混凝土课件.ppt
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1、关于混凝土第1页,此课件共160页哦绪论 结构的定义广义定义:房屋建筑和土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的实体。狭义定义:工程实体的承重骨架。具体关系:结构和荷载的相互转化。结构的种类:钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等。第2页,此课件共160页哦结构的分类1.水平承重结构:水平布置,主要承受水平荷载。2.竖向承重结构:竖向布置,主要承受水平承重结构传来荷载的集合。3.底部承重结构:水平布置,主要承受竖向承重结构传来荷载的集合。*注意:水平承重结构,竖向承重结构,底部承重结构是一个整体,它们相互作用、相互影响,构件可能有交叉,影响可能反向作用。第3页,此课件共160页哦结构的选
2、型和布置原则结构选型的基本原则:1).满足使用要求;2).受力性能好;3).施工简便;4).经济合理。第4页,此课件共160页哦结构的选型和布置原则结构布置原则:1).在满足使用要求的条件下,沿结构的平面和竖向应尽可能地简单、规则、均匀、对称,避免发生突变;2).荷载传递路线明确,结构计算简图简单并易于确定;3).结构的整体性好,受力可靠;4).施工简便;5).经济合理。第5页,此课件共160页哦混凝土结构的分析方法:基本原则:按照国家规范、规定执行;确定最不利状况;计算模式和计算图形符合实际;采用合理的计算方法;不轻信计算机计算结果。附:现中国主要采用的计算机结构计算软件:PKPM系列、TB
3、SA系列、SAP系列第6页,此课件共160页哦混凝土结构的分析方法:各种分析方法:线弹性分析方法:考虑塑性内力重分布的分析方法:塑性极限分析方法:非线性分析方法:实验分析方法:第7页,此课件共160页哦第一章 梁板结构【教学要求教学要求】1、熟练掌握整体式单向梁板结构的内力按弹性及考虑塑性内力重分布的计算方法和构造要求;2、熟练掌握整体式双向梁板结构的内力弹性计算方法和构造要求;3、掌握整体式楼梯和雨篷的设计方法;4、掌握预制板的布置与连接方法和内力计算要点;5、熟悉折算荷载、塑性铰、内力重分布、弯矩调幅等概念;6、了解无梁楼盖的设计方法和构造要求。【难点难点】1、内力重分布概念的建立和应用;
4、、内力重分布概念的建立和应用;2、板上最不利荷载布置。、板上最不利荷载布置。第8页,此课件共160页哦有关的概念有关的概念 1、梁板结构:简单地说,梁板结构指由梁和板共同组成的受力体系(骨架),广泛应用于屋盖、楼盖、楼梯和雨篷等处。2、屋盖:建筑上也叫屋顶,通常由防水层、(找坡层)、保温层、(找平层)和结构层组成,在结构概念上特指结构层。3、楼盖:建筑上也叫楼层,通常由面层、(找平层)、结构层、顶棚共同组成,在结构概念上特指结构层。4、小结:楼盖和屋盖在建筑概念上有所不同,而在结构概念上基本相同,因此可以通称为楼(屋)盖体系。第9页,此课件共160页哦楼(屋)盖的主要作用:楼(屋)盖的主要作用
5、:1、承受楼面上的竖向荷载并传到竖向结构上;2、将水平荷载传递或分配到竖向结构;3、作为竖向结构的水平联系构件或支撑点。对楼盖的结构设计要求: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。第10页,此课件共160页哦楼盖结构的分类:楼盖结构的分类:(一)、按施工方法分:可分为:现浇钢筋混凝土楼盖、预制装配式钢筋混凝土楼盖和装配整体式楼盖。而现浇钢筋混凝土楼盖按支承受力条件不同可分为:肋形楼盖(单向和双向)、井字楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖四类。(二)、按预应力施加情况分:可以分为
