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1、第12章钢筋混凝土梁板结构,返回总目录,概述现浇单向板肋梁楼盖整体式单向板肋梁楼盖设计实例现浇双向板肋梁楼盖的设计其他类型钢筋混凝土平面楼盖简介楼梯雨篷的设计习题附表,本章内容,教学要求：掌握钢筋混凝土梁板结构布置的一般方法、计算简图的取用、活载最不利布置；了解内力包络图的绘制方法。掌握单、双向板肋梁楼盖的概念；掌握单向板设计方法和构造要求。了解双向板支承梁的特点；了解双向板肋形楼盖设计方法和构造要求。了解井字楼盖、装配式楼盖、无梁楼盖、密肋楼盖的特点及设计布置要点。了解楼梯、雨篷的组成、计算和构造要求。,在土木工程中，用来直接承受楼(屋)面荷载的局部结构为梁板结构，主要由梁和板组成。实际工程
2、中的梁板结构形式非常多，如建筑的屋面、楼面、桥梁的桥面结构、楼梯、雨篷、阳台、筏式基础、水池等。本章的主要内容包括：现浇单向板肋梁楼盖的设计理论及设计过程；现浇双向板肋梁楼盖的设计理论及设计过程；井字楼盖、无梁楼盖、密肋楼盖和装配式楼盖的特点及设计布置要点；现浇楼梯、雨篷阳台的设计原理及过程。,现浇单向板肋梁楼盖,肋梁楼盖一般是由板、次梁和主梁组成，如图12.1所示，整个楼盖被梁划分成许多区格，每个区格板四边支承在梁(墙)上，板面荷载主要通过板的双向受弯作用传到四边支承的梁上。试验证明，当板长边与短边之比时，板主要在短向发生明显弯曲，板面荷载主要由长边梁承担，传递到短边梁方向的荷载非常小，在实
3、际工程中可以忽略不计，当板长边与短边之比时，板在两个方向的弯曲变形均较明显，板面荷载由长边和短边方向梁共同承担，任一方向不可忽略。据此，混凝土结构设计规范(GB500102002)规定：对四边支承的现浇板进行设计时，当板长边与短边之比时，可按沿短边方向受力的单向板进行设计；当板长边与短边之比时，应按双向板进行设计；当时，宜按双向板进行计算；当按单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。现浇单向板肋梁楼盖是在实际工程中应用最广泛，计算理论最成熟、最简便的一种楼盖形式，也是学习梁板结构中必须掌握的一种楼盖形式，本节将重点介绍现浇单向板肋梁楼盖计算理论，板、次梁和主梁的设计。,图12.1现浇
4、板肋梁楼盖,现浇单向板肋梁楼盖,楼盖的结构布置是建筑结构总体布置的重要部分，经济合理的楼盖结构布置可以大大减小整个建筑的造价，缩短建筑施工工期，因而在进行结构设计计算之前，必须按照使用要求、经济及施工方便等原则综合考虑，合理确定柱距、梁跨和板跨。在进行楼盖的结构布置时，应注意以下几个问题：(1)柱网与梁格尺寸除应满足建筑功能要求外，还应使结构具有较好的经济效果。柱距决定主、次梁的跨度，柱网尺寸过大，梁跨增大，截面尺寸增大，会增加材料用量，柱距太小又会影响建筑的使用面积。工程设计经验表明：单向板的经济跨度一般为2m3m；次梁的经济跨度一般为4m6m；主梁的经济跨度一般为5m8m。(2)主梁应布置
5、在结构的主要受力方向，并与墙柱相协调。一般情况下，结构的纵向墙或柱较多，刚度较大，横向墙或柱较少，刚度较小，主梁沿横向布置时，会增大建筑的横向刚度，有利于结构双向抗震，而且不会影响在纵立面上开设窗洞。(3)在布置主次梁和楼板时，尽量使梁板等间距等跨度布置，并要有明确的传力途径，传力途径不明确，会造成结构计算失误，也会使施工时主次梁的钢筋布置混乱。(4)楼板上有固定的较大的集中荷载或线荷载时，应在其下设置专门的次梁。(5)对于不同的结构体系和不同的功能要求，现浇单向板肋梁楼盖的结构布置会有所不同。,一、楼盖的结构布置及构件截面初估,楼盖结构布置完成后，可根据梁板的跨度初步确定构件的截面尺寸，估计
