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1、9 9 钢筋混凝土肋形结构及刚架结构钢筋混凝土肋形结构及刚架结构9.1概概 述述 v肋形结构是由板和支承板的梁所组成的板梁结构。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板、次梁和主梁组成的整体式楼盖v 根据梁格布置不同，整体式肋形结构分为：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、单向板肋形结构 l2l12时，时，p绝大部分沿绝大部分沿 l1 传到次梁，板当作支承在次梁传到次梁，板当作支承在次梁上的梁计算，称为单向板。上的梁计算，称为单向板。2、双向板肋形结构、双向板肋形结构l2l12时，时，p沿两个方向传到四边的支承梁，须进行两个沿两个方向传
2、到四边的支承梁，须进行两个方向的内力计算，称为双向板。方向的内力计算，称为双向板。v肋形结构设计步骤：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。梁格布置，计算简图，内力计算，截面设计，配筋图。9.2 9.2 单向板肋形结构的设计单向板肋形结构的设计 9.2.1 9.2.1 结构布置及基本尺寸结构布置及基本尺寸梁格布置首先要满足使用要求。梁格布置首先要满足使用要求。布置时要考虑：布置时要考虑：建筑物的平面尺寸建筑物的平面尺寸柱网布置柱网布置洞口位置洞口位置荷载大小等因素荷载大小等因素v在民用与工业建筑中，单向板通常有三种方案：在民用与工业建筑中，单向板通常有三种方案：主梁
3、横向布置，次梁纵向布置 优点：优点：横向抗侧移刚度大；横向抗侧移刚度大；房屋的整体性较好。房屋的整体性较好。采光有利。采光有利。主梁纵向布置，次梁横向布置 优点：优点：增加了室内净空；可集中通风。增加了室内净空；可集中通风。缺点：缺点：房屋的横向刚度较差；次梁支承在窗过梁上限制了窗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。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。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、梁格布置应求得经济和技术上的合理v板面积大，板较薄时，材料省，造价低。板面积大，板较薄时，材料省，造价低。v
4、避免集中荷载直接作用在板上。避免集中荷载直接作用在板上。v板和梁宜尽量布置成等跨度，材料省，造价经济，计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。算和构造简便。v建筑物平面尺寸大，应设置永久的伸缩缝。建筑物平面尺寸大，应设置永久的伸缩缝。v结构的建筑高度不同，或上部结构各部分传到地基上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。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 9.2.2 计算简图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。设计时把肋形结构分解为板、次梁和主梁分别计算。v计算简图：计算简
5、图：板或梁的跨数板或梁的跨数支座性质支座性质荷载形式荷载形式大小及作用位大小及作用位置置各跨的计算跨各跨的计算跨度等。度等。9.2.2.1 9.2.2.1 结构支承条件及计算结构支承条件及计算荷载荷载v周边搁置在砖墙上，简化为铰支。周边搁置在砖墙上，简化为铰支。v板的中间支承为次梁，次梁的中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，引起的误差采用虑支承的刚性约束，引起的误差采用折算荷载予以调整。折算荷载予以调整。v主梁的中间支承是柱，主梁与柱主梁的中间支承是柱，主梁与柱的线刚度之比大于的线刚度之比大于5，主梁是以边墙，主梁是以
