梁板結(jié)構(gòu)

1、2024/3/31,梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計,2024/3/31,2024/3/31,主要內(nèi)容,單向板與雙向板受彎構(gòu)件的塑性鉸和超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布單向板、雙向板肋梁樓蓋設(shè)計,2024/3/31,一、概述,梁板結(jié)構(gòu)是常用的水平結(jié)構(gòu)體系，由梁+板組成，亦可有板無梁 。,形式：樓蓋、屋蓋、陽臺、雨篷、樓梯、片筏基礎(chǔ)等。,2024/3/31,樓蓋的主要結(jié)構(gòu)功能（1）結(jié)構(gòu)的水平承重體系，把樓蓋上的豎向力傳給豎向結(jié)構(gòu)；（2）把水平力傳給豎向結(jié)構(gòu)或分配

2、給豎向結(jié)構(gòu)；（3）作為豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的水平聯(lián)系和支撐。,樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求（1）在豎向荷載作用下，滿足承載力和豎向剛度的要求；（2）在樓蓋自身水平面內(nèi)要有足夠的水平剛度和整體性；（3）與豎向構(gòu)件有可靠的連接，以保證豎向力和水平力的傳遞,2024/3/31,分類,施工方法,整體性好、剛度大、布置靈活，適用于樓面荷載大、平面形狀不規(guī)則、抗震要求較高的建筑物;但耗模板、工期長。,施工速度快，整體性、剛度較差。,部分為預(yù)制構(gòu)件，安裝完成后

3、，二次澆注，集合了現(xiàn)澆式和裝配式的優(yōu)點。,2024/3/31,(a) 單向板肋梁樓蓋,(b) 雙向板肋梁樓蓋,(d) 密肋樓蓋,(c) 井式樓蓋,分類－結(jié)構(gòu)形式,2024/3/31,(e) 扁梁樓蓋,樓蓋結(jié)構(gòu)類型 (types of floor systems),(f) 無梁樓蓋,2024/3/31,單向板與雙向板,單向板：荷載作用下，只在一個方向或主要在一個方向彎曲的板。雙向板：荷載作用下，在兩個方向彎曲，且不能忽略任一方向彎曲的板

4、。,2024/3/31,（1） 對于四邊支承的板,時，應(yīng)按雙向板計算；,時，可按沿短邊方向受力的單向板計算;,時，宜按雙向板計算。,（2） 對兩對邊支承的板，應(yīng)按單向板計算。,2024/3/31,板上荷載,單向板樓蓋傳力方式：,次梁,主梁,墻、柱,基礎(chǔ),,,,,板上荷載,雙向板樓蓋傳力方式：,墻、柱,基礎(chǔ),,,,兩個方向梁,2024/3/31,二、單向板肋形樓（屋）蓋設(shè)計,設(shè)計內(nèi)容與步驟,1）結(jié)構(gòu)平面布置，確定板厚和主、次梁截面尺寸,2

5、）確定板和主、次梁的計算簡圖,3）荷載和內(nèi)力計算,4）截面承載力計算（配筋），有時需變形和裂縫驗算,5）繪制施工圖,2024/3/31,二、單向板肋形樓（屋）蓋設(shè)計,1、單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置,結(jié)構(gòu)布置包括柱網(wǎng)、承重墻、梁和板的布置,結(jié)構(gòu)平面布置方案,(a) 主梁橫向布置,(b) 主梁縱向布置,(c) 只布置次梁,單向板肋梁樓蓋布置方案,2024/3/31,,,應(yīng)綜合考慮建筑功能、造價及施工條件等，合理確定結(jié)構(gòu)的平面布置。根據(jù)工程實

6、踐，常用跨度為： 單向板 ：（2~3）m 次 梁 ：（4~6）m 主 梁 ：（5~8）m,2024/3/31,梁、板截面尺寸,梁、板截面的常用尺寸,2024/3/31,支撐條件的簡化：,板、梁支撐在砌體上:板、次梁支撐在梁上：主梁支撐在柱上：,鉸支座,剛性支座,,2、結(jié)構(gòu)的荷載和計算簡圖,2024/3/31,計算單元,2024/3/31,計算單元,2024/3/31,荷載,(1) 恒載：自

