第九章钢筋混凝土现浇楼盖设计

1、第九章 钢筋混凝土现浇楼盖设计,本章提要 本章主要讨论钢筋混凝土连续梁、板和楼梯、雨篷等的设计计算方法。,第一节 概 述,钢筋混凝土楼盖是建筑结构中的重要组成部分，由梁、板、柱组成的梁板结构体系，是工业与民用建筑中的屋盖、楼盖、阳台、雨篷、楼梯等构件广泛采用的一种结构形式。,一、钢筋混凝土楼盖的结构形式,第一节 概 述,第一节 概 述,一、钢筋混凝土楼盖的结构形式,二、按施工方法钢筋混凝土楼盖分类,现浇整体式,刚度大,抗震抗冲击性能好,防水性好,结构布置灵活,整体性好,优点:,缺点:,工期较长,现场作业量大,模板用量大,施工受季节影响,第一节 概 述,施工速度快,省工省材,刚度不如现浇整体式,

2、符合工业化要求,整体性不如现浇整体式,优点:,缺点:,第一节 概 述,二、按施工方法钢筋混凝土楼盖分类,装配式,装配整体式,最常见的做法是在预制拼装的板面上现浇一层40mm厚的配筋现浇层 。 特点介于整体式和装配式结构之间,第一节 概 述,二、按施工方法钢筋混凝土楼盖分类,整体式钢筋混凝土楼盖，按支承和受力条件分为,三、单向板与双向板,荷载沿短跨方向传递,单向板,荷载沿两个方向传递,双向板,第一节 概 述,混凝土结构设计规范规定：,两对边支承的板按单向板计算,四边支承的板按下列规定计算：,可按沿短边方向受力的单向板计算,宜按双向板设计,应按双向板计算,三、单向板与双向板,第一节 概 述,整体式

3、单向板肋梁楼盖由板、次梁和主梁组成。,荷载的传递路线为：,第二节 整体式单向板肋梁楼盖,楼盖的设计步骤一般为：,第二节 整体式单向板肋梁楼盖,一、结构平面布置,第二节 整体式单向板肋梁楼盖,柱网布置：,次梁的跨度取46m； 主梁的跨度取58m。,梁格布置：,确定跨度，考虑主、次梁的方向和间距并与柱网布置相协调,横向布置,纵向布置,布置方向,一、结构平面布置,第二节 整体式单向板肋梁楼盖,柱网与梁格布置,主梁纵向布置次梁横向布置,只布置次梁不设置主梁,主梁横向布置次梁纵向布置,二、计算简图,板和主次梁可看作多跨连续梁或板， 计算简图要表示出：,跨数,计算跨度,支座特点,荷载形式、位置及大小,支座

4、特点,板的支座是次梁 次梁支座是主梁,铰支座,简化为,主梁支座是柱,框架梁设计,主梁看作铰支于柱的连续梁,梁抗弯刚度比柱 抗弯刚度大很多,否则,二、计算简图,第二节 整体式单向板肋梁楼盖,跨数多于五跨的等跨度或相差不超过10%、等刚度、等荷载的连续梁板，可近似按五跨计算,简化为五跨连续梁,计算跨数,计算跨度：,板、梁的计算跨度是指在内力计算时所采用的跨间长度,板和梁的计算跨度应根据其跨数、支座情况及内力计算方法的不同按规范的规定取用。（见表9-1）,荷载取值,恒荷载,活荷载,板、次梁、主梁计算简图,荷载取值,由于支承构件的抗扭刚度，使被支承构件跨中弯矩有所减小，设计中通过采用增大恒荷载和减小活

5、荷载的办法来考虑,三、按弹性理论方法的结构内力计算,求跨中最大正弯矩时 本跨隔跨布置活荷载,活荷载的最不利布置：,求跨中最大负弯矩时 邻跨隔跨布置活荷载,求支座截面最大负弯矩 邻跨隔跨布置活荷载,求支座截面最大剪力 邻跨隔跨布置活荷载,活荷载的最不利布置：,内力计算,将等跨连续梁、板在各种不同布置荷载作用下的内力系数，制成计算表格，设计时可直接从表中查内力系数计算截面内力。,集中荷载作用下,均布荷载作用下,内力包络图,含义：把内力图叠画在同一坐标图上，其外包线所形成的图形,五跨连续梁在均布荷载作用下弯矩包络图,五跨连续梁在均布荷载作用下剪力包络图,支座截面内力计算,支座截面内力取支座边缘截面作

