建筑结构电子教案七.ppt
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1、,0 绪论1 建筑结构计算基本原则2 建筑结构材料3 钢筋混凝土受弯构件4 钢筋混凝土纵向受力构件5 钢筋混凝土受扭构件6 预应力混凝土构件7 钢筋混凝土楼屋盖,钢筋混凝土结构Reinforced Concrete Structure,楼盖、屋盖、楼梯和雨蓬均为梁板结构。,梁板结构的分类:按施工方法的不同分为:现浇整体式 预制装配式 装配整体式,现浇楼盖的钢筋网片,第七章 钢筋混凝土楼屋盖,楼屋盖概述,现浇整体式钢筋混凝土楼盖优点:整体刚度好、抗震性强、防水性能好,缺点:是模板用量多、施工作业量较大。,现浇整体式楼盖,按楼板受力和支承条件的不同分为:单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 无 梁 楼
2、盖 井 字 楼 盖,One-way slabTwo-way slabFlat slabWaffle slab,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,楼屋盖概述,楼屋盖概述,现浇肋梁楼盖:单向板肋形楼盖双向板肋形楼盖,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,楼屋盖概述,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,装配式楼盖:预制梁、预制板(或现浇板),组合而成,便于工厂化生产,广泛用于多层民用和工业厂房中。,装配整体式楼盖:在预制板上现浇混凝土叠合层形成整体楼盖。,兼具有现浇整体式楼盖和装配式楼盖的优点。但需要进行混凝土二次浇灌,有时还需增加焊接工作量。,其整体性、抗震性、防水性都较差,不便于开设孔洞,不适合用于高层和有抗震设
3、防要求的房屋,也不适合有防水和开洞要求的楼面。,7.1 现浇钢筋混凝土肋形楼(屋)盖,分析单向板和双向板的受力特点:,单向板是指:仅仅在一个方向或主要在一个方向受弯的板;双向板是指:两个方向均受弯的板。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,7.1 现浇钢筋混凝土肋形楼(屋)盖,分析单向板和双向板的受力特点:,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,肋形楼盖的板一般四边都有支承,板上的荷载通过双向受弯传到支座上,由于板是一个整体,弯曲时板在任意一点处的挠度在两个的竖向平面方向是相等的,因此,在短跨内曲率较大,弯矩也较大,在长跨的竖向平面内都相反。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板上的荷载主要沿短边方向传递,
4、沿长边方向 传递的荷载很少,受力钢筋沿短边方向布置,长边方向只布置构造钢筋。单向板肋形楼盖构造简单,施工方便,是整体式楼盖结构中最常用的形式。,单向板和双向板的受力特点:,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。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板和双向板的受力特点:,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,沿板的长边方向是不均匀的,在板的中部较大,两端较小。尽管双向板的破坏裂缝并不平行于板边,但由于平行于板边的配筋
5、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。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,分析单向板和双向板的受力特点:,单双向的设计判断:,l2/l13 按单向板设计;2l2/l13 宜按双向板设计;l2/l12 应按双向板设计。,沿短边l1传到支座的荷载q1;沿长边l2传到支座的荷载q2;q1/q2=(l2/l1)4当长短边比值达到一定值时,可忽略q2,只考虑q1,当成单向弯曲板进行设计。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,楼盖的传力路线,双向板楼盖传力路线
6、:荷载板(沿短边和长边)次梁和主梁柱或墙,无梁楼盖传力路线:荷载 板 柱帽 柱,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板楼盖传力路线:荷载板(沿短边)次梁主梁柱或墙,7.1.2 单向板肋梁楼盖,单向板肋梁楼盖的结构布置包括柱网、承重墙和梁柱的合理布置。应满足房屋的正常使用要求,应考虑结构受力是否合理,应降低造价的要求。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,经济跨度和内力计算:,板:1.7-2.7m 次梁:4-6m 主梁:5-8m,二、结构内力计算(求内力),受弯构件所需要求的内力为M和V,计算方法:弹性法和塑性法,弹性法严谨,配筋量多。塑性法经济,但易开裂,下列构件不能采用,、直接承受动力荷载的结构;、
