单向板肋梁楼盖设计PPT.ppt
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1、单向板肋梁楼盖设计PPT Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 常用常用平面平面布置布置方案方案二、二、常用单向板肋梁楼盖结构常用单向板肋梁楼盖结构平面布置方案平面布置方案主梁横向布置,主梁横向布置,次梁纵向布置方案。次梁纵向布置方案。主梁纵向布置,主梁纵向布置,次梁横向布置方案。次梁横向布置方案。只布置次梁,只布置次梁,不设主梁方案。不设主梁方案。主梁横向布置,次梁纵向布置方案主梁横向布置,次梁纵向布置方案v优点:优点:抵抗水平荷载的侧向刚度较大,主、
2、次梁和柱抵抗水平荷载的侧向刚度较大,主、次梁和柱可构成刚性体系,因而房屋整体刚度好。此外,由于可构成刚性体系,因而房屋整体刚度好。此外,由于主梁与外墙面垂直,可开较大的窗口,对采光有利。主梁与外墙面垂直,可开较大的窗口,对采光有利。主梁纵向布置,次梁横向布置方案主梁纵向布置,次梁横向布置方案v优点:优点:适用于横向柱距大于纵向柱距较多,或者有集中通适用于横向柱距大于纵向柱距较多,或者有集中通风要求的情况,因主梁沿纵向布置,减小了构件截面高度,风要求的情况,因主梁沿纵向布置,减小了构件截面高度,增加室内净高。但房屋横向刚度差,且限制窗洞高度。增加室内净高。但房屋横向刚度差,且限制窗洞高度。只布置
3、次梁,不设主梁方案。只布置次梁,不设主梁方案。v优点:优点:适用于有中间走廊的房屋,适用于有中间走廊的房屋,常利用中间纵墙承重。常利用中间纵墙承重。四、单向板肋梁楼盖按弹性理论计算四、单向板肋梁楼盖按弹性理论计算重点:重点:内力计算内力计算内力计算方法:内力计算方法:按弹性理论计算按弹性理论计算 按塑性内力重分布的计算按塑性内力重分布的计算(2)次梁的支座次梁的支座-主梁主梁(1)板的支座板的支座(2)-次梁次梁(3)主梁的支座主梁的支座-柱子(墙)柱子(墙)次梁次梁主梁主梁柱柱(一一)荷载的计算模型和计算简图荷载的计算模型和计算简图单向板肋梁楼盖平面布置图单向板肋梁楼盖平面布置图确定荷载的计
4、算简图需解决的问题确定荷载的计算简图需解决的问题(1)支座的简化支座的简化(2)计算跨度与跨数计算跨度与跨数(3)计算荷载(从属面积)计算荷载(从属面积)(1)支座的简化:支座的简化:单向板肋梁楼盖的单向板肋梁楼盖的板和次梁板和次梁,不管其支承,不管其支承是砌体还是现浇的钢筋混凝土梁,均可认为是砌体还是现浇的钢筋混凝土梁,均可认为次梁、板可以自由转动,没有竖向位移,都次梁、板可以自由转动,没有竖向位移,都简化为简化为铰支铰支的的连续梁连续梁来进行计算。来进行计算。对于对于主梁主梁,当它支承于当它支承于砖柱砖柱上时,视上时,视为为铰支铰支;如果与钢筋混凝土柱现浇在一如果与钢筋混凝土柱现浇在一起,
5、当梁的抗弯刚度与柱抗弯刚度之比大起,当梁的抗弯刚度与柱抗弯刚度之比大于于5,将主梁视为铰支于柱上的,将主梁视为铰支于柱上的连续梁连续梁来计来计算,否则,按算,否则,按框架梁框架梁计算。计算。板板次梁次梁主梁主梁恒载恒载 g0活载活载 q恒载恒载 g 0gq次梁为板的铰链支座,但只有次梁为板的铰链支座,但只有 g 时时0当作用有活载当作用有活载 q 时,则时,则00梁板现浇,次梁对板转角有约束,梁板现浇,次梁对板转角有约束,q=q/2g=g+q/2折算荷载:加恒载减活载,但总荷载不变折算荷载:加恒载减活载,但总荷载不变折算荷载折算荷载板板次梁次梁(2)计算跨度与跨数计算跨度与跨数v指构件在计算内
6、力时所采用的跨度;指构件在计算内力时所采用的跨度;v即计算简图中支座反力间的距离;即计算简图中支座反力间的距离;v与支承条件、支承长度与支承条件、支承长度a和构件的抗弯刚和构件的抗弯刚度等因素有关。度等因素有关。构构件件 支支 座座 条条 件件 计计 算算 跨跨 度度 l0 板板边边 跨跨l0=ln1+b/2+h/2 1.025ln1+b/2中中 间间 跨跨 l0=ln+b梁梁边边 跨跨 l0=ln1+a/2+b/2 1.025 ln1+b/2中中 间间 跨跨 l0=ln+b按按弹性理论弹性理论方法计算梁、板内力,其跨度计算见下表方法计算梁、板内力,其跨度计算见下表(2)计算跨度与跨数计算跨度
