新规范第1章11：梁板结构.ppt

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1、工程结构,韩燕,混凝土结构设计,第1章,第1章 梁板结构设计,混凝土结构设计,第1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。,混凝土结构设计,第1章,按施工方法分类装配式：预制板+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：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,混凝土结构设计,第1章,单向板肋形楼盖,l2/l1 3时按单向板设计,混凝土结构设计,第1章,混凝土结构设计,第1章,若为两正交梁：(假定两为矩形截面，截面宽度相同，支承条件相同),主梁次梁双向梁,混

2、凝土结构设计,第1章,混凝土结构设计,第1章,井式,混凝土结构设计,第1章,无梁楼盖,混凝土结构设计,第1章,1.2.1结构布置及梁板基本尺寸确定,混凝土结构设计,第1章,混凝土结构设计,第1章,1.2.2结构的荷载及计算单元,荷载,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（265）。,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（266）。,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。,混凝土结构设计,第1章,荷载计算单元的确定,荷载分配时不考虑结构的连续性,简支满跨,混凝土结构设计,第1

3、章,1.2.3结构的计算简图,结构计算单元的确定,荷载分配时不考虑结构的连续性,混凝土结构设计,第1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。,支承条件与折算荷载,支承条件,混凝土结构设计,第1章,折算荷载,混凝土结构设计,第1章,计算跨度,单跨梁、板,弹性理论,混凝土结构设计,第1章,中间跨,且,混凝土结构设计,第1章,由塑性铰的位置确定,塑性理论,混凝土结构设计,第1章,计算跨数,等跨度、等刚度、荷载、支承条件：反之：,混凝土结构设计,第1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：,混凝土结构设计,第1章,结构

4、最不利荷载组合,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,1.2.4结构最不利荷载组合,结构控制截面 M/Mu最大者,混凝土结构设计,第1章,连续梁活荷载最不利布置的原则：,（1）求某跨跨内最大正弯矩时，边支座最大剪力应在本跨布置 活荷载，然后隔跨布置,（2）求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其 左右邻跨布置，然后隔跨布置,（3）求某支座最大负弯矩或中间支 座左、右截面最大剪力时，应 在该支座左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。,混凝土结构设计,第1章,混凝土结构设计,第1章,跨数超过五跨的连续梁、板

5、，当各跨荷载相同，且跨度 相差不超过10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算,（1）在均布及三角形荷载作用下：,（2）在集中荷载作用下：,1.2.5连续梁板结构按弹性理论的分析方法,结构内力分析 附录7（285）,混凝土结构设计,第1章,结构内力包络图,将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图(弯矩图或剪力图)叠画在同一张图上，其外包线所形 成的图形称为内力包络图,混凝土结构设计,第1章,1.2.6连续梁、板结构按塑性理论的分析方法,按弹性理论方法：1.截面间内力的分布规律是不变的；2.任一截面内力达到其内力设计值时，认为整个结构 达到其承载能力。实际上：1.截面间内力的分布规律是变化的。

6、2.任一截面内力达到其内力设计值时，只是 该截面达到其承载能力，出现了塑性铰。只要整个结构还是几何不变的，结构还能 继续承受荷载。,混凝土结构设计,第1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1章,塑性铰与普通铰的区别是：(a)塑性铰是单向铰，只能沿Mu方向转动；(b)塑性铰可以传递弯矩,MMu；(c)塑性铰的转动是有限的：-(d)区段（1-1.5h）,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。,混凝土结构设计,第1章,结构承

7、载能力极限状态,弹性理论：某个截面达到 承载能力极限状态，整个结构 达到了承载能力极限状态塑性理论：结构出现若干塑性铰，局部或整体成为几何 可变体系，结构才达到承载能力极限状态,混凝土结构设计,第1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。,适用范围下列情况不宜采用（1）使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展控制较严的混凝土结构；（2）处于严重侵蚀性环境中的混凝土结构；（3）直接承受动力和重复荷载的混凝土结构（4）要求有较高承载力储备的混凝土结构；,混凝土结构设计,第1章,考虑塑性

8、内力重分布的意义（1）内力计算方法与截面设计方法相协调；（2）可以人为地调整截面的内力分布情况，更合适地布置钢筋；（3）充分利用结构的承载力，取得一定的经济效益。影响塑性内力重分布的因素 塑性铰的转动能力 斜截面承载能力 正常使用条件 截面要有合适的受压区高度；构件必须要有足够的受剪承载力。,混凝土结构设计,第1章,弯矩调幅法,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1章,按弹性理论和塑性理论计