7、对裂缝宽度有较高要求的结构;、重要部位的结构。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,经济跨度:,三、计算简图(定简图),在计算简图中,需反映出构件的支承条件、计算跨度、计算跨数、荷载分布、荷载大小等。,支承条件墙体作为构件的铰支座;次梁作为板的铰支座;主梁作为次梁的铰支座;主梁与柱的线刚度比大于5时,柱作为主梁的铰支座,反之,按框架结构计算。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,支座的简化、计算跨度和跨数,弹性取中心 塑性取边线,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,计算简图,荷载分布和大小恒载:结构自重、构造层重、隔墙、永久性设备重活载:人员荷载、家具荷载、临时性设备重量,跨数不超过5跨,按实际情况,超过5跨,
8、可按5跨计算。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板楼盖荷载情况,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,荷载计算:,板:负载宽度b=1M板受到的均布恒荷载设计值g板 恒载分项系数rg钢混材料重度r板厚h 负载宽度b板面及板底构造层重量板受到的均布活荷载设计值q板 活载分项系数rq均布活荷载标准值qk 负载宽度b,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,荷载计算:,次梁:负载宽度L1次梁受到的均布恒荷载设计值g次 板面恒载设计值g板负载宽度L1恒载分项系数rg钢混材料重度r次梁宽度b(次梁高度h次-板的厚度h板)梁侧抹灰重量次梁受到的均布活荷载设计值q次 板面活载设计值q板负载宽度L1,第七章 钢筋混凝土楼(屋)
9、盖,荷载计算:,主梁:负载面积L1L2 主梁受到的集中恒荷载设计值主 次梁恒载设计值g次负载宽度L2恒载分项系数rg钢混材料重度r主梁宽度b(主梁高度h主-板的厚度h板)负载宽度L1梁侧抹灰重量主梁受到的集中活荷载设计值主 板面活载设计值q板负载面积L1L2,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,折算荷载和计算内力,为减少采用铰支座进行设计所带来的误差,可采用折算荷载的方法来计算内力。,连续板:g=g+q/2 q=q/2连续次梁 g=g+q/4 q=3q/4连续主梁:不折算,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,弹性法计算内力荷载的最不利组合,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,(1)荷载的最不利组合满布恒荷载+最
10、不利活荷载布置活荷载最不利的布置原则:1)求某跨跨中最大正弯矩时,应在该跨布置活荷载,然后隔跨布置活荷载;,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,2)求某支座最大负弯矩时,应在该支座左右两跨布置活载,然后隔跨布置活荷载。3)求某支座边最大剪力时,应在该支座左右两跨布置活载,然后隔跨布置活荷载,与支座最大负弯矩的布置相同。,弹性法计算内力,(2)内力计算 活荷载的最不利位置确定后,对等跨度(或跨度差不大于10%)的连续梁,即可按表格查得在恒荷载和各种活荷载作用下梁的内力系数,并按下列公式求出梁有关截面的弯矩M和剪力V:均布荷载作用时 M=K1 g l02+K2 q l02 V=k2 g l0+K4 q
11、l0 集中荷载作用时 M=K1 G l0+K2 Q l0 V=k3G+K4 Q 其中 g、q 单位长度上的均布恒荷载及活荷载;G、Q 集中恒荷载及活荷载;K1K4 内力系数;l0 梁的计算跨度,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,弹性法计算内力,(3)内力包络图(弯矩包络图和剪力包络图)将各种内力组合情况下的内力图,画在同一张图上,形成内力叠合图,其外包线称为“内力包络图”。绘制弯矩包络图和剪力包络图的目的,在于能合理地确定连续梁钢筋弯起和截断的位置,还可以检查构件截面强度是否可靠,材料用量是否节省。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,剪力包络图的绘制第一步:确定荷载作用位置,恒荷载应满布于各跨,活荷载