7、与跨数构构件件 支支 座座 条条 件件 计计 算算 跨跨 度度 l0 板板边边 跨跨l0=ln1+h/2中中 间间 跨跨l0=ln梁梁边边 跨跨 l0=ln1+a/2 1.025 ln1 中中 间间 跨跨l0=ln按按塑性理论塑性理论方法计算梁、板内力,其跨度计算见下表方法计算梁、板内力,其跨度计算见下表当跨差当跨差10%时,仍按等跨考虑;时,仍按等跨考虑;当等跨(或跨差当等跨(或跨差5时,可近似时,可近似按按5跨考虑;配筋计算时除两边跨外中间各跨配筋相同。跨考虑;配筋计算时除两边跨外中间各跨配筋相同。(3)计算荷载(从属面积)计算荷载(从属面积)(1)板)板次梁次梁主梁主梁柱柱板荷载从属面积
8、图板荷载从属面积图1m(2)次梁)次梁次梁次梁主梁主梁柱柱次梁荷载从属面积图次梁荷载从属面积图(3)主梁)主梁次梁次梁主梁主梁柱柱主梁荷载从属面积图主梁荷载从属面积图(二二)荷载最不利布置荷载最不利布置 分析与讨论:分析与讨论:连续梁连续梁(板板)有恒载与活载共同作用。在梁有恒载与活载共同作用。在梁(板板)上,恒载永久且不变地作用着,而活上,恒载永久且不变地作用着,而活载时有时无且可大可小。载时有时无且可大可小。欲使梁之截面内欲使梁之截面内力为最大,活载应布置在何处?力为最大,活载应布置在何处?活荷载不同布置时的内力图活荷载不同布置时的内力图12345q 在在 1 跨内有活载跨内有活载 q,则
9、,则M1 和和VB为最大;为最大;在在 1 跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中为正弯矩;跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中为正弯矩;在在 1 跨支座跨支座B处为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座为负弯矩。处为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座为负弯矩。活荷载不同布置时的内力图活荷载不同布置时的内力图 在在 2 跨内有活载跨内有活载 q,则,则M2 和和VB、VC为最大;为最大;在在 2 跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中为正弯矩;跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中为正弯矩;在在 2 跨支座跨支座B、C处为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座为负弯矩。
10、处为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座为负弯矩。12345qABCDEF12345q 活荷载不同布置时的内力图活荷载不同布置时的内力图 在在 3 跨内有活载跨内有活载 q,则,则M3 和和VC、VD为最大;为最大;在在 3 跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中为正弯矩;跨跨中为正弯矩,相邻跨跨中为负弯矩,隔跨跨中为正弯矩;在在 3 跨支座跨支座C、D处为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座为负弯矩。处为负弯矩,相邻跨支座为正弯矩,隔跨支座为负弯矩。活活荷荷载载不不同同布布置置时时的的内内力力图图1活活荷荷载载的的不不利利布布置置确定截面最不利内力时的活荷载确定截面最不利内力时的活荷载
11、布置原则布置原则如下:如下:1)求求某某跨跨跨跨中中截截面面最最大大正正弯弯矩矩时时,应应在在本本跨跨布布置置活活荷载,同时应在两侧每隔一跨布置活荷载;荷载,同时应在两侧每隔一跨布置活荷载;2)求求某某支支座座截截面面最最大大负负弯弯矩矩时时,应应在在该该支支座座两两侧侧的的邻跨布置活荷载,同时两侧每隔一跨布置活荷载;邻跨布置活荷载,同时两侧每隔一跨布置活荷载;3)求求梁梁支支座座左左侧侧或或右右侧侧最最大大剪剪力力时时,活活荷荷载载的的布布置置同同2);4)求求某某跨跨跨跨内内最最大大负负弯弯矩矩时时,本本跨跨不不布布置置活活荷荷载载,而在其左右邻跨布置,然后隔跨布置而在其左右邻跨布置,然后