7、重、粉灰重等。,恒載標(biāo)準(zhǔn)值＝體積×材料自重,,,(2) 活荷載：人群、家具等。,板和次梁一般以均布荷載為主?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值可查荷載規(guī)范,承載力計算荷載用設(shè)計值，要將荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項系數(shù)γG 或γQ 。,2024/3/31,,連續(xù)梁任何一個截面的內(nèi)力值與其跨數(shù)、跨度、剛度及荷載有關(guān)，但對某一跨來說，與其相隔兩跨以上的其余跨內(nèi)的荷載對其影響很小。,,對于跨數(shù)超過5跨的連續(xù)梁板，當(dāng)各跨荷載相同且跨度相差不超過10%時，按5跨等跨

8、連續(xù)梁計算,計算跨數(shù),2024/3/31,,計算跨度,2024/3/31,（1） 板,,1）計算單元：1m寬板帶2） 荷 載 ：均布荷載（恒荷載和活荷載）3） 連 續(xù) 梁 ：次梁、墻作為板的不動鉸支座 4）計算跨度：中間跨 ： 邊跨：,2024/3/31,,（2） 次梁,1）荷載范圍 ：次梁左右各半跨板 2）荷 載 ： 恒載：次梁左右各半跨板自重、次梁自重

9、 活載：次梁左右各半跨板上活載,3） 連 續(xù) 梁 ： 時，認(rèn)為主梁是次梁的不動鉸支座，否則應(yīng)取交叉梁系進行分析。 4）計算跨度：中間跨 ： 邊跨:,2024/3/31,（3） 主梁,,,,,1）荷載范圍 ：主梁左右各半個主梁間距，次梁左右各半個次 梁間距 2） 荷 載 ：集中荷載 3） 連 續(xù) 梁

10、：當(dāng) 較小，可將柱作為主梁的不動鉸支座 框 架 ： 時，應(yīng)考慮柱對主梁的 轉(zhuǎn)動約束作用 4）計算跨度 ：與次梁相同,2024/3/31,,,3、板和次梁的折算荷載,,,,,,次梁抗扭剛度對板的影響,為了考慮次梁或主梁的抗扭剛度對內(nèi)力的影響，采用增大恒載，減小

11、活載的辦法，即：,板,次梁,2024/3/31,活荷載在不同跨間時的彎矩圖和剪力圖,4、活荷載不利布置,2024/3/31,,,,,,,,,4、活荷載不利布置,結(jié)構(gòu)的控制截面：M/Mu最大的截面；若Mu相同，即為M最大截面。,求控制截面的最危險內(nèi)力，需研究結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合，即活荷載的最不利布置。,活荷載不利布置規(guī)律：（1）求某跨跨中 ，該跨布置活荷載，然后隔跨布置（2）求某跨跨中 或 ，左、右跨布置

12、活荷載，然后隔跨布置（3）求某支座 ，該支座左、右跨布置活荷載，然后隔跨布置（4）求某邊支座 ，與活荷載布置與求該跨跨內(nèi)最大正彎矩時相同；當(dāng)求中間跨支座最大剪力時，與（3）相同。,2024/3/31,,2024/3/31,按彈性理論計算 按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算。下例情況下按彈性理論方法計算。,(1)直接承受動力荷載和疲勞荷載作用的樓蓋；(2)在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p開展有較高要求的樓蓋；(3)處于侵

13、蝕性環(huán)境及負(fù)溫下的樓蓋。,按塑性理論計算方法,5、按彈性理論計算內(nèi)力,2024/3/31,內(nèi)力計算,連續(xù)梁在各種荷載作用下，可按一般結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算內(nèi)力。 對于等跨連續(xù)梁（或連續(xù)梁各跨跨度相差不超過10%），可由表格查出相應(yīng)的內(nèi)力系數(shù)，利用下列公式計算跨內(nèi)或支座截面的最大內(nèi)力。,在均布及三角形荷載作用下：,在集中荷載作用下：,,2024/3/31,內(nèi)力包絡(luò)圖,將各種活荷載的不利布置方案形成的內(nèi)力圖疊畫在同一坐標(biāo)上，其外包線稱為內(nèi)力

14、包絡(luò)圖，它反映出各截面可能產(chǎn)生的最大內(nèi)力值，是設(shè)計時選擇截面和布置鋼筋的依據(jù)。,,均布荷載作用下五跨連續(xù)梁的內(nèi)力疊合圖和內(nèi)力包絡(luò)圖,2024/3/31,控制截面及其內(nèi)力,,控制截面：對受力鋼筋計算起控制作用的截面 梁跨以內(nèi)：包絡(luò)圖中正彎矩最大值（配正鋼筋） 負(fù)彎矩絕對值最大值 （配負(fù)鋼筋） 支 座 ：支座邊緣處負(fù)彎矩最大值,,,支座邊緣