12、布置只须考虑分别使该跨两端支座剪力为最大的两种情况。第二步:分别求出上述两种荷载组合下的支座剪力值。第三步:绘出上述两种荷载组合下的剪力图,并按相同比例叠画在同一个图上。第四步:连接剪力图上的最外轮廓线,并加粗以示区分。,弹性法计算内力,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,按弹性理论计算法计算时,支座弯矩总是远大于跨中弯矩,支座配筋拥挤,构造复杂,施工不便。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,塑性理论计算法,弹性理论计算法的缺陷:,钢筋砼是两种材料组成的非匀质弹性体,按破坏阶段的构件截面计算方法与按弹性理论计算的结构内力是互不协调的,材料强度未能得到充分发挥。,弹性理论计算法是按活荷载的最不利位置时的内
13、力包络图来配筋的,但各跨中和各支座截面的最大内力实际上并不能同时出现。而且由于超静定结构具有多余约束,某一支座进入破坏阶段时,只是少一个多余联系,整个结构并未破坏。,塑性铰与塑性内力重分布的概念,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,塑性法计算内力,塑性铰与普通铰比较,有以下特点:1)能承受弯矩;2)是单向铰,只沿弯矩作用方向旋转;3)转动有限度,从钢筋屈服到混凝土压坏。,内力重分布:构件开裂引起刚度变化,并出现塑性铰,各截面内力发生重分布,其大小与弹性分析结果不一致。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,梁板按塑性法计算内力,塑性法:(塑性内力重分布设计法)是指采取弯矩调幅法将支座弯矩调低后进行配筋的一种
14、经济配筋法。适用于板和次梁,但不适用于主梁。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,剪力计算,弯矩计算,均布荷载作用下等跨连续板、次梁塑性理论内力计算公式,梁板按塑性法计算内力,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,连续梁及连续单向板弯矩计算系数表,注:本表适用于荷载比q/g0.3的情况。各跨长度不等,但相邻两跨比值小于1.1时,仍可采用表中系数值。支座弯矩计算取 两跨中之较长跨度,跨中弯矩计算仍取本跨跨度。,梁板按塑性法计算内力,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,连续梁的剪力计算系数表,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,塑性理论计算方法的使用条件和适用范围,混凝土规范规定,按塑性内力重分布法计算的结构构件宜采用塑性
15、较好的HRB335钢筋和HRB400钢筋,混凝土强度等级宜为C20C25。,适用条件:塑性铰截面中混凝土受压区高度应不大于0.35h0适用范围:工业和民用建筑的整体式肋形楼盖中的板和次梁,主梁仍采用弹性理论方法计算。,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,单向板计算要点:,(1)取一米作为计算单元(2)一般不需进行斜截面受剪承载力计算。(3)利用支座反推力的有利作用,可减少中间跨截面和中间支座截面弯矩设计值20%,边跨跨中和第一内支座截面弯矩设计值不调整。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板构造要求,配筋方式:弯起式和分离式弯起式整体性好,但施工不便,分离式整体性稍差,但施工方便,工程实际中,分离
16、式运用的更为普遍。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,板的配筋,构造钢筋:(a)、分布钢筋受力钢筋的15%,直径6mm,间距250集中荷载较大或露天构件,分布钢筋间距200mm,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,(b)、板面构造负筋(嵌入墙内)墙 边:ln/7 墙 角:ln/4 截面面积:As/3,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,(c)、板面构造负筋(周边与梁或墙整体浇筑)单向板:ln/
17、5 双向板:ln/4 截面面积:As/3,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,(d)、板面构造负筋(垂直于主梁)主梁边:ln/4 截面面积:As/3,次梁计算特点:(1)计算步骤:选择截面尺寸荷载计算按塑性方法 计算内力按正截面承载力条件计算纵筋按斜截 面承载力条件计算箍筋及弯起钢筋确定构造钢筋(2)正截面计算时,跨中按 T 形截面,支座按矩形截面 计算;(3)一般可仅设置箍筋抗剪;(4)截面尺寸满足高跨比(1/181/12)、宽高比(1/31/2)的一般不需作挠度与裂缝宽度验算。,第七章 钢筋混凝土楼(屋)盖,单向板肋形楼盖的配筋计算和构造,次梁构造要求,第七章 钢
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