钢筋混凝土梁板结构.doc

第6章钢筋混凝土梁板结构问答题6-1 混凝土梁板结构设计的一般步骤是什么？答题要点：1、结构平面布置及梁、板尺寸的确定；2、楼盖计算简图的确定；3、内力计算；5、钢筋配置6-2 混凝土梁板结构有哪几种类型？分别说明它们各自的受力特点和适用范围。答题要点：现浇整体式楼盖按楼板受力和支承条件的不同又分为现浇肋梁楼盖、无梁楼盖和井式楼盖。1、肋形楼盖：特点：由板、次梁、主梁组成，分单向板、双向板肋形楼盖，结构布置灵活，用钢量较低。2、井式楼盖特点：由双向板与交叉梁组成，交叉梁无主、次之分，交叉点不设柱，建筑效果较好，整个楼盖相当于一块大型双向受力的平板。应用：中小礼堂、餐厅、展览厅、会议室以及公共建筑的门厅或大厅。3、无梁楼盖特点：不设梁肋，将板直接支承在柱上，有时在柱上部设置柱帽（矩形），具有结构高度小，板底平整，采光、通风效果好等特点。应用：柱网接近正方形，l6m的商场、书库、冷藏室、仓库、水池的顶板、底板和筏片基础等。6-3 现浇楼盖的设计步骤如何？答题要点：1、结构平面布置；2、梁、板尺寸的初步确定；3、单向板肋梁楼盖计算简图的确定；4、按弹性方法计算内力；5、按塑性内力重分布的方法计算内力；6、配置钢筋6-4 单向板肋梁楼盖进行结构布置的原则是什么？答题要点： 答：设计单向板肋形楼盖时，首先应当确定梁板结构的布置。为得到一种合理的结构布置，一般可按下列原则进行：（1）应考虑房屋的正常使用要求当房屋的宽度不大时（57m），梁可以只沿一个方向布置；当房屋的平面尺寸较大时（例如工厂，仓库等），梁则应布置在两个方向上，并排一，两排或更多的支柱，此时主梁可平行于纵向外墙（或垂直于纵向外墙设置，前者对室内采光较为有利，后者则适合需要开设较大窗孔的建筑。（2）应考虑结构受力是否合理布置结构梁板结构时，应尽量避免将集中荷载直接支承于板上，如板上有隔墙，机器设备等集中荷载作用时，宜在板下设置 梁来支承，也应尽量避免将梁的支座搁在门窗洞口上，否则门窗过梁就要加强。主梁在跨中支承一根次梁，在受力上也不如分散支承两根次梁为好。（3）应考虑节约材料，降低造价的要求板的跨度就是次梁的间距减小时，次梁的根数就增多，但跨度减小，可使板厚减薄。反之，当次梁间距增大时，次梁的根数就减少，但跨度增大，又使板厚增加，两者在材料消耗方面是相互密切联系的一对矛盾。但根据实践表明，由于楼盖中板的混凝土用量占整个楼盖混凝土用量的比例较大，因此一般板厚愈薄，材料总消耗愈少，造价也愈经济。但板太薄会使挠度过大，且施工难以保证质量，所以板的厚度一般不应小于现浇钢筋混凝土板的最小厚度表的规定。板的合理跨度，一般在1.72.7m之间。此外，由实践可知，当梁的跨度增大时，楼盖的造价随着提高；但当梁的跨度过小时，又使柱和柱基的数量增多，也会提高房屋的造价，同时柱子愈多，房屋的使用面积愈小。因此，主，次梁的跨度也有一个比较经济合理的范围：次梁为46m，主梁为58m（当荷载较小时，宜用较大植；当何载较大时，宜用最小植）。根据以上原则，即可对楼盖进行结构布置。一般来说，板梁布置得愈简单整齐，就愈能符合适用，经济，美观的要求。为此，如无特殊要求，应把整个柱网布置成正方形或长方形的，板梁应布置成等跨度的，以便使板的厚度和梁的截面尺寸都能统一，这样既便于计算也有利于施工。 6-5 单向板肋梁楼盖按弹性理论计算时，为什么要考虑折算荷载，如何计算折算荷载？答题要点： 答：在确定板、次梁计算简图时，分别将次梁和主梁视为板和次梁的铰支座，在这种假定下，板和次梁在支座处可以自由转动，而忽略了次梁和主梁对节点转动的约束作用，这将使计算出的内力和变形与实际情况不符。为此，采用折算荷载的方法来考虑支座的转动约束作用。采用增大恒载并相应减小活载数值的方法，考虑由于支座约束的存在对连续梁内力的影响。此时的计算荷载称为折算荷载，折算荷载值为：楼板：次梁：其中g、p分别为实际的恒载和活载。6-6 按弹性理论计算单向板肋梁楼盖的内力时，如何进行荷载的最不利组合？答题要点： 答：求某跨跨中最大正弯矩时，应在该跨布置活荷载，然后向其左右，每隔一跨布置活荷载。 求某跨跨中最大负弯矩(即最小弯矩)时，该跨不应布置活荷载，而在左右相邻各跨布置活荷载，然后再隔跨布置。 