15、處彎矩值：,2024/3/31,,按彈性理論計算內(nèi)力存在的問題,（1） 混凝土超靜定結(jié)構(gòu)實際內(nèi)力分布與彈性分析 結(jié)果不同（2）內(nèi)力計算與截面設(shè)計不協(xié)調(diào)（3） 浪費材料（4） 支座鋼筋過密，施工質(zhì)量不易保證,6、按塑性理論計算內(nèi)力,2024/3/31,影響超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的原因,荷載、計算簡圖、各部分剛度比值,塑性內(nèi)力重分布的定義,塑性內(nèi)力重分布的定義,由于剛度比值變化，或塑性鉸的形成，使構(gòu)件計算簡圖發(fā)生變化

16、，從而引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力不再服從彈性理論的內(nèi)力規(guī)律的現(xiàn)象。,2024/3/31,內(nèi)力重分布與應(yīng)力重分布,內(nèi)力重分布：結(jié)構(gòu)上各個截面內(nèi)力變化規(guī)律發(fā)生改變,應(yīng)力重分布：同一截面上各個纖維層間的應(yīng)力發(fā)生變化,只存在于超靜定結(jié)構(gòu)中,超靜定、靜定結(jié)構(gòu)均有發(fā)生,2024/3/31,,塑性鉸的形成,在鋼筋屈服截面，從鋼筋屈服到達(dá)到極限承載力，截面在外彎矩增加很小的情況下產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)動，表現(xiàn)得猶如一個能夠轉(zhuǎn)動的鉸，稱為“塑性鉸” 。,鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸

17、,2024/3/31,,塑性鉸的特點,塑性鉸能承受定值彎矩，即截面的屈服彎矩；塑性鉸只能定向轉(zhuǎn)動；塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力有限。,2024/3/31,塑性內(nèi)力重分布,內(nèi)力重分布的程度與塑性鉸轉(zhuǎn)動能力有關(guān)：,完全內(nèi)力重分布：,使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系的所有塑性鉸都出現(xiàn),不完全內(nèi)力重分布：,塑性鉸轉(zhuǎn)動過程中混凝土被壓碎，結(jié)構(gòu)尚未成為幾何可變體系,2024/3/31,,,,塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力,影響塑性鉸轉(zhuǎn)動能力的因素：,（1）鋼筋種類。受拉縱筋采用

18、軟鋼（HPB235，HRB335，HRB400、RRB400級鋼筋）時， 較大。（2）受拉縱筋配筋率。 較低時， 較大。 值直接與塑性鉸轉(zhuǎn)動能力有關(guān)。 （3）混凝土的極限壓縮變形。極限壓縮變形大， 較大?；炷恋膹姸鹊燃壍?，箍筋用量多或受壓區(qū)縱筋較多時，都能增加混凝土的極限壓縮變形。,塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力 ：,2024/3/31,塑性內(nèi)力重分布的過程 （以矩形等截面兩跨連續(xù)梁為例）,兩跨連續(xù)梁內(nèi)力變化過程,2024/3/

19、31,超靜定混凝土結(jié)構(gòu)考慮塑性內(nèi)力重分布的計算方法：,,,,我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土連續(xù)梁和框架考慮內(nèi)力重分布設(shè)計規(guī)程》（CECS 51∶93）主要推薦用彎矩調(diào)幅法計算鋼筋混凝土連續(xù)梁、板和框架的內(nèi)力,極限平衡法塑性鉸法變剛度法強迫轉(zhuǎn)動法彎矩調(diào)幅法非線性全過程分析方法,2024/3/31,調(diào)幅法,目的：,使結(jié)構(gòu)在破壞時有較多截面達(dá)到極限承載力，充分發(fā)揮材料作用，節(jié)約材料。,定義：,在彈性理論內(nèi)力計算的基礎(chǔ)上，將彎矩值和剪力值適

