楼盖 混凝土概要

高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材第十一章楼盖制作审定人:张卫东楼盖设计是结构设计人员的基本功。楼盖属于梁板结构，楼盖的结构型式有多种，单向板肋梁楼盖是最普遍、也是最基本的一种。这里的肋梁是指主梁、次梁都是有肋部的T形截面。11.1楼盖一、主要内容1.单向板肋梁楼盖的结构布置方案；2.掌握单向板肋梁楼盖内力分析方法。3.钢筋混凝土超静定结构塑性内力重分布的概念及调幅法。4.单向板肋梁楼盖中板、次梁、主梁的截面计算和构造要点。二、重点重点是：①单向板和双向板；②塑性铰和超静定结构的内力重分布；③单向板肋梁楼盖设计。11.1概述一、单向板与双向板定义单向板：仅在一个方向弯曲或主要在一个方向弯曲的板；如两对边支承板、悬臂板。双向板：在两个方向弯曲且不能忽略任一方向弯曲的板；《混凝土结构设计规范》(GB50010-20010)规定：1)悬臂板按单向板计算；2)两对边支承的板按单向板计算；3)四边支承的板按下列规定计算：设板长边l02，短边l01。①l02/l01≤2，按双向板计算；②2l02/l013，宜按双向板计算，也可按单向板设计，需适当增加长跨方向的分布钢筋；③l02/l01≥3，按单向板计算；11.1概述二、楼盖的结构类型(a)单向板肋梁楼盖(b)双向板肋梁楼盖(c)无梁楼盖(d)密肋楼盖11.1概述(e)井式楼盖(f)扁梁楼盖楼盖结构类型(typesoffloorsystems)11.1概述一、现浇单向板肋梁楼盖的组成板次梁主梁二、设计步骤结构平面布置，并初步拟定板厚和主、次梁截面尺寸；确定梁板的计算简图；梁板的内力分析；弹性理论有较大的安全储备。塑性理论内力分析与截面计算相协调，结果比较经济，但一般情况下结构的裂缝较宽，变形较大。截面配筋及构造措施；绘制施工图；11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力1单向板肋梁楼盖结构布置1)结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置应综合考虑建筑功能、造价及施工条件等，合理确定结构的平面布置。根据工程实践，常用跨度为：单向板：（1.7~2.5）m次梁：（4~6）m主梁：（5~8）m2)结构平面布置方案(a)主梁横向布置(b)主梁纵向布置(c)只布置次梁单向板肋梁楼盖布置方案11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力ff构件种类高跨比（）备注多跨连续次梁多跨连续主梁单跨简支梁1/18~1/121/14~1/81/14~1/8梁的宽高比（）一般为1/3~1/2，以50mm为模数单向板简支连续≥1/35≥1/40最小板厚：屋面板≥60mm民用建筑楼板≥70mm工业建筑楼板≥80mm双向板四边简支四边连续≥1/45≥1/50高跨比中的取短向跨度板厚一般宜为80mm≤≤160mm密肋板单跨简支多跨连续≥1/20≥1/25高跨比中的为肋高板厚：当肋间距≤700mm，≥40mm当肋间距700mm，≥50mm悬臂板≥1/12板的悬臂长度≤500mm，≥60mm板的悬臂长度500mm，≥80mm无梁楼板无柱帽有柱帽≥1/30≥1/35h≥150mm3)梁、板截面的常用尺寸/hl/hl/hl/bhhhhhhhhhhl11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力2计算简图11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力1)简化假定(1)支座：支座可以自由转动，但没有竖向位移。a.没有竖向位移——即忽略次梁、主梁和柱竖向变形；b.可以自由转动——即忽略次梁对板、主梁对次梁以及柱对主梁的转动约束能力。即：板、次梁:视为铰支座；主梁:支承在砖墙或墩上，简化为铰支座；若支承在钢筋砼柱上，视梁柱线刚度而定(梁/柱5，按铰支计算；柱/梁≤5，按框架分析梁柱)。这种简化是否存在误差？如何修正？(2)不考虑薄膜效应对板内力的影响。(3)在确定板传给次梁的荷载以及次梁传给主梁的荷载时，分别忽略板梁的连续性，按简支构件计算支座竖向反力。(4)跨数超过5跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差不超过10％时，可按五跨的连续梁、板计算。11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力（1）板1）计算单元：1m宽板带2）荷载：均布荷载(恒载、活载)3）连续梁：次梁、墙作为板的不动铰支座4）计算跨度：中间跨：边跨（边支座为砌体墙）：通常a为120mmc0ll2222nn0balbhll（2）次梁1）荷载范围：次梁左右各半跨板2）荷载：均布荷载恒载：次梁左右各半跨板自重、次梁自重活载：次梁左右各半跨板上活载11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力2)计算模型3）连续梁：时，认为主梁是次梁的不动铰支座，否则应取交叉梁系进行分析4）计算跨度：中间跨：边跨（边支座为砌体墙）：通常a为240mm8ii主次（3）主梁222025.1nn0balbllc0ll1）荷载范围：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次梁间距2）荷载：集中荷载3）连续梁：当较小，可将柱作为主梁的不动铰支座框架：时，应考虑柱对主梁转动约束作用4）计算跨度：与次梁相同，通常a为370mm柱i()()3iiii左梁右梁上柱下柱)11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力板和次梁的折算荷载为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的办法，即：板次梁qgg21qq2114ggq34qq次梁抗扭刚度对板的影响说明：当板或梁搁置在砖墙或钢梁上时，支座处所受到的约束较小，因而可不进行这种荷载调整。11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力一活荷载不利布置11.1按弹性理论方法计算结构内力思考：一5跨连续梁，活荷载如何布置，可使梁、板内某一截面的内力绝对值最大？因此，需研究活荷载的最不利布置问题。活荷载最不利布置规律：（1）求某跨跨中，该跨布置活荷载，然后隔跨布置；（2）求某跨跨中或，左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置；（3）求某支座，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置;（4）求某支座，与（3）相同maxMminMmaxMmaxMmaxV连续梁的实际跨数5跨时：按5跨计算实际跨数5跨时：按实际跨数考虑11.1按弹性理论方法计算结构内力二内力计算连续梁在各种荷载作用下，可按一般结构力学方法计算内力。