塑性铰内力重分布弯矩调幅等概念课件.ppt

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1、皖西学院 土木工程专业,混凝土结构基本原理(第10章),进入,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,第10章 钢筋混凝土楼盖设计,混凝土结构设计,第10章,本章重点,1.掌握梁板结构布置的一般方法、计算简图、活荷载的最不利布置及内力包络图的绘制。2.掌握整体式（现浇）单向梁板结构的内力按弹性及考虑塑性内力重分布的计算方法；建立折算荷载、塑性铰、内力重分布、弯矩调幅等概念；掌握连续梁板截面设计特点及配筋构造要求。3.掌握整体式（现浇）双向板结构的内力按弹性及按塑性理论的设计方法；掌握其配筋构造要求。4.熟悉梁式楼梯和板式楼梯的受力特点、内力计算和配筋构造要求。,混凝土结构设计,第10章,主 页

2、,目 录,帮 助,上一章,下一章,楼盖结构形式组成：一般梁+板，可有板无梁。形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。,混凝土结构设计,第10章,地下室底板,挡土墙,混凝土结构设计,第10章,混凝土结构设计,第10章,无梁密肋楼盖,单向板密肋楼盖,混凝土结构设计,第10章,混凝土结构设计,第10章,混凝土结构设计,第10章,混凝土结构设计,第10章,混凝土结构设计,第10章,按结构类型：（1）肋梁楼盖（2）无梁楼盖按预应力情况：（1）RC楼盖（2）PC楼盖按施工方法：（1）现浇楼盖（2）装配式楼盖（3）装配整体式,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,现浇式：板与梁钢筋交织，混凝土同时

3、浇捣。这是本章学习的重点。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：40 mm混凝土层，内配钢筋网。现浇式钢筋混凝土楼（屋）盖分类,混凝土结构设计,第10章,单向板与双向板,单向板,(a)两对边简支矩形板,(b)两对边简支矩形板的弯曲形状,混凝土结构设计,第10章,四边支承双向板,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,单向板肋形楼盖,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,混凝土结构设计,第10章,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,混凝土结构设计,第10章,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,井式,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,无梁楼盖

4、,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,单向板梁板结构的设计步骤：结构平面布置，并初步拟定板厚和主、次梁的截面尺寸；确定计算单元；确定梁、板的荷载及计算简图；梁、板的内力计算；截面计算，配筋及构造处理；绘制施工图,混凝土结构设计,第10章,结构布置方法,主 页,目 录,帮 助,上一章,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。下例情况下要按弹性理论方法计算：,主 页,目 录,帮 助,上一章,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。,按塑性理论计算方法,单向板肋形楼盖

5、按线弹性的计算,计算单元的确定,混凝土结构设计,第10章,荷载分配时不考虑结构的连续性,主 页,目 录,帮 助,上一章,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。,混凝土结构设计,第10章,计算跨度,对单跨梁和板,两端搁置在砖墙上的板,两端与梁整体连接的板,单跨梁,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,计算跨度,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,荷载,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,(3)折算恒载与折算活载,混凝土结构设计,第10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13。内力要根据荷载最不利布置组合计算，画出内力包络图。

6、,恒载一次布置，活载分跨布置再组合,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,配筋计算,配筋计算方法按混凝土结构设计原理（第二版）有关章节。配筋时用的弯矩和剪力值按如下方法确定：,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,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：,(3)荷载：用实际恒载与实际活载。,主 页,目 录,帮 助,上一章,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”。,混凝土结构设计,第10章,塑性铰与普通铰的区别是：

7、(a)塑性铰是单向铰，只能沿Mu方向转动；(b)塑性铰可以传递弯矩,MMu；(c)塑性铰的转动是有限的：(d)有一定长度区域；,混凝土结构设计,第10章,塑性铰可分为拉铰或钢筋铰（受拉钢筋屈服）和压铰或混凝土铰（受拉钢筋不屈服），拉铰转动量大于压铰。,10-10,式中，为极限曲率；为屈服曲率；lp为塑性铰的等效长度。,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,内力重分布,混凝土结构设计,第10章,考虑塑性内力重分布的意义能够正确地计算结构的承载力和验算使用阶段的变形与裂缝宽度；可以使结构在破坏时有较多的截面达到极限承载力，从而充分发挥结构的潜力，更有效地节约材料；利用结构的内力重分布现象，可以合