6、边墙和柱为铰支的连续梁。小于和柱为铰支的连续梁。小于5，柱和，柱和主梁成为刚架计算。主梁成为刚架计算。板：板：梁：梁：主梁不作调整。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用折算荷载予以调整:9.2.2.2 9.2.2.2 荷载及计算单元荷载及计算单元板取单位宽度板条计算，沿板跨方向受均载板取单位宽度板条计算，沿板跨方向受均载 g 或或 q；次梁承受板传来的均载次梁承受板传来的均载 gl1 或或 qll 及次梁自重；及次梁自重；主主梁梁承承受受由由次次梁梁传传来来的的集集载载Ggl1l2或或Qql1l2及及主主
7、梁梁自重；自重；主主梁梁自自重重比比次次梁梁传传来来的的荷荷载载小小得得多多，可可折折算算成成集集载载G、Q一并计算。一并计算。9.2.2.3 计算跨度计算跨度v板或梁计算时作为铰支。板或梁计算时作为铰支。v按弹性方法计算时：按弹性方法计算时：弯弯矩矩计计算算的的计计算算跨跨度度l0，取取支支座中心线间的距离座中心线间的距离lc；即：即：l0=lc。支座宽度支座宽度 b 较大时：较大时：板板 b0.1lc，l01.1ln；梁梁b0.05lc，l01.05ln剪力计算跨度剪力计算跨度 l0=lnv按塑性方法计算时：按塑性方法计算时：板：板：当两端与梁整体连接时：当两端与梁整体连接时：l0=lc
8、当两端搁支在墩墙上时：当两端搁支在墩墙上时：l0=ln+h 且且 l0=lc 当一端与梁整体连接，另一端搁支在墙上时：当一端与梁整体连接，另一端搁支在墙上时：l0=ln+h/2 且且 l0=lc+a/2梁梁 .剪力计算跨度剪力计算跨度 l0=ln 9.2.9.2.3 3 单向板肋形结构按弹性理论的计算单向板肋形结构按弹性理论的计算v 内力计算方法有两种内力计算方法有两种:p弹性理论弹性理论水工建筑一般按弹性理论计算水工建筑一般按弹性理论计算p考虑塑性变形内力重分布考虑塑性变形内力重分布9.2.3.1 结构内力分析结构内力分析（1）利用图表计算连续板、梁的内力）利用图表计算连续板、梁的内力v等跨
9、度、等刚度连续板、梁承受均载的弯矩和剪力：等跨度、等刚度连续板、梁承受均载的弯矩和剪力：1、2和和1、2分别为弯矩系数和剪力系数；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。分别为板、梁的计算跨度和净跨度。v短悬臂上有荷载时，连续板、梁的弯矩和剪力：短悬臂上有荷载时，连续板、梁的弯矩和剪力：、弯矩系数和剪力系数；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。由悬臂上的荷载产生的端支座负弯矩。v固定或移动集中荷载下的等跨连续梁弯矩和剪力：固定或移动集中荷载下的等跨连续梁弯矩和剪力：、弯矩系数和剪力系数；弯矩系数和剪力系数；G、Q 固定和移动的集中力。固定和移动
10、的集中力。v连续板或梁的跨度不等，但相差不超过连续板或梁的跨度不等，但相差不超过10，可用等，可用等跨度表计算。跨度表计算。v如板或梁各跨的截面尺寸不同，但相邻跨截面惯性矩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的比值不大于1.5时，可作为等刚度计算。时，可作为等刚度计算。v 实际跨数多于五跨，按五跨计算。实际跨数多于五跨，按五跨计算。9.2.3.2 结构内力包络图结构内力包络图v内力包络图为可能出现的最大内力，不论活载如何布，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。各截面的内力不会超出弯矩包络图。v弯矩包络图用来计算和配置梁的纵向钢筋