12、隔跨布置;(三三)内力计算内力计算明确活荷载不利布置后,可按结构力学明确活荷载不利布置后,可按结构力学中讲述的方法求出弯矩和剪力。对于等跨中讲述的方法求出弯矩和剪力。对于等跨连续梁,可由附表连续梁,可由附表3.1.13.1.4查出相应的弯查出相应的弯矩、剪力系数,利用下列公式计算跨内或矩、剪力系数,利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内力。支座截面的最大内力。内力计算内力计算均布荷载作用下:均布荷载作用下:集中荷载作用下:集中荷载作用下:梁的计算跨度梁的计算跨度 集中恒载和活载集中恒载和活载 均布恒载和活载均布恒载和活载(四四)内力包络图内力包络图 将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力
13、图将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图(弯矩图或剪力图弯矩图或剪力图)叠画在同一张图上,其外包线所形成的图叠画在同一张图上,其外包线所形成的图形称为形称为内力包络图内力包络图。它反映出各截面可能产生的最大内力值,它反映出各截面可能产生的最大内力值,是设计时选择截面和布置钢筋的依据。是设计时选择截面和布置钢筋的依据。(五五)支座弯矩和剪力设计值支座弯矩和剪力设计值 弯矩设计值:弯矩设计值:剪力设计值:剪力设计值:均布荷载均布荷载 按弹性理论计算连续梁按弹性理论计算连续梁内力时,中间跨的计算内力时,中间跨的计算跨度取为支座中心线间跨度取为支座中心线间的距离,故所求得的支的距离,故所求得的
14、支座弯矩和支座剪力都是座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。实际指支座中心线的。实际上,正截面受弯承载力上,正截面受弯承载力和斜截面承载力的和斜截面承载力的控制控制截面应在支座边缘截面应在支座边缘,内,内力设计值应以支座边缘力设计值应以支座边缘截面为准。截面为准。M、V分别为支承中心处的弯矩和剪力设计值。分别为支承中心处的弯矩和剪力设计值。V0为按简支梁计算的支座剪力设计值。为按简支梁计算的支座剪力设计值。b支座宽度。支座宽度。五、单向板肋梁楼盖考虑五、单向板肋梁楼盖考虑塑性内力重分布的计算方法塑性内力重分布的计算方法按弹性理论方法:按弹性理论方法:1.截面间内力的分布规律是不变的;截面间内力的
15、分布规律是不变的;2.任一截面内力达到其内力设计值时,认为整个结任一截面内力达到其内力设计值时,认为整个结构达到其承载能力。构达到其承载能力。实际上:实际上:1.截面间内力的分布规律是变化的。截面间内力的分布规律是变化的。2.任一截面内力达到其内力设计值时,只是该截面任一截面内力达到其内力设计值时,只是该截面达到其承载能力,出现了达到其承载能力,出现了塑性铰塑性铰。只要整个结构还是只要整个结构还是几何不变几何不变的,结构还能继续承受荷载。的,结构还能继续承受荷载。v弹性理论方法适用于脆性材料构成的超静弹性理论方法适用于脆性材料构成的超静定结构或静定结构。定结构或静定结构。v对于钢筋砼超静定结构
16、则不适用。对于钢筋砼超静定结构则不适用。v充分考虑钢筋砼构件的塑性性能,挖掘结充分考虑钢筋砼构件的塑性性能,挖掘结构潜在的承载力,达到节省材料的目的,构潜在的承载力,达到节省材料的目的,提出了提出了考虑塑性内力重分布的计算方法考虑塑性内力重分布的计算方法。(一一)钢筋砼受弯构件的塑性铰钢筋砼受弯构件的塑性铰1.钢筋砼适筋梁的受弯破坏过程钢筋砼适筋梁的受弯破坏过程2.塑性铰的形成塑性铰的形成 在钢筋屈服截面,从在钢筋屈服截面,从钢筋屈服钢筋屈服到达到到达到极限承极限承载力载力,截面在外弯矩增,截面在外弯矩增加很小的情况下产生很加很小的情况下产生很大转动,表现得犹如一大转动,表现得犹如一个能够转动
