梁板结构设计方法弹性理论哈工大溷凝土结构设计原理.pptx

梁板结构形式梁板结构形式 单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖无梁楼盖第1页/共40页无梁密肋楼盖单向板密肋楼盖第2页/共40页第3页/共40页第4页/共40页第5页/共40页第6页/共40页第7页/共40页第8页/共40页第9页/共40页第10页/共40页肋形楼盖的荷载传递与计算简图肋形楼盖的荷载传递与计算简图肋形楼盖的荷载传递与计算简图肋形楼盖的荷载传递与计算简图 L1L2P=第11页/共40页L1L2PL1P1L2P2n n荷载沿短跨方向的传递远大于沿长跨方向的传递，此即荷荷载沿短跨方向的传递远大于沿长跨方向的传递，此即荷荷载沿短跨方向的传递远大于沿长跨方向的传递，此即荷荷载沿短跨方向的传递远大于沿长跨方向的传递，此即荷载按载按载按载按最短路径传递原则最短路径传递原则最短路径传递原则最短路径传递原则。当。当。当。当L L2 2/L/L1 1大于大于大于大于3 3时，荷载沿长跨方向时，荷载沿长跨方向时，荷载沿长跨方向时，荷载沿长跨方向的传递可以忽略不计，此时可近似仅按短跨方向的梁进行的传递可以忽略不计，此时可近似仅按短跨方向的梁进行的传递可以忽略不计，此时可近似仅按短跨方向的梁进行的传递可以忽略不计，此时可近似仅按短跨方向的梁进行受力分析；受力分析；受力分析；受力分析；n n荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，传递荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，传递荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，传递荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，传递比例与两个方向的抗弯刚度成正比，此即荷载按刚度分配比例与两个方向的抗弯刚度成正比，此即荷载按刚度分配比例与两个方向的抗弯刚度成正比，此即荷载按刚度分配比例与两个方向的抗弯刚度成正比，此即荷载按刚度分配原则。原则。原则。原则。第12页/共40页单向板与双向板单向板与双向板 (a)两对边简支矩形板(b)两对边简支矩形板的弯曲形状单向板单向板第13页/共40页四边支承板四边支承板第14页/共40页四边支承板n n当板的长跨当板的长跨当板的长跨当板的长跨l l2 2与短跨与短跨与短跨与短跨l l1 1之比大之比大之比大之比大于于于于3 3时，板面荷载沿长跨方时，板面荷载沿长跨方时，板面荷载沿长跨方时，板面荷载沿长跨方向的传递可以忽略，可按沿向的传递可以忽略，可按沿向的传递可以忽略，可按沿向的传递可以忽略，可按沿短跨方向传递考虑。短跨方向传递考虑。短跨方向传递考虑。短跨方向传递考虑。n n此时除四个板角和短边支座此时除四个板角和短边支座此时除四个板角和短边支座此时除四个板角和短边支座附近，板的大部分区域呈现附近，板的大部分区域呈现附近，板的大部分区域呈现附近，板的大部分区域呈现单向弯曲。单向弯曲。单向弯曲。单向弯曲。n n在设计中，对在设计中，对在设计中，对在设计中，对l l2 2/l l1 133的板按的板按的板按的板按单向板单向板单向板单向板计算，而忽略长跨方向的计算，而忽略长跨方向的计算，而忽略长跨方向的计算，而忽略长跨方向的弯矩，仅通过长跨方向配置必要的构造钢筋予以考虑；弯矩，仅通过长跨方向配置必要的构造钢筋予以考虑；弯矩，仅通过长跨方向配置必要的构造钢筋予以考虑；弯矩，仅通过长跨方向配置必要的构造钢筋予以考虑；n n对对对对l l2 2/l l1 122的板按的板按的板按的板按双向板双向板双向板双向板计算；计算；计算；计算；n n当当当当2 2l l2 2/l l1 13 3时，宜按双向板计算，如按单向板计算，则需时，宜按双向板计算，如按单向板计算，则需时，宜按双向板计算，如按单向板计算，则需时，宜按双向板计算，如按单向板计算，则需注意在长跨方向配置足够的构造钢筋。