6、截面尺寸时，既要考虑强度要求，又要保证梁、板有足够的刚度。梁板的截面尺寸初估一般按如下原则进行。在竖向荷载作用下，现浇混凝土板的挠度过大会影响建筑的正常使用，因而现行混凝土结构设计规范规定：现浇钢筋混凝土板的厚度不应小于表12-1规定的数值。另外，板跨越大，板的挠度就也会增大，为保证楼板的正常使用，若不做刚度验算，在满足最小板厚的前提下，板厚一般为，其中，为单向板的标志跨度(次梁间距)。,现浇单向板肋梁楼盖,表12-1现浇钢筋混凝土板的最小厚度(mm),现浇单向板肋梁楼盖,主次梁的截面尺寸同样会影响整个建筑的造价和功能，因此在确定梁的截面尺寸时，也要考虑经济效益。一般不做刚度验算的梁的截面高度
7、应在下列公式范围内选取：次梁：主梁：式中，次梁的计算跨度；主梁的计算跨度。计算跨度的确定见表12-2。,二、计算简图,对单向板肋梁楼盖进行设计时，必须进行内力分析，因而首先要确定板、次梁、主梁的计算简图。即要分别确定板、主梁和次梁的计算单元，承受的荷载类型，计算跨度、跨数、支承条件等。在确定计算简图时，一定要明确单向板荷载的传递途径为：板面荷载长边次梁主梁柱(墙)基础。同时注意要考虑影响结构内力、变形的主要因素，忽略其次要因素，使计算简图即能反映结构的实际受力情况，又能简化结构分析。,现浇单向板肋梁楼盖,1.材料的连续、均匀、各向同性假设,整体式单向板肋梁楼盖中，当楼板承受均布荷载时，对于板，
8、通常取1m宽的矩形截面板带作为板的计算单元和荷载计算面积，该板带可简化为支承在次梁上的多跨连续板，如图12.2(b)所示；对于次梁，通常取所选次梁及其相连两边板跨各一半宽度的T形截面带为次梁的计算单元，可简化为以主梁为支承的多跨连续梁，该宽度上的楼板荷载即为由板传过来的荷载，如图12.2(d)所示；对于主梁，通常取所选主梁及与其相连的两边板跨各一半宽度的T形截面带为主梁的计算单元，可简化为以柱或墙为支座的多跨连续梁，该宽度上的楼板荷载通过次梁以集中力的形式作用在主梁上，如图12.2(c)所示。,图12.2单向板肋梁楼盖计算单元选取,现浇单向板肋梁楼盖,2.荷载计算,作用于梁板结构上的荷载可分为
9、永久荷载(亦称恒荷载)和可变荷载(亦称活荷载)。永久荷载、可变荷载的标准值及荷载分项系数，详见GB500092001建筑结构荷载规范(以下简称荷载规范)。板计算单元上的荷载主要为楼(屋)板及建筑面层、设备自重，板顶板底抹灰面层自重等恒载和楼(屋)面活荷载，简化后的荷载形式均为线性荷载，其值大小为由荷载规范查到或计算的面荷载与荷载计算面积的乘积。次梁计算单元上的荷载主要为次梁自重，由楼板传来的恒载和活载，简化后三种荷载均为作用在次梁上的线性荷载。由楼板传来的荷载可由次梁计算单元的宽度乘以楼板恒载或活载得到，次梁自重则主要为混凝土的重度乘以次梁截面面积得到。主梁计算单元上的荷载主要为主梁自重，由次
10、梁传来的恒载和活载，简化后的主梁自重为线性荷载，由次梁传来的均为集中力，其值大小可由视次梁为简支梁的两端支座反力得到。由于一般主梁自重及抹灰荷载较次梁传递的集中荷载小得多，故主梁结构自重及抹灰荷载也可以简化为作用在次梁位置上的集中荷载，可以简化主梁的内力计算。在设计民用建筑梁板时，应注意楼面可变荷载值的折减问题，若梁的面积较大时，可变荷载全部满载并达到标准值的概率小于1，故计算梁时适当降低可变荷载数值更为符合实际，可变荷载的折减系数值详见荷载规范。,现浇单向板肋梁楼盖,3.支承条件,单向板肋梁楼盖的支承条件一般为两种形式：一种是直接搁置在砖柱或砖墙上，这种情况下，砖柱或砖墙对梁板结构的嵌固作用
11、比较小，只需在构造设计中考虑即可，在简化计算模型时各构件的约束均可视为铰支座。另一种是板、梁和柱整体浇筑在一起的，次梁对板，柱对主梁都有一定的约束作用，在结构分析时必须予以考虑。为简化计算，一般假定其支承条件为铰支座，由此产生的误差通过调整荷载计算来弥补。因为梁板的恒载都为满布在各跨的荷载，引起其支座处的转动较小，与实际的受力情况误差较小，而活荷载在各跨间可随机布置，当隔跨布置时，引起其支座处的转角较大，而实际情况下，由于次梁对板，柱对主梁的约束作用，梁板在活荷载作用下引起其支座处的转角小于，为使铰支座的连续梁、板结构支座转角，一般采用增大恒荷载值g，减小活荷载值q的方法来解决。由于次梁对板的
