第一章 梁板结构9.23.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,梁板结构设计,*,单击此处编辑母版标题样式,建 筑 结 构 设 计,第一章 梁板结构设计,主讲：马远荣,1,主 要 内 容,概述,1,整体式单向板梁板结构,2,整体式双向板梁板结构,3,整体式楼梯和雨蓬,4,2,梁板结构设计,有关的概念,梁板结构：,（板梁）组成的受力体系,屋盖、楼盖、阳台、雨蓬、楼梯,楼盖的钢筋及混凝土用量大，而且功能重要，对建筑的安全和经济方面都影响较大。,楼盖的设计成为该章讨论的重点,水平承重结构,（梁板结构）,竖向承重结构,（墙，柱）,底部承重结构,（基础，地基）,楼盖（屋盖）,3,梁板结构设计,楼盖（屋盖）,楼梯,雨蓬,地下室底板,挡土墙,4,梁板结构设计,楼盖的主要作用：,1,、承重：承受竖向荷载和水平荷载,2,、传载：将荷载传递给竖向构件；,3,、连接：竖向结构的水平支承点。,对楼盖的结构设计要求：,1,、强度：足以抵抗荷载作用下产生的内力。,2,、刚度：足以抵抗在荷载作用下产生的竖向和水平变形。,3,、连接可靠：通过构造要求和梁柱节点设计来予以保证。,5,梁板结构设计,楼盖结构的分类,按,施工方法,分,装配式,整体式,装配整体式,整体性好,抗震性好,防水性好,适于,振动荷载,防水要求高,不规则楼盖,整体式楼盖按,受,力及支承条件,分,单向板肋形楼盖,双向板肋形楼盖,井式楼盖,无梁楼盖,扁梁楼盖,双向密肋楼盖,6,梁板结构设计,整体式楼盖类型,(,a),单向板肋梁楼盖,(,b),双向板肋梁楼盖,(,c),井式楼盖,(,d),密肋楼盖,7,梁板结构设计,(,e),无梁楼盖,(,f),扁梁楼盖,整体式楼盖类型,8,梁板结构设计,9,梁板结构设计,10,梁板结构设计,11,梁板结构设计,12,梁板结构设计,13,梁板结构设计,14,梁板结构设计,现浇板的受力情况,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,结论：的分配仅与跨度比 或仅与其线刚度比 有关。,15,梁板结构设计,l,2,/l,1,3,时，荷载由,短向板带,承受的四边支承板称为,单向板,l,2,/l,1,3,时，荷载由,两个方向板带,共同承受的四边支承板称为,双向板,单向板、双向板,16,梁板结构设计,混凝土结构设计规范,(,GB 50010-2002),规定,按单向板设计，沿长边方向应配置足够数量的分布钢筋。,单向板、双向板,（1）对两边支承的板，,应,按单向板计算。,（2）对于四边支承的板,时，可按单向板设计,时，应按双向板设计,时，,宜,按双向板设计,l,2,/l,1,3,l,2,/l,1,2,2,l,2,/l,1,3,17,梁板结构设计,梁的受力情况,结论：的分配仅与高跨比 或仅与其线刚度比 有关。,（,1,）,（,2,）,18,梁板结构设计,主梁、次梁,当两个方向梁的高跨比或线刚度比相差较大时，高跨比（线刚度）较大方向的梁称作,主梁,，较小方向的梁称作,次梁,。,当两个方向梁的高跨比（线刚度比）相差不大时，荷载由两个方向梁共同承受，此时两个方向的梁称为,双向梁,荷载由主梁承受，,主梁是次梁的支座,。,19,梁板结构设计,小结：,现浇混凝土楼盖的分类,单向板、双向板的概念,1.荷载由,承受的四边支承板称为单向板，单向板短跨方,向按,配置钢筋，长跨方向按,配置钢筋。,2.荷载由,承受的四边支承板称为双向板，双向板短跨方,向按,配置钢筋，长跨方向按,配置钢筋。,3.单向板肋形楼盖中，单向板的长跨方向放置的分布钢筋的作用？,4.对于两边支承的板，按,计算，对于四边支承的板，当,时，按单向板设计；当,时，按双向板设计；当,时，宜按双向板设计。,主梁、次梁的概念,20,梁板结构设计,整体式单向板梁板结构,构件：单向板、次梁、主梁,支承关系：,荷载传递：,单向板,上的荷载,次梁,主梁,柱或墙体,单向板,次梁,主梁,柱或墙体,支座,支座,支座,集中荷载,集中荷载,短向板带,均布荷载,基础,21,梁板结构设计,楼盖设计的步骤：,1)结构布置：确定柱网尺寸，梁格间距及构件尺寸,。,2)结构计算：确定计算简图，内力分析及组合，,配筋计算，构造措施。,3)绘制施工图,22,梁板结构设计,结构布置,柱网布置决定了主梁的跨度,主梁布置决定了次梁的跨度,次梁布置决定了板的跨度。,肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置,23,梁板结构设计,梁板结构布置,主梁沿横向布置,主梁沿纵向布置,全框架,主梁应尽可能沿柱网横向布置,主梁与柱形成框架作为抗侧力体系,通常单向板主梁的经济跨度为5,8,m,24,梁板结构设计,梁板结构布置,在楼板上有固定的集中荷载时，如隔墙或较重设备等，则必,须在它下面专门布置承重梁,当楼面上开洞时，应在洞口周边设附加钢筋或设梁加强,不封闭的阳台、厨房和卫生间的板面标高宜低于相邻板面,主梁沿横向布置,主梁沿纵向布置,全框架,25,梁板结构设计,梁板结构基本尺寸,肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的5060,因此次梁间距一般不宜太大,单向板经济跨度取2,3,m，,次梁的经济跨度为46,m。,主梁沿横向布置,主梁沿纵向布置,全框架,26,梁板结构设计,梁板结构尺寸,尺寸要求（,P11）,梁的截面宽度,b:,主梁,:b,200mm;,次梁,:b,150mm;,应为,50mm,的倍数,矩形梁,:,h/b,=2.0,3.5;T,形梁,:,h/b,=2.5,4.0,主梁的截面高度至少应比次梁的截面高度高,50,mm，,如果主梁下部钢筋为双排配筋，或附加钢筋采用吊筋时，应高出,100,mm,。,单向板板厚：民用楼面,60,mm，,工业楼面,70,mm,(刚度要求),扁梁：,b/h=13,（,设计中应尽量避免）,27,梁板结构设计,荷载计算,按实际构造做法及材料容重计算。,查荷载规范,按用途考虑。（附录3）,注意：,结构层钢筋混凝土：,面层水泥砂浆,：,顶棚石灰砂浆,：,1.等效均布活载一跨内按满跨考虑,2.楼面活载折减的情况,恒载,活载,28,梁板结构设计,荷载计算单元,1）荷载范围：次梁左右各半跨板,2）荷 载：均布荷载 恒载：次梁左右各半跨板自重、次梁自重,活载：次梁左右各半跨板上活载,1）荷载范围：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次梁间距,2）荷 载：集中荷载,板,1）计算单元：1,m,宽板带（,短跨方向）,2）荷载：,均布荷载,次梁,主梁,29,梁板结构设计,结构的计算简图,对实际结构进行力学计算以前，必须加以简化，略去次要的细节，显示其基本特点，用一个简化的图形代替实际结构，我们把这种图形叫结构的计算简图。,简化内容包括：结构体系的简化、支座的简化、连接的简化、荷载的简化等。,30,梁板结构设计,结构计算单元,计算单元：,1,m,宽矩形截面的多跨连续板带（短跨方向）,连 续 梁：,次梁、墙作为板的不动铰支座,计算单元：,以柱或端部墙体为支座的多跨连续梁,截面形式,:,翼缘宽度为主梁间距,l,2,的,T,形截面,跨中,:,按,T,形截面计算,;,支座,:,按矩形截面计算,板,次梁,计算单元：以主梁或端部墙体为支座的多跨连续梁,截面形式,:,翼缘宽度为次梁间距,l,1,的,T,形截面,跨中,:,按,T,形截面计算,;,支座,:,按矩形截面计算,主梁,31,梁板结构设计,32,梁板结构设计,结构支承条件,2、支承在混凝土构件上：,1、支承在砌体上：不动,铰支座,支承在次梁上的板,支承在主梁上的次梁,考虑约束作用,恒载，活载的调整,（折算荷载）,支承在柱上的主梁,柱是主梁的不动铰支座，且不考虑荷载的调整,按框架进行分析,梁柱为刚节点,将柱视为梁的铰支座，对主梁是偏于安全，但对柱是偏于不安全的。,33,梁板结构设计,结构的折算荷载,次梁,抗扭刚度对板的影响,板和次梁的折算荷载,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,34,梁板结构设计,结构的计算跨度,指单跨梁、板支座反力的合力作用线间的距离。与构件的支承方式，支承长度和构件的刚度等因素有关。采用的是近似值。,连续梁、板的计算跨度,(,a),边跨,(,a),中间跨,35,梁板结构设计,结构的计算跨数,计算跨数：,跨度、刚度、荷载、支承条件相同,连续梁的实际跨数 5跨时：按,5跨,计算,中间跨按第,3,跨考虑,实际跨数,按弹性计算的极限承载力,利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将,中间支座设计弯矩调低,按弯矩包络图配筋，支座的最大负弯矩与跨中的最大正弯距,并不是在同一组荷载工况下产生的。在不增加跨中配筋的情况下，减少了支座配筋,。