钢筋混凝土肋形结构计算课件.pptx

肋形结构肋形结构是由是由板板和和支承板的梁支承板的梁等钢筋混凝土受弯构件所组成的等钢筋混凝土受弯构件所组成的板梁结构。板梁结构。广泛用于房屋建筑中的广泛用于房屋建筑中的楼盖楼盖、屋盖屋盖以及以及阳台阳台、遂洞进水口上的、遂洞进水口上的工作平台工作平台、闸坝上、闸坝上交通平台交通平台、闸闸门门、扶壁式、扶壁式挡土墙挡土墙、基础基础、水池水池顶板顶板等部位等部位。第9章钢筋混凝土肋形结构9.1 9.1 概述概述1第1页/共65页2楼梯雨蓬基础挡土墙第2页/共65页竖向荷载荷载传递楼板次梁主梁墙柱基础地基板板次梁次梁主梁主梁柱柱墙墙肋形结构竖向荷载的传递：肋形结构竖向荷载的传递：肋形结构竖向荷载的传递：肋形结构竖向荷载的传递：3第3页/共65页现浇整体式现浇整体式混凝土全部现场浇筑刚度大，整体性好，抗震性好，防水性好模板用量大、现场作业量大、工期长4第4页/共65页装装 配配 式式梁板构件事先预制，现场拼装施工进度快，省工省材，符合工业化要求刚度和整体性差，对抗震不利5第5页/共65页现浇整体式现浇整体式装装 配配 式式装配整体式装配整体式混凝土全部现场浇筑刚度大，整体性好，抗震性好，防水性好模板用量大、现场作业量大、工期长梁板构件事先预制，现场拼装施工进度快，省工省材，符合工业化要求刚度和整体性差，对抗震不利将预制梁板吊装后，通过整结措施构成整体介于整体式和装配式间刚度、整体性和抗震性能比装配式稍好。6第6页/共65页第7页/共65页肋形结构的分类l2l1荷载如何传递到板四周梁？板板主要传力方向：短边方向 or 长边方向？8第8页/共65页9 在长、短跨分别取单位宽度板带，由变形协调可求出各自承担的荷载比例。第9页/共65页现浇肋形结构现浇肋形结构现浇单向板肋形结构现浇单向板肋形结构现浇双向板肋形结构现浇双向板肋形结构l2l1板板单向板双向板当l2/l13时，荷载沿短跨方向传递。当l2/l12时，荷载沿短、长跨向传递。当2l2/l10.1lc，l01.1ln梁：b0.05lc，l01.05 ln ln 净跨度。剪力 计算跨度l0ln 20第20页/共65页计算跨度（塑性方法）弯矩板 两端整浇：l0ln 两端简支：l0ln+h 且l0lc 一端整浇、一端简支：l0ln+h/2 且l0ln+a/2梁 两端整浇：l0ln 两端简支：l01.05ln且l0lc 一端整浇、一端简支：l01.025ln 且l0ln+a/2剪力计算跨度l0ln 21第21页/共65页折算荷载u采用增大恒荷载和减小活荷载的方法弥补铰支座假定引起的误差。u折算荷载 板 g=g+q/2 q=q/2 次梁 g=g+q/4 q=3q/4 主梁 不调整u当板或梁搁置在砌体或钢结构上时不作调整。22第22页/共65页内力分析方法内力分析方法按弹性理论方法按塑性理论方法内力分析目的内力分析目的求得控制截面的Mmax，-Mmax，Vmax，为计算配筋做准备。ABCDEF12345梁、板内力分析计算梁、板内力分析计算：假定梁、板为理想弹性体系：考虑梁、板砼材料的塑性特点，考虑塑性内力重分布23第23页/共65页活荷载的最不利布置按弹性理论方法按弹性理论方法24第24页/共65页该跨布活载，再隔跨布活载。该跨布活载，再隔跨布活载。该跨不布活载，邻跨布置，再隔跨布活载。该跨不布活载，邻跨布置，再隔跨布活载。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载（同上）。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载（同上）。