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1、第11章 钢筋混凝土现浇楼盖设计,第一节 整浇楼盖的结构布置和受力体系,前面几章介绍了钢筋混凝土单个梁、板的设计计算及构造，然而在实际工程中，还会有连续多跨的钢筋混凝土梁、板及由它们组成的整体梁板结构，梁板结构是土木工程中常见的结构形式，例如楼（屋）盖、楼梯、阳台、雨蓬、地下室底板和挡土墙等，,本章着重讲述建筑结构中的楼(屋)盖设计。,（一）楼盖的分类,楼盖的分类,（1） 按施工方法分类,现浇式,装配式,装配整体式,（2） 按预加应力情况分类,（3）按结构型式分类,钢筋混凝土楼盖,预应力混凝土楼盖,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖,（二）楼盖上作用的荷载,楼盖上作用
2、的荷载可分为恒载与活载。恒载是结构在使用期间作用在结构上的恒定不变的荷载，如结构自重，一般以均布荷载的形式作用于结构上。活载是结构在使用期间大小和作用位置均可变动的荷载。活荷载的分布常常是不规则的，并有一定的变动性， 不同用途的楼面、屋面活荷载，不同地区的风荷载、屋面雪载，以及属于恒载的各种材料的单位重量均可查阅建筑结构荷载规范（GB50009-2012）（简称荷载规范）。对于有特殊用途的楼盖，其活荷载在荷载规范中无具体规定时，应根据实际情况确定。,楼盖上作用的荷载,永久荷载,可变荷载,效应对结构不利时，对于由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对于由永久荷载效应控制的组合，取1.35。当其效应
3、对结构有利时，不应大于1.0；当进行倾覆、滑移或漂浮验算时，取0.9。,可变荷载，一般情况下取1.4；对于标准值大于,的工业房屋结构取1.3。,规范规定在设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘规定的折减系数，其折减系数依据房屋类别和楼面梁的负荷范围大小，取0.551.0不等。,（三）单向板和双向板,荷载将通过板的双向受弯作用传到四边支承的构件（梁或墙）上，不过，随着板的长边L与短边B的比值的变化，荷载在两个方向的传递比例也不相同。一般而言，当n1时，沿短跨传递的荷载大，而沿长跨传递的荷载小。,根据板的支承形式及在长、短两个长度上的比值，,板可以分为单向板和双向板两个类型,单向板与双向
4、板之间没有一个截然的界限，为方便设计，混凝土板应按下列原则进行计算：,（1）两对边支承的板和单边嵌固的悬臂板，应按单向板计算；,（2）四边支承的板（或邻边支承或三边支承）应按下列规定计算： 1）当长边与短边长度之比大于或等于3时，可按沿短边方向受力的单向板计算； 2）当长边与短边长度之比小于或等于2时，应按双向板计算； 3）当长边与短边长度之比介于2和3之间时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。,第二节 整体现浇式单向板肋梁楼盖,整体现浇式单向板肋梁楼盖是一种普遍采用的结构形式，它一般由板、次梁和主梁组成。其主要传力途径为板次梁主梁柱或墙基础
5、地基。,单向板肋梁楼盖的设计步骤为,（1） 结构平面布置，并对梁板进行分类编号，初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；,（2） 确定板和主、次梁的计算简图；,（3） 梁、板的内力计算及内力组合；,（4） 截面配筋计算及构造措施；,（5） 绘制施工图。,楼盖结构布置的基本原则,首先要从建筑效果和使用功能要求上考虑,其次从结构原理上考虑,1根据房屋的平面尺寸和功能要求合理的布置柱网和梁； 2楼层的净高度要求； 3楼层顶棚的使用要求； 4有利于建筑的立面设计及门窗要求； 5提供改变使用功能的可能性和灵活性； 6考虑到其它专业工种的要求。,1构件的形状和布置尽量规则和均匀； 2受力明确，传力直接； 3有利