11、；弯矩包络图用来计算和配置梁的纵向钢筋；v剪力包络图用来计算和配置箍筋和弯起钢筋。剪力包络图用来计算和配置箍筋和弯起钢筋。v求内力包络图，首先要确定可变荷载最不利荷载组合。求内力包络图，首先要确定可变荷载最不利荷载组合。v活载最不利活载布置活载最不利活载布置均载布满整跨，不考虑局部布置。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，隔跨布求支座最大负弯矩，该支座左右两跨布活载，隔跨布活载；活载
12、；求支座最大剪力，布置方式同求支座最大负弯矩。求支座最大剪力，布置方式同求支座最大负弯矩。V0 支座边缘处的剪力，近似按单跨简支梁计算；支座边缘处的剪力，近似按单跨简支梁计算；b 支承宽度。支承宽度。v削峰处理：削峰处理：连续板或梁与支座整浇，危险截面在支座边缘。连续板或梁与支座整浇，危险截面在支座边缘。支座边缘的弯矩支座边缘的弯矩M：v“塑性铰塑性铰”。9.2.4 9.2.4 单向板肋形结构考虑塑性内力重分布的计算单向板肋形结构考虑塑性内力重分布的计算 9.2.4.1 9.2.4.1 结构塑性铰及塑性内力重分布结构塑性铰及塑性内力重分布v理想铰与塑性铰的区别：理想铰与塑性铰的区别：理想铰能自
13、由转动但不能传递弯矩；理想铰能自由转动但不能传递弯矩；塑性铰能承担弯矩塑性铰能承担弯矩Mu，只在，只在Mu下转动，不能反向转动；下转动，不能反向转动；不能无限制转动。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
14、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%。v考虑塑性变形内力重分布方法设计的结构，钢筋应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。力高，裂缝宽度及变形大。下列结构不宜采用：下列结构不宜采用：直接承受动力荷载的结构；直接承受动力荷载的结构；在在使使用用阶阶段段不不允允许许有有裂裂缝缝产产生生或或对对裂裂缝缝开开展展及及变变形形有严格要求的结构；有严格要求的结构；处于侵蚀环境中的结构；处于侵蚀环境中的结构；要求有较高承载力储备的结构。要求有较高承载力储备的结构。9.2.4.39.2.4.
15、3按考虑塑性变形内力重分布的方法计算连续梁（板）的按考虑塑性变形内力重分布的方法计算连续梁（板）的内力内力1.均布荷载作用下的等跨连续板的弯矩 9.2.5 9.2.5 单向板肋形结构的截面设计和构造要求单向板肋形结构的截面设计和构造要求9.2.5 9.2.5 连续板、梁的截面设计连续板、梁的截面设计v根根据据各各跨跨中中和和支支座座最最大大弯弯矩矩计计算算钢钢筋筋用用量量，其其它它截截面面通过抵抗弯矩图校核。通过抵抗弯矩图校核。v承承受受均均载载的的等等跨跨连连续续板板，q/g小小于于3，可可不不画画抵抵抗抗弯弯矩矩图，按构造布置钢筋。图，按构造布置钢筋。v连续板剪力由混凝土承受，不设腹筋。连
16、续板剪力由混凝土承受，不设腹筋。v板、次梁及主梁的支座负弯矩钢筋互相穿过。板、次梁及主梁的支座负弯矩钢筋互相穿过。主梁主梁h0 单排时，单排时，h0 h-ah-60mm；双排时，双排时，h0 h-ah-80mm。9.2.5.2 9.2.5.2 连续板、梁的构造要求连续板、梁的构造要求 1、连续板、连续板v弯起式弯起式先配跨中钢筋，跨中一半弯起，不够另加直筋。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。钢筋间距相等或成倍数，可用不同直径钢筋。弯起角一般弯起角一般30，板厚，板厚120mm，可，可45。v分离式分离式跨中和支座钢筋分别配置，全部采用直钢筋。跨中
