混凝土结构基本原理楼盖.pptx

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1、主要内容：主要内容：受弯构件塑性铰和结构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：重点：单向板与双向板受弯构件的塑性铰和超静定结构内力重分布单向板肋梁楼盖设计第1页/共57页 11.1 11.1 概述概述1 1 楼盖是房屋建筑中的主要承重结构之一(a)单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖(b)双向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖(c)无梁楼盖无梁楼盖(d)密肋楼盖密肋楼盖第2页/共57页(e)井式楼盖井式楼盖(f)扁梁楼盖扁梁楼盖楼楼 盖盖 结结 构构 类类 型型 (types of floorsystems)1 1 楼盖是房屋建筑中的主要承重结构之一第3页/共57页2 2 楼盖结构选型按施工方法，

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结构形式，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4页/共57页混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)(GB 50010-2010)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 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

3、下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。第5页/共57页4 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1/1

4、2板的悬臂长度500mm，60mm板的悬臂长度500mm，80mm无梁楼板无柱帽有柱帽1/301/35h150mm梁、板截面的常用尺寸梁、板截面的常用尺寸第6页/共57页5 5 现浇整体式楼盖结构内力分析方法 弹性理论 有较大的安全储备。塑性理论 内力分析与截面计算相协调，结果比较经济，但一般情况下结构的裂缝较宽，变形较大。板和次梁：按塑性理论分析内力主梁：按弹性理论分析内力主梁为楼盖中的主要构件，要保证使用中有较好的性能。现浇钢筋混凝土肋梁楼盖第7页/共57页 11.2 11.2 单向板肋梁楼盖设计单向板肋梁楼盖设计1 1 单向板肋梁楼盖结构布置结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置应综合考

5、虑建筑功能、造价及施工条件等，合理确定结构的平面布置。根据工程实践，常用跨度为：单向板：（1.72.5）m次梁：（46）m 主 梁：（58）m结构平面布置方案(a)主梁横向布置主梁横向布置(b)主梁纵向布置主梁纵向布置(c)只布置次梁只布置次梁单向板肋梁楼盖布置方案单向板肋梁楼盖布置方案第8页/共57页11.2 11.2 单向板肋梁楼盖设计单向板肋梁楼盖设计计算简图2 2 单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力第9页/共57页 常用跨度常用跨度二、荷载二、荷载 1 1 种类种类 2 2 作用形式作用形式单向板：1.7m2.5m，3m次梁：4m6m主梁：5m8m恒载1.2活载1.4住宅：教室：

6、板（1m宽板带）：均布次梁：均布主梁：均布荷载标准值按GB50009-2001荷载规范取值。第10页/共57页三、钢筋混凝土板、连续梁弹性方法计算内力1 计算简图 板：1m宽板带取较小者跨数5时，取5跨。1m第11页/共57页 次梁取较小者第12页/共57页 主梁主梁取较小者2 活荷载最不利布置及包络图原因：活荷载作用的值是可变的 在确定连续梁、板的设计内力时应该考虑活荷载的最不利布置，从而使设计临界截面上的内力（M、V等）最大（小）。第13页/共57页 例如例如 活荷载不利布置原则活荷载不利布置原则 a.求某跨跨内最大正M时，应该在该跨布置，然后左、右每隔一跨布置求A、B跨跨内最大正弯矩：B

7、C跨布均载时则会减小 活载满布不一定是最不利内力出现 必须考虑活载不同位置时的临界截面上的内力组合确定M最大，V最小第14页/共57页活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图第15页/共57页b.求某跨跨内最大负弯矩时（-M），该跨不布置，两邻跨布置，然后每隔一跨布置c.求支座截面最大负弯矩时（-M），应在该支座左、右跨布置，然后每隔一跨布置d.求支座截面最大剪力时，与c相同e.恒载按实际情况布置内力计算 按结构力学（力矩分配法、位移法等）或：查表：与g有关与q有关g、q单位长度上的均布荷载设计值。查附表第16页/共57页 11.3 11.3 单向板肋梁楼盖设计单向

8、板肋梁楼盖设计内力计算 连续梁在各种荷载作用下，可按一般结构力学方法计算内力。对于等跨连续梁（或连续梁各跨跨度相差不超过10%10%），可由附表1 1查出相应的内力系数，利用下列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：单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力第17页/共57页内力包络图（内力叠合图外包线）：把各个截面受力最不利时的内力图叠合起来，其叠合图的外包线，即为内力包络图例如：(a)弯矩包络图(b)剪力包络图第18页/共57页 3 3 荷载的修正荷载的修正折算荷载折算荷载原因次梁（板）的计算简图中把主梁（次梁）看作是铰接支承，不考虑主梁（次梁）对次梁

