混凝土结构:31单向板肋形结构板的设计.ppt
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1、荷载传递路径荷载传递路径荷载荷载 板板 次梁(或墙)次梁(或墙)主梁(或墙)主梁(或墙)柱(或墙)柱(或墙)基础基础 地基地基 单向板肋形结构单向板肋形结构 双向板肋形结构双向板肋形结构 l2/l13.0 l2/l12.0 2.0l2/l13.0时,宜按双向板计算;时,宜按双向板计算;当按单向板计算时,应沿长边方向布置足当按单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。够数量的构造钢筋。一般建筑中合理的板、梁跨度为:一般建筑中合理的板、梁跨度为:板跨:板跨:1.52.7m,次梁:次梁:46m,主梁:,主梁:58m。【案例】某水电站副厂房【案例】某水电站副厂房楼盖采用现浇钢筋混凝土肋楼盖采用
2、现浇钢筋混凝土肋形结构。其平面尺寸为形结构。其平面尺寸为22.5m18.0m,平面布置如,平面布置如图图4-1所示。所示。楼板上层采用楼板上层采用20mm厚的厚的水泥砂浆抹面,外墙采用水泥砂浆抹面,外墙采用240mm厚砖墙,不设边柱,厚砖墙,不设边柱,板在墙上的搁置长度为板在墙上的搁置长度为120mm,次梁和主梁在墙上,次梁和主梁在墙上的搁置长度为的搁置长度为240mm。板上。板上可变荷载标准值可变荷载标准值qk=6 kN/m2。混凝土强度等级为混凝土强度等级为C20,梁,梁中受力钢筋为中受力钢筋为HRB335级级,其余钢筋为其余钢筋为PRB235级级。该。该厂房为厂房为3级级水工建筑物。试水
3、工建筑物。试为此楼盖配置钢筋并绘出结为此楼盖配置钢筋并绘出结构施工图。构施工图。次次梁梁主梁主梁300800300800柱柱400400400400次梁次梁200500200500墙墙双向板肋形楼盖双向板肋形楼盖 单向板肋形楼盖单向板肋形楼盖 装配式装配式 整体式整体式 施工方法施工方法 受力特点受力特点 单向板图片二单向板图片二 在板、次梁、主梁、柱的梁格布置中,在板、次梁、主梁、柱的梁格布置中,柱距柱距决定了主决定了主梁的跨度,梁的跨度,主梁的间距主梁的间距决定了次梁的跨度,决定了次梁的跨度,次梁的间距次梁的间距决决定了板的跨度,板跨直接影响板厚,而板厚的增加对材料定了板的跨度,板跨直接影
4、响板厚,而板厚的增加对材料用量影响较大。根据工程经验,一般建筑中较为合理的板用量影响较大。根据工程经验,一般建筑中较为合理的板跨度为跨度为1.52.7m。连续板的连续板的截面尺寸按刚度要求截面尺寸按刚度要求:单向板厚:单向板厚hl/40,双向双向板厚板厚hl/50。一般建筑的板厚最小为。一般建筑的板厚最小为60mm,工业厂房的板,工业厂房的板厚最小为厚最小为80mm。在水工建筑物中,由于板在工程中所处部位及受力条在水工建筑物中,由于板在工程中所处部位及受力条件不同,板厚件不同,板厚h可在相当大的范围内变化。一般可在相当大的范围内变化。一般薄板厚度大薄板厚度大于于100mm,特殊情况下适当加厚。
5、,特殊情况下适当加厚。板的设计板的设计包括包括计算简图计算简图的确定、的确定、内力计算内力计算、配筋计算配筋计算与构造、与构造、绘制配筋图绘制配筋图等内容。等内容。连续板的截面尺寸按刚度要求:单向板厚连续板的截面尺寸按刚度要求:单向板厚hl/40,双向双向板厚板厚hl/50。一般建筑的板厚最小为。一般建筑的板厚最小为60mm,工业厂房的板,工业厂房的板厚最小为厚最小为80mm。在水工建筑物中,由于板在工程中所处部。在水工建筑物中,由于板在工程中所处部位及受力条件不同,板厚位及受力条件不同,板厚h可在相当大的范围内变化。一般可在相当大的范围内变化。一般薄板厚度大于薄板厚度大于100mm,特殊情况
6、下适当加厚。,特殊情况下适当加厚。在内力计算之前,先画出计算简图,表示出板或梁的在内力计算之前,先画出计算简图,表示出板或梁的跨数,支座的性质,荷载的形式、大小及其作用位置和各跨数,支座的性质,荷载的形式、大小及其作用位置和各跨的计算跨度等。跨的计算跨度等。(一)计算简图的确定(一)计算简图的确定 整体式单向板肋形结构是由整体式单向板肋形结构是由板板、次梁次梁和和主梁主梁整体浇筑在整体浇筑在一起的梁板结构。设计时要将其分解为板、次梁和主梁分别一起的梁板结构。设计时要将其分解为板、次梁和主梁分别进行计算。进行计算。在内力计算之前,先画出在内力计算之前,先画出计算简图计算简图,表示出板、梁的跨,表
