楼盖结构设计

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1、本章重点,第11章 楼盖结构设计,11.1.1 楼盖分类 组成：梁+板，可有板无梁。 形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。,11.1,第11章 楼盖结构设计,密肋楼盖,井式楼盖,扁梁楼盖,第11章 楼盖结构设计,按施工方法分类 装配式：预制板+现浇（或预制）梁。 装配整体式：预制楼面上做刚性面层。 刚性面层： 40 mm混凝土层，内配钢筋网。 现浇式：板与梁钢筋交织，混凝土同时浇捣。这是本章学习的重点。 现浇式钢筋混凝土楼（屋）盖分类,第11章 楼盖结构设计,单向板肋形楼盖,l2 / l1 3时按单向板设计,第11章 楼盖结构设计,第11章 楼盖结构设计,第11章 楼盖结构设计,井

2、式,第11章 楼盖结构设计,无梁楼盖,无 梁 楼 盖,第11章 楼盖结构设计,11.1.2 楼盖结构布置,(a) 主梁横向布置,(b) 主梁纵向布置,(c) 只布置次梁,单向板肋梁楼盖布置方案,结构平面布置方案,第11章 楼盖结构设计,结构布置方法：包括柱网、承重墙、梁和板的布置 应综合考虑建筑功能、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：,第11章 楼盖结构设计,11.1.3 楼盖设计中的注意事项 （1）楼盖结构体系的选择 建筑物的用途和要求，结构的平面尺寸（柱网布置）是确定楼盖结构体系的主要依据。 （2）结构计算模型的确定 将实际的建筑结构抽象为可以进行分析计

3、算的力学 模型，是结构设计的重要任务。 （3）梁板构件截面尺寸的确定 板的尺寸确定首先应满足规范规定的最小厚度要求，其次尚应满足一定的高跨比要求。,第11章 楼盖结构设计,（4）楼盖结构的设计步骤 结构布置 建立计算模型，画出计算简图 荷载分析计算 结构及构件内力分析计算 构件截面设计 施工图设计,第11章 楼盖结构设计,1 单向板与双向板的概念 对两边支承的板，应按单向板计算。 2 单向板肋梁楼盖的设计步骤 1）进行结构布置，并初步拟定板厚和主次梁的截面尺寸； 2）进行荷载计算； 3）确定板梁的计算简图； 4）进行板、次梁、主梁的内力计算； 5）进行板、次梁、主梁的截面配筋计算； 6）按配筋

4、计算和构造要求绘制结构施工图。,11.2.1连续梁，板按弹性理论的内力计算,第11章 楼盖结构设计,第11章 楼盖结构设计,现浇钢筋混凝土板的最小厚度（mm）,第11章 楼盖结构设计,结构平面布置方案,在进行楼盖结构的平面布置使，应注意以下问题： 1）梁格应尽可能布置得规整、统一，减少梁板跨度的变化，尽量统一梁、板的截面尺寸，以简化设计、方便施工，获得良好的经济效果和建筑效果。 2）受力合理。,第11章 楼盖结构设计,4 荷载,(1) 恒载：自重、粉灰重等。,恒载标准值体积材料自重,常用的材料和构件自重见建筑结构荷载规范。,(2) 活荷载：人群、家具、风荷载、雪荷载、屋面活荷载等。,民用建筑楼

5、面活载标准值见建筑结构荷载规范。 板和次梁一般以均布荷载为主。 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 。 对于标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构，Q=1.3。,第11章 楼盖结构设计,5 计算简图,荷载分配时不考虑结构的连续性,第11章 楼盖结构设计,计算单元 支承条件,当板的支座为次梁，次梁的支座为主梁时，次梁对板、主梁对次梁具有一定的嵌固作用，为简化计算通常假定其为铰支座，由此引起的误差通过折算荷载的办法予以调整。,第11章 楼盖结构设计,次梁抗扭刚度对板的约束影响,考虑主梁对次梁、次梁的抗扭刚度对板的约束影响。,当梁板直接搁置在砖墙或砖柱上时，按实际恒载和