注意在长跨方向配置足够的构造钢筋。注意在长跨方向配置足够的构造钢筋。注意在长跨方向配置足够的构造钢筋。第15页/共40页主梁与次梁主梁与次梁(b)L2梁(c)L1梁(a)交叉梁n n分析图示交叉梁中分析图示交叉梁中分析图示交叉梁中分析图示交叉梁中L L2 2梁的受力。梁的受力。梁的受力。梁的受力。L2L1n nL L2 2梁与梁与梁与梁与L L1 1梁交叉点处的弯矩随梁交叉点处的弯矩随梁交叉点处的弯矩随梁交叉点处的弯矩随L L1 1梁与梁与梁与梁与L L2 2梁梁梁梁线刚度比线刚度比线刚度比线刚度比增加而增加而增加而增加而变化变化变化变化？第16页/共40页(b)两跨连续梁L2(c)简支梁L1(a)交叉梁n n分析图示交叉梁中分析图示交叉梁中分析图示交叉梁中分析图示交叉梁中L L2 2梁的受力。梁的受力。梁的受力。梁的受力。L2L1n n结论：结论：结论：结论：当当当当L L1 1梁与梁与梁与梁与L L2 2梁的线刚度比大于梁的线刚度比大于梁的线刚度比大于梁的线刚度比大于8 8时，时，时，时，L L2 2梁在交叉点梁在交叉点梁在交叉点梁在交叉点处的负弯矩与处的负弯矩与处的负弯矩与处的负弯矩与连续梁连续梁连续梁连续梁L L2 2 梁中间支座负弯矩基本接近。梁中间支座负弯矩基本接近。梁中间支座负弯矩基本接近。梁中间支座负弯矩基本接近。n nL L2 2梁与梁与梁与梁与L L1 1梁交叉点处的弯矩随梁交叉点处的弯矩随梁交叉点处的弯矩随梁交叉点处的弯矩随L L1 1梁与梁与梁与梁与L L2 2梁梁梁梁线刚度比线刚度比线刚度比线刚度比增加而增加而增加而增加而变化变化变化变化？第17页/共40页(b)两跨连续梁L2(c)简支梁L1(a)交叉梁n nL L1 1梁作为梁作为梁作为梁作为L L2 2梁的中间支座，承担着由梁的中间支座，承担着由梁的中间支座，承担着由梁的中间支座，承担着由L L2 2梁传来的荷载，梁传来的荷载，梁传来的荷载，梁传来的荷载，一般一般一般一般L L1 1梁将其称为梁将其称为梁将其称为梁将其称为主梁主梁主梁主梁，L L2 2梁称为梁称为梁称为梁称为次梁次梁次梁次梁。L2L1n n从以上分析可知，当满足一定条件时，可以将交叉梁系简从以上分析可知，当满足一定条件时，可以将交叉梁系简从以上分析可知，当满足一定条件时，可以将交叉梁系简从以上分析可知，当满足一定条件时，可以将交叉梁系简化主梁和次梁分别进行计算。化主梁和次梁分别进行计算。化主梁和次梁分别进行计算。化主梁和次梁分别进行计算。第18页/共40页(b)两跨连续梁L2(c)简支梁L1(a)交叉梁n n在设计中都应充分满足简化条件，否则有可能产生偏于不在设计中都应充分满足简化条件，否则有可能产生偏于不在设计中都应充分满足简化条件，否则有可能产生偏于不在设计中都应充分满足简化条件，否则有可能产生偏于不安全的结果安全的结果安全的结果安全的结果L2L1n n同时也需要对于可能存在的偏于不安全的结果有所认识。同时也需要对于可能存在的偏于不安全的结果有所认识。同时也需要对于可能存在的偏于不安全的结果有所认识。同时也需要对于可能存在的偏于不安全的结果有所认识。第19页/共40页肋形楼盖的结构布置 第20页/共40页第21页/共40页uu肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置uu柱网布置决定了主梁的跨度柱网布置决定了主梁的跨度柱网布置决定了主梁的跨度柱网布置决定了主梁的跨度uu主梁布置决定了次梁的跨度主梁布置决定了次梁的跨度主梁布置决定了次梁的跨度主梁布置决定了次梁的跨度uu次梁布置决定了板的跨度。次梁布置决定了板的跨度。次梁布置决定了板的跨度。次梁布置决定了板的跨度。