钢筋混凝土结构设计第1章:梁板结构.pptx
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1、混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章结构形式组成:梁+板,可有板无梁。形式:楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。1.1概述概述钢筋混凝土无梁楼盖钢筋混凝土肋梁楼盖第1页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章按施工方法分类装配式:预制板+现浇(或预制)梁。装配整体式:预制楼面上做刚性面层。刚性面层:40mm混凝土层,内配钢筋网。现浇式:板与梁钢筋交织,混凝土同时浇捣。这是本章学习的重点。现浇式钢筋混凝土楼(屋)盖分类第2页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页
2、目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章单向板肋形楼盖1-11-21-31-4l2/l13时按单向板设计第3页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1-51-61-7板上荷载传力方式:次梁主梁墙、柱基础除与边长比有关外,还与支撑梁的线刚度比有关。第4页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章板上荷载传力方式:两个方向梁墙、柱基础双向板肋形楼盖梁无主次之分,荷载两向传递。l2/l12时按双向板设计第5页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮
3、 助助上一章上一章下一章下一章井式井式楼盖与密肋楼盖可无柱,使用方便,但梁跨度大。楼面刚度弱,变形大。梁高h。密肋肋距1.5m,楼面刚度比井式大,变形比井式小。传力方式:板梁基础墙第6页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章(a)单向板肋梁楼盖(b)双向板肋梁楼盖(c)无梁楼盖(d)密肋楼盖(e)井式楼盖第7页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章无梁楼盖传力方式:板柱基础板不宜薄,h150mm。柱距不宜大。不设梁第8页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章1.2
4、现浇单向板肋形楼(屋)盖设计现浇单向板肋形楼(屋)盖设计结构布置方法第9页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章梁板内力计算方法按弹性理论计算按结构力学方法计算。下例情况下按弹性理论方法计算:为使板有足够的刚度,板厚尚应满足:工业楼面:h70mm民用楼面:h60mm屋面:h70mmhhh第10页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的楼盖;(2)在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较高要求的楼盖;(3)处于侵蚀性环境及负温下的楼盖。按
5、塑性理论计算方法单向板肋形楼盖按线弹性的计算计算单元的确定第11页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章荷载分配时不考虑结构的连续性第12页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章相邻两跨跨长相差10时,按等跨计算。五跨以上按五跨计算。计算简图墙支承梁支承第13页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章计算跨度中间跨对多跨连续梁板边跨第14页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助
6、助上一章上一章下一章下一章荷载(1)恒载:自重、粉灰重等。恒载标准值体积材料自重常用的材料和构件自重见教材附录2。(2)活荷载:人群、家具等。民用建筑楼面活载标准值见教材附录3。板和次梁一般以均布荷载为主。承载力计算荷载用设计值,要将荷载标准值乘以荷载分项系数G或Q。一、连续梁、板按弹性计算方法第15页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章(3)折算恒载与折算活载考虑主梁对次梁、次梁对板的约束影响。板次梁当梁板直接搁置在砖墙或钢梁上时,按实际恒载和实际活载计算。一、连续梁、板按弹性计算方法第16页/共131页混凝土结构设计混凝土结构
7、设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章(3)折算恒载与折算活载一、连续梁、板按弹性计算方法第17页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章内力计算及组合内力按结构力学方法计算。25跨等跨梁板内力见教材附录7。内力要根据荷载最不利布置组合计算。恒载一次布置,活载分跨布置再组合一、连续梁、板按弹性计算方法第18页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章活荷载不利布置规律:(1)求某一跨的跨内 ,该跨布置活荷载,然后隔跨布置。(2)求某一跨的跨内 或 ,该
8、跨不布置活荷载,而在左、右跨布置活荷载,然后隔跨布置。(3)求某支座 ,该支座左、右跨布置活荷载,然后隔跨布置。(4)求某支座 ,与(3)相同。活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图第19页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章第20页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章内力包络图 将恒载在各截面所产生的内力与各相应截面最不利活载布置时所产生的内力叠加,便可得出各截面可能出现的最不利内力。把这些弯矩图绘于同一坐标图上,称为弯矩叠合图,这些图的外包线形成的图形为弯矩的包络图。同样可画出剪力叠合图和剪力包络图。均布荷载作用下五跨连
