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1、梁板结构设计,概论 整体式单向板梁板结构 整体式双向板梁板结构 整体式无梁楼盖 装配式梁板结构（自学） 整体式楼梯和雨篷,！【教学要求】 熟练掌握整体式单向梁板结构的内力按弹性及考虑塑性内力重分布的计算方法和构造要求； 熟练掌握整体式双向梁板结构的内力弹性计算方法和构造要求； 掌握整体式楼梯和雨篷的设计方法； 掌握预制板的布置与连接方法和内力计算要点； 熟悉折算荷载、塑性铰、内力重分布、弯矩调幅、内力包络图等概念； 了解无梁楼盖的设计方法和构造要求。 ？【难点】 内力重分布概念的建立和应用； 板上最不利荷载布置。,一、概 论,梁板结构的定义 梁板结构的分类 肋梁楼盖,梁板结构的定义,梁板结构：
2、简单地说，梁板结构指由梁和板共同组成的受力体系（骨架），广泛应用于屋盖、楼盖、楼梯和雨篷等处。其支承体系可为柱或墙体。 屋盖：建筑上也叫屋顶，通常由防水层、（找坡层）、保温层、（找平层）和结构层组成，在结构概念上特指结构层。 楼盖：建筑上也叫楼层，通常由面层、（找平层）、结构层、顶棚共同组成，在结构概念上特指结构层。 小结：楼盖和屋盖在建筑概念上有所不同，而在结构概念上基本相同，因此可以统称为楼（屋）盖体系。,楼盖（屋盖）,楼（屋）盖的主要作用： 承受楼面上的竖向荷载并传到竖向结构上； 将水平荷载传递或分配到竖向结构； 作为竖向结构的水平联系构件或支撑点。 对楼盖的结构设计要求： 强度：足以抵
3、抗荷载作用下产生的内力。 刚度：足以抵抗在荷载作用下产生的竖向和水平变形。 连接可靠：通过构造要求和梁柱节点设计来予以保证。,按施工方法分 按结构型式分,梁板结构的分类,按施工方法分： 现浇式、装配式、装配整体式,现浇式：整体性好，抗震性强，防水性强 适用范围： 布置口有特殊要求的各种楼盖，如多层厂房中需要布置重型机器设备或要求开设较复杂的孔洞； 抵抗动荷载作用的楼盖； 公共建筑的门厅部分、平面布置不规则局部楼盖、防水要求较高的楼盖（如卫生间、厨房等）； 高层建筑及抗震结构。,装配式：楼板采用混凝土预制构件 优点：便于工业化生产，在多层民用建筑；多层工业厂房广泛应用。 缺点：整体性、抗震性、防
4、水性较差，不便于开设孔洞，故对高层建筑有抗震设防要求的建筑及使用要求防水或开设孔洞的楼面不宜采用。,按施工方法分： 现浇式、装配式、装配整体式,其整体性较装配式的要好，较现浇式节省模板和支撑。 但由于用钢量及焊接量大并二次浇筑混凝土，对施工进度、工程造价带来不利影响。 适用于荷载较大的多层厂房、高层民用建筑及有抗震设防要求的建筑。,按施工方法分： 现浇式、装配式、装配整体式,装配整体式楼盖：叠合梁、预制板,按结构形式分： 肋梁楼盖、无梁楼盖（板柱结构）,1.肋梁楼盖:由梁板组成的现浇楼盖称 组成：由板 、次梁、主梁组成。 用梁将楼板分成多个区格,从而形成整浇的连续板和连续梁,板厚是梁高的一部分
5、,故梁截面形状为T形, 板区格：板的四周支撑在次梁、主梁上，一般将四周由主、次梁支撑的板称为一个板区格。 分类: 单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 密肋楼盖 井式楼盖,密肋楼盖,密肋楼盖,密肋楼盖由薄板和间距较小（0.51m）的肋梁组成。板厚很小，梁高也较肋梁楼盖小，结构自重较轻。,井式楼盖,井式楼盖,井字梁楼盖由双向板和交叉梁系(两个方向的梁截面相同)组成。能满足建筑物有较大空间的使用要求,受力合理,其截面高度明显低于单跨梁, 可降低层高，宜用于跨度较大且柱网呈方形的结构。,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,肋梁楼盖的传力路线： 板次梁主梁柱（墙）基础。,2、无梁楼盖：不设梁，而将板直接支承在柱