活荷载的最不利布置按弹性理论方法按弹性理论方法某跨跨内最大正弯矩某跨跨内最大负弯矩 某支座最大负弯矩 某支座最大剪力 ABCDEF12345可得：M1max、M3max、M5max；M2min、M4min、VAmax、VFmax。ABCDEF12345可得：M2max、M4max、M1min；M3min、M5min。25第25页/共65页该跨布活载，再隔跨布活载。该跨布活载，再隔跨布活载。该跨不布活载，邻跨布置，再隔跨布活载。该跨不布活载，邻跨布置，再隔跨布活载。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载（同上）。该支座相邻两跨布活载，再隔跨布活载（同上）。活荷载的最不利布置按弹性理论方法按弹性理论方法某跨跨内最大正弯矩某跨跨内最大负弯矩 某支座最大负弯矩 某支座最大剪力 可得：MBmax、VB左max、VB右max。ABCDEF12345ABCDEF12345可得：MCmax、VC左max、VC右max。26第26页/共65页内力计算q按结构力学方法求相应弯矩、剪力。q为减轻计算工作量，已将等跨连续梁、板在各种不同荷载作用下的内力计算简化为查表（附录6 等截面连续梁在常用荷载下的内力系数表）进行。均布荷载下：集中荷载下：按弹性理论方法按弹性理论方法27第27页/共65页求得支座或跨内弯矩、剪力极值后，即可进行截面设计。欲要钢筋弯起、截断，则还需了解各截面可能产生的弯矩、剪力极值。欲求各截面可能产生的内力极值，需画结构的内力包络图。内力包络图代表连续梁各截面可能出现的最大（最小）内力。内力包络图按弹性理论方法按弹性理论方法ABCDEF1234528第28页/共65页 将每一种最不利位置的活载与恒载共同作用下产生的弯矩（或剪力），用同一比例画在同一基线上，取其外包线即为弯矩（或剪力）包络图。对于梁板结构，只有弯矩和剪力包络图。内力包络图按弹性理论方法按弹性理论方法ABCDEF12345弯矩包络图用来计算和配置梁的纵向钢筋；剪力包络图用来计算和配置箍筋和弯起钢筋29第29页/共65页按弹性理论方法按弹性理论方法内力包络图30第30页/共65页按弹性理论方法按弹性理论方法内力包络图31第31页/共65页 连续板或梁与支座整浇，危险截面在支座边缘。Mc：支座中心线处截面的弯矩和剪力；V0：按简支梁计算的支座剪力b：支座宽度按弹性理论方法按弹性理论方法弯矩、剪力设计值支座边缘处：32McMbVcVb第32页/共65页按弹性理论方法按弹性理论方法连续板、梁的弯矩计算值33第33页/共65页按塑性理论方法按塑性理论方法按弹性理论计算方法将混凝土视为弹性体，认为结构的荷载与内力、变形为线性关系。但实际混凝土是一种弹塑性材料，且易受拉开裂，钢筋在达到屈服时也存在很大塑性变形，钢筋混凝土材料具有明显的弹塑性性质。弹性体弹性体混凝土混凝土钢筋钢筋 对静定结构，结构内力计算与材料弹、塑性无关，但由于材料出现塑性特性，使截面出现应力重分布现象。对超静定结构，计算结构内力需用到EI等，故当钢筋混凝土材料塑性现象后，各截面的内力不再遵循弹性计算结果，称为内力重分布或塑性内力重分布。因此，考虑塑性内力重分布的设计方法，充分考虑钢筋混凝土构件的塑性性能，是更切合实际、更合理的，能较好地符合结构的实际受力状态。同时，考虑塑性内力重分布的方法能挖掘结构潜在的承载力，达到节省材料和改善配筋的目的，可以取得一定的经济效益。34第34页/共65页M/Mu-f图按塑性理论方法按塑性理论方法塑性铰塑性铰与力学中理想铰的区别：塑性铰与力学中理想铰的区别：McrMyMu塑性铰塑性铰1、理想铰不能承受弯矩，塑性铰能承受基本不变的弯矩（MyMu）。