6、于整体结构的刚度均衡、稳定和构件受力协调； 4荷载分布均衡，要分散而不宜集中； 5结构自重要小； 6保证计算时楼面在自身平面内无限刚性假设的成立。,（一）楼盖的结构布置,（1）楼盖结构布置的基本原则,根据工程实践，单向板、次梁和主梁的常用跨度为： 单向板：（1.72.5）m，荷载较大时取较小值，一般不宜超过3m； 次梁 ：（46）m；主梁 ：（58）m。 为满足构件刚度要求，常用截面尺寸为： 连续板：板厚一般不宜小于板跨的1/40。 连续次梁：梁高h=(1/81/12)L，L为次梁跨度；梁宽b=(1/31/2)h。 连续主梁：梁高h=(1/141/10)L，L为主梁跨度；梁宽b=(1/31/2
7、)h。,（2）结构平面布置,a）主梁沿横向布置,b）主梁沿纵向布置,（c）有中间走道,单向板肋梁楼盖结构平面布置通常有以下三种方案,（二）按弹性理论计算连续梁内力,盖结构构件(梁、板)的内力计算方法有两种： 一种是假定钢筋混凝土梁板为匀质弹性体，按结构力学的方法计算，简称为按弹性理论的计算方法；另一种是考虑钢筋混凝土塑性性质，按塑性理论的计算方法，对连续梁、板通常称之为考虑塑性内力重分布的计算方法。先介绍弹性理论方法。,(1)荷载的计算模型和计算简图,连续梁、板的计算跨度,(a) 边跨,(b) 中间跨,（2）支座的简化：,单向板肋梁楼盖的板和次梁，不管其支承条件如何，都可化为铰支的连续梁来进行
8、计算。 对于主梁，当它支承于砖柱上时，视为铰支；如果与钢筋混凝土柱现浇在一起，当梁的抗弯刚度与柱抗弯刚度之比大于5，将主梁视为铰支于柱上的连续梁来计算，否则，按框架梁计算。,作用于结构上的荷载首先由单向板传递给次梁；再由次梁传递给主梁；最后由主梁传递给柱或墙体。 板结构计算单元与板荷载计算单元相同，即取1m宽的矩形截面板带作为板结构计算单元； 次梁结构通常取宽度为板标志跨度l1的T形截面带，作为次梁结构计算单元； 主梁结构通常取宽度为次梁标志跨度l2的T形截面带，作为主梁结构计算单元。,（3）荷载及荷载计算单元的确定,（a）实际简图（b）计算简图（c）配筋构造简图 图11-5连续梁、板的计算简
9、图,结构计算跨度(表3-3),（4）结构计算跨数,实际跨数5跨时,按5跨计算； 实际跨数 5跨时,按实际跨数考虑。,等跨或跨度差10%且各跨受荷相同的连续梁：,表3-3,梁、板计算跨度,注：l0梁、板的计算宽度 ln梁、板的净跨度 lc支座中心线间距离 h板厚 a梁、板的端支承长度 b中间支座,注：l0梁、板的计算宽度 ln梁、板的净跨度 lc支座中心线间距离 h板厚 a梁、板的端支承长度 b中间支座,（4）连续梁活荷载最不利布置的原则：,求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置;,求某跨跨内最大负弯矩时， 本跨不布置活荷载，而在其左右邻跨布置，然后隔跨布置；,求某支座最大负弯
10、矩或支座 左、右截面最大剪力时，应在该支座左右两跨布置活荷 载，然后隔跨布置。,图3-5 单跨承载时连续梁的内力图,情况1：求1、3、5跨的+Mmax和2、4的Mmax ； 情况2：求2、4跨的+Mmax和1、3、5的Mmax ； 情况3：求B支座的Mmax和B支座左右截面Vmax； 情况4：求C支座的Mmax和C支座左右截面Vmax； 情况5：求D支座的Mmax和D支座左右截面Vmax； 情况6：求E支座的Mmax和E支座左右截面Vmax。,（5）板和次梁的折算荷载,连续板,连续次梁,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：,（6） 内力计算及调整,在均布
11、及三角形荷载作用下：,在集中荷载作用下：,控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面。 梁跨以内：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,支座边缘处剪力值：,支座边缘处弯矩值：,（均布荷载）,（集中荷载）,式中 Mc支座中心处弯矩设计值； V0按简支梁计算的中心处的剪力设计值； Vc支座中心处剪力设计值。,（7）内力包络图,将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图(弯矩图或剪力图)叠画在同一张图上，其外包线所形成的图形称为内力包络图。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。,（三）按塑性理论计算连续