6、:钢筋混凝土楼盖和预应力钢筋混凝土楼盖。第11页,此课件共160页哦梁板结构形式按结构形式按结构形式:单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖第12页,此课件共160页哦第13页,此课件共160页哦如图所示,在承受均布荷载的四边支承板跨中截出两个相互垂直的宽度为1m的板带。假设不考虑平行板带间的相互影响,则各板带根据跨中变形协调条件进行分配:由上式可见,由于板带支承条件和板厚相同,则;两个方向分配的荷载仅与其跨度比有关或与其线刚度比有关。第14页,此课件共160页哦 这种分析方法应用的前提条件:1)弹性薄板2)全截面内按照最大位置计算量配筋第15页,此课件共160页哦规范规定:l2/l1=3时,按单向板
7、设计;l2/l1 2时,按双向板设计;2 l2/l1 150mm时,不宜大于1.5h,且不宜大于250mm。3、弯起与截断:跨中承受正弯矩的钢筋不宜截断和弯起,支座承受负弯矩的钢筋可以在距支座边缘不小于a处截断。当q/g3时,a=l0/4,当q/g3时,a=l0/3。4、钢筋的锚固:简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于5d,d为下部纵向受力钢筋的直径。配筋构造配筋构造第65页,此课件共160页哦B、构造钢筋、构造钢筋 1、分布钢筋:作用:绑扎固定受力钢筋;承受板中的温度应力和混凝土收缩应力;将作用于板上的集中或局部荷载分散给更多的受力钢筋承受。布置:在垂直于受力钢筋的方向,
8、单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于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,间距不宜大于250mm,直径不宜小于6mm,对集中荷载较大的,其间距不宜大于200mm。2、附加钢筋:(1)钢筋混凝土现浇板应沿支承周边配置上部构造钢筋,其间距不宜大于200mm,直径不宜小于8mm,并符合下列规定:第66页,此课件共160页哦1)、周边现浇的板:在板边上部设置垂直板边的构造钢筋,其截面面积不宜小于板跨中相应方向纵向钢筋截面面积的1/3,该钢筋自梁边或墙边伸入板内的长度,在单向板中不宜小于短方向计算跨度的1/5,在双向板中不宜小于短方向计算跨度的1/4;在板角处该钢筋应沿两个垂直方
9、向布置或按放射状布置。上述构造钢筋应按受拉钢筋锚固在梁内或墙内和柱内。2)、嵌固在砌体墙内的板:其上部与板边垂直的构造钢筋伸入板内的长度,从墙边算起不宜小于板短方向跨度的1/7;在梁边嵌固于墙内的板角部分,应配置双向上部构造钢筋,该钢筋伸入板内的长度,从墙边算起不宜小于板短方向跨度的1/4;沿受力方向配置的上部构造钢筋,其截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的1/3,沿非受力方向配置的上部构造钢筋可以适当较少。第67页,此课件共160页哦(2)、现浇板的受力筋与梁平行时,应沿梁长度方向配置间距不大于200mm且与梁垂直的上部构造钢筋,其直径不宜小于8mm,且单位长度内的总截面面积不宜小于