2、理想铰集中于一点，塑性铰分布在一定的长度区域。3、理想铰可任意无限转动，塑性铰只能沿弯矩方向有限转动。35第35页/共65页工程结构全部未知力可由全部未知力可由静力平衡条件静力平衡条件确定。确定。除除静力平衡条件静力平衡条件外，还需按外，还需按变形协调条件变形协调条件才能确才能确定内力的结构。定内力的结构。静定结构超静定结构按塑性理论方法按塑性理论方法出现塑性铰形成几何可变体系，破坏静定结构塑性铰塑性铰36第36页/共65页出现塑性铰减少超静定次数，尚未破坏工程结构全部未知力可由全部未知力可由静力平衡条件静力平衡条件确定。确定。除除静力平衡条件静力平衡条件外，还需按外，还需按变形协调条件变形协调条件才能确才能确定的结构。定的结构。静定结构超静定结构按塑性理论方法按塑性理论方法超静定结构出现第1个塑性铰n次超静定结构减少一次超静定次数，尚未破坏出现第n个塑性铰减少一次超静定次数，尚未破坏出现第n+1个塑性铰形成几何可变体系，结构破坏出现第i个塑性铰塑性内力重分布塑性内力重分布37第37页/共65页实际钢筋砼结构所受内力并非按弹性理论计算结果，而是比按弹性理论计算结果大，可正确估计结构的承载力及变形和裂缝。考虑材料塑性性质分析结构内力更加合理、更符合梁板结构的实际工作状态。考虑材料塑性性质可充分发挥结构的承载力，带来一定的经济效果。一定范围内可以人为控制结构的弯矩分布，简化设计，简化配筋构造，方便施工。超静定结构的内力重分布按塑性理论方法按塑性理论方法在塑性铰出现后的加载过程中，结构的内力经过了一个重新分布的过程，这个过程称为塑性内力重分布。考虑塑性内力重分布的意义38第38页/共65页第39页/共65页按塑性理论方法按塑性理论方法在弹性理论所得结果的基础上进行一定的调整（弯矩调幅法弯矩调幅法）。如何考虑塑性内力重分布弯矩调幅法 考虑钢筋混凝土结构的考虑钢筋混凝土结构的塑性内力重分布塑性内力重分布，把构件按弹性理论得出弯矩值和，把构件按弹性理论得出弯矩值和剪力值进行适当剪力值进行适当调整调整。在按弹性理论分析得的内力的基础上，确定塑性铰的部位及塑性弯矩值。对连续梁、板首先出现塑性铰的位置宜设计在支座截面。对弯矩绝对值较大的截面弯矩（支座弯矩）进行调整，然后按调整后的内力进行截面设计。调幅系数调整后，按静力平衡条件求得其他截面内力。40第40页/共65页第41页/共65页1、为保证塑性铰具有足够的转动能力，必须限制截面配筋率，相对受压区高度应满足0.100.35，同时宜采用塑性较好的HPB235、HRB335级和HRB400级钢筋。2、弯矩调幅系数不宜超过0.25。3、调幅后的支座弯矩平均值与跨中弯矩之和，不应小于按简支梁计算的跨中最大弯矩M0的1.02倍。支座和跨中截面的弯矩值均应不小于M0的1/3。4、应保证结构在实现弯矩调幅所要求的内力重分布之前不发生剪切破坏。弯矩调幅法的原则弯矩调幅法的原则按塑性理论方法按塑性理论方法42第42页/共65页直接承受动力和重复荷载的结构。在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处于侵蚀环境中的结构。预应力结构和二次受力叠合结构。要求有较高安全储备的结构。不宜考虑内力重分布的情况按塑性理论方法按塑性理论方法43第43页/共65页按塑性理论方法按塑性理论方法（1）等跨连续梁承受均布荷载时M=mb(g+q)l02V=vb(g+q)ln承受集中荷载时M=mb(G+Q)l0V=vbn(G+Q)调整后的内力计算mb：考虑塑性内力重分布时的弯矩计算系数，见表9-3。