9、（板）转动的约束作用，而实际上由于主梁（次梁）具有一定的抗扭刚度，（GK剪切模量扭转惯性矩），从而使次梁（板）在主梁（次梁）处的转动比简化的铰支承处的转动小。其效果是（经简化 后）加 大 了 支 座 处 的 负 弯 矩，减 小 了 跨 中 正 弯 矩。第19页/共57页第20页/共57页板和次梁的折算荷载 为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的办法，即：板次梁次梁次梁抗扭刚度对板的影响抗扭刚度对板的影响 单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力第21页/共57页控制截面及其内力 控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面梁跨以内：包络图中正弯矩最大值（配正钢筋）负弯矩

10、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）单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力第22页/共57页 单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力连续梁、板的计算跨度连续梁、板的计算跨度(a)边跨边跨(a)中间跨中间跨第23页/共57页控制截面及其内力 控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面梁跨以内：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）单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力第30页/共57页单向板肋梁楼盖

11、按弹性理论设计步骤 （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）施工图按弹性理论计算内力存在的问题 （1）内力计算与截面设计不协调（2）浪费材料（3）支座钢筋过密，施工质量不易保证2 2 单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力第31页/共57页四、连续梁、板考虑塑性内力重分布设计1 受弯构件塑性铰 定义 从截面钢筋屈服开始直到受压区砼压碎为止，截面发生了很大的转动，好像在截面上形成了一个能转动的铰塑性铰，其长度为lp第32页/共57页 与理想铰的区别与理想铰的区别 a.承受弯矩Mu，理想铰不能承受弯矩 b.单向铰，有限转动；理想铰无限转动 c.有一定

12、分布长度，理想铰长度为0塑性铰出现的后果 a.简支梁受到配筋率与砼极限压应变限制一旦形成塑性铰，整个结构变成几何可变体系，达到了承载力极限状态。第33页/共57页b.连续梁某一截面形成塑性铰，并不会使结构变成可变体系，而只是减少了一个多余约束。或者说减少了一次超静定次数，直到在继续增大的荷载作用下，其他截面都相继出现了塑性铰而最终变成可变体系。考虑到i.连续梁、板是超静定结构体系，砼开裂、钢筋屈服会引起内力重分布；ii.弹性分析中采用包络图，使结构具有承载力储备，未得到利用。第34页/共57页 2 2 塑性内力重分布塑性内力重分布+实例一两跨连续梁，已知如右图，混凝土为C20，a.按弹性方法计

13、算：支座截面达到，此时即为极限荷载；此时跨中截面：第35页/共57页b.B支座出现塑性铰后，结构并未丧失承载力，仅是减少一次超静定次数简支梁，仍可承载P，直到跨中出铰变为机构。c.考虑B先出铰D后出铰后，整个连续梁承载能力比弹性方法提高了14.6kN。塑性+d.若在P+P作用下按弹性方法计算：则第36页/共57页 在P+P不变时，弹性与塑性分析相比，支座弯矩MB在塑性时减小了11kNm，跨中弯矩MD则增加了11/2=5.5kNm。支座弯矩减小幅度为弯矩调幅系数 综上，且如左图所示，（支座、跨中）塑性铰的出现，使连续梁中的内力在不同截面之间发生重分布 塑 性 内 力 重 分 布 在承载力（P+P

14、）不变的情况下，可以利用塑性内力重分布，减小支座弯矩，相应增大跨中弯矩，使破坏时支座与跨中弯矩值接近第37页/共57页影响内力重分布因素：i.顺序通过控制截面配筋来控制塑性铰出现的先后；ii.塑性铰转动能力a.纵筋率b.钢材品种c.砼不要太大，0.35；、级冷拉钢筋时，0.35；、级热轧钢筋；C20C45；调幅系数25；b.抗剪承载能力 支座塑性铰出现后连续梁抗剪承载力“规范”要求构件有足够的抗剪承载力各控制截面的剪力设计值按照最不利布置和调幅后的支座弯矩由静力平衡条件计算确定防止斜拉第38页/共57页 变形、裂缝开展控制塑性铰允许转动能力限制变形（裂缝）过大正常使用要求一般地，在单向板肋梁楼

