梁板结构设计方法(塑性理论).ppt

《梁板结构设计方法(塑性理论).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《梁板结构设计方法(塑性理论).ppt（38页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖（1 1）弹性理论不能反映材料的实际工作状况；）弹性理论不能反映材料的实际工作状况；）弹性理论不能反映材料的实际工作状况；）弹性理论不能反映材料的实际工作状况；（2 2）按内力包络图进行配筋，钢筋配置过多；）按内力包络图进行配筋，钢筋配置过多；）按内力包络图进行配筋，钢筋配置过多；）按内力包络图进行配筋，钢筋配置过多；（3 3）弹性理论计算的支座弯矩较大，使得支座配筋过）弹性理论计算的支座弯矩较大，使得支座配筋过）弹性理论计算的支座弯矩较大，使得支座配筋过）弹性理论计算的支座弯矩较大，使得支座配筋过 多，施工不便；多，施工不便；多，施工不便；多，施工不

2、便；n n 问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出1.注意塑性理论与弹性理论的差别注意塑性理论与弹性理论的差别2.塑性铰的概念；塑性铰的概念；3.塑性铰与理想铰的区别塑性铰与理想铰的区别4.塑性设计的调幅法概念塑性设计的调幅法概念第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n 钢筋混凝土塑性铰概念钢筋混凝土塑性铰概念钢筋混凝土塑性铰概念钢筋混凝土塑性铰概念 P My Mu fy fu-fy P 塑性铰与理想铰的塑性铰与理想铰的塑性铰与理想铰的塑性铰与理想铰的区别区别区别区别能承受一定的弯矩，近能承受一定的弯矩，近能承受一定的弯矩，近能承受一定的弯矩，近似等于极限弯矩；似等于极限弯矩；似等于

3、极限弯矩；似等于极限弯矩；仅能单向转动；仅能单向转动；仅能单向转动；仅能单向转动；有一定长度区域；有一定长度区域；有一定长度区域；有一定长度区域；转动能力有一定限度。转动能力有一定限度。转动能力有一定限度。转动能力有一定限度。第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖pL P My Mu Ly fy fu-fy P 塑性铰的转动能力塑性铰的转动能力塑性铰的转动能力塑性铰的转动能力 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖uu前面例子中，前面例子中，前面例子中，前面例子中，跨中跨中跨中跨中和和和和中间支座中间支座中间支座中间支座配筋配筋配筋配筋是根据弯矩包络图确定的，是根据弯矩包络图确定的，是

4、根据弯矩包络图确定的，是根据弯矩包络图确定的，各自所采用的设计弯矩对应的各自所采用的设计弯矩对应的各自所采用的设计弯矩对应的各自所采用的设计弯矩对应的不是同一个荷载工况不是同一个荷载工况不是同一个荷载工况不是同一个荷载工况。uu如果如果如果如果仅有一种荷载工况仅有一种荷载工况仅有一种荷载工况仅有一种荷载工况uu显然按弹性计算的内力配筋，显然按弹性计算的内力配筋，显然按弹性计算的内力配筋，显然按弹性计算的内力配筋，跨中和中间支座几乎同时达到跨中和中间支座几乎同时达到跨中和中间支座几乎同时达到跨中和中间支座几乎同时达到极限弯矩极限弯矩极限弯矩极限弯矩而形成塑性铰，故不而形成塑性铰，故不而形成塑性铰

5、，故不而形成塑性铰，故不会产生塑性内力重分布。会产生塑性内力重分布。会产生塑性内力重分布。会产生塑性内力重分布。第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖uu超静定结构达到承载能力极限状态的超静定结构达到承载能力极限状态的超静定结构达到承载能力极限状态的超静定结构达到承载能力极限状态的标志标志标志标志不是一个截面不是一个截面不是一个截面不是一个截面达到屈服，而是出现足够多的塑性铰，使结构形成破坏达到屈服，而是出现足够多的塑性铰，使结构形成破坏达到屈服，而是出现足够多的塑性铰，使结构形成破坏达到屈服，而是出现足够多的塑性铰，使结构形成破坏机构；机构；机构；机构；n n 几点具有普遍意义的结论几点

