建筑结构第11章 梁、板结构课件.ppt
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1、第11章 梁、板结构,楼盖是典型的梁、板结构,是建筑结构的主要组成部分,常采用钢筋混凝土结构。,楼盖的布置方式决定了作用于建筑物各种作用的传递方向,从而影响建筑物的竖向承重结构。楼盖的厚度(包括板的厚度和梁的截面高度)将直接影响建筑物的层高和总高,在高层建筑中减小楼盖的厚度更具有明显的经济效益。此外,楼盖结构布置还与室内设备和管道布置有关,对顶棚美观也有影响。由此可见,正确合理设计楼盖结构具有十分重要的意义。,11.1 梁板结构概述,现浇式楼盖,11.1 梁板结构概述,楼盖按施工方法分为,装配式楼盖,装配整体式楼盖,1.现浇式楼盖,优点:整体性好、刚度大、防水性和抗震性好,在结构布置方面容易满
2、足各种特殊要求,适应性强。缺点:费工、费模板、工期长、施工受季节限制、造价较高等。,梁,预制板,2.装配式楼盖,优点:便于工业化生产,施工速度快,可以节约模板,施 工工期较短。缺点:整体性、防水性及抗震性较差,且不便开设孔道。,3.装配整体式楼盖,装配整体式楼盖的特点介于上述两种楼盖之间,其整体性比装配式的好,又比现浇式的节省模板,但需进行混凝土二次浇灌,有时还增加焊接量,故对造价和施工进度都带来不利影响。,后浇层,梁,楼盖按结构形式分为:,1.肋形楼盖(也称肋梁楼盖)一般由板、次梁和主梁组成,又可分为单向板肋形楼盖和双向板肋形楼盖,是工程中一种比较普遍采用的楼盖结构。2.井式楼盖 由板和两个
3、方向相交的等截面梁组成。3.密肋楼盖 由薄板和间距较小(一般不大于1.5 m)的肋梁组成,肋梁可以沿单向或双向设置,肋梁间距小,梁高也较肋梁楼盖的小。4.无梁楼盖 不设梁,楼板直接支撑在柱上。无梁楼盖结构高度小、净空大,支模简单,但用钢量较多,当楼面有很大的集中荷载作用时不宜采用。,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,井式楼盖,无梁楼盖,密肋楼盖,单向板和双向板,1.单向板 板上的荷载主要是沿短边方向传递到支撑构件上,沿长边方向传递的荷载可以忽略不计,这种单向受弯的板称为单向板,2.双向板 板上的荷载沿两个方向传递到支撑构件上,板在长边方向的弯曲不可忽略,这种双向受弯的板称为双向板。,单向板和双向
4、板的计算原则:,1.两对边支撑的板应按单向板计算。2.四边支撑的板应按下列规定计算:(1)当长边与短边长度之比不大于2.0时,应按双向板计算;(2)当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算;(3)当长边与短边长度之比不小于3.0时,宜按沿短边方向受力的单向板计算,并应沿长边方向布置构造钢筋。,11.2 整体现浇钢筋混凝土单向板肋形楼盖,(1)柱网的布置应满足工艺和使用要求外,还应与梁格统一考虑。通常主梁的跨度取58 m,次梁的跨度取46 m。(2)主梁可以沿房屋横向布置,也可以沿房屋纵向布置,但为了增强房屋横向刚度,主梁一般沿房屋横向布置。(3)次梁的间距决定了板的跨度和
5、次梁的数量。常用的次梁间距为1.72.5 m,一般不宜超过3 m。(4)梁格布置应力求简单、整齐,板厚和梁截面尺寸应尽量统一,梁、板应尽量布置成等跨度的,柱网布置宜为正方形或矩形,梁系应尽可能连续贯通以便于设计和施工。,一、楼盖结构布置,图11-6 主次梁楼盖结构布置,图11-7 单向板肋形楼盖结构布置,边支座为墙,边支座为柱,荷载传力途径:板次梁主梁柱(或墙)基础地基。,二、梁、板内力计算,1.计算方法的选择 单向板肋形楼盖的内力计算方法,有弹性理论计算方法和塑性内力重分布理论计算方法两种。弹性理论计算方法假定钢筋混凝土梁、板为匀质弹性体,按一般结构力学的方法计算内力。塑性内力重分布理论计算