6、上的楼盖,无柱帽的无梁楼盖,板直接支承于柱上，其传力途径是荷载由板传至柱或墙。结构高度小，净空大，楼板底面平整、支模简单，但楼板厚度大、用钢量较大，常用于仓库、商店等柱网布置接近方形的建筑。 当柱网较小时(34m)，柱顶可不设柱帽；当柱网较大 (68m) 且荷载较大时，柱顶设柱帽以提高板的抗冲切能力。,有柱帽的无梁楼盖,肋梁楼盖,组成：板（单向、双向） 梁（次梁、主梁） 单向板与双向板 次梁与主梁,如图：整体式梁板结构，四边支承板受均布荷载q的作用。 分析：在板中央取两个单位宽度的正交板带； 不考虑平行板带间的相互影响； 依据跨中变形协调条件。,由上式可见： 由于板带支承条件和板厚相同（1=2
7、），则两个方向分配的荷载仅与其跨度比或与其线刚度比有关。 l2/l13时：q主要由短向板承受，长向板分配的荷载可忽略不计，此时板为单向板； l2/l13时：q主要由短向板承受，但长向板分配的荷载不可忽略，此时板为双向板；,令：,则：,规范规定： l2/l13时，按单向板设计； l2/l12时，按双向板设计; 2l2/l13时，宜按双向板设计；若按单向板设计时，沿长边方向应配置不少于短边方向25%的受力钢筋。,同理，对于两正交梁x、y： 若x方向梁的高跨比远大于y方向时，梁的荷载主要由x方向梁承受，而y方向梁所承受的荷载很小，可忽略不计，则称x方向梁为主梁，y方向梁为次梁。主梁是次梁的支座。,二
8、、整体式单向板梁板结构设计,结构平面布置及确定基本尺寸 计算简图 结构最不利荷载组合 连续梁、板按弹性理论方法的内力计算 连续梁、板按塑性理论方法的内力计算 单向板肋梁楼盖的截面设计与构造要求,结构设计的内容 从总体来说，结构设计本身包括概念设计和数值设计两个大的方面。简单地说，概念设计就是抗震构造设计，从地震震害角度对结构构件的基本尺寸作出有关的规定，同时提出有关的构造要求；而数值设计就是进行结构内力分析，并根据内力配置钢筋。 设计步骤： 结构布置； 确定结构上的荷载及计算单元； 确定计算简图； 结构内力计算； 配筋计算； 根据构造要求配置钢筋； 绘制结构施工图。,结构布置及确定基本尺寸,结
9、构布置 梁板基本尺寸,结构布置,单向板肋梁楼盖结构平面布置通常有以下三种方案：,主梁沿横向布置,主梁沿纵向布置,有中间走道,柱网、梁格划分要注意： 尽量规整，布置越简单、整齐、统一，越能符合经济和美观的要求。 梁、板结构尽可能划分为等跨度，便于设计和施工。 主梁跨度范围内次梁根数宜为偶数，以使主梁受力合理。,梁、板结构基本尺寸应根据结构承载力、刚度和裂缝控制等要求确定。 单向板梁板结构尺寸建议如下： 单向板的经济跨度一般为2-3m；次梁的经济跨度一般为4-6m；主梁的经济跨度一般为5-8m。 梁、板一般不做刚度验算的最小截面尺寸为： 板：h=(1/301/40)l板 次梁：h=(1/121/1
10、8)l次梁 主梁：h=(1/81/14)l主梁,梁、板构件基本尺寸,结构的荷载及其计算单元,（一）作用在梁板结构上的荷载 作用在梁板结构上的荷载包括： 永久荷载：包括结构自重、地面及天棚（抹灰）、隔墙及永久性设备等荷载； 可变荷载：包括人群、货物以及雪荷载、屋面积灰和施工活荷载等； 可变荷载的分布通常是不规则的，在工程设计中一般折算成等效均布荷载；作用在板、梁上的活荷载在一跨内均按满跨布置，不考虑半跨内活荷载作用的可能性。 各项荷载的分项系数和取值详见荷载规范。,（二）荷载计算单元 单向板：除承受结构自重、抹灰荷载外，还要承受作用在其上的使用活荷载；通常取1m宽度作为荷载计算单元。 次梁：除承
11、受结构自重、抹灰荷载外，还要承受板传来的荷载。计算板传来的荷载时，为简化计算，不考虑板的连续性，通常将连续板视为简支板，取宽度为次梁跨度的荷载带作为荷载计算单元。 主梁：除承受结构自重、抹灰荷载外，还要承受次梁传来的集中荷载。为简化计算，不考虑次梁的连续性，通常将次梁视为简支梁，以两侧次梁的支座反力作为主梁荷载；一般说来，主梁自重及抹灰荷载较次梁传递的集中荷载小得多，也可以简化为集中荷载。,次梁,板,主梁,板的负荷面积,主梁集中荷载的负荷面积,次梁的负荷面积,次梁,主梁,柱,1m,次梁的 间距,结构的计算简图,结构计算单元 结构支承条件与折减荷载 结构计算跨度 结构计算跨数,结构计算简图： 计