12、约束作用较主梁对次梁的约束作用大，故对板和次梁荷载采用下述的荷载调整方法，调整后折算荷载值可取为：板：次梁：式中，实际作用于结构上的恒荷载和活荷载设计值；结构分析时采用的折算荷载设计值。,现浇单向板肋梁楼盖,4.计算跨度和跨数,现浇肋梁楼盖结构中，梁、板计算跨度是指单跨梁、板支座反力的合力作用线间的距离，也可以说是简化后相邻两支座间的距离。支座反力的合力作用线的位置精确地计算非常困难，也不具有实际工程意义，因此梁、板的计算跨度一般取近似值。具体计算方法见表12-2。对连续梁的影响线分析可知：当连续梁的某跨受荷载作用时，它相邻各跨也会有内力和变形产生，但距该跨越远，内力和变形就越小，当超过两跨以
13、上时，内力和变形可忽略不计，因而，对于等跨度、等刚度、荷载和支承条件相同的多跨连续梁和连续板，若跨数超过5，可按5跨进行内力计算，除端部两跨内力外，其他所有中间跨的内力和中间支座的支座反力均按计算简图的中间跨的内力值采用，具体简化如图12.3所示。若跨数未超过5，则按实际跨数简化。对于跨度、刚度、荷载及支承条件不同的多跨连续梁和连续板，应按实际跨数进行结构分析。,图12.3多跨连续梁板结构计算跨数,现浇单向板肋梁楼盖,表12-2梁、板计算跨度,在混凝土工程结构设计中，通常取支座中心线间的距离作为计算跨度，这样做比较简便，若结构支座宽度较小时，此种取值方法对结构分析产生的误差一般在允许范围内。根
14、据以上的分析简化即可得到板、次梁和主梁的计算简图。,现浇单向板肋梁楼盖,三、连续梁、板的弹性理论计算方法,一般对连续梁、连续板的内力计算有两种方法：按弹性理论计算的方法和按塑性理论计算的方法。弹性理论计算方法是指在进行梁、板内力分析时，假定梁、板为理想的弹性体系，结构荷载与内力、荷载与变形、内力与变形均为线性关系，因此，可以按照结构力学方法进行计算。由于连续梁、连续板同时承受恒载和活载，恒载的作用力的大小和位置都是固定的，在结构中产生的内力是不变的，而活载的位置是可变的，由第8章的影响线知识可知，当荷载位置不同时，在连续梁中各个位置引起的内力和变形是不同的，因此，有必要找出引起结构某截面最不利
15、内力的组合，则结构荷载最不利组合主要是研究活荷载的最不利布置。,1.荷载最不利组合,结构最不利荷载组合的研究方法之一，是根据连续梁影响线，确定结构控制截面产生最危险内力时活荷载的布置方法。由第8章的影响线应用可知，五跨连续梁的活荷载的最不利布置如图12.4所示。,现浇单向板肋梁楼盖,图12.4结构的最不利荷载组合,由图12.4可得出如下结论：(1)欲求结构某跨跨内截面最大正弯矩时，除恒荷载作用外，应在该跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置活荷载。如图12.4(a)的活荷载布置1、3、5跨可得到跨内最大正弯矩，12.4(b)的活荷载布置2、4跨可得到跨内最大正弯矩。(2)欲求结构某跨跨内截面最大负弯
16、矩(绝对值)时，除恒荷载作用外，应在该跨不布置活荷载，而在相邻两跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置活荷载，如图12.4(a)的活荷载布置2、4跨可得到跨内最大负弯矩，图12.4(b)的活荷载布置1、3、5跨可得到跨内最大负弯矩。,现浇单向板肋梁楼盖,(3)欲求结构某支座截面最大负弯矩的绝对值时，除恒荷载作用外，应在该支座相邻两跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置活荷载，如图12.4中的(c)、(d)、(e)、(f)所示可分别得到支座B、C、D、E的最大负弯矩的绝对值。(4)欲求结构边支座截面最大剪力时，除恒荷载作用外，其活荷载布置与求该边跨跨内截面最大正弯矩时活荷载布置相同，如图12.4(a)所示；欲求结构中间跨支座左、右截面最大剪力时，其活荷载布置与求该支座截面最大负弯矩(绝对值)时活荷载布置相同，如图12.4中的(c)、(d)、(e)、(f)所示。,2.内力计算,在结构布置、计算简图及最不利荷载组合确定之后，就可以采用结构力学的一般方法进行内力计算。对于等跨度、等截面和相同均布荷载作用下的连续梁、板，内力分析可利用结构力学计算出