第22页/共40页uu通常钢筋混凝土主梁的经济跨度为通常钢筋混凝土主梁的经济跨度为58m58muu主梁主梁应尽可能应尽可能沿沿柱网柱网短跨短跨方向布置方向布置uu主梁与柱形成框架作为抗侧力体系主梁与柱形成框架作为抗侧力体系第23页/共40页uu肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的50506060uu因此次梁间距一般不宜太大因此次梁间距一般不宜太大因此次梁间距一般不宜太大因此次梁间距一般不宜太大uu单向板跨度取单向板跨度取单向板跨度取单向板跨度取1.53m1.53m，双向板的跨度取，双向板的跨度取，双向板的跨度取，双向板的跨度取46m46m较为合适较为合适较为合适较为合适uu板板板板双向受力比单向受力更为有效双向受力比单向受力更为有效双向受力比单向受力更为有效双向受力比单向受力更为有效，宜优先考虑双向板布置，宜优先考虑双向板布置，宜优先考虑双向板布置，宜优先考虑双向板布置 第24页/共40页单向板单向板单向板单向板：连续，：连续，：连续，：连续，h/lh/l不小于不小于不小于不小于1/401/40 简支，简支，简支，简支，h/lh/l不小于不小于不小于不小于1/351/35 最小板厚，一般屋面最小板厚，一般屋面最小板厚，一般屋面最小板厚，一般屋面 60mm60mm 一般楼面一般楼面一般楼面一般楼面 70mm70mm双向板双向板双向板双向板：四边简支，：四边简支，：四边简支，：四边简支，h/lh/l1 1不小于不小于不小于不小于1/451/45 四边连续，四边连续，四边连续，四边连续，h/lh/l1 1不小于不小于不小于不小于1/501/50连续次梁连续次梁连续次梁连续次梁：h/lh/l不小于不小于不小于不小于1/181/121/181/12连续主梁或框架梁连续主梁或框架梁连续主梁或框架梁连续主梁或框架梁：h/lh/l不小于不小于不小于不小于1/141/101/141/10钢筋混凝土梁、板截面尺寸的要求钢筋混凝土梁、板截面尺寸的要求第25页/共40页单向板肋形楼盖，楼面荷载的传递路径为：单向板肋形楼盖，楼面荷载的传递路径为：单向板单向板次梁次梁主梁或框架梁主梁或框架梁柱或墙柱或墙双向板肋形楼盖，楼面荷载的传递路径为：双向板肋形楼盖，楼面荷载的传递路径为：双向板双向板周边支承梁或墙周边支承梁或墙柱或墙柱或墙 第26页/共40页n n对于单向板，可取单位板宽（对于单向板，可取单位板宽（对于单向板，可取单位板宽（对于单向板，可取单位板宽（b b=1000mm=1000mm）进行计算）进行计算）进行计算）进行计算n n通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽板带的不动支座，故可单位板宽板带简化为连续梁计算。板带的不动支座，故可单位板宽板带简化为连续梁计算。板带的不动支座，故可单位板宽板带简化为连续梁计算。板带的不动支座，故可单位板宽板带简化为连续梁计算。n n对于次梁和主梁组成交叉梁系，当主次梁线刚度比大于对于次梁和主梁组成交叉梁系，当主次梁线刚度比大于对于次梁和主梁组成交叉梁系，当主次梁线刚度比大于对于次梁和主梁组成交叉梁系，当主次梁线刚度比大于8 8时，主梁可作为次梁的不动支座，次梁可简化为支承于主时，主梁可作为次梁的不动支座，次梁可简化为支承于主时，主梁可作为次梁的不动支座，次梁可简化为支承于主时，主梁可作为次梁的不动支座，次梁可简化为支承于主梁和墙上的连续梁。梁和墙上的连续梁。梁和墙上的连续梁。梁和墙上的连续梁。n n当主梁与柱形成框架结构时，则按框架计算。当主梁与柱形成框架结构时，则按框架计算。当主梁与柱形成框架结构时，则按框架计算。当主梁与柱形成框架结构时，则按框架计算。n n当主梁线刚度与柱线刚度之比大于当主梁线刚度与柱线刚度之比大于当主梁线刚度与柱线刚度之比大于当主梁线刚度与柱线刚度之比大于5 5时，主梁的转动受柱时，主梁的转动受柱时，主梁的转动受柱时，主梁的转动受柱端的约束可忽略，而柱的受压变形通常很小，则此时柱可端的约束可忽略，而柱的受压变形通常很小，则此时柱可端的约束可忽略，而柱的受压变形通常很小，则此时柱可端的约束可忽略，而柱的受压变形通常很小，则此时柱可作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为连续梁。