9、续梁的内力叠合图和内力包络图一、连续梁、板按弹性计算方法第21页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章内力包络图 由内力叠合图形的外包线构成,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。均布荷载作用下五跨连续梁的内力叠合图和内力包络图一、连续梁、板按弹性计算方法第22页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章配筋计算配筋计算方法按混凝土结构设计原理有关章节。配筋时用的弯矩和剪力值按如下方法确定:1-81-9一、连续梁、板按弹性计算方法第23页/共131页第24页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计
10、第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计计算单元及荷载(1)计算单元:与弹性方法相同。(2)计算跨度:边跨中间跨(3)荷载:用实际恒载与实际活载。且且(板板)(梁梁)第25页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章单向板肋梁楼盖按弹性理论设计步骤(1)平面布置(2)计算简图(3)内力计算,内力组合(内力包络图)(4)截面设计(5)施工图按弹性理论计算内力存在的问题(1)内力计算与截面设计不协调(2)浪费材料(3)支座钢筋过密,施工质量不易保证第26页/共131页混凝土结构设
11、计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章塑性铰混凝土开裂后,截面的应力分布发生了变化,称应力发生了重分布。钢筋屈服后,在荷载无明显增加的情况下,截面的变形可以急剧增大,称出现了“塑性铰”。第27页/共131页第28页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章第29页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章塑性铰可分为拉铰(受拉钢筋屈服)和压铰(受拉钢筋不屈服),拉铰转动量大于压铰。式中,为极限曲率;为屈服曲率;lp为塑性铰的等效长度。塑性铰与普通铰的区别是:(a)塑性铰是单向铰,只能沿Mu方向转
12、动;(b)塑性铰可以传递弯矩,MMu;(c)塑性铰的转动是有限的:1-10第30页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章内力重分布超静定结构中,某一截面由于裂缝出现、钢筋与混凝土粘结破坏、钢筋屈服等原因,使截面内力分布与按弹性理论分析时有所不同的现象,称为出现了内力重分布。超静定结构才有内力重分布,静定结构只有应力重分布。第31页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章内力重分布使弹性计算中弯矩最大截面内力减少,弯矩较小截面的内力增大,相当于弯矩调幅。由于塑性铰的转动是有限
13、的,因此调幅量也有限。弯矩调幅法钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程(CECS51:93)规定:调幅系数一般为0.2,且不宜超过0.25第32页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章 超静定混凝土结构考虑塑性内力重分布的计算方法:我国行业标准钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规 程(CECS5193)主要推荐用弯矩调幅法计算钢筋混凝土连续 梁、板和框架的内力极限平衡法塑性铰法变刚度法强迫转动法弯矩调幅法非线性全过程分析方法二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第33页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章弯矩调幅法截面弯矩调整的幅度:对结构的弹性弯矩值和剪力值
14、进行适当的调整,用以考虑结构因非弹性变形所引起的内力重分布调整后的弯矩设计值;按弹性计算方法算得的弯矩设计值。二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第34页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章应用弯矩调幅法应遵循以下规定:(1)受力钢筋宜采用HPB235、HRB335、HRB400、RRB400级热轧钢筋;混凝土强度等级在C20C45范围内选用。(2)一般不宜超过0.25(3)不应超过,不宜小于(4)调整后的结构内力必须满足静力平衡条件,连续梁、板各控制截面的弯矩值不宜小于简支梁弯矩值的1/3。二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第35页/共131页混凝土结构设计混凝土结构
15、设计第1章(5)为了防止结构在实现弯矩调幅所要求的内力重分布前发生剪切破坏,应在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量,即将混凝土结构设计规范斜截面受剪承载力计算所需要的箍筋数量增大20%,增大的区段为:当为集中荷载时,取支座边至最近一个集中荷载之间的区段;当为均布荷载时,取距支座边1.05h0的区段,此处h0为截面的有效高度。应在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量 受剪配箍率:(防斜拉)二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第36页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章等跨连续梁板内力计算(1)等跨连续梁式中,、分别为等跨连续
16、梁的弯矩系数和剪力系数,见表1.2.1和表1.2.2。1-111-12(2)等跨连续板式中,为等跨连续板的弯矩系数,见表1.2.1。1-13二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第37页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章表连续梁和连续单向板的弯矩计算系数支承情况支承情况 截面位置截面位置 端端支座支座边跨边跨跨中跨中 距端第距端第二支座二支座 距距端第二端第二跨跨中跨跨中 中间中间支座支座 中间跨中间跨跨中跨中 A B C 梁、板搁置梁、板搁置在墙上在墙上 0 1/11 2跨跨连续:连续:-1/103跨以跨以上连续:上连续:
