梁板结构设计方法(弹性理论)ppt课件.ppt

第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖梁板结构形式 梁板结构形式 单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖 无梁楼盖第九章 混凝土平面楼盖无梁密肋楼盖单向板密肋楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖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=第九章 混凝土平面楼盖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，此即荷载按 载按 最短路径传递原则 最短路径传递原则。当。当L L2 2/L/L1 1大于 大于3 3 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。第九章 混凝土平面楼盖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第九章 混凝土平面楼盖四边支承板第九章 混凝土平面楼盖四边支承板n n 当板的长跨 当板的长跨 l l2 2与短跨 与短跨 l l1 1之比大 之比大于 于3 3 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。n n 在设计中，对 在设计中，对 l l2 2/l l1 13 3 的板按 的板按 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 l l2 2/l l1 12 2 的板按 的板按 双向板 双向板 计算；计算；n n 当 当2 2 l l2 2/l l1 1 3 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。第九章 混凝土平面楼盖主梁与次梁(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L L2 2梁的受力。梁的受力。L2L1n n L L2 2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 L L1 1梁与 梁与 L L2 2梁 梁 线刚度比 线刚度比 增加而 增加而变化 变化？第九章 混凝土平面楼盖(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L L2 2梁的受力。梁的受力。L2L1n n 结论：结论：当 当 L L1 1梁与 梁与 L L2 2梁的线刚度比大于 梁的线刚度比大于8 8 时，时，L L2 2梁在交叉点 梁在交叉点处的负弯矩与 处的负弯矩与 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。n n L L2 2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 L L1 1梁与 梁与 L L2 2梁 梁 线刚度比 线刚度比 增加而 增加而变化 变化？第九章 混凝土平面楼盖(b)两跨连续梁L2(c)简支梁L1(a)交叉梁n n L L1 1 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 L L2 2 梁传来的荷载，梁传来的荷载，一般 一般 L L1 1 梁将其称为 梁将其称为 主梁 主梁，L L2 2 梁称为 梁称为 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。第九章 混凝土平面楼盖(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。第九章 混凝土平面楼盖肋形楼盖的结构布置 第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖u u 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u u 柱网布置决定了主梁的跨度 柱网布置决定了主梁的跨度u u 主梁布置决定了次梁的跨度 主梁布置决定了次梁的跨度u u 次梁布置决定了板的跨度。次梁布置决定了板的跨度。第九章 混凝土平面楼盖u u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58m58mu u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u u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九章 混凝土平面楼盖u u 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50 50 60 60 u u 因此次梁间距一般不宜太大 因此次梁间距一般不宜太大,1.7m2.7m,1.7m2.7mu u 单向板跨度取 单向板跨度取1.53m 1.53m，双向板的跨度取 双向板的跨度取46m 46m 较为合适 较为合适u u 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，宜优先考虑双向板布置，宜优先考虑双向板布置 第九章 混凝土平面楼盖单向板单向板：连续，：连续，h/lh/l不小于不小于1/401/40 简支，简支，h/lh/l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60mm60mm 一般楼面一般楼面70mm70mm双向板双向板：四边简支，：四边简支，h/lh/l11不小于不小于1/451/45 四边连续，四边连续，h/lh/l11不小于不小于1/501/50连续次梁连续次梁：h/lh/l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：h/lh/l不小于不小于1/141/101/141/10钢筋混凝土梁、板截面尺寸的要求第九章 混凝土平面楼盖单向板肋形楼盖，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 第九章 混凝土平面楼盖n n 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。第九章 混凝土平面楼盖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梁和墙上的连续梁。梁和墙上的连续梁。第九章 混凝土平面楼盖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。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5 5 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。第九章 混凝土平面楼盖n n 连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、各跨跨度、刚度 连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、各跨跨度、刚度以及荷载等因素有关。以及荷载等因素有关。n n 但对某一跨来说，相隔两跨以上，上述因素对该跨内力的 但对某一跨来说，相隔两跨以上，上述因素对该跨内力的影响很小。影响很小。n n 简化计算，对于跨数多于五跨的等跨、等刚度、等荷载的 简化计算，对于跨数多于五跨的等跨、等刚度、等荷载的连续梁板，可近似按 连续梁板，可近似按5 5 跨计算。跨计算。n n 少于 少于5 5 跨的，按实际跨数计算。跨的，按实际跨数计算。计算跨数计算跨数第九章 混凝土平面楼盖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 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。n n 从理论上来说，从理论上来说，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 l l0 0的确定方法见 的确定方法见P241 P241。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，计算跨度取净跨 取净跨 l ln n。计算跨度计算跨度第九章 混凝土平面楼盖荷载n n 永久荷载。永久荷载。n n 可变荷载。可变荷载。第九章 混凝土平面楼盖一、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 u u 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u u 恒荷载保持不变 恒荷载保持不变A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5u u 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u u 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，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，得到该截面的内力设计值。得到该截面的内力设计值。A B C D E F1 2 3 4 5第九章 混凝土平面楼盖一、按弹性理论计算一、按弹性理论计算 活荷载最不利布置原则活荷载最不利布置原则 u u 欲求某跨跨中最大弯矩，应在该跨 欲求某跨跨中最大弯矩，应在该跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置。布置活荷载，然后向两侧隔跨布置。A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5A B C D E F1 2 3 4 5u u 欲求某跨跨中最小弯矩，其活荷载 欲求某跨跨中最小弯矩，其活荷载布置与求跨中最大正弯矩时的布置 布置与求跨中最大正弯矩时的布置完全相反。完全相反。u u 欲求某支座截面最大剪力或最大负 欲求某支座截面最大剪力或最大负弯矩，应在该支座相邻两跨布置活 弯矩，应在该支座相邻两跨布置活荷载，然后向两侧隔跨布置 荷载，然后向两侧隔跨布置 A B C D E F1 2 3 4 5第九章 混凝土平面楼盖(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 第九章 混凝土平面楼盖均布荷载或三角形荷载作用下：集中荷载作用下：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n n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 n55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55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33跨相同。跨相同。第九章 混凝土平面楼盖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 采取减小活荷载，加大恒载的方法。第九章 混凝土平面楼盖折算荷载板：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 第九章 混凝土平面楼盖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=30kN2m 2m 2m 2m 2m 2m第九章 混凝土平面楼盖内力包络图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 恒载的内力图叠 恒载的内力图叠 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 内力包络 内力包络图 图。n n 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、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 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 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。第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖第九章 混凝土平面楼盖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。第九章 混凝土平面楼盖n n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n n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u u简化条件简化条件主梁、次梁主梁、次梁u u等效荷载等效荷载u u计算跨度计算跨度n n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阶段小结阶段小结