求某支座最大负弯矩时，应在该支座左、右两跨布置活荷载，然后再隔跨布置。求某支座左、右截面最大剪力时，其活载布置与求该支座最大负弯矩时的布置相同。在确定端支座最大剪力时，应在端跨布置活荷载，然后每隔一跨布置活荷载。6-7 现浇梁板结构中单向板和双向板是如何划分的？答题要点： 答：两对边支承的板为单向板。对于四边支承的板，当长边与短边长度之比小于或等于2.0时，按双向板考虑；当长边与短边长度之比大于2.0但小于3.0时，宜按双向板考虑，也可按单向板计算，但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；当长边与短边长度之比大于或等于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板考虑。6-8 什么叫“塑性铰”？混凝土结构中的“塑性铰”与结构力学中的“理想铰”有何异同？答题要点：答：在截面承受的M几乎保持不弯的情况下，曲率剧增。这时截面上能承受的M基本上等于截面的极限承载力Mu,即表现为该截面的“屈服”。构件在该截面附近一个区段内的局部转角急剧增大，好象梁中出现了一个铰，称为“塑性铰”。塑性铰与理想铰不同，塑性铰不是集中在一个截面，而是具有一定的长度，称为铰区长度，只是为了简化认为塑性铰是一个截面；理想铰不能传递弯矩，塑性铰能承受弯炬，为简化考虑，认为塑性铰所承受的弯矩为定值，为截面的屈服弯炬，即考虑为理想弹塑性；理想铰可以自由转动，塑性铰为单向铰，只能使截面沿弯矩方向发生转动，反方向不能转动，塑性铰的转动能力有限，其转动能力与钢筋种类、受拉纵筋配筋率及混凝土的极限压应变等因素有关。6-9 什么叫塑性内力重分布？“塑性铰”与“塑性内力重分布”有何关系？答题要点： 答：在静定结构中，当某一截面出现塑性铰后，该结构就变为一个几何可变体系，已不能继续加载。随着塑性铰的出现，结构的承载力达到极限，整个结构即将破坏。对于超静定结构的钢筋混凝土连续梁，由于存在多余约束，某一截面的屈服，即某一截面出现塑性铰并不能使结构立即破坏，还能继续增加荷载。当继续加荷时，先出现塑性铰的截面所承受的弯矩Mu 维持不变，发生转动，而未出现塑性铰的截面所承受的弯矩加速增加（即结构的内力分布规律与出现塑性铰前的弹性计算方法的内力分布不再一致），直到出现塑性铰的数目达到结构形成几何可变体系时，整个结构即将破坏。这种现象称为结构内力重分布，而塑性铰的转动过程也就是塑性内力重分布的过程。6-10 按弹性理论计算连续梁的内力时考虑支座宽度的影响？支座边缘处的内力如何计算？答题要点： 答：通常主梁内力计算按弹性理论计算，当板、梁与支座整浇时，其计算跨度取支座中心线间的距离，因而其支座最大负弯矩将发生在支座中心处，但该处截面较高，而支座边界处虽然弯矩减小，但截面高度却较支座中心要小得多，危险截面是在支座边缘处，故实际在计算主梁的支座截面配筋时应取支座边缘处的弯矩。6-11 板、次梁、主梁设计的配筋，它们各有哪些受力钢筋？哪些构造钢筋？这些钢筋构件中各起了什么作用？答题要点： 答：板中有受力钢筋和分布钢筋等，其中受力钢筋的作用是承受跨中正弯矩，分布钢筋的作用是浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置，抵抗由于收缩或温度变化引起的内力，将板上的集中荷载更均匀地传递给受力钢筋，对四边支承的单向板，还可承担在长向上实际存在的一些弯矩。板中负弯矩钢筋有：（1）板中垂直于主梁的构造钢筋，作用是承受靠近主梁两侧一定宽度范围内的与主梁方向垂直的负弯矩，并防止发生过宽的裂缝；（2）嵌固于墙内的板端负弯矩筋，作用是承受由于墙的约束所产生的负弯矩及控制其裂缝宽度。梁中钢筋主要有纵向受力钢筋，主要是用来承受有弯矩在梁内产生的拉力，配置在受拉区时，则是用来补充混凝土受压能力的不足。弯起钢筋在跨中是纵向受力钢筋的一部分，在靠近支座的弯起段，则是用来承受弯矩和剪力共同产生的主拉应力。箍筋主要是用来承受由剪力和弯矩在梁内引起的主拉应力，同时与其它钢筋联系形成空间骨架。架立筋主要用来固定箍筋位置以形成梁的钢筋骨架并防止发生裂缝。