17、-1/11 1/16-1/14 1/16 板板与梁整与梁整浇连接浇连接-1/16 1/14 梁梁-1/24 梁与柱整浇梁与柱整浇连接连接-1/16 1/14 二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第38页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章主主 页页目目 录录帮帮 助助上一章上一章下一章下一章表连续梁的剪力计算系数支承情况支承情况 截面位置截面位置 端支座内端支座内侧侧Ain 距端第二支座距端第二支座 中间支座中间支座 外侧外侧B Bexex 内侧内侧Bn 外侧外侧C Cexex内侧内侧Cin 搁置搁置在墙上在墙上 0.45 0.60 0.550.550.55与梁或柱与梁或柱整浇
18、连接整浇连接 0.50 0.55 二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第39页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章按塑性理论计算内力中几个问题的说明(1)计算跨度 (两支座塑性铰之间的距离)支承情况计算跨度梁板两端与梁(柱)整体连接净跨长净跨长两端支承在砌体墙上一端与梁(柱)整体连接,另一端支承在砌体墙上注:表中为板的厚度;为梁或板在砌体墙上的支承长度。梁、板计算跨度二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第40页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章(2)荷载及内力 次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用,以及活荷载的不利布置等因素,在按弯矩调幅法分析结构时均已考虑。计
19、算时不需再考虑折算荷载,直接取用全部实际荷载。因为内力系数是按均布荷载或间距相同、大小相等的集中荷载作用下考虑塑性内力重分布以后的包络图给出的,所以对承受上述荷载的等跨或跨度相差不大于10%的连续梁、板,不需在进行荷载的最不利组合,一般也不需再绘出内力的包络图。(3)适用范围 塑性理论方法不适用于下列情况:1)直接承受动力荷载作用的结构2)轻质混凝土结构及其他特种混凝土结构3)受侵蚀性气体或液体严重作用的结构4)预应力混凝土结构二、单向板肋形楼盖按塑性内力重分布方法设计第41页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章1、板(1)配筋计算 考虑板的拱作用效应,四周与梁整体连接的板区格,计算
20、所得的弯矩值,可根据下列情况予以减少:中间跨的跨中及中间支座截面:20%三、单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求 板通常不配置箍筋,楼盖结构中的板一般也不配置用于抗剪的弯起钢筋,所以板可以按不配置箍筋的一般板类受弯构件进行斜截面受剪承载力验算.上述规定适用于:单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖中的板 按弹性理论、按塑性理论计算所得的弯矩 第42页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章(2)配筋构造 1)受力钢筋板中受力钢筋配筋构造钢筋种类一般采用HPB300、HRB335常用直径6mm、8mm、10mm、12mm,负钢筋宜采用较大直径间距一般不小于70mm板厚h150mm时,不宜大于200mm
21、板厚h150mm时,不宜大于1.5h,且不宜大于250mm弯起式锚固好,整体性好,节约钢筋,施工复杂分离式锚固较差,用钢量稍高,但施工方便钢筋弯钩板底钢筋:半圆弯钩,上部负弯矩钢筋:直钩弯起、截断一般按构造处理板相邻跨度相差超过20%或各跨荷载相差较大时,应按弯矩包络图确定三、单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第43页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章连续板受力钢筋两种配置方式当时,当时,第44页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章2)构造钢筋:包括分布钢筋、嵌入承重墙内的板面构造钢筋、垂直于梁肋的板面构造钢筋、板的温度收缩钢筋板中分布钢筋构造要求位置与受力钢筋垂直,均匀布
22、置于受力钢筋的内侧作用浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置抵抗收缩和温度变化产生的内力承担并分布板上局部荷载产生的内力直径不宜小于6mm间距不宜大于250mm数量单向板中单位长度上的分布钢筋,截面面积不宜小于单位宽度上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%三、单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第45页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章a)与受力钢筋垂直的分布钢筋,平行于单向板的长跨,沿正负受力钢筋的内侧放置。分布钢筋的截面面积不宜少于受力钢筋的截面面积的15%,且不少于 ,配筋率不小于0.15%,在受力钢筋弯折处宜布置分布钢筋。6 250三、单向板肋梁楼盖配筋计算
23、及构造要求第46页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章2)构造钢筋b)与主梁垂直的附加负钢筋垂直于梁肋的板面构造钢筋在主梁上部配置板面附加负钢筋,其数量为沿主梁方向每米不少于,且不小于板中受力钢筋的1/3,伸入板中的长度从主梁边算起每边不小于l0/4,l0为单向板的计算跨度。58板嵌入承重墙时的板面裂缝分布三、单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求第47页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章c)与承重墙垂直的附加负钢筋沿承重墙每米应配置不少于的附加负钢筋,伸出墙边长度大于等于l0/7.58第48页/共131页混凝土结构设计混凝土结构设计第1章 1.2 1.2 现浇式楼盖现浇式楼盖
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