6、为计算控制截面,四、按塑性理论方法的结构内力计算,钢筋混凝土连续梁、板是具有一定塑性性能的超静定结构，构件的任一截面达到极限承载力并不会导致整个结构的破坏，因此按弹性理论方法计算求得的内力不能正确反映结构的实际破坏内力。为解决上述问题，充分考虑钢筋混凝土构件的塑性性能，挖掘结构潜在承载力，达到节省材料和改善配筋的目的，提出了按塑性内力重分布的计算方法。,四、按塑性理论方法的结构内力计算,塑性铰的概念,构件在塑性变形集中产生的区域形成了一个能够转动的“铰”，一般称为塑性铰.,塑性铰形成示意图,塑性铰能承受弯矩,塑性铰有一定长度,塑性铰只能沿弯矩作用的方向，绕中和轴发生单向转动,塑性铰特点：,超静

7、定结构的塑性内力重分布,塑性铰出现后的加载过程中，结构的内力经历了一个重新分布的过程称为塑性内力重分布,先在一个截面出现塑性铰,荷载的增加塑性铰陆续出现,最后一个塑性铰出现,整个结构形成几何可变体系,达到极限承载力,两跨连续梁在荷载P作用下的内力重分布,塑性内力重分布需考虑的因素,塑性铰应具有足够的转动能力,结构构件应具有足够的斜截面承载能力,满足正常使用条件,板和次梁的跨中及支座弯矩,次梁支座的剪力,分别为考虑塑性内力重分布的弯矩、剪力计算系数,二跨连续：,三跨及以上连续：,塑性内力重分布的计算方法,弯矩计算系数,剪力计算系数,考虑塑性内力重分布计算的一般原则,控制支座和跨中截面配筋率,弯矩

8、调幅不宜过大,使调整后跨中弯矩尽量接近原包络图的弯矩值，调幅后仍能满足平衡条件,调幅后，控制弯矩值不宜小于,按塑性内力重分布方法计算的适用范围,在使用阶段不允许开裂,不能采用塑性理论计算方法的结构主要有：,处于重要部位而要求可靠度较高,受动力和疲劳荷载作用,处于有腐蚀环境中,五、截面计算和构造要求,板的计算和构造要求,1、板的计算要点,板的内力按塑性理论方法计算,考虑钢筋混凝土连续板的拱作用，对周边与梁整体连接的单向板中间跨跨中截面及中间支座截面的计算弯矩折减20,板一般不需进行受剪承载力计算,板的计算和构造要求,2、板的构造要求,板的跨度根据梁格布置确定,板的厚度要考虑：,满足建筑功能的要求

9、,板的跨度,所受的荷载大小,从刚度要求出发，根据经验板厚最小取值,连续板跨度的1/40,简支板跨度的1/30,悬臂板跨度的1/10,板的配筋率一般为 0.30.8,2、板的构造要求,单向板中钢筋分为受力钢筋和构造钢筋受力钢筋 沿板短跨方向在受拉侧布置,受力钢筋配筋方式,弯起式：,分离式：,将正弯矩钢筋在支座附近弯起一部分以承受负弯矩，锚固好，节省钢筋，施工较复杂,正弯矩钢筋和负弯矩钢筋分别设置,施工方便，用钢量较大，锚固不如弯起式好,弯起式配筋,分离式配筋,板的计算和构造要求,2、板的构造要求,单向板中除受力钢筋通常还设置四种构造钢筋,分布钢筋,与主梁垂直的上部构造钢筋,板端上部构造钢筋,板角