17、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。跨中直筋可连续几跨不切断，也可每跨都断开。v板中受力钢筋板中受力钢筋：常用直径：常用直径：6mm、8mm、10mm、12mm。支支座座上上部部有有受受力力钢钢筋筋：直直径径一一般般不不宜宜少少于于8mm；当当板较薄时，端部可做直角弯钩，抵至板底。板较薄时，端部可做直角弯钩，抵至板底。间距：不宜大于间距：不宜大于200mm。板板中中下下部部受受力力钢钢筋筋锚锚固固：伸伸入入支支座座的的锚锚固固长长度度不不应应小于小于 5dv分布钢筋：分布钢筋：截截面面面面积积：单单位位长长度度上上的的分分布布钢钢筋筋截截面面面面积积不
18、不宜宜小小于于单单位位长长度度上上的的受受力力钢钢筋筋截截面面面面积积的的15%，且且不不宜宜小小于于该方向板截面面积的该方向板截面面积的15%。间距：不宜大于间距：不宜大于250mm。直径：不宜小于直径：不宜小于6mm。v板与砖墙嵌固处的钢筋配置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边的附加短钢筋，伸出支座边界的长度不宜小于l17。墙墙角附近：板角附近：板顶顶面面l14范围内，应在板顶面沿双向配范围内，应在板顶面沿双向配置构造钢筋网置构造钢筋网。上部构造钢筋要求：上部构造钢
19、筋要求：直径不宜少于直径不宜少于 8 mm，间距不宜大于，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该方向跨中受力钢筋截面面积的1/3。v板与主梁交界处钢筋配置：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。主梁连接处板顶，沿与主梁垂直向配附加钢筋。单单位位长长度度内内的的总总截截面面面面积积不不宜宜少少于于板板中中单单位位长长度度内内受受力力钢筋截面面积的钢筋截面面积的1/3
20、。直径不宜小于直径不宜小于8mm，间距不宜大于，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、连续梁v先先配配各各跨跨中中纵纵筋筋，部部分分根根据据斜斜截截面面承承载载力力弯弯起起后后伸伸入入支支座座，承承担担支支座座负负弯弯矩矩，不不满满足足支支座座正正截截面面承承载载力力需需要时，另加直筋。要时，另加直筋。v端端支支座座计计算算不不需需弯弯筋筋时时，仍仍应应弯弯起起部部分分钢钢筋筋，伸伸至至支座顶面，承担负弯矩。支座顶面，承担负弯矩。v伸入支座内的跨中纵筋不少于伸入支座内的跨中纵筋
21、不少于2根。根。v主梁两侧受次梁传来的集载，可在中下部发生斜裂缝。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。设附加横向钢筋（箍筋或吊筋）承担集载。v支座处剪力大时，梁加做支托，局部加高。支座处剪力大时，梁加做支托，局部加高。支托附加钢筋支托附加钢筋24根，直径与受力筋的相同。根，直径与受力筋的相同。9.3 9.3 双向板肋形结构的设计双向板肋形结构的设计 9.3.1 9.3.1 双向板的受力特点双向板的受力特点v试验表明钢筋布置方向对破坏荷载无显著影响。平行于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。板边配筋，施工方便。v简
22、支正方形或矩形板，荷载作用下四角翘起。板传给四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。边支座的压力，非沿边长均布，中部大，两端小。9.3.2 9.3.2 按弹性方法计算内力按弹性方法计算内力9.3.2.1单块板双向板的计算单块板双向板的计算均载下单块矩形双向板：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；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不同支承和不同板跨比lxly弯矩系数；弯矩系数；lx板的跨长；板的跨长；p双向板上的均载。双向板上的均载。9.3.2.2连续双向板的计算连续双向板的计算连续板简化为