6、实际活载计算。,第11章 楼盖结构设计,计算跨数 相邻两跨跨长相差10时，按等跨计算。五跨以上按五跨计算（刚度、荷载以及支承条件相同）。小于5跨按实际跨数考虑。,计算跨度,连续梁、板的计算跨度,第11章 楼盖结构设计,第11章 楼盖结构设计,6 按弹性理论方法计算内力,内力按结构力学方法计算。内力要根据荷载最不利布置组合计算。,恒载一次布置，活载分跨布置再组合,1. 活荷载的最不利组合,第11章 楼盖结构设计,活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图,第11章 楼盖结构设计,活荷载不利布置规律： （1）求某跨跨中 +Mmax ，该跨布置活荷载，然后隔跨布置； （2）求某跨跨中 +Mmin 或 -Mm

7、ax ，左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置； （3）求某支座 -Mmax ，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置； （4）求某支座 Vmax ，与（3）相同。,第11章 楼盖结构设计,2. 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%），可由附表14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：,第11章 楼盖结构设计,3. 内力包络图,由内力叠合图形的外包线构成，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。,（a）弯矩包络图 （b）剪

8、力包络图,第11章 楼盖结构设计,4. 支座截面内力的计算,配筋计算方法按混凝土结构设计原理有关章节进行。配筋时用的弯矩和剪力值按如下方法确定：,均布荷载作用,集中荷载作用,第11章 楼盖结构设计,11.2.2 连续梁，板考虑内力重分布的计算,计算单元及荷载 (1) 计算单元：与弹性方法相同。 (2) 计算跨度：,(3) 荷载：用实际恒载与实际活载。,第11章 楼盖结构设计,1. 钢筋混凝土受弯构件的塑性铰,混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，称应力发生了重分布。钢筋屈服后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可以急剧增大，称出现了“塑性铰”。,第11章 楼盖结构设计,式中， 为极限曲率；

9、 为屈服曲率；lp为塑性铰的 等效长度。,塑性铰与普通铰的区别是： (a) 塑性铰是单向铰，只能沿Mu方向转动； (b) 塑性铰可以传递弯矩, MMu ； (c)理想铰集中于一点，而塑性铰则有一定的长度。,塑性铰可分为拉铰（受拉钢筋屈服）和压铰（受拉 钢筋不屈服），拉铰转动量大于压铰。,第11章 楼盖结构设计,2. 超静定结构的塑性内力重分布,超静定结构中，某一截面由于裂缝出现、钢筋与混凝土粘结破坏、钢筋屈服等原因，使截面内力分布与按弹性理论分析时有所不同的现象，称为出现了内力重分布。,超静定结构才有内力重分布，静定结构只有应力重分布。,第11章 楼盖结构设计,塑性内力重分布的定义： 钢筋混凝

10、土超静定结构在弹性工作阶段的内力分布是由各截面弹性刚度确定，而构件开裂之后，裂缝截面的刚度将小于未开裂截面，各截面间内力分布不同于弹性工作阶段，尤其当内力最大的截面出现塑性铰后，结构的计算简图也将改变，各截面内力间的关系改变得更大，即在钢筋混凝土超静定结构中，由于构件开裂以及塑性铰的出现，结构的内力分布状态与弹性阶段相比有较大的不同，这种现象称为塑性内力重分布。,第11章 楼盖结构设计,第11章 楼盖结构设计,关于塑性内力重分布的几点结论： 1）对弹塑性材料制成的超静定结构来说，到达承载力极限状态的标志并不是某一截面的内力达到其极限承载力，而是形成破坏机构。 2）在塑性铰出现之后的加载过程中，

11、结构的内力经历了一个重新分布的过程，这个过程称为“塑性内力重分布”。（注意计算简图的改变） 3）弹塑性材料的超静定结构从出现塑性铰至形成破坏机构之间，其承载力还有相当的储备。如果在设计中利用这部分强度储备，就可以节省材料，提高经济效益。 4）塑性铰出现的位置、次序及内力重分布程度可以根据需要人为地控制。 5）梁在产生塑性内力重分布以后，由于塑性铰截面转动，梁的变形及塑性铰区各截面的裂缝开展都较大，所以要控制塑性内力重分布的程度，应保证变形和裂缝宽度满足正常的使用。,第11章 楼盖结构设计,内力重分布使弹性计算中弯矩最大截面内力减少，弯矩较小截面的内力增大，相当于弯矩调幅。由于塑性铰的转动是有限