6、具有普遍意义的结论几点具有普遍意义的结论几点具有普遍意义的结论uu超静定结构出现第一个塑性铰后，结构中的内力分布不超静定结构出现第一个塑性铰后，结构中的内力分布不超静定结构出现第一个塑性铰后，结构中的内力分布不超静定结构出现第一个塑性铰后，结构中的内力分布不再服从弹性分析结果，与弹性内力结果存在差别的现象再服从弹性分析结果，与弹性内力结果存在差别的现象再服从弹性分析结果，与弹性内力结果存在差别的现象再服从弹性分析结果，与弹性内力结果存在差别的现象称为称为称为称为“塑性内力重分布塑性内力重分布塑性内力重分布塑性内力重分布”；uu考虑塑性内力重分布，更符合实际内力分布规律；考虑塑性内力重分布，更符

7、合实际内力分布规律；考虑塑性内力重分布，更符合实际内力分布规律；考虑塑性内力重分布，更符合实际内力分布规律；uu按塑性计算极限承载力按塑性计算极限承载力按塑性计算极限承载力按塑性计算极限承载力 按弹性计算的极限承载力，因按弹性计算的极限承载力，因按弹性计算的极限承载力，因按弹性计算的极限承载力，因此按弹性分析方法是偏于安全的；此按弹性分析方法是偏于安全的；此按弹性分析方法是偏于安全的；此按弹性分析方法是偏于安全的；uu弹性理论即符合平衡条件，又符合变形协调条件；而塑性弹性理论即符合平衡条件，又符合变形协调条件；而塑性弹性理论即符合平衡条件，又符合变形协调条件；而塑性弹性理论即符合平衡条件，又符

8、合变形协调条件；而塑性理论虽符合符合平衡条件，理论虽符合符合平衡条件，理论虽符合符合平衡条件，理论虽符合符合平衡条件，但不再符合变形协调条件；但不再符合变形协调条件；但不再符合变形协调条件；但不再符合变形协调条件；第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖uu利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将中间支利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将中间支利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将中间支利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将中间支座设计弯矩调低座设计弯矩调低座设计弯矩调低座设计弯矩调低 n n塑性铰转动能力与配筋率有关塑性铰转动能力与配筋率有关塑性铰转动能力与配筋率有关塑性铰

9、转动能力与配筋率有关n n配筋率越小，塑性铰转动能力越大。配筋率越小，塑性铰转动能力越大。配筋率越小，塑性铰转动能力越大。配筋率越小，塑性铰转动能力越大。n n工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁（或超静定结工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁（或超静定结工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁（或超静定结工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁（或超静定结构），一般是通过控制构），一般是通过控制构），一般是通过控制构），一般是通过控制相对受压区高度相对受压区高度相对受压区高度相对受压区高度x x x x 来保证预期塑性铰来保证预期塑性铰来保证预期塑性铰来保证预期塑性铰位置具有足够的转

10、动能力。位置具有足够的转动能力。位置具有足够的转动能力。位置具有足够的转动能力。第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖保证充分内力重分布的条件保证充分内力重分布的条件保证充分内力重分布的条件保证充分内力重分布的条件n n相对受压区高度相对受压区高度相对受压区高度相对受压区高度x x x x0.350.35n n调幅系数调幅系数调幅系数调幅系数不超过不超过不超过不超过2020n n宜用宜用宜用宜用HRB235HRB235和和和和HRB335HRB335级级级级钢筋，钢筋，钢筋，钢筋，C20C45C20C45级混凝土级混凝土级混凝土级混凝土 n n受剪受剪受剪受剪箍筋箍筋箍筋箍筋比计算值比计算

11、值比计算值比计算值增大增大增大增大20%20%第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n可见，在保持连续梁极限承载力不变的前提下，可见，在保持连续梁极限承载力不变的前提下，可见，在保持连续梁极限承载力不变的前提下，可见，在保持连续梁极限承载力不变的前提下，利用塑性利用塑性利用塑性利用塑性内力重分布规律，人为调整设计弯矩内力重分布规律，人为调整设计弯矩内力重分布规律，人为调整设计弯矩内力重分布规律，人为调整设计弯矩，减少支座配筋的密，减少支座配筋的密，减少支座配筋的密，减少支座配筋的密集程度，有利于施工。集程度，有利于施工。集程度，有利于施工。集程度，有利于施工。n n但人为调整设计弯矩不