8、理地调整钢筋布置，缓解支座钢筋拥挤现象，简化配筋构造，方便混疑土浇捣，从而提施工效率和质量；根据结构的内力重分布现象，在一定条件下可以人为控制结构中的弯矩分布，从而使设计得以简化.,混凝土结构设计,第10章,调幅法,弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，根据需要，适当调整某些截面弯矩值。通常对那些弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整，然后按调整后的内力进行截面设计和配筋构造，是一种适用的设计方法。,截面弯矩调整的幅度用调幅系数表示,混凝土结构设计,第10章,混凝土结构设计,第10章,应使调幅后的跨中截面弯矩接近原包络图弯矩值取按弹性理论计算的弯矩包络图的跨中弯矩值和按下式计算的较大值。,混

9、凝土结构设计,第10章,应用弯矩调幅法应遵循以下规定：,（1）纵筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400；混凝土：C20C45（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,（5）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）（6）必须满足正常使用阶段变形及裂缝宽度的要求，在使用阶段不应出现塑性铰,混凝土结构设计,第10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的，因此调幅量也有限。,弯矩

10、调幅法,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,可按荷载最不利布置，根据调整后的支座弯矩用静力平衡条件计算；也可近似取用考虑荷载最不利布置按弹性方法算得的剪力值。,连续梁各控制截面的剪力设计值,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,表1.1 连续梁和连续单向板的弯矩计算系数,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,表1.2 连续梁的剪力计算系数,混凝土结构设计,第10章,等跨连续梁的计算,混凝土结构设计,第10章,等跨连续梁的计算,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,按照混凝土结构设计原理(第二版)第4章所介绍的方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向

11、布置。一般不验算斜截面承载力。四周与梁整体连接的单向板，由于拱效应使板中 各计算截面弯矩减少，中间跨的跨中截面和中间支 座计算弯矩都按减少20计算，其他截面不减少。,配筋计算与构造要求,(1)配筋计算特点,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,(2)构造要求,板厚宜尽量薄一些，但不得小于最小厚度。板的支承长度应满足受力钢筋在支座内的锚固要 求，且一般不小于板厚及120 mm。受力钢筋一般用HPB235级钢筋和LL550级冷轧带 肋钢筋，直径常用8 mm、10 mm，70 mm 间距200 mm。受力钢筋可用弯起式或分离式，钢筋的弯起、切断 见教材第29页图1.2.14。支座计算弯矩都按减少2

12、0计算，其他截面不减少。,连续板受力钢筋两种配置方式,混凝土结构设计,第10章,连续板受力钢筋两种配置方式,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,分布筋与受力筋方向垂直，每米不小于4根，直径常为8 mm，且截面面积不小于受力钢筋截面面积的15。嵌入墙内的板，其板面应配附加钢筋。垂直于主梁的板面应设附加钢筋。,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,次梁,(1)配筋计算特点跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。正截面按混凝土结构设计原理（第二版）第4章计算，斜截面按该书第5章计算。,(2)构造要求受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定。对于跨度相差不超过20、承受均布荷载的次梁，当q/

13、g 3时，可按本教材中图1.2.16确定。,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,主梁,(1)计算特点主梁以承受次梁传来的集中荷载为主，为简化计算，可将自重也折算成集中荷载计算。,跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。主梁支座处截面有效高度按下图确定。,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,(2)构造要求主梁受力钢筋的切断位置要按弯矩包络图确定。次梁与主梁相交处应设附加钢箍或吊筋。,主 页,目 录,帮 助,上一章,下一章,吊筋按右式计算：,式中，F 为次梁传递给主梁的集中荷载设计值；fyv为附加箍筋或吊筋的抗拉强度设计值；为附加箍筋与水平线的交角。,附加箍筋：,混凝土结构设计,第10章,内力重分布的过程,由于MAMC，所以将会在A或B处先产生塑性饺，使原有两端固定梁变成两端简支梁。,两端固定梁,混凝土结构设计,第10章,假定当g作用时，恰好支座出现塑性铰，此时支座和跨中弯矩分别为：A B L,混凝土结构设计,第10章,此时若在梁上再作用q，此时支座弯矩不增加，跨中弯矩增加为：,混凝土结构设计,第10章,思考题已知：两端固定的单跨梁，其净跨为6米，截面尺寸bh200 500mm，采用C20级混凝土，为承受支座负弯矩和跨中正弯矩，均配置3根直径18mm的HRB335钢筋(As763mm2)。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荷载设计值。,