12、算模型：结构计算单元、支承条件、计算跨度和跨数 荷载图示：荷载单元、荷载性质和形式、荷载位置及数值,板：与荷载计算单元相同1m宽的矩形截面板 次梁：取翼缘宽度为次梁间距的T形截面带 主梁：取翼缘宽度为主梁间距的T形截面带,结构计算单元,结构支承条件： 支承在砖柱和墙上 当整体式梁板结构的板、次梁或主梁支承在砖柱或墙上时，结构之间均可视为铰支座，砖柱、墙对它们的嵌固作用比较小，可以在构造设计中予以考虑。 支承在柱上 对于整体式梁板结构，当板、梁和柱整体现浇时，板支承在次梁上，次梁支承在主梁上，主梁支承在柱上。则次梁对板，主梁对次梁，柱对主梁将有一定的约束作用，该约束作用在结构内力分析时必须予以考
13、虑。,结构的支承条件及折算荷载,折减荷载： 在确定单向板肋梁楼盖梁、板的计算简图时，曾假定其支座为铰支座。如果板或梁支承在墙上时，这种假定是正确的。但是，当板与次梁、次梁与主梁整浇在一起时，为了考虑次梁对板、主梁对次梁的约束对其内力的影响，就要考虑折算荷载。 板与次梁整浇在一起，板的转动将引起次梁扭转。由于次梁抗扭作用，板在支承处不能自由转动，不符合“自由转动的链杆支座”的假设，且板的转角变小，减小了板的内力。为使板的内力计算值更接近于实际，需对其进行适当的调整。这种方法也适用于主梁上的次梁。 折算荷载：是为了减少由于支承条件的假定所产生的与实际条件的偏差，而对恒、活载进行调整后所采用的楼面荷
14、载。,恒载在整个楼面和次梁上满布，使连续板或连续梁在支坐处产生的转角为零或者很小可以不计。因此，板或次梁在支承处的转动主要是由活荷载的不均匀布置产生。 可以通过减小活荷载来减小板和次梁的转角；同时为保证连续板和连续梁的弯矩不减小，将减小的活荷载加到恒载中。 在计算板和次梁的内力时，采用折算荷载： 连续板 g=g+ q/2 , q=q/2 连续梁 g=g+ q/4, q=3q/4 折减荷载的确定：标准值设计值折算荷载 在均布荷载作用下，板和次梁的内力按折算荷载设计值进行计算。,定义：指单跨梁、板支座反力的合力作用线间的距离，一般取近似值。 计算跨度的取值原则： （1）中间跨取支承中心线之间的距离
15、； （2）边跨与支承情况有关。 取值（P13-14）：,结构计算跨度,梁：,板：,如按弹性理论计算：,结构的计算跨数,结构计算中对于等跨度、等刚度、荷载和支承条件相同的多跨连续梁、板，经结构内力分析表明：除端部两跨内力外，其他所有中间跨的内力都较为接近，内力相差很小，在工程结构设计中可以忽略不计。因此，所有中间跨内力可以由一跨代表。 当结构实际跨数多于五跨时，可以按五跨进行内力计算； 对于多跨连续梁、板的跨数小于五跨的按实际跨数计算； 对于跨度、刚度、荷载及支承条件不同的多跨连续梁、板，应按实际跨数进行结构分析，如下图所示。,结构最不利荷载组合,1.结构控制截面：对结构设计起控制作用的截面。
16、如何确定？ 取决于结构截面的内力与抗力的比值（M/Mu），比值最大者的截面即为控制截面。 对于等截面的连续梁板结构，若结构截面配筋相同，梁、板的控制截面在支座处和跨中处。包括跨中最大正弯矩、跨中最大负弯矩（绝对值）、支座最大负弯矩（绝对值）、支座最大剪力。,内力：结构在外力作用下，其内部产生的力，利用结构力学求得。 抗力：由结构构件自身的属性（截面大小、混凝土等级、钢筋配置），按照混凝土设计原理求得的截面承载力。,2.结构的最不利荷载组合 即确定活荷载的最不利布置 由于结构是超静定的，某一荷载对不同部位的影响有大小和利弊之分；同样，不同位置的荷载对某一点的内力也有大小和利弊之分。荷载的不利布置是指可得到某截面的最大内力(绝对值)的荷载布置。 但恒荷载是永久荷载，且满布在结构上，故在结构中产生的内力是不变的。而活荷载作用于结构上的位置是变化的，因而产生的内力也是变化的。则研究结构的最不利荷载组合，主要研究活荷载的最不利布置。 研究方法:依据结构的弹性变形曲线,活荷载的最不利布置规律：