腰筋及拉筋是在梁的截面高度较大时，为了防止在梁的侧面产生垂直于梁轴线的收缩裂缝，同时增强梁的抗扭作用。另主梁还设有附加横向钢筋，有附加箍筋和附加吊筋，用来承受次梁传来的集中荷载，防止主梁集中荷载影响区下部混凝土拉脱。6-12 在主次梁交接处，主梁中为什么要设置吊筋或附加箍筋？答题要点： 答：在次梁与主梁相交处，由于次梁在负弯矩作用下将在梁顶发生裂缝，因而次梁传来的集中荷载只能通过其受压区的剪切传至主梁的腹中部分。当梁腹中部有集中荷载作用时，此集中荷载将产生与梁轴线垂直的局部应力，荷载作用点以上为拉应力，荷载作用点以下则为压应力，此局部应力在荷载两侧0.50.65倍梁高范围内逐渐消失，由该局部应力产生的主拉应力将在梁腹引起斜裂缝，为防止这种斜裂缝引起的局部破坏，应在主梁承受梁传来的集中力处设置附加横向钢筋（箍筋或吊筋），将上述的集中荷载有效地传递到主梁的上部受压区域。6-13 什么叫内力包络图？为什么要做内力包络图？答题要点： 答：将几种不利荷载组合下的内力图绘制在同一个图上，形成内力叠合图，其外包络线形成的图形称为内力包络图。也就是梁各截面可能出现的最不利内力。无论活荷载如何布置，梁上各截面的内力都不会超过内力包络图上的内力值。由此种内力确定的梁的配筋是安全的。6-14 常用的楼梯有哪几种类型？各有何优缺点？说明它们的适用范围。答题要点： 答：常用的楼梯有板式楼梯与梁式楼梯,板式楼梯是由梯段斜板、平台板和平台梁组成。现浇梁式楼梯由踏步板、斜边梁、平台板和平台梁及楼层梁等组成，踏步板支承在斜边梁及墙上，也可在靠墙处加设斜边梁。斜边梁支承在平台梁和楼层梁上（底层楼梯下端支承在地垄墙上）。一般当楼梯使用荷载不大，且梯段的水平投影长度小于3m时，通常采用板式楼梯（在公共建筑中为了符合卫生和美观的要求大量采用板式楼梯）；当使用荷载较大，且梯段的水平投影长度大于3m时，则宜采用梁式楼梯较为经济。6-15 梁式楼梯和板式楼梯的适用范围如何？如何确定各组成部分的计算简图？答题要点： 答：梁式楼梯适用于跨度大于3m，板式楼梯下表面平整，施工时支模方便，故常用于活载较小，梯段跨度不大于3m的情况。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台梁和平台板组成。其中对于踏步板可按两端间支在斜梁上的单向板计算，可取一个踏步作为及单元。对与梯段斜梁可简化为两端间支在上、下平台的梁上的斜梁。对于平台梁则是两端支承在楼梯间承重墙上的简支梁。对于平台板则一般均属于单向板（有是也可能是双向板）。板式楼梯是由梯段板，平台板和平台梁组成。 其中对于梯段板可以简化为简支斜板。对于平台板一般简化为单向板，有时也可能是双向板，对于平台梁则是两端支承在楼梯间承重墙上的简支梁。6-16 板式楼梯与梁式楼梯的传力线路有何不同？答题要点： 答：板式楼梯荷载传递路线：荷载梯段斜板平台板平台梁。梁式楼梯荷载传递路线：荷载踏步板梯斜梁平台板平台梁6-17 简述雨篷和雨篷梁的计算要点和构造要求。答题要点：雨篷可能发生的破坏形式有三种：雨篷板在根部受弯断裂破坏；雨篷梁受弯、剪、扭破坏；雨篷整体倾覆破坏。为防止雨篷可能发生的破坏，应进行雨篷板的受弯承载力计算、雨篷梁的弯剪扭计算、雨篷整体的抗倾覆验算，以及采取相应的构造措施。雨篷板的配筋按悬臂板计算，计算截面在板的根部。受力钢筋应布置在板的上部，受力筋必须伸入雨篷梁并与梁中的钢筋连接，并应满足受拉钢筋锚固长度la的要求。雨篷板的分布钢筋应布置在受力钢筋的内侧，按构造要求设置。在雨篷梁的内力计算中，不仅要对其进行受弯、受剪计算，必要时还应进行受扭计算。对于埋入砌体内的悬臂板式雨篷，为防止雨篷的整体倾覆破坏，满足雨篷的抗倾覆要求，通常采用加大雨篷梁嵌入墙内的支承长度或使雨篷梁与周围的结构拉结等处理办法。图6-47 带构造翻边的悬臂板式雨篷的配筋(a)直翻边 (b)斜翻边悬臂雨篷板有时带构造翻边，这时应考虑积水荷载对翻边的作用。当为竖直翻边时，积水将对其产生向外的推力，翻边的钢筋应置于靠积水的内侧，且在内折角处钢筋应有良好锚固（图6-47a）。但当为斜翻边时，则应考虑斜翻边重量所产生的力矩使其有向内倾倒的趋势，翻边钢筋应至于外侧，且应弯入平板一定的长度（图6-47b）。