7、示出板、梁的跨数,数,支座支座的性质,的性质,荷载荷载的形式、大小及其作用位置和各跨的的形式、大小及其作用位置和各跨的计算跨度等。计算跨度等。返回返回1.计算跨度与跨数计算跨度与跨数 连续板的弯矩连续板的弯矩计算跨度计算跨度l0为相邻两支座反为相邻两支座反力作用点之间的距离。按弹性方法计算力作用点之间的距离。按弹性方法计算时,以边跨简支在墙上为例计算如下时,以边跨简支在墙上为例计算如下:连续板连续板 边跨边跨 l01=ln+b/2+h/2或或 l01=lc=ln+a/2+b/21.1ln中跨中跨 l02=lc 当当b0.1lc时,取时,取l02=1.1ln式中式中ln为板的净跨度,为板的净跨度
8、,lc为支座中心线间为支座中心线间的距离,的距离,h为板厚,为板厚,b为次梁的宽度,为次梁的宽度,a为为板伸入支座的长度,计算跨度板伸入支座的长度,计算跨度l0分别取其分别取其较小值。较小值。在计算剪力时,计算跨度取净跨,即在计算剪力时,计算跨度取净跨,即 l0=ln 当等跨连续板或梁的跨数超过五跨时,可按当等跨连续板或梁的跨数超过五跨时,可按五跨五跨计算,即计算,即两边各取两跨及中间任一跨,并将中间这一跨的内力值作为各两边各取两跨及中间任一跨,并将中间这一跨的内力值作为各中间跨的内力值。这样既简化了计算,又满足实际工程精度要中间跨的内力值。这样既简化了计算,又满足实际工程精度要求。求。梁板的
9、计算简图(a)(a)(b)(b)(d)(d)(c)(c)-2.荷载计算荷载计算作用在板上的荷载划分范围如图作用在板上的荷载划分范围如图46(a)所示。板通常是取)所示。板通常是取1m宽的板带作为计算单元,板上单位长度的荷载包括永久宽的板带作为计算单元,板上单位长度的荷载包括永久荷载荷载gk和可变荷载和可变荷载qk。3.支座的简化与修正支座的简化与修正 图图4-5所示的所示的多跨连续板多跨连续板,其周边直接搁置在砖墙上,应视,其周边直接搁置在砖墙上,应视为为铰支座铰支座。板的中间支承为次梁,计算时假设为铰支座,这样,。板的中间支承为次梁,计算时假设为铰支座,这样,板简化为以边墙和次梁为铰支座的多
10、跨连续板。板简化为以边墙和次梁为铰支座的多跨连续板。以上对支座的简化,忽略了支座(次梁)以上对支座的简化,忽略了支座(次梁)抗扭刚度抗扭刚度的影响,的影响,这与实际情况不符,支座的实际转角小于铰支座的转角。在实这与实际情况不符,支座的实际转角小于铰支座的转角。在实际工程中通常采用际工程中通常采用折算荷载折算荷载(加大永久荷载和减小可变荷载)(加大永久荷载和减小可变荷载)来代替实际荷载(见图来代替实际荷载(见图4-6)。)。连续板的连续板的折算荷载折算荷载:g=gk+1.15qk/2 q=1.15qk/2 式中式中 g、q折算永久荷载、可变荷载计算值;折算永久荷载、可变荷载计算值;gk、qk 实
11、际的永久荷载、可变荷载标准值;实际的永久荷载、可变荷载标准值;g、q 实际的永久荷载、可变荷载计算值,实际的永久荷载、可变荷载计算值,一般一般g=gk,q=1.15qk。图图4-6 4-6 梁板整体性对内力的影响梁板整体性对内力的影响(a)(a)理想铰支座的变形理想铰支座的变形 ;(b)(b)支座弹性约束的变形支座弹性约束的变形 ;(c)(c)采用折算荷载的变形采用折算荷载的变形 ;1.利用图表计算内力利用图表计算内力 水工建筑中连续板或梁的内力一般按水工建筑中连续板或梁的内力一般按弹性法弹性法计算。实际工计算。实际工程中常采用现成图表计算。下面介绍几种常用的等跨度、等刚程中常采用现成图表计算
12、。下面介绍几种常用的等跨度、等刚度连续板与梁的内力计算表。度连续板与梁的内力计算表。对于承受均布荷载、集中荷载的等跨连续板、梁,其弯矩对于承受均布荷载、集中荷载的等跨连续板、梁,其弯矩和剪力利用附录四的表格按下列公式计算:和剪力利用附录四的表格按下列公式计算:M=1 gkl021.152qkl02 (4-1)V=1gkln1.152qkln (4-2)M=1Gkl01.152Qkl0 (4-3)V=1Gk1.152Qk (4-4)如果连续板、梁的跨度不相等,但相差不超过如果连续板、梁的跨度不相等,但相差不超过10%,也可,也可用等跨度的内力系数表进行计算。求支座弯矩时,计算跨度取用等跨度的内力