10、单位宽度内受力钢筋截面面积的1/3。该钢筋伸入板内的长度,从梁边算起不宜小于板计算跨度的1/4。C、板的支承长度:1、板的支承长度应满足受力钢筋在支座内的锚固长度;2、现浇板搁置在砖墙上的支承长度一般不小于板厚,且不小于120mm;在钢筋混凝土梁上的支承长度不小于80mm。第68页,此课件共160页哦注意:负钢筋直径一般不宜太细,施工时设置马凳筋(马凳筋(铁码)支撑)支撑板内正、负钢筋间距宜相同而直径不同,直径不宜多于两种 实际面积和计算面积相差一般不超过5 注:实际设计中一般要求实际面积大于计算面积 连续板配筋方式 弯起式 分离式 a、弯起式配筋的受力钢筋有弯起钢筋和正、负钢筋三种。弯起钢筋
11、可按跨中正钢筋的直径和间距,在支座附近弯起(数量为1/31/2),弯起钢筋不足,可再另加直的负钢筋。弯起式配筋锚固较好,节约钢材,施工较复杂,应用少 第69页,此课件共160页哦弯起式第70页,此课件共160页哦b、分离式配筋 钢筋的锚固稍差,耗钢量略高,但设计和施工都比较简便,是工程中常用的配筋方式。当板厚超过120mm且承受的动荷载较大时,不宜采用分离式配筋。连续单向板内受力钢筋的弯弯起起和和截截断断如图所示。a a:q/g3时,a1/4ln;当q/g 3时,a1/3ln。ln为板的净跨。相邻跨度之差超过20、或各跨荷载相差很大时,钢筋的弯起和截断应按其弯弯矩矩包包络络图图确定。第71页,
12、此课件共160页哦分离式第72页,此课件共160页哦板的配筋第73页,此课件共160页哦次梁的强度(配筋)计算次梁的强度(配筋)计算(一)次梁的强度计算:(一)次梁的强度计算:1、截面尺寸、截面尺寸(1)、截面高度h从刚度条件出发,根据工程经验,简支梁、连续梁和悬臂梁的截面高度可按表1-3采用。(2)、截面宽度b梁的宽度一般根据梁的高度来确定:对于矩形截面梁,取b=(1/21/2.5)h对于T形截面梁,取b=(1/2.51/3.0)h(3)、常用尺寸为便于施工,并有利于模板的定型化,梁的截面尺寸应按统一规格采用,一般取为:梁高h=150、180、200、240、250mm,大于250mm时按5
13、0mm进级。梁宽b=120、150、180、200、220、250mm,大于250mm时按50mm进级,大于800mm时按100mm进级。第74页,此课件共160页哦不需作挠度计算的梁的最小截面高度不需作挠度计算的梁的最小截面高度 表表1-3第75页,此课件共160页哦次梁的强度(配筋)计算次梁的强度(配筋)计算2、次梁的计算简图:连续梁3、次梁的内力计算(按塑性内力重分布法)(1)、单向板向次梁的荷载传递:短边受力、长边为零。(2)、弯矩计算同板(3)、剪力计算按表1.4进行 4、次梁的配筋计算:应该进行正截面和斜截面两个承载力强度验算,可根据实际情况按矩形或T形截面进行。配筋的一般规定(略
14、)配筋的一般规定(略)构造要求(略)构造要求(略)第76页,此课件共160页哦主梁的强度计算与构造要求主梁的强度计算与构造要求(一)强度计算:1、截面尺寸的确定:(略)2、主梁的计算简图:(1)、支座:根据实际情况进行简化(墙支为简支、柱支为固定);(2)、荷载:主梁的自重(假设以集中荷载作用在次梁所在位置)、次梁传来的集中荷载、主梁直接承受的其他荷载。3、主梁的内力计算(按弹性理论计算)(1)、弯矩计算(恒载、活荷载作用位置变化)(2)、剪力计算(恒载、活荷载作用位置变化)(3)、作弯矩、剪力包络图。(二)构造要求(略)第77页,此课件共160页哦单向板作业1、连续梁、板按弹性理论计算时,其
15、支承方面的假定有哪些与实际不符,如何处理?2、为什么采用折算荷载能满足“自由链杆支座”的假定?3、保证塑性铰转动能力的主要措施有哪些?4、试绘制五跨连续梁第一跨跨中正弯矩、支座负弯矩、支座剪力的内力包络图。第78页,此课件共160页哦 单向板肋梁楼盖设计程序单向板肋梁楼盖设计程序 1、板的设计a、拟定板厚 b、次梁截面选择 c、板恒、活载计算 d、确定弹、塑性计算方法 e、内力计算(弹性不利位置,塑性调幅)f、截面受力筋 g、构造、附加钢筋2、次梁设计a、梁截面选择 b、板传来的荷载 c、梁上墙荷载 d、梁自重 e、内力计算(弹性不利布置、弯矩,塑性调幅)f、正、斜截面钢筋面积 g、纵筋构造