9、算的较大值，且塑性铰区段适当加密箍筋,连续梁各控制截面的剪力设计值,混凝土结构设计,第1章,等跨连续梁承受均布荷载时：,等跨连续板,适用范围:跨数大于或少于5跨，各跨跨度相对差值小于10%时，q/g=1/35，原则上仍适用。,用调幅法计算等跨连续梁、板,：结构跨数5跨连续梁，活荷载与恒荷载比值等于3，弯矩调幅系数大致为20%左右,混凝土结构设计,第1章,表1.2.1 连续梁和连续单向板的弯矩计算系数,混凝土结构设计,第1章,表1.2.2 连续梁的剪力计算系数,混凝土结构设计,第1章,1.2.7连续梁、板结构设计要点,单向板的截面设计与构造要求,（1）截面设计要点板的计算单元通常取为1m，按单筋

10、矩形截面设计；按照混凝土结构设计原理第4章所介绍的方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向布置。板一般能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可不进行受剪承载力验算；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,混凝土结构设计,第1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。受力钢筋可用弯起式或分离式，钢筋的弯起、切断见教材第30页图1.2.14。,混凝土结构设计,第1章,分布筋与受力筋方向垂直，每米不小于4根，直径不宜小于6 m

11、m，截面面积应不小于受力钢筋截面面积的15，且不宜小于改方向板截面面积的0.15。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。,混凝土结构设计,第1章,（1）截面设计要点截面形式跨中按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4章计算，斜截面按该书第5章计算。当次梁的截面尺寸满足（梁高为跨度1/181/12；梁宽为梁高1/31/2）要求时，一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。,次梁的截面设计与构造要求,混凝土结构设计,第1章,(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/g 3时，可按本

12、教材中图1.2.16确定。,混凝土结构设计,第1章,（1）截面设计要点截面形式跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。主梁支座截面的有效高度h0 单排钢筋时 h0=h(6570)mm双排钢筋时 h0h一(90100)mm 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。主梁的内力计算通常按弹性理论方法进行，不考虑塑性内力重分布当主梁的截面尺寸满足（梁高为跨度1/141/8；梁宽为梁高1/31/2）要求时，一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。,主梁的截面设计与构造要求,混凝土结构设计,第1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

13、应设附加钢箍或吊筋。,混凝土结构设计,第1章,附加钢箍筋或吊筋按右式计算：,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；为附加吊筋与水平线的交角。,混凝土结构设计,第1章,1.3.1双向板的受力特点,双向板在荷载的作用下，四角有翘曲的趋势，所以，板传给支承梁的压力，沿板的边长方向是不均匀的，在板的中部较大，两端较小。,混凝土结构设计,第1章,双向板受荷后第一批裂缝出现在板底中部，然后逐渐沿45向板四角扩展，当钢筋应力达到屈服点后，裂缝显著增大。板即将破坏时，板面四角产生环状裂缝，这种裂缝的出现促使板底裂缝进一步开展，最后板告破坏。,尽管双向板的破坏裂缝并

14、不平行于板边，但由于平行于板边的配筋其板底开裂荷载较大，而板破坏时的极限荷载又与对角线方向配筋相差不大，因此为了施工方便，双向板常采用平行于四边的配筋方式。细而密的配筋较粗而疏的有利，采用强度等级高的混凝土较强度等级低的混凝土有利。,混凝土结构设计,第1章,1.3.2双向板按弹性理论的分析方法,单区格双向板的内力计算四边支承的板,有六种边界条件:(1)四边简支；(2)一边固定，三边简支；(3)两对边固定，两对边简支；(4)四边固定；(5)两邻边固定，两邻边简支；(6)三边固定，一边简支。,混凝土结构设计,第1章,单位板宽内的弯矩设计值为:,m跨中或支座单位板宽内的弯矩设计值(kNmm)；,g,

15、q板上作用的均布恒荷载及活荷载设计值(kNm2),短跨方向的计算跨度(m),查附录8附表8-18-6所得弯矩系数。,混凝土结构设计,第1章,需指出：附录8中附表是根据材料的泊松比0制定的。当0时，可按下式计算跨中弯矩,对钢筋混凝土，=0.2,混凝土结构设计,第1章,多区格双向板的内力计算(1)计算跨中最大弯矩求区格A时：A区格活载满布，然后跨区格布置活载。,活载最不利布置方法当求某一区格跨中最大弯矩时，在该区格及其前后左右每隔一区格应布置活荷载，即呈棋盘式布置。,A,混凝土结构设计,第1章,支承条件g+q/2荷载作用下，各中间支座可视为固支。若A区格为边区格，则边支座有边梁时为固支，无边梁时为