作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为连续梁。作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为连续梁。作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为连续梁。第27页/共40页n n钢筋混凝土楼盖结构通常为现浇整体，连续梁的计算跨度钢筋混凝土楼盖结构通常为现浇整体，连续梁的计算跨度钢筋混凝土楼盖结构通常为现浇整体，连续梁的计算跨度钢筋混凝土楼盖结构通常为现浇整体，连续梁的计算跨度l l0 0应根据支座实际尺寸和受力情况确定。应根据支座实际尺寸和受力情况确定。应根据支座实际尺寸和受力情况确定。应根据支座实际尺寸和受力情况确定。n n从理论上来说，从理论上来说，从理论上来说，从理论上来说，计算跨度计算跨度计算跨度计算跨度l l0 0是两端支座处转动点之间的距离是两端支座处转动点之间的距离是两端支座处转动点之间的距离是两端支座处转动点之间的距离n n按弹性理论计算连续梁内力时，几种支座情况下计算跨度按弹性理论计算连续梁内力时，几种支座情况下计算跨度按弹性理论计算连续梁内力时，几种支座情况下计算跨度按弹性理论计算连续梁内力时，几种支座情况下计算跨度l l0 0的确定方法见图。的确定方法见图。的确定方法见图。的确定方法见图。n n按塑性理论计算时，考虑到塑性铰位于支座边，计算跨度按塑性理论计算时，考虑到塑性铰位于支座边，计算跨度按塑性理论计算时，考虑到塑性铰位于支座边，计算跨度按塑性理论计算时，考虑到塑性铰位于支座边，计算跨度取净跨取净跨取净跨取净跨l ln n。计算跨度计算跨度第28页/共40页折算荷载因忽略了实际支座次梁或主梁扭转刚度的影响计算支座转角大于实际支座转角导致边跨跨中正弯矩计算值大于实际值而支座负弯矩计算值小于实际值 第29页/共40页折算荷载板：折算恒载板：折算恒载 折算活载折算活载 次梁：折算恒载次梁：折算恒载 折算活载折算活载 第30页/共40页一、按弹性理论计算一、按弹性理论计算 活荷载不利布置活荷载不利布置活荷载不利布置活荷载不利布置 uu连续梁上荷载包括恒荷载和活荷载连续梁上荷载包括恒荷载和活荷载连续梁上荷载包括恒荷载和活荷载连续梁上荷载包括恒荷载和活荷载uu恒荷载保持不变恒荷载保持不变恒荷载保持不变恒荷载保持不变ABCDEF12345ABCDEF12345ABCDEF12345ABCDEF12345ABCDEF12345uu而活荷载由于其空间位置的随机性，而活荷载由于其空间位置的随机性，而活荷载由于其空间位置的随机性，而活荷载由于其空间位置的随机性，在各跨的布置具有不确定性在各跨的布置具有不确定性在各跨的布置具有不确定性在各跨的布置具有不确定性uu为确定各跨各个截面可能产生的最为确定各跨各个截面可能产生的最为确定各跨各个截面可能产生的最为确定各跨各个截面可能产生的最大内力，就需要确定针对某一指定大内力，就需要确定针对某一指定大内力，就需要确定针对某一指定大内力，就需要确定针对某一指定截面内力的截面内力的截面内力的截面内力的活荷载最不利布置活荷载最不利布置活荷载最不利布置活荷载最不利布置，并，并，并，并与恒荷载作用下产生的内力组合，与恒荷载作用下产生的内力组合，与恒荷载作用下产生的内力组合，与恒荷载作用下产生的内力组合，得到该截面的内力设计值。得到该截面的内力设计值。得到该截面的内力设计值。得到该截面的内力设计值。