《梁板结构设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《梁板结构设计课件（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 梁板结构设计梁板结构设计Design of beam/slab Design of beam/slab structure structure 主要内容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、双向板肋梁楼盖设计一、概述梁板结构是常用的水平结构体系，由梁+板组成， 亦可有板无梁 。形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。楼盖的主要结构功能 （1）结构的水平承重体系，把楼盖上的竖向力传给竖向结构； （2）把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构； （3）作为竖向结构构件的水平联系和支撑。楼盖的结构设计要求 （1）在竖向荷载作用下，满足承载力和竖向刚度的要求； （2）在楼盖
2、自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性； （3）与竖向构件有可靠的连接，以保证竖向力和水平力的传递一、概述分类施工方法现浇式装配式装配整体式整体性好、刚度大、布置灵活，适用于 楼面荷载大、平面形状不规则、抗震要 求较高的建筑物;但耗模板、工期长。施工速度快，整体性、刚度较差。一、概述没有可靠连接的预制楼板预制板无可靠连接 预制楼板全部倒塌一、概述分类施工方法现浇式装配式装配整体式整体性好、刚度大、布置灵活，适用于 楼面荷载大、平面形状不规则、抗震要 求较高的建筑物;但耗模板、工期长。施工速度快，整体性、刚度较差。部分为预制构件，安装完成后，二次 浇筑，集合了现浇式和装配式的优点 。一、概述(a
3、) 单向板肋梁楼盖(b) 双向板肋梁楼盖(d) 密肋楼盖(c) 井式楼盖分类结构形式外形美观、用钢量大、造 价高，宜用于跨度较大且 柱网规则的结构一、概述肋梁跨度小于1.5m，截面宽 度60120mm，板厚50mm。 自重轻，造价低。(f) 扁梁楼盖楼盖结构类型 (types of floor systems)(e) 无梁楼盖一、概述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：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。一、概述（1） 对于四边支承的板,三边支承板 和两邻边支承板。 时，应按双向板计算；时，可按沿短边方向受力的单向板计算;时，宜按
4、双向板计算。（2） 悬臂板、对边支承的板，应按单向板计算。一、概述板上荷载单向板楼盖传 力方式：次梁主梁墙、柱基础板上荷载双向板楼盖传 力方式：墙、柱基础两个方向梁一、概述二、单向板肋形楼（屋）盖设计设计内容与步骤1）结构平面布置，确定板厚和主、次梁截面尺寸2）确定板和主、次梁的计算简图 3）荷载和内力计算 4）截面承载力计算（配筋），有时需变形和裂缝验算 5）绘制施工图 二、单向板肋形楼（屋）盖设计1、单向板肋梁楼盖结构平面布置结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置(a) 主梁横向布置(b) 主梁纵向布置(c) 只布置次梁结构平面布置方案 单向板肋梁楼盖布置方案应综合考虑建筑功能、造价及施工
5、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 ：（23）m次 梁 ：（46）m主 梁 ：（58）m布置步骤： 确定主梁方向，跨度 次梁布置、跨度板的跨度二、单向板肋形楼（屋）盖设计(a) 主梁横向布置二、单向板肋形楼（屋）盖设计确定次梁间 距时应使板 厚较小为宜 ;主梁跨度内 以布置二根 及以上次梁 为宜 在遇有隔断墙、大 型设备及其他较大 集中载时应在其相 应位置布置横梁 楼板上开较大洞 口，应沿洞口周 围布置小梁 主梁、次梁应避免放在 门窗洞口上，否则过梁 另行设计 梁、板截面尺寸构件种类高跨比（ ）备 注多跨连续次梁 多跨连续主梁 单跨简支梁1/181/12 1/1