23、单块板计算。连续板简化为单块板计算。1 1、跨中最大弯矩、跨中最大弯矩最不利荷载布置可简化为满布的最不利荷载布置可简化为满布的p和一上一下作用的和一上一下作用的p。p=g+q2，pq2。p作用下中间支座固定；作用下中间支座固定；p 作用下中间支座简支。作用下中间支座简支。边支座根据实际情况确定。边支座根据实际情况确定。2 2、支座中点最大弯矩、支座中点最大弯矩将将p=g+q布满各跨计算。布满各跨计算。各跨板在中间支座为固定。各跨板在中间支座为固定。相相邻邻两两跨跨板板的的另另一一端端支支承承不不同同，或或两两跨跨度度不不等等，取取相邻两跨同一支座弯矩均值。相邻两跨同一支座弯矩均值。9.3.3双
24、向板的截面设计与构造双向板的截面设计与构造v短跨方向钢筋排下层，长跨方向钢筋排上层。短跨方向钢筋排下层，长跨方向钢筋排上层。v板板在在两两个个方方向向各各划划分分为为三三个个板板带带，边边缘缘板板带带为为较较小小跨跨度度l1的的14，其余为中间板带。，其余为中间板带。v中中间间板板带带，按按跨跨中中最最大大弯弯矩矩配配筋筋；边边缘缘板板带带，单单位位宽宽度内钢筋用量为中间板带的一半。且每米宽度不少于度内钢筋用量为中间板带的一半。且每米宽度不少于3根。根。v支座最大弯矩求得的钢筋沿板边均布，不得分带减支座最大弯矩求得的钢筋沿板边均布，不得分带减少少。9.3.4 双向板支承梁的计算特点双向板支承梁
25、的计算特点v短跨梁上荷载是三角形的，长跨梁上荷载是梯形的。短跨梁上荷载是三角形的，长跨梁上荷载是梯形的。v跨度相等或相差不超过跨度相等或相差不超过10，可将梯形（或三角形）荷，可将梯形（或三角形）荷载折算成相等支座弯矩的等效均载载折算成相等支座弯矩的等效均载pE，求出最不利荷载下，求出最不利荷载下的各支座弯矩的各支座弯矩M支支。v根据静力平衡条件，由承受梯形（或三角形）分布根据静力平衡条件，由承受梯形（或三角形）分布荷载和支座弯矩荷载和支座弯矩M支支的简支梁，求出各跨中弯矩和支座剪的简支梁，求出各跨中弯矩和支座剪力。力。9.4 9.4 钢筋混凝土刚架结构的设计钢筋混凝土刚架结构的设计9.4.1
26、 9.4.1 刚架结构的设计要点刚架结构的设计要点9.4.1.1 9.4.1.1 计算简图计算简图v平面刚架的计算简图一般平面刚架的计算简图一般应反映下列主要因素：应反映下列主要因素：刚架的跨度和高度；刚架的跨度和高度；节点和支承的形式；节点和支承的形式；各构件的截面尺寸或惯性各构件的截面尺寸或惯性矩。以及荷载的形式、数值矩。以及荷载的形式、数值和作用位置。和作用位置。9.4.1.2 9.4.1.2 内力计算及组合内力计算及组合 v作用在刚架上的荷载有恒载和活载，设计时要考虑最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。不利荷载组合。v刚架内力计算，按结构力学方法计算。刚架内力
27、计算，按结构力学方法计算。9.4.1.3 9.4.1.3 截面设计截面设计 v横梁横梁横梁的轴向力横梁的轴向力N，一般都很小，可以忽略不计，按受一般都很小，可以忽略不计，按受弯构件配筋弯构件配筋。当轴向力当轴向力 N 不能忽略时，则应按偏心受拉或偏心受压不能忽略时，则应按偏心受拉或偏心受压构件进行计算。构件进行计算。柱柱 内力主要是弯矩内力主要是弯矩 M、轴力、轴力N，按偏心受压构件配筋按偏心受压构件配筋。9.4.2 9.4.2 刚架结构的构造刚架结构的构造 v刚架横梁和立柱的构造，与一般梁、柱相同。只介绍刚架横梁和立柱的构造，与一般梁、柱相同。只介绍节点构造、立柱与基础的连接构造。节点构造、立柱与基础的连接构造。9.4.2.1 节点构造：节点构造：v转角处转角处v 刚架梁顶层端节点处刚架梁顶层端节点处v 中间节点中间节点v 水平箍筋水平箍筋2、立柱与基础的连接构造、立柱与基础的连接构造：刚架立柱与基础的连接一般有固接和铰接两种刚架立柱与基础的连接一般有固接和铰接两种。v立柱与基础固接立柱与基础固接 v立柱与基础固接立柱与基础固接