17、的铰,称为个能够转动的铰,称为“塑性铰塑性铰”。塑性塑性铰与理想与理想铰的区的区别理想理想铰不能承受任何弯矩,而塑性不能承受任何弯矩,而塑性铰则能承受能承受一定的弯矩(一定的弯矩(MyMMu););理想理想铰集中于一点,塑性集中于一点,塑性铰则有一定的有一定的长度;度;理想理想铰在两个方向都可在两个方向都可产生无限的生无限的转动,而塑,而塑性性铰 则是有限是有限转动的的单向向铰,只能在弯矩作用,只能在弯矩作用方向做有限的方向做有限的转动。(二二)连续梁塑性内力重分布连续梁塑性内力重分布如下图所示两跨连续梁,跨中承受集中荷载如下图所示两跨连续梁,跨中承受集中荷载P的作的作用。现已知用。现已知bh
18、200450,砼,砼C20,跨内下部和,跨内下部和支座上部均配有支座上部均配有318,D和和B截面的极限弯矩均为截面的极限弯矩均为Mu84.23kNm。试分析内力重分布规律。试分析内力重分布规律。按弹性理论计算该连续梁所能承受的按弹性理论计算该连续梁所能承受的最大荷载最大荷载Pe。B点最先出现破坏。点最先出现破坏。弹性理论计算内力弹性理论计算内力Pe112.1kN,而,而MD69.95kNm 故故MD84.2369.9514.28kNmv说明结构仍能继续承载。随着说明结构仍能继续承载。随着P的增加,的增加,B点因形成塑性铰点因形成塑性铰出现转动出现转动,并保持截面弯矩,并保持截面弯矩MBu不变
19、。此时结构由连续梁转不变。此时结构由连续梁转变为简支梁工作,只要变为简支梁工作,只要B点塑性铰有足够的转动能力,荷载点塑性铰有足够的转动能力,荷载就能继续增加。就能继续增加。连续梁的最大承载能力为:连续梁的最大承载能力为:若保持最大承载力若保持最大承载力Pu=126.38kN不变,按照弹性方案计算,不变,按照弹性方案计算,MD0.156Pl79kNm,MB0.188Pl95kNm94kN.m79kN.m塑性材料构成的超静定结构,塑性材料构成的超静定结构,达到结构承载能力极限状态的达到结构承载能力极限状态的标志不是一个截面屈服,而是标志不是一个截面屈服,而是结构形成了破坏机构。结构形成了破坏机构
20、。对于超静定结构,当结构的某个截面出现塑性铰后,结对于超静定结构,当结构的某个截面出现塑性铰后,结构的内力分布发生了变化,经历了一个重新分布的过程,这构的内力分布发生了变化,经历了一个重新分布的过程,这个过程成为个过程成为“塑性内力重分布塑性内力重分布”。1超静定结构的塑性内力重分布现象超静定结构的塑性内力重分布现象2.内力重分布的过程内力重分布的过程第一阶段发生在受拉混凝土开裂到第一个塑性铰形成之第一阶段发生在受拉混凝土开裂到第一个塑性铰形成之前,前,弹塑性内力重分布弹塑性内力重分布。原因为原因为裂缝裂缝的形成和开展。的形成和开展。第二阶段发生在第一个塑性铰形成后直到形成机构、结第二阶段发生
21、在第一个塑性铰形成后直到形成机构、结构破坏,构破坏,塑性内力重分布塑性内力重分布。原因为原因为塑性铰塑性铰的转动。的转动。两两跨跨连连续续梁梁内内力力变变化化图图3、考虑内力重分布的意义和适用范围、考虑内力重分布的意义和适用范围(1)意义意义钢筋混凝土超静定结构破坏标志不是某个截面屈服,钢筋混凝土超静定结构破坏标志不是某个截面屈服,而是形成而是形成几何可变体系几何可变体系;对于超静定结构,当结构的某个截面出现塑性铰后,对于超静定结构,当结构的某个截面出现塑性铰后,结构的内力分布发生了变化,经历了一个重新分布的结构的内力分布发生了变化,经历了一个重新分布的过程,这个过程成为过程,这个过程成为“塑
22、性内力重分布塑性内力重分布”。设计中利用塑性内力重分布可设计中利用塑性内力重分布可使结构破坏时有较多的使结构破坏时有较多的截面达到承载力,充分发挥结构的潜力,取得一定的截面达到承载力,充分发挥结构的潜力,取得一定的经济效益经济效益。超静定结构的塑性内力重分布在一定程度上可由设计超静定结构的塑性内力重分布在一定程度上可由设计者通过控制各截面的极限弯距来掌握。者通过控制各截面的极限弯距来掌握。利用结构内力重分布的特性,合理调整钢筋布置,可利用结构内力重分布的特性,合理调整钢筋布置,可以克服支座钢筋拥挤现象,以克服支座钢筋拥挤现象,简化配筋构造简化配筋构造,方便砼浇,方便砼浇捣,从而捣,从而提高施工
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