16、h、箍筋构造3、主梁设计a、次梁传来的荷载 b、梁上墙荷载 c、主梁自重 d、实用弯矩分配法计算内力 e、正、斜截面钢筋面积 g、纵筋构造 h、箍筋构造 i、附加钢筋4、绘制图纸。第79页,此课件共160页哦双向板肋梁楼盖 一、双向板的受力特点双向板双向板:在理论理论上,凡纵横两个方向的受力都不能忽略的板。支承形式支承形式:a、四边支承 四边简支、四边固定、三边简支一边固定、两边简支两边固定、三边固定一边简支b、三边支承 c、两邻边支承荷载形式荷载形式:均布荷载、局部荷载或三角形分布荷载;平面形状平面形状:矩形、圆形、三角形或其它形状常常 见:见:均布荷载作用下的四边支承矩形板 在工程工程中,
17、对于四边支承的矩形板,当其纵横两个方向的跨度比2(按弹性理论计算)或3(按塑性理论分析)时,称为双向板。实际设计时可按照跨度比2考虑。第80页,此课件共160页哦 1 1、受力特点、受力特点 1)1)、沿两个方向弯曲和传递荷载荷载沿双向传递 板在长跨方向的弯曲都已比较大,不能忽略,故称为双向板。2)2)、剪力、扭矩和主弯矩 双向板内截出的两个方向的板带并不是孤立的,通过相临板与周边支撑联系,要受到相邻板带的约束,这将使得其实际的竖向位移和弯矩有所减小。对称,对角线无扭矩,是主弯矩平面。主弯矩作用:引起双向板底沿45度方向开裂引起角部板面产生垂直于对角线的裂缝。第81页,此课件共160页哦第82
18、页,此课件共160页哦3 3)、板角上翘 角点D不予锚住,则AB、AC面上的剪力必定使板块绕BC线转动,使D点上翘。由于 角部一般是压住的,同时又存在支承边CD、BD因此 沿AD线产生负弯矩 角部板面垂直于对角线开裂另另外外,与对角线相垂直的线,BC,如单跨梁,跨中因正弯矩而开裂,角部板底沿对角线开裂跨中板底 双向配置平行板边的正钢筋,承担跨中正弯矩;支座边板面配置负钢筋,以承担支座负弯矩;对于单跨矩形双向板,常用平行于板边的钢筋所构成的钢筋网来代替斜钢筋第83页,此课件共160页哦第84页,此课件共160页哦 二、按弹性理论计算双向板1 1、单跨双向板、单跨双向板若把双向板视为各向同性的,且
19、板厚h远小于平面尺寸、挠度不超过h/5时,可按弹性薄板小挠度理论计算。建筑结构静力计算手册中的双向板计算表格便是按这个理论编制的。表中所列出的最大弯矩和最大挠度的系数,都是按上述方法近似确定的。此系数的近似值与理论值有一定差别。2、多跨双向板方法:以单个区格板计算为基础的实用计算方法。假定:支撑梁不产生竖向位移和不受扭,相临跨比值小于20,lmin/lmax0.75。第85页,此课件共160页哦 1、跨中最大正弯矩荷载布置方式:棋盘式 满布g+q/2 间隔布置q/2 之和满布荷载g+q/2 板在支座处转角小,中间支座看成固定支座;间隔布置q 支座两侧的转角大小、方向相同,无弯矩产生铰支支座;楼
20、盖周边则按实际支承条件采用。从而可对上述两种荷载情况分别求出其跨中弯矩,而后叠加。注:棋盘式 布置活荷载是为了考虑活荷载的最不利布置,考虑满布g+q/2 间隔布置q/2则是为了满足支座情形的理论和实际的差异。第86页,此课件共160页哦平面布置第87页,此课件共160页哦理论支座第88页,此课件共160页哦实际支座 在上图的计算简图中,考虑支座均为铰支。但在这种荷载布置条件下,支座的转动要受到旁边板的限制,因此实际上支座是受到限制的转动,无法确定准确的转动幅度,并因此无法确定支座的准确情形。为了避免这个问题,所以将荷载布置加以调整。第89页,此课件共160页哦实际支座第90页,此课件共160页