6、方法从实际情况出发,考虑塑性变形内力重分布来计算连续梁、板的内力。,1.计算方法的选择 采用塑性内力重分布理论计算方法设计,在使用阶段的裂缝较宽,挠度也较大。所以在下列情况不宜采用塑性内力重分布理论计算方法,应按弹性理论方法进行设计:(1)直接承受动力荷载的结构构件。(2)要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构。(3)对承载力要求有较高安全储备或处于重要部位的结构构件。主梁是楼盖中的重要结构构件,要求有较高的安全储备,一般按弹性理论方法设计。,2.确定计算简图(1)支承条件 在肋形楼盖中,当板或梁支承在砖墙(或砖柱)上时,由于其嵌固作用较小,可假定为铰支座。当板的支座是次梁,次梁的支座是主
7、梁,则次梁对板,主梁对次梁将有一定的嵌固作用,为简化计算通常亦假定为铰支座。若主梁支承在柱上,支座简化需根据梁和柱的线刚度比确定,通常认为主梁与柱的线刚度之比大于5时,即可将主梁简化为铰接支承于柱上的连续梁,否则就应按框架梁来考虑。,(2)计算跨度 梁、板的计算跨度是指支座反力之间的距离,它与支座的构造形式、构件的截面尺寸以及内力计算方法有关。梁、板的计算跨度可按附表A-14采用。,(3)计算跨数 对各跨荷载相同,跨数超过5跨的等跨等截面连续梁,为简化计算,将所有中间跨均以第3跨来代表。对于超过5跨的多跨连续梁、板可按5跨来计算其内力;当梁、板的实际跨数少于5跨时,按实际跨数计算。,图11-8
8、 多跨连续梁、板简图,(4)荷载计算 作用在楼盖上的荷载一般有两种,即永久荷载(恒载)和可变荷载(活载)。单向板通常沿短跨方向取1m宽板带作为计算单元,板面荷载等于计算单元板带沿跨度方向单位长度上的均布荷载;次梁承受板传来的均布荷载,其值为板面荷载乘以次梁间距;主梁则承受各根次梁传来的集中荷载和主梁自重引起的均布荷载。,图11-9 单向板肋形楼盖荷载划分简图,3.按弹性理论计算连续梁、板的内力,永久荷载(恒荷载)每跨必有;可变荷载(活荷载)按不同的布置,取得最不利的布置。,荷载最不利位置的布置原则:跨中最大弯矩:该跨+左、右每隔一跨布置活荷载支座最大弯矩:支座相邻两跨+每个一跨布置活荷载支座最
9、大剪力:支座相邻两跨+每个一跨布置活荷载,(1)活荷载的最不利组合,分别将恒载作用下的内力与各种活载最不利布置情况下的内力进行组合,然后把各种情况的内力图分别叠画在同一张图上,则这一组曲线的最外轮廓线所围成的内力图就叫内力包络图,包括弯矩包络图和剪力包络图。根据弯矩包络图配置纵筋,根据剪力包络图配置箍筋,可达到既安全又经济的目的。但由于绘制内力包络图的工作量比较大,故在楼盖设计中,一般不必绘制包络图,而直接按照连续板、梁的构造要求来确定钢筋弯起和截断位置。,(2)内力包络图,(3)折算荷载,板变形时,引起次梁扭转,对板有约束作用,这是有利影响。现以增大恒荷载和减小活荷载的方法来考虑这个有利因素