ABCDEF12345第31页/共40页(a)1、3、5 跨跨中最大正弯矩的活荷载布置 A B C D E F 1 2 3 4 5(b)2、4 跨跨中最大正弯矩的活荷载布置 A B C D E F 1 2 3 4 4 5(c)B 支座最大负弯矩和最大剪力 的活荷载布置 A B C D E F 1 2 3 4 5 第32页/共40页均布荷载或三角形荷载作用下：均布荷载或三角形荷载作用下：集中荷载作用下：集中荷载作用下：内力计算内力计算n n按弹性理论计算连续梁的内力可采用结构力学方法按弹性理论计算连续梁的内力可采用结构力学方法按弹性理论计算连续梁的内力可采用结构力学方法按弹性理论计算连续梁的内力可采用结构力学方法n n对于工程中经常遇到的对于工程中经常遇到的对于工程中经常遇到的对于工程中经常遇到的2525跨等跨连续梁，在不同跨等跨连续梁，在不同跨等跨连续梁，在不同跨等跨连续梁，在不同荷载布置下的内力已编制表格供查用。荷载布置下的内力已编制表格供查用。荷载布置下的内力已编制表格供查用。荷载布置下的内力已编制表格供查用。n n5 5跨以上的等跨连续梁可简化为跨以上的等跨连续梁可简化为跨以上的等跨连续梁可简化为跨以上的等跨连续梁可简化为5 5跨计算，即所有中跨计算，即所有中跨计算，即所有中跨计算，即所有中间跨的内力均取与第间跨的内力均取与第间跨的内力均取与第间跨的内力均取与第3 3跨相同。跨相同。跨相同。跨相同。第33页/共40页内力包络图内力包络图n n将所有活荷载不利布置情况的内力图与将所有活荷载不利布置情况的内力图与将所有活荷载不利布置情况的内力图与将所有活荷载不利布置情况的内力图与恒载的内力图叠恒载的内力图叠恒载的内力图叠恒载的内力图叠加，加，加，加，并将这些内力图全部叠画在一起，其外包线就是并将这些内力图全部叠画在一起，其外包线就是并将这些内力图全部叠画在一起，其外包线就是并将这些内力图全部叠画在一起，其外包线就是内力包络内力包络内力包络内力包络图图图图。n n内力包络图内力包络图内力包络图内力包络图给出了连续梁各个截面可能出现的内力的上、给出了连续梁各个截面可能出现的内力的上、给出了连续梁各个截面可能出现的内力的上、给出了连续梁各个截面可能出现的内力的上、下限，是连续梁截面承载力设计计算的依据下限，是连续梁截面承载力设计计算的依据下限，是连续梁截面承载力设计计算的依据下限，是连续梁截面承载力设计计算的依据n n如如如如弯矩包络图弯矩包络图弯矩包络图弯矩包络图是计算和布置纵筋的依据，也即抵抗弯矩图是计算和布置纵筋的依据，也即抵抗弯矩图是计算和布置纵筋的依据，也即抵抗弯矩图是计算和布置纵筋的依据，也即抵抗弯矩图应包住弯矩包络图；应包住弯矩包络图；应包住弯矩包络图；应包住弯矩包络图；n n剪力包络图剪力包络图剪力包络图剪力包络图是计算和布置腹筋的依据，也即抵抗剪力图应是计算和布置腹筋的依据，也即抵抗剪力图应是计算和布置腹筋的依据，也即抵抗剪力图应是计算和布置腹筋的依据，也即抵抗剪力图应包住剪力包络图。包住剪力包络图。包住剪力包络图。包住剪力包络图。第34页/共40页分析以下两跨连续梁的弯矩包络图分析以下两跨连续梁的弯矩包络图G=30kNG=30kNQ=30kNQ=30kN2m2m2m2m2m2m第35页/共40页第36页/共40页第37页/共40页支座弯矩和剪力设计值按弹性理论计算连续梁、板内力时，由于实际支按弹性理论计算连续梁、板内力时，由于实际支座有一定的宽度，因此按座有一定的宽度，因此按计算跨度计算跨度得到支座截面得到支座截面的弯矩和剪力值比实际支座边缘处的弯矩和剪力的弯矩和剪力值比实际支座边缘处的弯矩和剪力值要大，而截面设计应以支座边缘处的梁截面进值要大，而截面设计应以支座边缘处的梁截面进行。行。第38页/共40页n n梁板结构形式梁板结构形式梁板结构形式梁板结构形式n n荷载传递原则荷载传递原则荷载传递原则荷载传递原则n n单向板、双向板单向板、双向板单向板、双向板单向板、双向板n n肋形楼盖结构分析模型肋形楼盖结构分析模型肋形楼盖结构分析模型肋形楼盖结构分析模型uu简化条件简化条件简化条件简化条件主梁、次梁主梁、次梁主梁、次梁主梁、次梁uu等效荷载等效荷载等效荷载等效荷载uu计算跨度计算跨度计算跨度计算跨度n n活荷载不利布置活荷载不利布置活荷载不利布置活荷载不利布置n n内力包络图内力包络图内力包络图内力包络图阶段小结阶段小结阶段小结阶段小结第39页/共40页感谢您的观看。第40页/共40页