6、41/8 1/141/8梁的宽高比（ ） 一般为1/31/2， 以50mm为模数单向板简 支 连 续1/35 1/40最小板厚：屋 面 板 h60mm民用建筑楼板 h 60mm工业建筑楼板 h 70mm 双向板四边简 支 四边连 续1/45 1/50高跨比 h/l 中的 l 取短 向跨度 板厚一般宜为80mm h 160mm梁、板截面的常用尺寸 二、单向板肋形楼（屋）盖设计2、结构内力分析方法 板和次梁：按塑性理论分析内力主 梁：按弹性理论分析内力 现浇钢筋混凝土肋梁楼盖弹性理论 塑性理论 有较大的安全储备结果比较经济二、单向板肋形楼（屋）盖设计基本假定3、按弹性理论方法计算结构内力刚度的简化
7、：支撑条件的简化：板、梁支撑在砌体上:板、次梁支撑在梁上：主梁支撑在柱上：铰支座铰支座考虑实际存在的负 弯矩，应配一定数 量的构造钢筋二、单向板肋形楼（屋）盖设计支座反力计算的简化：忽略梁板连续性、每跨按简支梁来计算计算单元二、单向板肋形楼（屋）盖设计荷载(1) 恒载：自重、粉灰重等。恒载标准值厚度、体积等材料容重(2) 活荷载：人群、家具等。板和次梁一般以均布荷载为主。活荷载标准值可查荷 载规范承载力计算荷载用设计值，要将荷载标准值乘以 荷载分项系数G 或Q 。二、单向板肋形楼（屋）盖设计计算简图二、单向板肋形楼（屋）盖设计连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、跨度、刚度及荷载有关，但 对某一
8、跨来说，与其相隔两跨以上的其余跨内的荷载对其影响很小。对于跨数超过5跨的连续梁板，当各跨荷载相同且跨度相差不超过10%时，按5跨等跨连续梁计算边支座第一内支座中间支座（1）计算跨数边跨中间跨二、单向板肋形楼（屋）盖设计计算内力所应取用的跨间长度中心中心（2）计算跨度4、板和次梁的折算荷载 次梁抗扭刚度对板的影响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： 板次梁二、单向板肋形楼（屋）盖设计5、活荷载不利布置结构的控制截面：M/Mu最大的截面；若Mu相同，即为M最大截面。求控制截面的最危险内力，需研究结构的最不利荷载组合，即活荷载的最不利布置。二、单向板肋形楼
9、（屋）盖设计活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图5、活荷载不利布置二、单向板肋形楼（屋）盖设计活荷载不利布置规律：（1）求某跨跨中 ，该跨布置活荷载，然后隔跨布置（2）求某跨跨中 或 ，左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置（3）求某支座 ，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置（4）求某边支座 ，与活荷载布置与求该跨跨内最大正弯矩时相同；当求中间跨支座最大剪力时，与（3）相同。 二、单向板肋形楼（屋）盖设计按弹性理论计算按结构力学方法计算。下例情况下按弹性理论方法计算。(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的楼盖；(2)在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较高要求的楼盖；(3)处于侵蚀性环境及负温下
10、的楼盖;(4)处于重要部位且要求较大承载力储备的的构件，如肋梁楼盖的主梁。6、按弹性理论的内力计算方法按塑性理论计算方法次梁和板二、单向板肋形楼（屋）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%），可由 表格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：二、单向板肋形楼（屋）盖设计内力包络图将各种活荷载的不利布置方案形成的内力图叠画在同一坐标上，其外包线称为内力包络图，它反映出各截面可能产生的最大内力值， 是设计时选择截面和布置钢筋的依据。均布荷载作用下五跨连续