12、是任意的但人为调整设计弯矩不是任意的但人为调整设计弯矩不是任意的但人为调整设计弯矩不是任意的n n调整幅度越大，支座塑性铰出现就越早调整幅度越大，支座塑性铰出现就越早调整幅度越大，支座塑性铰出现就越早调整幅度越大，支座塑性铰出现就越早，达到极限承载力，达到极限承载力，达到极限承载力，达到极限承载力时所需要的塑性铰转动也越大时所需要的塑性铰转动也越大时所需要的塑性铰转动也越大时所需要的塑性铰转动也越大n n如果转动需求超过塑性铰的转动能力，塑性内力重分布就如果转动需求超过塑性铰的转动能力，塑性内力重分布就如果转动需求超过塑性铰的转动能力，塑性内力重分布就如果转动需求超过塑性铰的转动能力，塑性内力

13、重分布就无法实现无法实现无法实现无法实现 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖 1已知：两端固定的单跨梁，其净跨为已知：两端固定的单跨梁，其净跨为6米，截面尺寸米，截面尺寸bh200 500mm，采用，采用C20级混凝土，为承受支座负弯矩和级混凝土，为承受支座负弯矩和跨中正弯矩，均配置跨中正弯矩，均配置3根直径根直径18mm的的HRB335钢筋钢筋(As763mm2)。求：求：用塑性内力重分布的方法求该梁破坏时所能承受的均布用塑性内力重分布的方法求该梁破坏时所能承受的均布荷载设计值荷载设计值。第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖 2已知一钢筋混凝土双跨连续梁如图所示，考虑塑性内力已

14、知一钢筋混凝土双跨连续梁如图所示，考虑塑性内力重分布，支座和跨中截面均按最大配筋量配筋。重分布，支座和跨中截面均按最大配筋量配筋。求求破坏荷载破坏荷载第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n 调幅法调幅法调幅法调幅法弯矩弯矩调幅法幅法简称称调幅法，它是在幅法，它是在弹性弯矩的基性弯矩的基础上，上，根据需要，适当根据需要，适当调整某些截面弯矩整某些截面弯矩值。通常。通常对那些那些弯矩弯矩绝对值较大的截面大的截面进行弯矩行弯矩调整，然后按整，然后按调整整后的内力后的内力进行截面行截面设计和配筋构造，是一种适用的和配筋构造，是一种适用的设计方法。方法。截面弯矩截面弯矩调整的幅度用整的幅度用调

15、幅系数幅系数表示表示 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n应使调幅后的跨中截面弯应使调幅后的跨中截面弯应使调幅后的跨中截面弯应使调幅后的跨中截面弯矩接近原包络图弯矩值矩接近原包络图弯矩值矩接近原包络图弯矩值矩接近原包络图弯矩值n n取按弹性理论计算的弯矩取按弹性理论计算的弯矩取按弹性理论计算的弯矩取按弹性理论计算的弯矩包络图的跨中弯矩值和按包络图的跨中弯矩值和按包络图的跨中弯矩值和按包络图的跨中弯矩值和按下式计算的下式计算的下式计算的下式计算的较大值较大值较大值较大值。第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖等跨连续梁的计算等跨连续梁的计

16、算等跨连续梁的计算等跨连续梁的计算 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖等跨连续梁的计算等跨连续梁的计算等跨连续梁的计算等跨连续梁的计算 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承载力储备，比按弹性理论计算更为合理且节省材料，但会导致载力储备，比按弹性理论计算更为合理且节省材料，但会导致载力储备，比按弹性理论计算更为合理且节省材料，但会导致载力储备，比按弹性理论计算更为合理且

17、节省材料，但会导致使用阶段构件的使用阶段构件的使用阶段构件的使用阶段构件的变形较大变形较大变形较大变形较大，应力水平较高，应力水平较高，应力水平较高，应力水平较高，裂缝宽度较大裂缝宽度较大裂缝宽度较大裂缝宽度较大。因此在下列情况因此在下列情况因此在下列情况因此在下列情况不能适用不能适用不能适用不能适用，应按弹性理论进行设计。，应按弹性理论进行设计。，应按弹性理论进行设计。，应按弹性理论进行设计。(1)(1)直接承受动力荷载作用的构件；直接承受动力荷载作用的构件；直接承受动力荷载作用的构件；直接承受动力荷载作用的构件；(2)(2)裂缝控制等级为一级和二级的构件；裂缝控制等级为一级和二级的构件；裂