12、的，因此调幅量也有限。,3. 连续梁、板按考虑塑性内力重分布的内力计算 (弯矩调幅法),钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程(CECS51:93)规定：调幅系数一般为0.2，且不宜超过0.25。,第11章 楼盖结构设计,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：HPB300、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

13、简支梁弯矩值的1/3,弯矩调幅法的概念及注意事项：,第11章 楼盖结构设计,（5）应在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量 受剪配箍率：（防斜拉） （6）必须满足正常使用阶段变形及裂缝宽度的要求，在使用阶段不应出现塑性铰,弯矩调幅法计算步骤,(1) 按弹性分析方法计算内力，按活载最不利分布进行内力组合得出最不利弯矩图； (2) 按CECS51:93要求对支座弯矩调幅； (3) 计算支座弯矩调幅后相应的跨中弯矩值，且比弯矩值不得小于弹性弯矩值。,第11章 楼盖结构设计,可按荷载最不利布置，根据调整后的支座弯矩用静力平衡条件计算；也可近似取用考虑荷载最不利布置按弹性方法算得的剪力值。,连续梁各控制

14、截面的剪力设计值,等跨连续梁板内力计算,(1) 等跨连续梁,式中： 、 分别为等跨连续梁的弯矩系数和剪力系数,(2) 等跨连续板,式中： 为等跨连续板的弯矩系数,第11章 楼盖结构设计,表11.1 连续梁和连续单向板的弯矩计算系数,第11章 楼盖结构设计,表11.2 连续梁的剪力计算系数,第11章 楼盖结构设计,按塑性理论计算内力中两个问题的说明： （1）荷载及内力 次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用，以及活荷载的不利布置等因素，在按弯矩调幅法分析结构时均已考虑 。 （2）适用范围 塑性理论方法不适用于下列情况: 1）直接承受动力荷载作用的结构； 2）轻质混凝土结构及其他特种混凝土结构； 3）

15、受侵蚀性气体或液体严重作用的结构（使用阶段不允 许出现裂缝或对裂缝开展有严格限制的结构）； 4）预应力混凝土结构和二次受力的叠合结构； 5）处于重要部位而又要求有较大强度储备的构件。,第11章 楼盖结构设计,按照混凝土结构设计原理所介绍的方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向布置。 一般不验算斜截面承载力。 四周与梁整体连接的单向板，由于拱效应使板中 各计算截面弯矩减少，中间跨的跨中截面和中间支座计算弯矩都按减少20计算，其他截面不减少。,11.2.3 截面设计与构造,(1) 配筋计算特点,1. 板,第11章 楼盖结构设计,(2) 构造要求,板厚宜尽量薄一些，但不得小于最小厚度。 板的支承长度应

16、满足受力钢筋在支座内的锚固要求，且一般不小于板厚，同时在砌体上的支承长度不应小于120 mm，在混凝土构件上的支承长度不应小于100mm。 受力钢筋一般用HPB300或HRB335级钢筋，直径常用8 mm、10mm，12mm，而且板面负筋得直径一般不小于8mm，70 mm 间距200 mm。 受力钢筋可用弯起式或分离式。当板中承受较大的动荷载作用时不宜采用分离式配筋。,第11章 楼盖结构设计,分布筋与受力筋方向垂直，每米不小于4根，直径常为8 mm，且截面面积不小于受力钢筋截面面积的15。 嵌入墙内的板，其板面应配附加钢筋。 垂直于主梁的板面应设附加钢筋。,第11章 楼盖结构设计,板中受力钢筋配筋构造,第11章 楼盖结构设计,连续板受力钢筋两种配置方式,第11章 楼盖结构设计,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,第11章 楼盖结构设计,