,55,梁板结构设计,弯矩调幅系数,截面弯矩调整的幅度用,调幅系数,表示,支座截面：,弯矩减小，调幅系数有限制,跨内截面：,弯矩增大，调幅系数无限制,56,梁板结构设计,塑性内力重分布的限制条件：,（1,）纵筋：,HPB235、HRB335；,混凝土：,C20C45,（2）(,塑性铰转动幅度）,（3,）（塑性铰转动能力）,（,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,小于简支梁弯矩值的,1/3,（5,）,应,在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量，防斜拉破坏）,57,梁板结构设计,弯矩调幅法,弯矩调幅法简称调幅法，即先按弹性分析求出结构的截面弯矩后，根据需要，对弯矩绝对值最大的截面（多数为支座截面）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。,58,梁板结构设计,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,承受均布荷载的五跨等跨度，等截面连续梁，两端搁置在墙上，其可变荷载与永久荷载比,q/g,=3,用调幅法确定各跨的跨中和支座截面的弯矩值。,（1）计算折算荷载,折算永久荷载,折算可变荷载,（2）支座,B,弯矩,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,59,梁板结构设计,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,承受均布荷载的五跨等跨度，等截面连续梁，两端搁置在墙上，其可变荷载与永久荷载比,q/g,=3,用调幅法确定各跨的跨中和支座截面的弯矩值。,（3）第1跨跨内最大弯矩,支座调幅后，第1跨跨内最大弯矩值：,按弹性方法计算第1跨跨内最大弯矩值：,设计时，跨内截面取按弹性方法和塑性方法计算中的大值,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,A,B,1,60,梁板结构设计,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,承受均布荷载的五跨等跨度，等截面连续梁，两端搁置在墙上，其可变荷载与永久荷载比,q/g,=3,用调幅法确定各跨的跨中和支座截面的弯矩值。,作业：求解第2跨跨内最大弯矩值，支座,C,的最大负弯矩值,61,梁板结构设计,等跨连续梁的内力计算（均布荷载）,11,1,11,1,-,16,1,14,1,-,16,1,墙,14,1,11,1,-,16,1,14,1,-,16,1,梁,16,1,-,(,a),板的弯矩系数,a,表,1.2.1,弯矩调幅法中的弯矩计算系数，剪力计算系数已考虑了次梁对板、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，,因此应用时，直接取原荷载。,62,梁板结构设计,等跨连续梁的内力计算（均布荷载）,11,1,11,1,-,16,1,14,1,-,16,1,墙,0.50,0.55,0.55,0.55,0.55,14,1,11,1,-,16,1,14,1,-,16,1,梁,24,1,-,0.50,0.55,0.55,0.55,0.55,14,1,11,1,-,16,1,14,1,-,16,1,柱,16,1,-,(,b),次梁的弯矩系数,和剪力系数,0.45,0.60,0.55,0.55,0.55,表,1.2.1,表,1.2.2,63,梁板结构设计,弯矩调幅法适用范围,下列情况不能应用塑性理论，应按弹性理论进行设计。,(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的构件；,(2)裂缝控制等级为一级和二级的构件；,(3)重要结构构件，如主梁,(4),处于侵蚀性环境中的结构,64,梁板结构设计,1.注意塑性理论与弹性理论的差别,2.塑性铰的概念；,3.塑性铰与理想铰的区别,4.塑性设计的调幅法概念,65,梁板结构设计,（1）配筋计算,考虑板的,内拱,作用效应，四周与梁,整体连接,的板区格，计算所得的弯矩值可根据情况予以减少。