vb：考虑塑性内力重分布时的剪力计算系数，见表9-4。：集中荷载修正系数，见表9-5。n：跨内集中荷载个数。（2）等跨连续板承受均布荷载M=mp(g+q)l02mp：考虑塑性内力重分布时的弯矩计算系数，见表9-2。44适用条件？适用条件？不等跨？不等跨？处理原则？处理原则？第44页/共65页第45页/共65页板的配筋配筋计算配筋计算 l根据计算得的内力，按照钢筋混凝土基本理论中的方法进行配筋计算。l对于跨内正弯矩，钢筋应配置在板底（板底正筋）对于支座负弯矩，钢筋应配置在板顶（板面负筋）l单向板，算得的钢筋应沿着板的短跨方向布置。l板受力钢筋的配筋方式有弯起式和分离式两种。l板不直接承受集中荷载作用，一般不进行斜截面受剪承载力计算。46第46页/共65页弯弯起起式式分分离离式式一端弯起一端弯起两端弯起两端弯起板的配筋配筋计算配筋计算 47第47页/共65页跨中和支座钢筋分别配，全部采用直钢筋。跨中直筋可连续几跨不切断，也可每跨都断开。qg3，aln4；qg3，aln3。板较薄，负弯矩受力筋端部可做直角弯钩，抵至板底。分分 离离 式式板的配筋配筋计算配筋计算 48第48页/共65页板的配筋构造钢筋配筋计算配筋计算 498882508第49页/共65页连续梁的配筋q跨中正弯矩，应按T形截面设计；支座负弯矩，应按矩形梁计算。q钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩和剪力包络图确定，画抵抗弯矩图校核，确定支座顶面纵筋的切断位置。q伸入支座内的跨中纵筋不少于2根。q先配各跨中纵筋，部分可根据斜截面承载力弯起后伸入支座，承担支座负弯矩，不满足支座正截面承载力需要时，另加直筋。配筋计算配筋计算 q若箍筋和弯起筋不满足斜截面承载力时，另加斜筋或鸭筋。50第50页/共65页As/4As/4As/4第51页/共65页连续梁的配筋配筋计算配筋计算 q主梁、次梁相交处，主梁承受次梁传来的集中荷载，须设附加横向钢筋（箍筋或吊筋）承担集中荷载。附加箍筋和吊筋h1h1附加箍筋或吊筋的布置范围：s s=2=2h h1 1+3+3b b52第52页/共65页Asv：附加横向钢筋的总截面面积；K：承载力安全系数F：次梁传给主梁的集中荷载设计值；fyv：附件横向钢筋的抗拉强度设计值；：吊筋与梁轴线的夹角；m：附加箍筋的排数；n：同一截面内附加箍筋的肢数。配筋计算配筋计算 连续梁的配筋53第53页/共65页9.3 9.3 现浇双向板肋梁楼盖现浇双向板肋梁楼盖现浇双向板肋梁楼盖现浇双向板肋梁楼盖一、双向板的受力特点l02l01板板双向板当l02/l012时，板在荷载作用下，纵、横两个方向的弯曲都不能忽略的板双向板的受力和变形比较复杂，实际工程中常用实用的简化方法。整体式双向板中的四边支承板，板的荷载由短边和长边两个方向共同承受，各板带分得的荷载值与l02/l01有关。l02/l01值较接近时，两个方向承担的弯矩较接近；随l02/l01值增大，短向板带弯矩值逐渐增大，长向板带弯矩值逐渐减小。实际上相邻板带之间不是独立的，而是存在约束，存在扭转作用。54第54页/共65页 四边简支正方形或矩形双向板在均布荷载作用下：双向板变形图二、双向板试验结果裂缝出现前，板基本处于弹性工作阶段，短跨方向的最大正弯矩出现在中点，长跨方向的最大正弯矩偏离跨中截面。板的竖向位移呈碟形，四角有翘起的趋势，板传给支座的压力不沿边长均匀分布，中部大，两边小。l02l01板板55第55页/共65页接近破坏时，因支座处负弯矩作用，板顶四角出现与对角线大致垂直的圆弧形裂缝。