11、梁的内力叠合图和内力包络图二、单向板肋形楼（屋）盖设计控制截面及其内力 跨中：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、剪力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）控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面二、单向板肋形楼（屋）盖设计b按弹性理论计算内力存在的问题 （1）混凝土为弹塑性材料，钢筋达到屈服强度后也出现塑性特点，它不是匀质弹性体，如按弹性理论计 算内力则不能反映结构实际工作状况； （2）弹性理论计算是按弹性内力包络图进行配筋，由于各种最不利荷载组合并不同时出现，故各截面钢 筋不同时充分利用，结构承载力未
12、充分发挥； （3）按弹性方法计算所得支座弯矩一般大于跨中弯矩，使支座配筋拥挤，造成施工困难。7、按塑性理论计算内力二、单向板肋形楼（屋）盖设计影响超静定结构内力的原因荷载、计算简图、各部分刚度比值塑性内力重分布的定义塑性内力重分布的定义 计算简图、各部分刚度比值发生变化时，都会使内力发生变化由于刚度比值变化，或塑性铰的形成，使构件计算简图发生变化，从而引起结构内力不再服从弹性理论的内力规律的现象。二、单向板肋形楼（屋）盖设计塑性铰的形成 在钢钢筋屈服截 面，从钢钢筋屈服到达到极限承载载 力，截面在外弯 矩增加很小的情 况下产产生很大转转 动动，表现现得犹如 一个能够转动够转动 的 铰铰，称为为
13、“塑性 铰铰” 。钢筋混凝土受弯构件的塑性铰二、单向板肋形楼（屋）盖设计塑性铰：在达到极限抗弯能力后，在抗弯能 力不再增加的情况下，转动能力继续增大的 现象。 塑性铰的特点 塑性铰能承受定值弯矩，即截面的屈服弯矩；塑性铰只能定向转动；塑性铰的转动能力有限。 二、单向板肋形楼（屋）盖设计塑性铰对于适筋梁由于受拉筋先屈服后产生较大塑 性变形使截面发生塑性转动所形成，最后由于混凝土被 压碎而使构件破坏；对于超筋梁，破坏时拉筋未屈服， 塑性铰主要是由于混凝土塑性变形引起截面转动而形成 ，转动量较小且破坏突然的，设计中应避免。 影响塑性铰转动能力的因素：（1）钢筋种类。受拉纵筋采用软钢（HPB300，H
14、RB335， HRB400、RRB400级钢筋）时， 较大。 （2）受拉纵筋配筋率。 较低时， 较大。 值直接与塑性 铰转动能力有关。 （3）混凝土的极限压缩变形。极限压缩变形大， 较大。混 凝土的强度等级低，箍筋用量多或受压区纵筋较多时，都 能增加混凝土的极限压缩变形。二、单向板肋形楼（屋）盖设计塑性内力重分布的两个阶段 混凝土 开裂刚度变化 内力重分布纵筋屈服 塑性铰形成计算简图改变内力重分布内力重分布的程度与塑性铰转动能力有关：完全内力重分布： 使结构成为几何可变体系的所有塑性铰都出现不完全内力重分布：塑性铰转动过程中混凝土被压碎，结构尚未成为 几何可变体系与配筋率、混凝土压应变有关二、
15、单向板肋形楼（屋）盖设计二、单向板肋形楼（屋）盖设计0.11PlP/3塑性内力重分布的特点 （以矩形等截面两跨连续梁为例） 二、单向板肋形楼（屋）盖设计（1）弹性理论认为当结构任一截面内力达到Mu时，整个结构达到承载力极限状态，这对于脆性材料或静定结构符合，而对于塑性的超静定结构，达到承载力极限状态的标志不是某一截面屈服，而是先在一个或几个截面出现塑性铰，随着荷载增加，在其他截面陆续出现塑性 铰，直至结构的整体或局部形成几何可变体系为上。 （2）梁处于弹性阶段工作时，支座截面弯矩与跨中截面弯矩之比为 3:2，当支座截面出现塑性铰后，支座截面弯矩几乎不增加而跨中弯矩增加，最后二者之比为1:1，即
16、进行了塑性内力重分布。 二、单向板肋形楼（屋）盖设计（3）弹性理论计算的极限荷载为P，塑性内力重分布方法计算的为4P/3，则塑性材料的超静定结构从出现塑性铰到破坏之间，其承载力还有储备，充分利用则可节省材料。 （4）塑性铰出现的位置、次序，内力重分布的程度可人为控制。 （5）要实现所期望的内力重分布，即要保证塑性铰有足够转动能力，塑性铰转动能力主要取决于配筋率（配筋率下降，转动能力大 ），或 以相对受压区高度表示（增大，塑性铰转动能力急剧降低 ），其次为钢筋种类和混凝土极限压应变，较低时取决于钢筋流幅；较高时取决于混凝土极限压应变，150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm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