,中间跨的跨中及中间支座截面:20%,单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求,板可以按不配置箍筋的一般板类受弯构件进行斜截面受剪承载力验算,板,66,梁板结构设计,（2）配筋构造,1）受力钢筋,钢筋种类,一般采用,HPB235、HRB335,常用直径,6,mm、8mm、10mm、12mm，,负钢筋宜采用较大直径,间 距,一般不小于70,mm,板厚,h150mm,时，不宜大于200,mm,板厚,h 150mm,时，不宜大于1.5,h，,且不宜大于250,mm,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,钢筋弯钩,板底钢筋：半圆弯钩，上部负弯矩钢筋：直钩,弯起、截断,一般按构造处理,板相邻跨度相差超过20%或各跨荷载相差较大时，应按弯矩包络图确定,板中受力钢筋配筋构造,单向板肋梁楼盖,板的配筋,67,梁板结构设计,连续板受力钢筋两种配置方式,单向板肋梁楼盖,板的配筋,68,梁板结构设计,2）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,位 置,与受力钢筋垂直，均匀布置于受力钢筋的内侧,作 用,浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置,抵抗收缩和温度变化产生的内力,承担并分布板上局部荷载产生的内力,直 径,不宜小于6,mm,间 距,不宜大于250,mm,数 量,单向板中单位长度上的分布钢筋，截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%,单向板肋梁楼盖,板的配筋,69,梁板结构设计,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,板嵌入承重墙时的板面裂缝分布,单向板肋梁楼盖,板的配筋,70,梁板结构设计,（1）正截面受弯承载力计算,（2）斜截面受剪承载力计算,（3）受力钢筋的弯起和截断,次梁的配筋构造,次梁,单向板肋梁楼盖,次梁的配筋,支座截面：矩形截面计算,跨内截面：,T,形截面计算,71,梁板结构设计,（1）正截面受弯承载力计算,（2）斜截面受剪承载力计算,（3）受力钢筋的弯起和截断,（按,弯矩包络图,确定）,（4）附加横向钢筋,附加箍筋（优先采用）或附加吊筋,主梁支座处的截面有效高度,单向板肋梁楼盖,主梁的配筋,主梁,支座截面：矩形截面计算,跨内截面：,T,形截面计算,附加吊筋,附加箍筋,72,梁板结构设计,附加横向钢筋布置,单向板肋梁楼盖,主梁的配筋,73,梁板结构设计,板底配筋,74,梁板结构设计,板面负筋,75,梁板结构设计,板面配筋,76,梁板结构设计,整体式双向板梁板结构,构件：双向板、长边支承梁、短边支承梁,荷载传递：,双向板,荷载,均布形式,长边支承梁,梯形分布,短边支承梁,三角形分布,柱或墙体,四边支承双向板变形：,77,梁板结构设计,整体式双向板梁板结构受力特点,试验研究,双向板破坏时的裂缝分布,弹性 开裂 与裂缝相交的钢筋屈服 形成塑性铰线 形成机构,78,梁板结构设计,单跨双向板,单区格双向板按弹性理论计算,附录中,系数,是根据材料的泊桑比,m,0,制定的。,对钢筋混凝土，,m,=0.2,跨内弯矩,79,梁板结构设计,多区格双向板,跨中正弯矩最大时的活荷载不利布置,g,g+q,g,g+q,g,g+q,g,g+q,g,g+q,g,g,g+q,g,g+q,g,g+q,g,g+q,g+q,80,梁板结构设计,连续双向板的内力计算,(1),跨中最大弯矩的计算,对称荷载(,g+q/2),反对称荷载(,q/2),按,四边固支,计算中间区格,按,四边简支,计算中间区格,将各区格,内力叠加,就是双向板某一区格跨中最大弯矩,A,A,g,q,g,+,q,/2,q,/2,q,/2,q,/2,q,/2,q,/2,81,梁板结构设计,(2)支座最大弯矩的计算,近似认为恒载和活载满布在连续双向板所有区格时，支座产生最大负弯矩；,中间区格看成四边固支视的板，边区格、角区格按实际支承条件确定，即可求得各区格板的支座弯矩；,相邻支座弯矩不等时，取平均值。,82,梁板结构设计,双向板截面设计及构造要点,（,1,）双向板厚度：,（,2,）截面有效高度：短跨方向,长跨方向,（,3,）弯矩设计值：,考虑板的,内拱,作用效应，四周与梁,整体连接,的板区格，计算所得的弯矩值，可根据下列情况予以减少：,a.,中间跨的跨中及中间支座截面:20%,b.,边跨的跨中及从楼板边缘算起的第二支座截面:,c.,角区格不应减少,（4）配筋计算：,双向板的配筋计算,20%,10%,83,梁板结构设计,双向,板的配筋构造,（1）按弹性理论计算时：正弯矩钢筋（中间板带，边板带）,负弯矩钢筋（沿支座均匀配置）,（2）按塑性理论计算时：配筋应符合内力计算的假定,中间板带与边板带的正弯矩钢筋配置,84,梁板结构设计,双向板梁板结构支承梁内力计算,连续双向板支承梁计算简图,85,梁板结构设计,等效荷载,86,梁板结构设计,