21、哦跨中弯矩计算方法1).取出要计算的单跨双向板,确定计算简图:跨度中中,lx短边,ly长边。2).根据支座情况按照附录8(双向板计算系数表)相应确定两个方向的跨中弯矩系数mx和my,并计算跨中弯矩。3).考虑双向弯矩对于两个方向弯矩值的相互影响,计算修正后的弯矩值:第91页,此课件共160页哦2、支座最大负弯矩荷载布置方式:近似地按满布活,g+q中间支座是固定支座,楼盖周边仍按实际支承条件考虑。然后按单跨双向板计算出各支座的负弯矩。相邻区格板在同一支座的负弯矩不相等时,取大。第92页,此课件共160页哦几个注意事项(1)0.5lx/ly1.0(2)注意支承方向与计算方向的准确性(3)l取lx及
22、ly中的较小值(4)注意边支座嵌固模式的确定 第93页,此课件共160页哦 精确地确定双向板传给支承梁的荷载是困难的,在工程中也是不必要的。根据荷载传递路线最短的原则A.短跨支承梁上的荷载为三角形分布B.长跨支承梁上的荷载为梯形分布。内力计算方法内力计算方法:弹性理论 塑性内力重分布的调幅法 (1)按弹性理论计算等跨或近似等跨(跨度相差不超过10)的连续支承梁三角形或梯形分布荷载化为等效均布荷载,再利用均布荷载下等跨连续梁的计算表格来计算梁的内力(弯矩、剪力)。在按等效均布荷载求出支座弯矩后(此时仍需考虑各跨活荷载的最不利布置),再根据所求得的支座弯矩和梁的实际荷载分布(三角形或梯形分布荷载)
23、,由平衡条件计算梁的跨中弯矩和支座剪力。第94页,此课件共160页哦(2)按调幅法计算在考虑内力塑性重分布时,可在弹性理论求得的支座弯矩的基础上,对支座弯矩进行调幅(可取调幅系数为0.75),再按实际荷载分布计算梁的跨中弯矩。四、双向板楼盖的截面设计与构造 1 1、截面设计、截面设计 1)、弯矩设计值 对于周边与梁整体连接的双向板,除角区格外,可考虑周边支承梁对板的有利影响,拱作用,计算弯矩下列折减:(a)连续板中间区格,跨中及中间支座截面折减系数为0.8;(b)边区格跨中截面及第一内支座截面,折减系数0.8、0.9(c)楼板的角区格不应折减。第95页,此课件共160页哦 2)2)、截面有效高
24、度ho 短跨方向:h-20mm;长跨方向:h-30mm。3)3)、配筋计算 由单位宽度的截面弯矩设计值,近似计算:其中直接取s=0.90.95 2 2、双向板的构造、双向板的构造 1 1)、)、板厚 见教材P32 2 2)、)、钢筋配置 配筋方式配筋方式:分离式 连续式。分为三个板带,如下图:第96页,此课件共160页哦第97页,此课件共160页哦五、塑性计算方法1、采用塑性计算方法的理由:混凝土为弹塑性材料,因此弹性方法和试验结果有较大的差异,条件要求相对严格,且经济性较差。2、计算方法:极限平衡法(塑性铰线法)、机动法、条带法等第98页,此课件共160页哦极限平衡法(塑性铰线法)1)基本假
25、定:(1)双向板达到极限承载力状态时,在荷载作用下的最大弯矩处形成塑性铰线,分割成若干板块,并形成可变体系;(2)均布荷载作用下塑性铰线是直线;(3)板块视为刚体;(4)有一组最危险的塑性铰线破坏模式;(5)在极限塑性铰线处,钢筋达到屈服点,混凝土达到抗压强度。第99页,此课件共160页哦极限平衡法(塑性铰线法)2)基本方程:跨内极限弯矩:支座极限弯矩:第100页,此课件共160页哦极限平衡法(塑性铰线法)四边固定支承时均布荷载作用下双向板弯矩极限平衡方程:四边简支支承时均布荷载作用下双向板弯矩极限平衡方程:第101页,此课件共160页哦极限平衡法(塑性铰线法)单区格计算:第102页,此课件共
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