10、,即以折算荷载来代替实际荷载。,连续梁:,连续板:,连续主梁以及不与支座整浇的连续板或连续次梁,上述影响很小,不必对荷载进行调整而应按实际荷载进行计算。,按弹性理论方法计算连续梁、板内力时,按计算简图求得的支座截面内力为支座中心线处的内力,但此处并非最危险截面。可取支座边缘截面作为计算控制截面,支座边缘的剪力计算较容易,支座边缘的弯矩可近似地按下式计算:,(4)支座宽度的影响,4.按塑性内力重分布理论计算连续梁、板的内力,按弹性计算方法计算连续梁、板内力时,是把梁、板看成是弹性、匀质的,但钢筋混凝土是弹塑性、非匀质材料。此外,钢筋混凝土结构在各个工作阶段,由于构件出现裂缝,尤其是出现“塑性铰”
11、后,使得其内力和变形与按弹性体系分析的结果是不一致的,即在结构中产生了内力重分布现象。考虑以上情况进行的内力计算方法称为塑性内力重分布理论计算方法。,图11-1 塑性内力重分布计算梁、板截面名称,4.按塑性内力重分布理论计算连续梁、板的内力,按塑性内力重分布理论方法计算时,为了保证钢筋混凝土梁中塑性铰产生且具有足够的转动能力,要求混凝土弯矩调整后截面相对受压区高度不应超过0.35,且不宜小于0.10,并应采用满足在最大力下的总伸长率最小限值的钢筋。,总伸长率,钢筋总伸长率最小限值,(1)弯矩计算,式中弯矩系数,板和次梁分别按表11-2和表11-3采用;g均布恒载设计值;q均布活载设计值;l0计
12、算跨度。,(1)弯矩计算,(2)剪力计算,式中剪力系数,按表11-4采用;ln梁的净跨度。,三、单向板肋形楼盖的计算和构造,1.单向板(1)板的计算要点 钢筋混凝土单向板的跨厚比宜不大于30,且最小厚度为60mm。板的支承长度要求不小于板厚,同时不得小于120mm。取1m宽板带作为计算单元,按单筋矩形截面计算。一般不进行受剪承载力计算。中间跨跨中截面及中间支座的计算弯矩可折减20%,边跨跨中截面及第一内支座弯矩不予降低。选配钢筋时,应使相邻跨和支座钢筋的直径及间距相互协调。,(2)板的构造要求 现浇单向板的绑扎配筋形式有分离式和弯起式两种。分离式配筋因施工方便,目前工程中主要采用。考虑塑性内力
13、重分布设计的等跨连续板的分离式配筋,板的下部受力钢筋根据实际长度也可以采取连续配筋,不在中间支座处截断。,图11-12 等跨连续板的分离式配筋,当q3g时,al0/4;当q3g时,al0/3式中 q均布活荷载设计值;g均布恒荷载设计值,(2)板的构造要求,图11-13 跨度相差不大于20的不等跨连续板的分离式配筋,当q3g时,a1l01/4,a2l02/4,a3l03/4;当q3g时,a1l01/3,a2l02/3,a3l03/3式中 q均布活荷载设计值;g均布恒荷载设计值,板中采用绑扎钢筋作配筋时,其构造规定详见第五章板配筋。简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座内的锚固长度不应小于5d(d
14、为受力钢筋直径),板与墙或梁整体浇筑或连续板下部纵向受力钢筋各跨单独配置时,伸入支座内的锚固长度宜伸过墙或梁中心线且不应小于5 d。当连续板内温度、收缩应力较大时,伸入支座的锚固长度宜适当增加。,按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板,当与混凝土梁、墙整体浇筑或嵌固在砌体墙内时,应设置板面构造钢筋,并符合下列要求:a.钢筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积的13。与混凝土梁、混凝土墙整体浇筑单向板的非受力方向,钢筋截面面积尚不宜小于受力方向跨中板底钢筋截面面积的13。b.钢筋从混凝土梁边、柱边、墙边伸入板内的长度不宜小于l04,
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