16、简支。在q/2荷载作用下，中间各支座可视为简支。若A区格为边区格，则边支座有边梁时为固支，无边梁时为简支。,内力计算a.先求A区格在g+q/2荷载作用下的跨中弯矩，按四边固支条件查单区格板的表。,b.在求A区格在q/2荷载作用下的跨中弯矩，按四边铰支条件查单区格板的表。c.将a、b计算结果叠加得最后结构。跨中最大挠度也按上述方法计算。,混凝土结构设计,第1章,(2)计算支座最大弯矩活载最不利布置方法 为简化计算，假定各区格均布满活载。支承条件 中间支座均为固支，边支座按实际支座情况而定。内力计算a.根据支承情况和g+q的荷载查单区格板的表格 计算相应的支座弯矩。,b.由以上讨论可见，虽然是多区

17、格双向板，计算时仍是 一个区格、一个区格地单独计算。c.计算可从较大的区格开始，当相邻两跨所求得的同一支座的弯矩不等时，选平均值配筋。,混凝土结构设计,第1章,1.3.4双向板的截面设计及构造要点,双向板的截面设计要点,(1)对四边都与梁整体浇接的板，考虑拱效应，其弯矩设计值可按下列情况予以减少：中间区格板的支座及跨内截面减少20。边区格板的跨内截面及第一内支座处截面：当lb/l01.5时，减少20；当1.5 l0b/l0 2.0时，减少10。式中l0为垂直于楼板边缘方向板的计算跨度；l0b为沿楼板边缘方向板的计算跨度。角区格板截面弯矩值不予折减。,混凝土结构设计,第1章,(2)截面有效高度,

18、(3)配筋计算：单位宽度内所需钢筋，,混凝土结构设计,第1章,（1）板厚h=（1/40-1/50）l0 x 且 80mm；（l0 x为短跨跨长）。,构造要求,（2）钢筋的配置短跨方向钢筋放在外边，长跨方向放在里面。可将每一方向分成板带，两个方向的边缘板带宽度均为l0 x/4。边缘板带单位宽度范围内的配筋等于中间板带单位宽度范围的一半(且不少于5根)（超过2.5m）支座上承受负弯矩的钢筋按计算确定，沿支座均匀配置，伸入支座长不小于l0 x/4。,混凝土结构设计,第1章,内力a.三角形荷载作用下的内力化为等效均布荷载计算，见教材中附录12。b.梯形荷载作用下的内力可先按固端弯矩相等的条件 换算成等

19、效均布荷载。,1.3.5双向板支承梁的计算要点,混凝土结构设计,第1章,1.6.1整体式楼梯,楼梯结构形式楼梯是房屋的竖向通道，一般由梯段、平台、栏杆组成，平面布置，梯段踏步尺寸以及栏杆等由建筑设计确定。按所用材料分为木楼梯、钢楼梯和钢筋砼楼梯。按施工方法分为现浇整体式楼梯和预制装配式楼梯。按构件受力不同分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和螺旋式楼梯。,混凝土结构设计,第1章,图1.6.1 整体式楼梯结构形式（a）梁式（b）板式（c）剪刀式（d）螺旋式,混凝土结构设计,第1章,梁式楼梯 在楼梯斜板侧面设置斜梁，斜梁两端支承在平台梁上，平台梁支承在梯间墙上或柱上，就构成了梁式楼梯。特点：梯段较长

20、时比较经济，但支模及施工都比板式楼梯复杂，外观也显得笨重。,混凝土结构设计,第1章,梁式楼梯的形式有：斜梁在踏步板上面时，称为“暗步”，可以阻止垃圾或灰尘从梯井落下，而且梯段底面平整，便于粉刷。缺点是梁宽占据梯段宽的尺寸，使梯段净宽减小，且受力不好，钢筋用量多。斜梁在踏步板的下边时，称为“明步”，受力合理，较经济，但板底不平整，抹面比较费工，梁高时显得笨重。,混凝土结构设计,第1章,板式楼梯 板式楼梯由梯段板、平台梁和平台板组成，梯段板是一块斜板，板的两端支承在平台梁上（最下端的梯段可支承在横梁上，也可单独做基础）。优点：下表面平整，施工支模方便。缺点：斜板较厚，当跨度较大时，材料用量较多。板

21、式楼梯外观美观，多用于住宅、办公楼、教学楼等建筑，目前跨度较大的公共建筑也多受用。,混凝土结构设计,第1章,剪刀式楼梯和螺旋式楼梯 如图1.6.1c为剪刀式楼梯，整个楼梯由主体结构的边梁上挑出，其优点是首层休息平台和踏步下的空间可以较好的利用，外形美观轻巧。缺点是受力复杂。如图为螺旋式楼梯，楼梯支模复杂，施工比较困难，材料用量较多，造价高。多在美观要求较高的公共建筑中采用。,混凝土结构设计,第1章,梁式楼梯,（1）踏步板,1）计算要点1 踏步板由斜板和三角形踏步组成，踏步几何尺寸由建筑设计确定，斜板厚度一般取30-50mm。2 计算简图：内力计算时可简化为简支板。3 计算踏步板正载面受弯承载力