13、系数表进行计算。求支座弯矩时,计算跨度取相邻两跨计算跨度的平均值;求跨中弯矩用该跨计算跨度。相邻两跨计算跨度的平均值;求跨中弯矩用该跨计算跨度。2.最不利荷载组合最不利荷载组合 可变荷载的相应布置与永久荷载组合起来,会在某一截面可变荷载的相应布置与永久荷载组合起来,会在某一截面上产生最大的内力,这就是该截面的上产生最大的内力,这就是该截面的最不利荷载组合最不利荷载组合。根据连续板或梁内力影响线的变化规律,多跨连续板、梁根据连续板或梁内力影响线的变化规律,多跨连续板、梁最不利可变荷载的布置方式为:最不利可变荷载的布置方式为:(1)求某跨)求某跨跨中最大正弯矩跨中最大正弯矩时,应在该跨布置可变荷载
14、,时,应在该跨布置可变荷载,然后向其左右隔跨布置可变荷载;然后向其左右隔跨布置可变荷载;(2)求某跨)求某跨跨中最小正弯矩跨中最小正弯矩时,应在该跨不布置可变荷载时,应在该跨不布置可变荷载,然后向其左右隔跨布置可变荷载;,然后向其左右隔跨布置可变荷载;(3)求某)求某支座截面的最大负弯矩支座截面的最大负弯矩时,应在该支座左右两跨时,应在该支座左右两跨布置可变荷载,然后再隔跨布置可变荷载;布置可变荷载,然后再隔跨布置可变荷载;(4)求某支座截面的)求某支座截面的最大剪力最大剪力时,可变荷载的布置与求该时,可变荷载的布置与求该支座截面最大负弯矩时相同。支座截面最大负弯矩时相同。五跨连续板或梁各截面
15、五跨连续板或梁各截面最大(或最小)内力最大(或最小)内力时均布可变荷时均布可变荷载的载的最不利位置最不利位置见下表见下表4-1所示。所示。可 变 荷 载 布 置 图 最 不 利 内 力最大弯矩最小弯矩最大剪力 M1、M3M2 VAM2M1、M3MBVBl、VBrMCVCl、VCrABCDEFqkqkqqqkqkqkqkqk12321 内力包络图内力包络图是各截面内力最大值的连线所构成的图形。是各截面内力最大值的连线所构成的图形。用来反映连续板、梁各个截面上弯矩变化范围的图形称为用来反映连续板、梁各个截面上弯矩变化范围的图形称为弯弯矩包络图矩包络图;用来反映连续梁各个截面上剪力变化范围的图形;用
16、来反映连续梁各个截面上剪力变化范围的图形称为称为剪力包络图剪力包络图。支座边缘截面弯矩近似按下式计算支座边缘截面弯矩近似按下式计算 M=Mc0.5bV0 (4-5)V0支座边缘处的剪力,可近似按单跨简支梁计算;支座边缘处的剪力,可近似按单跨简支梁计算;b支座宽度,当支承宽度较大时(板用支座宽度,当支承宽度较大时(板用l0=1.1ln,梁,梁采用采用l0=1.05ln),b=0.1ln(板)或(板)或0.05ln(梁)。(梁)。如果板或梁直接搁置在墩墙上时如图如果板或梁直接搁置在墩墙上时如图4-10(b),则不存),则不存在上述问题。在上述问题。(三)板的设计要点与构造规定(三)板的设计要点与构
17、造规定1.设计要点设计要点 (1)板的计算对象是)板的计算对象是垂直垂直次梁方向的单位宽度的连续板带,次梁方向的单位宽度的连续板带,次梁和端墙视为连续板的次梁和端墙视为连续板的铰支座铰支座;(2)当板按)当板按弹性方法弹性方法计算内力时,要采用计算内力时,要采用折算荷载折算荷载,并按最,并按最不利荷载组合来求跨中和支座的弯矩;不利荷载组合来求跨中和支座的弯矩;(3)板按跨中和支座截面的最大弯矩(绝对值)进行配筋,)板按跨中和支座截面的最大弯矩(绝对值)进行配筋,其步骤同前面的单筋矩形截面梁,经济配筋率为其步骤同前面的单筋矩形截面梁,经济配筋率为0.4%0.8%;(4)板一般不需要绘制弯矩包络图
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- 混凝土结构 31 单向 板肋形 结构 设计
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