20、當(dāng)調(diào)整，以考慮塑性內(nèi)力重分布的影響。,截面彎矩調(diào)整的幅度：,2024/3/31,,應(yīng)用彎矩調(diào)幅法應(yīng)遵循以下規(guī)定：,,,（1）縱筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400；混凝土：C20～C45（保證塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動能力）（2） 一般不宜超過0.25 （保證塑性鉸轉(zhuǎn)動幅度不過大）（3） 不應(yīng)超過0.35，不宜小于0.10 （保證塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動能力）（4）調(diào)整后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須滿足靜力平衡條件：

21、 連續(xù)梁、板各控制截面的彎矩值不宜小于簡支梁彎矩值的1/3,2024/3/31,,,,（5）為保證塑性鉸截面有足夠的受剪承載力，不致因受剪破壞而使結(jié)構(gòu)不能實現(xiàn)完全的內(nèi)力重分布，應(yīng)采用按彈性和塑性計算剪力中的較大者，進行受剪承載力計算，并在塑性鉸區(qū)段內(nèi)適當(dāng)加密箍筋。（6）必須滿足正常使用階段變形及裂縫寬度的要求，在使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸（通過限制 β實現(xiàn)）,2024/3/31,,塑性理論方法不適用于下列情況:

22、 1）直接承受動力荷載作用的結(jié)構(gòu) 2）對裂縫有較嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu) 3）要求有較高承載力的結(jié)構(gòu),適用范圍：,,板、次梁可考慮塑性內(nèi)力重分布，采用調(diào)幅法主梁則按彈性理論計算，不考慮塑性內(nèi)力重分布,2024/3/31,,彎矩調(diào)幅法計算步驟,(1) 按彈性分析方法計算最不利組合時的結(jié)構(gòu)內(nèi)力值，主要是支座和跨中截面的最大彎矩和剪力；(2) 支座塑性彎矩M塑=(1-β)M彈；(3) 多跨連續(xù)梁、板轉(zhuǎn)化為

23、多跨簡支梁、板，在折算荷載與支座截面調(diào)幅后塑性彎矩共同作用下，按靜力平衡條件計算支座截面最大剪力和跨內(nèi)最大彎矩值。控制截面剪力也可近似取用考慮荷載最不利布置按彈性方法算得的剪力值。,2024/3/31,,,,,用彎矩調(diào)幅法計算等跨連續(xù)梁、板內(nèi)力,,,2024/3/31,,連續(xù)梁和連續(xù)單向板的彎矩計算系數(shù),2024/3/31,,連續(xù)梁的剪力計算系數(shù),2024/3/31,,,,,,,,,,公式適用于： 的等跨連

24、續(xù)梁、板 相鄰兩跨跨度相差小于 的不等跨連續(xù) 梁、板 跨 度 值 : 計算跨中彎矩和支座剪力: 取本跨跨度 計算支座彎矩: 取相鄰兩跨較大跨度,2024/3/31,按塑性理論計算內(nèi)力中幾個問題的說明,（1） 計算跨度 (兩支座塑性鉸之間的距離),注：表中

25、 為板的厚度； 為梁或板在砌體墻上的支承長度。,梁、板計算跨度,2024/3/31,,（2）荷載及內(nèi)力 次梁對板、主梁對次梁的轉(zhuǎn)動約束作用，以及活荷載的不利布置等因素，在按彎矩調(diào)幅法分析結(jié)構(gòu)時均已考慮 。,2024/3/31,,按照第4章所介紹的受彎構(gòu)件設(shè)計方法計算受力縱筋，受力縱筋沿短跨方向布置。一般不驗算斜截面承載力。四周與梁整體連接的單向板，由于拱效應(yīng)使板中 各計算截面彎矩減少，中間跨的跨中截面和中間支

26、 座計算彎矩都按減少20％計算，其他截面不減少。,7、配筋計算與構(gòu)造要求,(1) 配筋計算特點,2024/3/31,7 單向板肋梁樓蓋截面設(shè)計和配筋,單向板的截面設(shè)計和配筋,截面設(shè)計：,內(nèi)力：考慮塑性內(nèi)力重分布，按調(diào)幅法計算,承載力計算：正截面受彎承載力,1m×h的單筋矩形截面,內(nèi)力拱卸荷：,,2024/3/31,,,板中受力鋼筋配筋構(gòu)造,配筋構(gòu)造,2024/3/31,,,連續(xù)板受力鋼筋兩種配置方式,2024/3/31,,