18、缝控制等级为一级和二级的构件；裂缝控制等级为一级和二级的构件；(3)(3)重要结构构件，如主梁重要结构构件，如主梁重要结构构件，如主梁重要结构构件，如主梁 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n 板的计算要点板的计算要点板的计算要点板的计算要点n n应考虑板中拱的作用；应考虑板中拱的作用；应考虑板中拱的作用；应考虑板中拱的作用；n n对中间跨的截面弯矩可以考虑减少对中间跨的截面弯矩可以考虑减少对中间跨的截面弯矩可以考虑减少对中间跨的截面弯矩可以考虑减少2020；第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖板中构造板中构造钢筋筋分布分布钢筋筋 第

19、九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖垂直于主梁的板面构造垂直于主梁的板面构造钢筋筋 嵌入承重嵌入承重墙内的板面构造内的板面构造钢筋筋 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n主梁截面有效高度主梁截面有效高度主梁截面有效高度主梁截面有效高度应减小应减小应减小应减小n n按弹性理论计算按弹性理论计算按弹性理论计算按弹性理论计算n n跨中按跨中按跨中按跨中按T T形截面计形截面计形截面计形截面计算，支座按矩形截算，支座按矩形截算，支座按矩形截算，支座按矩形截面计算面计算面计算面计算第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n梁的构造要求梁的构造要求梁的构造要求梁的构造要求对于次梁，当

20、各跨跨度相差不超过对于次梁，当各跨跨度相差不超过对于次梁，当各跨跨度相差不超过对于次梁，当各跨跨度相差不超过2020，且活荷载与恒荷载，且活荷载与恒荷载，且活荷载与恒荷载，且活荷载与恒荷载的比值小于等于的比值小于等于的比值小于等于的比值小于等于3 3时，时，时，时，可不必画材料图可不必画材料图可不必画材料图可不必画材料图，按构造规定确定钢，按构造规定确定钢，按构造规定确定钢，按构造规定确定钢筋的切断和弯起。筋的切断和弯起。筋的切断和弯起。筋的切断和弯起。有弯起钢筋有弯起钢筋第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖无弯起钢筋无弯起钢筋第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n附加横向钢筋

21、附加横向钢筋附加横向钢筋附加横向钢筋mm附加箍筋排数附加箍筋排数附加箍筋排数附加箍筋排数n n附加箍筋肢数附加箍筋肢数附加箍筋肢数附加箍筋肢数第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖P第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖n n 双向板传力路径双向板传力路径双向板传力路径双向板传力路径 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖ly lx四边简支矩形板四边简支矩形板四边简支矩形板四边简支矩形板n n 双向板破坏形式双向板破坏形式双向板破坏形式双向板破坏形式 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖四边固定板四边固定板(b)板底裂缝板底裂缝(a)板面裂缝板面裂缝第九章第九章 混凝土平面楼

22、盖混凝土平面楼盖uu 单跨双向板单跨双向板单跨双向板单跨双向板 n n 单区格双向板按弹性理论计算单区格双向板按弹性理论计算单区格双向板按弹性理论计算单区格双向板按弹性理论计算 第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖需指出：附需指出：附录中中系数系数是根据材料的波桑比是根据材料的波桑比0制定制定的。当的。当0时，可按下式，可按下式计算算跨中弯矩跨中弯矩 对钢筋混凝土，筋混凝土，=0.2第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖多区格双向板多区格双向板跨中正弯矩最大时的活荷载不利布置跨中正弯矩最大时的活荷载不利布置第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖连续双向板的内力计算连续双向板的内力

23、计算(1)跨中最大弯矩的跨中最大弯矩的计算算对称荷称荷载(g+q/2)反反对称荷称荷载(q/2)AAgqg+q/2q/2q/2q/2q/2q/2按按四边固支四边固支计算中间区格计算中间区格按按四边简支四边简支计算各区格计算各区格将各区格将各区格内力叠加内力叠加就是双向就是双向板某一区格跨中最大弯矩板某一区格跨中最大弯矩第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖(2)支座最大弯矩的支座最大弯矩的计算算 近似认为恒载和活载满布在连续双向板所有区格时，支近似认为恒载和活载满布在连续双向板所有区格时，支座产生最大负弯矩；座产生最大负弯矩；中间支座视为固支，周边支座视为简支，即可求得各区中间支座视为固支，周边支座视为简支，即可求得各区格板的支座弯矩；格板的支座弯矩；相邻支座弯矩不等时，取平均值。相邻支座弯矩不等时，取平均值。第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖等效荷载等效荷载第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖第九章第九章 混凝土平面楼盖混凝土平面楼盖