22、时，可近似按宽度为b，高度为折算高度h的矩形截面计算：4 荷载计算：荷载包括活荷载、恒荷载。2）构造要求踏步板的配筋需按计算确定，且每一级踏步受力钢筋不得少于28，沿梯段宽度应布置间距不大于250mm的8分布钢筋。,混凝土结构设计,第1章,（2）梯段斜梁1）计算要点1斜边梁截面高度取垂直于斜梁轴线的最小高度，不做刚度验算时1/14-1/10梯段斜梁水平方向计算跨度。2斜边梁的计算截面形式按倒L形截面计算，截面翼缘仅考虑踏步下的斜板部分。3梯段斜梁两端支承在平台梁上，承受踏步传板传来的荷载和本身自重，内力计算时与板式楼梯中梯段斜板的计算原理相同，斜边梁的按两端简支计算，即：,混凝土结构设计,第1

23、章,2）构造要求斜梁端上部设置负筋（不小于跨中计算钢筋的1/4），且斜边梁的纵筋在平台梁中应有足够的锚固长度。,（3）平台板平台板板厚可取（为平台板计算跨度），常取 6080mm，一般为单向板，取1m宽板带计算内力当板的两边均与梁整体连接时，考虑梁对板的弹性约束，板的跨中弯矩可按 计算。当板的一边与梁整体连接而另一边支承在墙上时，板的跨中弯矩应按计算。,混凝土结构设计,第1章,（4）平台梁1）计算要点1.平台梁支承在两侧楼梯间的承重墙或柱上，按简支梁计算。平台梁承受梯段斜梁传来的集中荷载，平台板传来的均布荷载及平台梁自重。2.平台梁截面高度可取 为平台梁计算跨度），截面宽度可取b=h/3-h/

24、2。平台梁与平台板为整体现浇，配筋计算时按倒L形截面计算。3.平台梁横截面两侧荷载不同，因此平台梁受有一定的扭距作用，一般不需计算，但应适当增加配箍量。平台梁受有梯段斜梁的集中荷载，所以在平台梁中位于斜边梁支座两侧处，应设置附加横向箍筋。,混凝土结构设计,第1章,2）构造要求平台梁一般构造要求与简支受弯构件相同，平台梁的高度应保证斜边梁的主筋能放在平台梁的主筋上，即平台梁的底面应低于斜边梁的底面，或与斜边梁底面齐平。,混凝土结构设计,第1章,板式楼梯,（1）梯段板,1）计算要点1 为保证梯段板有一定的刚度，梯段板厚度可取1/25-1/30l0（l0为梯段板水平方向的跨度），常取80120mm。

25、2 计算梯段板时，可取1m宽板带或以整个梯段板作为计算单元。3 计算简图：内力计算时可简化为两端简支的斜板。4 荷载计算：荷载包括活荷载、斜板及抹灰层自重、栏杆自重等。活荷载及栏杆自重是沿水平方向分布的，斜板及抹灰层自重是沿板的倾斜方向分布的，为了计算方便，一般将其换算成沿水平方向分布的荷载后再进行计算。,混凝土结构设计,第1章,混凝土结构设计,第1章,5.内力计算：b图所示的简支斜板可简化为c图所示的水平板计算，计算跨度按斜板的水平投影长度取值，斜板活载沿水平方向为均布荷载，恒载沿水平方向近似认为是均布荷载。由结构力学可知，简支斜板（梁）在竖向均布荷载下（沿水平投影长度）的最大弯距与相应的简

26、支水平梁的最大弯矩是相等的，即：式中 g、q作用于梯段板上的沿水平投影方向的恒载及活载设计值；梯段板沿水平方向的计算跨度。,混凝土结构设计,第1章,但在配筋计算时，考虑到梯段板与平台梁整体连接，平台梁对梯段板有一定的弹性约束作用，计算时最大弯矩可取：6 由于梯段板为斜向搁置的受弯构件，还将产生轴向力，但其影响很小，设计时可不考虑。7 梯段斜板和一般板计算一样，可不必进行斜截面抗剪承载力验算。,混凝土结构设计,第1章,2）构造要求梯段斜板配筋可采用弯起式或分离式。采用弯起式配筋时，一半钢筋伸入支座，一半靠近支座处弯起。支座截面负筋的用量一般可取与跨中截面一半。受力钢筋的弯起点位置见1.6.5。在垂直受力钢筋方向仍应按构造配置分布钢筋，每踏步下放18。,混凝土结构设计,第1章,混凝土结构设计,第1章,（3）平台梁计算要点1 平台梁一般支承在梯间横墙上或柱上。2 内力计算时荷载按全跨满布考虑，按简支梁计算。3 平台梁截面高度可取 为平台梁计算跨度），截面宽度可取b=h/3-h/2。平台梁与平台板为整体现浇，配筋计算时按倒L形截面计算。,