27、,構(gòu)造鋼筋: 包括分布鋼筋、嵌入承重墻內(nèi)的板面構(gòu)造鋼筋、 垂直于梁肋的板面構(gòu)造鋼筋、板的溫度收縮鋼筋,2024/3/31,,,嵌入承重墻內(nèi)的板面構(gòu)造鋼筋,垂直于梁肋的板面構(gòu)造鋼筋,板嵌入承重墻時的板面裂縫分布,2024/3/31,,截面設(shè)計：,內(nèi)力：考慮塑性內(nèi)力重分布，按調(diào)幅法計算,承載力計算：正截面受彎承載力 斜截面受剪承載力,

28、跨中：T形截面 支座：矩形截面,－－－以箍筋抗剪為主,次梁的截面設(shè)計和配筋,2024/3/31,,次梁的配筋構(gòu)造,受力鋼筋的彎起和切斷原則上應(yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定。對于跨度相差不超過20％、承受均布荷載的次梁，當(dāng)q/g ≤ 3時，可按下圖確定。,鋼筋布置：,2024/3/31,,主梁支座處的截面有效高度,,主梁的截面設(shè)計和配筋,截面設(shè)計：,內(nèi)力：按彈性理論計算,截面有效高度：,鋼筋布置：,受力鋼筋的彎起和截斷必須依靠材料抵抗彎矩圖和彎

29、矩包絡(luò)圖,2024/3/31,,附加橫向鋼筋布置,,2024/3/31,8 雙向板肋梁樓蓋截面設(shè)計和配筋,8.1 受力特點,雙向板的厚度一般不小于80mm。為使板具有足夠的剛度，要求板厚與短跨之比： 單跨簡支板： 連續(xù)雙向板：,雙向板的受力特點：,沿兩個方向彎曲和傳遞荷載；彎矩、剪力、扭矩均存在；板角上翹。,2024/3/31,8.2 按彈性理論計算雙向板,依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中

30、雙向板按彈性分析的計算系數(shù)表,單跨雙向板計算：,m = 表中彎矩系數(shù)×ql2,2024/3/31,多跨連續(xù)雙向板的實用計算：,2024/3/31,多跨連續(xù)雙向板的實用計算：,拆分為兩種情況：,支座處板最大負(fù)彎矩計算——活荷載近似按滿布,板跨中最大正彎矩計算——活荷載棋盤式布置,滿布同向荷載：,間隔布置荷載：,各區(qū)格板中間支座為固定支座,,樓蓋周邊仍按實際支撐條件考慮,2024/3/31,板的配筋計算,彎矩設(shè)計值：可考慮內(nèi)力拱卸

31、荷，使板內(nèi)力適當(dāng)降低,截面有效高度：,短跨：,長跨：,配筋計算：,為簡化計算：可取,2024/3/31,板的配筋,正彎矩鋼筋:注意中間板帶，邊板帶負(fù)彎矩鋼筋：沿支座均勻配置,2024/3/31,,,8.3 雙向板樓蓋支承梁內(nèi)力計算,根據(jù)荷載傳遞路線最短的原則近似確定：,從每一區(qū)格的四角作450線與平行與底邊的中線相交，把整塊板分為四塊，每塊板上的荷載就近傳遞到支撐梁上。,2024/3/31,,,連續(xù)雙向板支承梁計算簡圖,2024/3

32、/31,,,按彈性理論計算：,按塑性理論計算：,對支座彎矩進行調(diào)幅，調(diào)幅系數(shù)可取0.75,三角形或梯形分布荷載,,等效均布荷載,,等跨連續(xù)梁：計算表格,不等跨連續(xù)梁：力矩分配法,2024/3/31,本章小結(jié),樓蓋、樓梯都屬于梁板結(jié)構(gòu)，其設(shè)計步驟包括： （1）結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)布置； （2）結(jié)構(gòu)計算（確定計算簡圖、荷載計算、內(nèi)力分析、內(nèi)力 組合、截面配筋計算）； （3）

33、 結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計及繪制施工圖。在荷載作用下，如果板是雙向彎曲雙向受力，為雙向板；否則為單向板。設(shè)計中可按板的支承情況和兩個方向跨度比值來區(qū)分 。對單向板肋梁樓蓋，主梁按彈性理論計算內(nèi)力，板和次梁按塑性理論計算。,2024/3/31,本章小結(jié),按塑性理論計算時要滿足： （1）平衡條件 （2）塑性條件： 即要求塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動能力（ ），