15、盖设计时，对单向连续板、次梁允许考虑塑性内力重分布设计，对主梁则按弹性方法设计。原因主梁为主要承构件使用时有裂缝要求不考虑塑性内力重分布3.连续梁、板的弯矩调幅设计方法调幅法在弹性弯矩图上，将某些可能出现塑性铰的截面弯矩值加以调整(通过是弯矩绝对值较大的支座截面弯矩)，以调整后的截面弯矩(及剪力)进行截面设计和配筋构造第39页/共57页优点a.可使结构破坏时有较多截面达到极限强度，从而充分发挥结构潜力，更加有效地节约材料b.利用结构内力重分布特性，合理调整钢筋布置，克服支座钢筋拥挤现象，简化配筋构造，方便混凝土浇捣，提高施工效率及质量c.根据内力重分布规律，在一定条件及范围内可人为控制结构中的

16、弯矩分布，从而简化设计d.能更正确地估计结构承载力和使用阶段的变形、裂缝用弯矩调幅法计算等跨连续梁、板设计内力第40页/共57页 11.3 11.3 单向板肋梁楼盖设计单向板肋梁楼盖设计弯矩调幅法截面弯矩调整的幅度：对结构的弹性弯矩值和剪力值进行适当的调整，用以考虑结构因非弹性变形所引起的内力重分布应用弯矩调幅法应遵循以下规定：（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 3 3 单向板肋梁楼盖按塑性

17、理论方法计算结构内力 第41页/共57页考虑塑性内力重分布分析方法的具体步骤 采用非弹性方法计算在荷载最不利布置条件下结构支座截面的弯矩最大值Me。采用调幅系数(一般不宜超过0.2)降低各支座截面弯矩，即弯距设计值按下式计算：M=(1 )Me 结构的跨中弯矩值应取弹性分析所得的最不利弯矩和按下式计算值中的较大值：式中：M0按简支梁计算的跨中弯矩设计值。M1，Mr连续梁或连续单向板的左、右支座截面弯矩调幅后的设计值。校核调幅后支座和跨中截面的弯矩值均不宜小于M0的1/3，以控制调幅程度。按最不利荷载布置和调幅后的支座弯矩，由平衡条件求得控制截面的剪力设计值。第42页/共57页i.均布荷载梁的弯矩

18、系数梁的剪力系数ii.集中荷载系数的由来：例如均布荷载下次梁B支座最大负弯矩：设：q/g=3a.等跨连续梁第43页/共57页第44页/共57页第45页/共57页第46页/共57页考虑调幅20，则相应的跨内最大弯矩为：按弹性方法计算（一、三、五跨）b.等跨连续板i.一般不进行受剪计算ii.M=aM=am(g+q)l2a am板的弯矩系数，查表iii.当与钢筋混凝土整体连接时，除边跨及离端第一支座外，中间跨跨中截面及中间支座，弯矩折减20%考虑四边支承板的内拱作用产生推力对板承受竖向荷载有利第47页/共57页板（1）配筋计算 考虑板的拱作用效应，四周与梁整体连接的板区格，计算所得的弯矩值，可根据下

19、列情况予以减少：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 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求2020%10%10%板可以按不配置箍筋的一般板类受弯构件进行斜截面受剪承载力 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 按弹性理论、按塑性理论计算所得的弯矩 第48页/共57页（2）配筋构造 1）受力钢筋钢筋种类一般采用HPB300、HRB400常用直径6mm、8mm、10mm、12mm，负钢筋宜采用较大直径间距一般不小于70mm板厚h150mm时，不宜大于200mm板厚h150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于25

20、0mm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、截断一般按构造处理板相邻跨度相差超过20%或各跨荷载相差较大时，应按弯矩包络图确定4 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板中受力钢筋配筋构造造第49页/共57页连续板受力钢筋两种配置方连续板受力钢筋两种配置方式式4 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第50页/共57页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

21、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担并分布板上局部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 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第51页/共57页嵌入承重墙内的板面构造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垂直于梁肋的板面构造钢筋筋板嵌入承重墙时的板面裂缝分板嵌入承重墙时的板面裂缝分布布4 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第52页/共57页第53页/共57页次梁 （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 次梁的配筋构造次梁的配筋构造4 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第54页/共57页主梁（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主梁支座处的截面有效高度度4 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第55页/共57页附加横向钢筋布置附加横向钢筋布置4 4 单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第56页/共57页感谢您的观看。第57页/共57页