10、构造钢筋,板顶的分布钢筋,次梁的计算和构造要求,1、次梁的计算要点,正弯矩作用区段按T形截面计算 负弯矩作用区段按矩形截面计算,次梁跨度一般46m,次梁的内力可按塑性理论方法计算,次梁高为跨度的1/181/12,次梁宽为梁高的1/31/2,纵向钢筋的配筋率为0.61.5,2、次梁的配筋构造要求,次梁的钢筋组成及布置,次梁配筋的构造要求,主梁的计算和构造要求,1、主梁的计算要点,通常跨中按T形截面计算 支座按矩形截面计算 跨中出现负弯矩按矩形截面计算,主梁在支座处截面有效高度有所减小,主梁的跨度一般取58m,主梁的内力通常按弹性理论方法计算,梁高为跨度的1/151/10,梁宽为梁高的1/31/2

11、,2、主梁的构造要求,主梁钢筋的组成及布置：,2、主梁的构造要求 横向附加钢筋：,受力性能较好,板长边与短边之比,双向板肋梁楼盖优点：,双向板的适用情况及特点,第三节 整体式双向板肋梁楼盖,可跨越大跨度,顶棚整齐美观,一、双向板的受力特征及试验结果,双向板两个方向的横截面上受到弯矩和剪力和扭矩的作用。扭矩的存在使板四周有上翘的趋势，而受到墙约束后使板的跨中弯矩减少，而显得刚度较大。,双向板内力的分布主要取决于,支承条件,几何条件,荷载性质,单跨双向板的计算,工程上对单跨双向板一般直接查表进行内力计算,若考虑泊松比的影响则：,二、双向板弹性理论方法计算,双向板计算简图,多跨双向板的计算,1、跨中

12、最大正弯矩,活荷载的最不利布置采用棋盘式布置方式,利用单跨双向板内力计算系数表计算,2、支座最大负弯矩,恒荷载和活荷载满布支座负弯矩 方法同单跨双向板,对某些中间支座，若相邻两个区格板求得的同一支座弯矩不相等，近似地取其平均值作为该支座最大负弯矩。,三、双向板的截面设计和构造要求,截面设计,1、双向板厚度设计,一般 80mm h 160mm,简支板 h l0 /40,连续板 h l0 /50,刚度要求,2、板截面有效高度,短跨方向,长跨方向,截面内力臂系数,3、弯矩折减,考虑双向板受到的穹顶作用，四边与梁整体连接的双向板的计算弯矩可以予以折减,中间区格的跨中截面及中间支座减少20%,边区格的跨

13、中截面及第二支座截面,减少20%,减少10%,角区格不折减,构造要求,双向板配筋方式有弯起式和分离式两种,单块板弯 起式配筋,连续板弯 起式配筋,连续板分 离式配筋,单块板分 离式配筋,按弹性理论计算时，板底钢筋数量是根据跨中最大弯矩求得的，而跨中弯矩沿板宽向两边逐渐减小，故配筋亦可逐渐减少。考虑到施工方便，可将板在两个方向各划分成三个板带,四、支承双向板的梁的计算特点,长边的梁上由板传的荷载呈梯形分布，短边的梁上的荷载则呈三角形分布。,将梯形和三角形荷载折算成等效均布荷载,荷载传递,第四节 楼梯和雨篷,一、楼梯,按施工方法 不同分为:,现浇整体式,按梯段结构形 式不同分为:,板式楼梯,预制装

14、配式,梁式楼梯,螺旋式楼梯,悬挑式楼梯,梯段板,考虑平台梁对梯段板有利的弹性约束作用，将梯段板跨中弯距适当减小,二、现浇板式楼梯的计算与构造,梯段板配筋方式有：,弯起式,分离式,平台板,平台板看做单向板设计,若板的两边均与梁整体连接，考虑梁对板的弹性约束作用,若板一边与梁整体连接而另一边支承在墙上,平台梁,按简支的倒L形梁计算,踏步板,梁式楼梯踏步板的构造与计算简图,踏步板的配筋示意图,梯段斜梁,梯段斜梁计算简图,梯段斜梁构造图,平台梁与平台板,梁式楼梯的平台板计算和构造要求与板式楼梯完全相同,平台梁计算简图,三、雨篷,雨篷的分类,雨篷按结构形式不同,板式,外挑长度大于1.5 设计梁板式雨篷,外挑长度1.5以内设计成板式雨篷