筋；剪力包络图用来计算和配置箍筋和弯起钢筋。求内力包络图，首先要确定可变荷载最不利荷载组合。·

活载最不利活载布置均载布满整跨，不考虑局部布置。求跨中最大正弯矩，该跨布活载，再隔跨布活载；求跨中最小弯矩，该跨不布活载，邻跨布，隔跨布；求支座最大负弯矩，该支座左右两跨布活载，隔跨布活载；求支座最大剪力，布置方式同求支座最大负弯矩。·

削峰处理：连续板或梁与支座整浇，危险截面在支座边缘。支座边缘的弯矩M：V0

——支座边缘处的剪力，近似按单跨简支梁计算；

b

——支承宽度。·

“塑性铰”。9.2.4

单向板肋形结构考虑塑性内力重分布的计算9.2.4.1结构塑性铰及塑性内力重分布·

理想铰与塑性铰的区别：理想铰能自由转动但不能传递弯矩；塑性铰能承担弯矩Mu，只在Mu下转动，不能反向转动；不能无限制转动。9.2.4.2结构塑性内力重分布的限制条件（1）为保证先形成的塑性铰具有足够的转动能力，➢。（2）为防止塑性铰过早出现而使裂缝过宽，截面的弯矩调幅系数不宜超过0.25，即调整后的截面弯矩不宜小于按弹性方法计算所得弯矩的75%。（3）弯矩调幅后，板、梁各跨两支座弯矩平均值的绝对值与跨中弯矩之和，不应小于按简支梁计算的跨中最大弯矩的1.02倍，各控制截面的弯矩值不宜小于M0/3，以保证结构在形成机构前能达到设计要求的承载力。（4）为了保证结构在实现弯矩调幅所要求的内力重分布之前不发生剪切破坏，连续梁在下列区段内应将计算得到的箍筋用量增大20%。·

考虑塑性变形内力重分布方法设计的结构，钢筋应力高，裂缝宽度及变形大。下列结构不宜采用：直接承受动力荷载的结构；在使用阶段不允许有裂缝产生或对裂缝开展及变形有严格要求的结构；处于侵蚀环境中的结构；要求有较高承载力储备的结构。9.2.4.3按考虑塑性变形内力重分布的方法计算连续梁（板）的内力1.均布荷载作用下的等跨连续板的弯矩9.2.5

单向板肋形结构的截面设计和构造要求9.2.5连续板、梁的截面设计根据各跨中和支座最大弯矩计算钢筋用量，其它截面通过抵抗弯矩图校核。承受均载的等跨连续板，q/g小于3，可不画抵抗弯矩图，按构造布置钢筋。连续板剪力由混凝土承受，不设腹筋。·

板、次梁及主梁的支座负弯矩钢筋互相穿过。主梁h0单排时，h0＝

h-a＝h-60mm；双排时，h0＝

h-a＝h

-80mm。9.2.5.2连续板、梁的构造要求1、连续板·

弯起式先配跨中钢筋，跨中一半弯起，不够另加直筋。钢筋间距相等或成倍数，可用不同直径钢筋。弯起角一般30◦，板厚≥120mm，可45◦。·

分离式跨中和支座钢筋分别配置，全部采用直钢筋。跨中直筋可连续几跨不切断，也可每跨都断开。·

板中受力钢筋：常用直径：6mm、8mm、10mm、12mm。支座上部有受力钢筋：直径一般不宜少于8mm；当板较薄时，端部可做直角弯钩，抵至板底。间距：不宜大于200mm。板中下部受力钢筋锚固：伸入支座的锚固长度不应小于

5d·

分布钢筋：截面面积：单位长度上的分布钢筋截面面积不宜小于单位长度上的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%。间距：不宜大于250mm。直径：不宜小于6mm。·

板与砖墙嵌固处的钢筋配置支承处：在嵌固支承处，板顶面沿板边应布置垂直板边的附加短钢筋，伸出支座边界的长度不宜小于l1／7。墙角附近：板顶面l1／4范围内，应在板顶面沿双向配置构造钢筋网。上部构造钢筋要求：直径不宜少于

8

mm，间距不宜大于

200mm。沿板的受力方向的上部构造钢筋，截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的1/3。·

板与主梁交界处钢筋配置：板与主梁肋连接处会产生负弯矩，计算时没考虑。在与主梁连接处板顶，沿与主梁垂直向配附加钢筋。单位长度内的总截面面积不宜少于板中单位长度内受力钢筋截面面积的1/3。直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm。伸过主梁边缘的长度不宜小于板计算跨度的1/4。第九章

钢筋混凝土肋形结构及刚架结构2、连续梁先配各跨中纵筋，部分根据斜截面承载力弯起后伸入支座，承担支座负弯矩，不满足支座正截面承载力需要时，另加直筋。端支座计算不需弯筋时，仍应弯起部分钢筋，伸至支座顶面，承担负弯矩。伸入支座内的跨中纵筋不少于2根。·

主梁两侧受次梁传来的集载，可在中下部发生斜裂缝。设附加横向钢筋（箍筋或吊筋）承担集载。· 支座处剪力大时，梁加做支托，局部加高。支托附加钢筋2～4根，直径与受力筋的相同。9.3

双向板肋形结构的设计9.3.1双向板的受力特点试验表明钢筋布置方向对破坏荷载无显著影响。平行于板边配筋，施工方便。简支正方形或矩形板，荷载作用下四角翘起。板传给四边支座的压力，非沿边长均布，中部大，两端小。按弹性方法计算内力单块板双向板的计算均载下单块矩形双向板：M——不同支承单位板宽跨中或支座中点的弯矩；a——不同支承和不同板跨比lx／ly弯矩系数；lx——板的跨长；p——双向板上的均载。9.3.2.2连续双向板的计算

连续板简化为单块板计算。1、跨中最大弯矩最不利荷载布置可简化为满布的p"和一上一下作用的p""。p"=g+q／2，p""＝q／2。

p"作用下中间支座固定；

p""作用下中间支座简支。边支座根据实际情况确定。2、支座中点最大弯矩将p=g+q布满各跨计算。各跨板在中间支座为固定。相邻两跨板的另一端支承不同，或两跨度不等，取相邻两跨同一支座弯矩均值。9.3.3双向板的截面设计与构造·

短跨方向钢筋排下层，长跨方向钢筋排上层。板在两个方向各划分为三个板带，边缘板带为较小跨度l1的1／4，其余为中间板带。中间板带，按跨中最大弯矩配筋；边缘板带，单位宽度内钢筋用量为中间板带的一半。且每米宽度不少于3根。支座最大弯矩求得的钢筋沿板边均布，不得分带减少。9.3.4双向板支承梁的计算特点·

短跨梁上荷载是三角形的，长跨梁上荷载是梯形的。·

跨度相等或相差不超过10％，可将梯形（或三角形）荷载折算成相等支座弯矩的等效均载pE，求出最不利荷载下的各支座弯矩M支。·

根据静力平衡条件，由承受梯形（或三角形）分布荷载和支座弯矩M支的简支梁，求出各跨中弯矩和支座剪力。9.4

钢筋混凝土刚架结构的设计刚架结构的设计要点计算简图·平面刚架的计算简图一般应反映下列主要因素：刚架的跨度和高度；节点和支承的形式；各构件的截面尺寸或惯性矩。以及荷载的形式、数值和作用位置。9.4.1.2内力计算及组合作用在刚架上的荷载有恒载和活载，设计时要考虑最不利荷载组合。刚架内力计算，按结构力