12、梁、板内力,按弹性理论方法： 截面间内力的分布规律是不变的； 任一截面内力达到其内力设计值时，认为整个结构达 到其承载能力。 实际上： 截面间内力的分布规律是变化的。 任一截面内力达到其内力设计值时，只是该截面达到 其承载能力，出现了塑性铰。 只要整个结构还是几何不变的，结构还能继续承受荷载。,有关内力重分布的几个概念,塑性铰,内力重分布,应力重分布,（1）有关内力重分布的几个概念,在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到极限承载力，截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个能够转动的铰，称为“塑性铰”。,1）塑性铰的概念,塑性铰与理想铰的区别 理想铰不能承受任何弯矩，而塑性铰则能承受一
13、 定的弯矩（MyMMu）； 理想铰集中于一点，塑性铰则有一定的长度； 理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑性铰 则是有限转动的单向铰，只能在弯矩作用方向做有限的转动。,对于超静定结构，当结构的某个截面出现塑性铰后，结 构的内力分布发生了变化，经历了一个重新分布的过程，这个过程成为“塑性内力重分布”。,2）超静定结构的塑性内力重分布现象,3）应力重分布,应力重分布是指由于混凝土的非弹性性质，使截面上的应力沿截面高度分布不再服从线弹性分布规律，并且不论对静定的还是超静定混凝土结构都存在,超静定混凝土结构考虑塑 性内力重分布的计算方法,我国行业标准钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程（C
14、ECS 5193）主要推荐用弯矩调幅法计算钢筋混凝土连续梁、板和框架的内力。,极限平衡法 塑性铰法 变刚度法 强迫转动法 弯矩调幅法 非线性全过程分析方法,(2)连续梁、板考虑塑性内力重分布的内力计算 弯矩调幅法,弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，根据需要，适当调整某些截面弯矩值。通常对那些弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整，然后按调整后的内力进行截面设计和配筋构造，是一种适用的设计方法。 截面弯矩调整的幅度用调幅系数表示,式中 M调幅后的弯矩设计值； Me按弹性方法计算得的弯矩设计值； 截面的弯矩调幅系数。,（2）连续梁塑性内力重分布的实用计算方法,1）均布荷载等跨连续梁、板各跨跨
15、内截面和支座截面的弯矩值,式中：,连续梁、板的弯矩计算系数，按表11-3取值；,分别为作用在梁、板上的均布恒荷载和活荷载设计值；,计算跨度，按塑性理论方法计算时的计算跨度见表11-2。,表11-2 按塑性内力重分布计算时梁、板的计算跨度,注：h-板厚；a板、梁端支承长度。,表11-3 均布荷载连续梁、板的弯矩系数,承受均布荷载时,2）均布荷载等跨连续梁剪力值,式中： 连续梁的剪力计算系数，按表11-4取值； g、q分别为作用在梁、板上的均布恒荷载和活荷载设计值； 净跨度。,公式适用于： 的等跨连续梁、板相邻两 跨跨度相差小于10%的不等跨连续梁、板。 跨度值 : 计算跨中弯矩和支座剪力: 取本
16、跨跨度 计算支座弯矩: 取相邻两跨较大跨度,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 。,（四）单向板肋梁楼盖的截面设计与配筋,截面有效高度：h0=h20(mm),（1）单向板的截面设计与构造要求,1）截面设计要点,板的计算单元通常取为1m，按单筋矩形截面设计；,板一般能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可不进行受剪承载力验算；,对四周与梁整体连接的单向板 (现浇连续板的内区格就属于这种情况)，其中间跨的跨中截面及中间支座截面的计算弯矩可减少20，其它截面则不予降低（如板的角区格、边跨的跨中截面及第一内支座截面的计算弯矩则不折减）。,板的内拱作用,2）板中受力钢筋,1）板