荷载增加，在跨中正弯矩作用下，第一批裂缝出现在板底中间且平行于长边方向，伸向板角处裂缝与板边大致呈45角。最后，跨中及对角线方向受力筋屈服，混凝土达到抗压强度，板破坏。56第56页/共65页v按理论分析，钢筋应垂直于裂缝的方向配置。v试验表明钢筋布置方向对破坏荷载无显著影响。v平行于板边配筋，施工方便，因此钢筋平行于板边布置。v分别算出两个方向的弯矩，分别进行配筋。v配筋率相同，采用较细的钢筋有利；v钢筋数量相同，板中间钢筋排列较密比均布有利。三、双向板配筋方案57第57页/共65页vv弹性计算方法根据薄板小挠度理论假定进行。弹性计算方法根据薄板小挠度理论假定进行。vv工程设计根据板的荷载及支承情况利用表格工程设计根据板的荷载及支承情况利用表格（附录（附录1010）计算。计算。四、按弹性方法计算双向板内力均载下单块矩形双向板：均载下单块矩形双向板：单块板单块板四边简支三边简支一边固定对边简支对边固定四边固定邻边简支邻边固定三边固定一边简支58第58页/共65页多跨连续双向板多跨连续双向板多跨连续双向板多跨连续双向板跨中最大弯矩 思路：简化为单块板。思路：简化为单块板。棋盘式布置活荷载棋盘式布置活荷载荷载布置方式：支座简化：将荷载布置简化为满布的g和一上一下作用的q的叠加。g=g+q2，g作用下中间支座固定；qq2，q作用下中间支座简支。边支座根据实际情况确定。59第59页/共65页 相邻两跨板的另一端支承不同，或两跨度不等，取相邻两跨b板同一支座弯矩的平均值作为该支座的计算弯矩值。支座最大负弯矩满布活荷载满布活荷载荷载布置方式：支座简化：各跨板在中间支座为固定，边支座按实际情况。60第60页/共65页五、双向板的截面设计与构造1、弯矩设计值折减 四边与梁整体连接的双向板，由于周边梁的约束，对板产生很大的推力，可使板内的弯矩减小。因此可对板的弯矩进行折减：l连续板的中间区格的跨中截面和中间支座，弯矩减少20%；l对于边区格跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面，当lb/l01.5时，弯矩减小20%，当1.5lb/l02时，弯矩减少10%。l对于角区格各截面，弯矩不折减。l0lbl0lb61第61页/共65页2、截面有效高度 双向板跨中两个方向均需受力筋，两个方向的h0不同。短跨方向（弯矩较大方向）钢筋排下层，长跨方向钢筋排上层。短跨方向短跨方向h0=h-20长跨方向长跨方向h0=h-303、构造要求与单向板类似，配筋有弯起式和分离式两种方式。62第62页/共65页靠近板边，正弯矩减小，受力钢筋数量可减少。支座最大弯矩求得的钢筋沿板边均布，不得分带减少。受力钢筋直径，间距，弯起点、切断点位置，墙边、墙角等构造钢筋等与单向板相同。将板在两个方向各划分为三个板带，边缘板带为较小跨度的1/4，其余为中间板带。中间板带:按跨中最大弯矩配筋 边缘板带:单位宽度内钢筋用量为中间板带的一半。且每米宽度不少于3根。63第63页/共65页六、双向板支承梁的设计 1、短跨梁上荷载是三角形的，长跨梁上荷载是梯形的（45线法）。3、按塑性理论计算支承梁内力时，可在按弹性理论求得的支座弯矩的基础上进行调幅，计算方法同单向板肋梁楼盖。成相等支座弯矩的等效均载pE，按等效均载作用由附录6求出下的各支座弯矩M支。以M支为连线，叠加按三角形或梯形分布荷载求出的简支梁弯矩图，即为所求的支承梁的弯矩图。2、按弹性理论计算内力时，可将各活载最不利情况下的三角形、梯形荷载折算64第64页/共65页65感谢您的观看。第65页/共65页