对于等跨连续梁（或连续梁各跨跨度相差不超过10%），可由附录6查出相应的内力系数，利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内力。在均布及三角形荷载作用下：在集中荷载作用下：2212Mkglkql34Vkglkql56MkGlkQl78VkGkQ示例：列出四跨梁M1、M2、VBl在均布荷载作用下计算式。11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力三内力包络图由内力叠合图形的外包线构成，它反映出各截面可能产生的最大内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的依据。均布荷载作用下五跨连续梁的内力叠合图和内力包络图注意区分三种弯矩图：①弯矩图M；②抵抗弯矩图Mu；③内力包络图；11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力四控制截面及其内力控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面梁跨以内：包络图中正弯矩最大值（配正钢筋）负弯矩绝对值最大值（配负钢筋）支座：支座边缘处负弯矩最大值支座边缘处剪力值：支座边缘处弯矩值：c02bMMV2)(cbqgVV（均布荷载）（集中荷载）cVV0012Vgql式中：按简支梁计算的支座剪力设计值，即11.1单向板肋梁楼盖按弹性理论方法计算结构内力分析以下两跨连续梁的弯矩包络图G=30kNQ=30kN2m2m2m2m2m2m作业GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m80401204080GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m90309030GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m90903030解答GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2mGG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2mGG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m12090404090解答单向板肋梁楼盖内力的塑性理论计算法塑性内力重分布塑性铰调幅法11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力一、超静定结构塑性内力重分布的概念1、应力重分布和内力重分布应力重分布：由于钢筋砼非弹性性质，使截面上的应力分布不再服从线弹性分布规律的现象；如受弯梁截面开裂以后；内力重分布：由于超静定钢筋砼的非弹性性质而引起各截面内力之间的关系不再遵循线弹性关系的现象，这种现象一般称为内力重分布。注意：二者的区别。静定结构存在应力重分布；超静定结构存在应力重分布和内力重分布；二、塑性铰（plastichinge）1.塑性铰的形成在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到极限承载力，截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个能够转动的铰，称为“塑性铰”。钢筋混凝土受弯构件的塑性铰11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力2.塑性铰的特点（1）塑性铰实际上具有一定长度，分析时可认为是一个截面；（2）塑性铰能承受基本不变的弯矩，即截面的屈服弯矩；（3）对于单筋受弯构件，塑性铰只能单向转动；（4）塑性铰的转动能力有限。三、内力重分布的过程（以矩形等截面两跨连续梁为例）Ⅲ-1611.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力两跨连续梁内力变化图第二过程：塑性铰形成以后，内力重分布原因为塑性铰的转动。ByBCyAByMMMuM条件：（1）（2）适筋梁（3）达之前不发生剪切破坏。第一过程：裂缝出现～塑性铰形成以前，内力重分布原因为裂缝的形成和开展。11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力4.影响塑性铰转动能力的因素：（1）钢筋种类。受拉纵筋采用软钢（HPB300，HRB335，HRB400，RRB400级钢筋）时，较大。（2）受拉纵筋配筋率。较低时，较大。值直接与塑性铰转动能力有关。（3）混凝土的极限压缩变形。极限压缩变形大，较大。混凝土的强度等级低，箍筋用量多或受压区纵筋较多时，都能增加混凝土的极限压缩变形。（4）斜截面承载力和正常使用条件pmaxpmaxpmax11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力考虑内力重分布设计的意义①能正确地估计结构的承载力和使用阶段的变形。②降低支座截面的弯矩值，减少支座截面配筋量，改善施工条件。③根据内力重分布规律，在一定条件和范围内可以人为控制结构中的弯矩分布，从而使设计得以简化。④可以使结构在破坏时有较多的截面达到其承载力，从而充分发挥结构的潜力，有效地节约材料。考虑内力重分布的适用范围：下列情况不宜采用①使用阶段不允许出现裂缝；②直接承受动力或重复荷载的；③预应力结构和二次受力结构；④具有较高安全储备的结构。11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力塑性内力重分布的设计考虑（1）“充分的内力重分布”与“不充分的内力重分布”（2）一个截面的屈服并不意味着结构破坏（3）塑性铰截面不必考虑满足变形连续条件，必须满足平衡条件11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力四、连续梁、板按调幅的内力计算1、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。eaeMMM/截面弯矩调整的幅度用调幅系数β表示11.2单向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力考虑塑性内力重分布的计算方法有极限平衡法，塑性铰法，变刚度法，强迫转动法，弯矩调幅法，非线性全过程分析方法。我国行业标准《钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程》（CECS51∶93）主要推荐用弯矩调幅法计算钢筋混凝土连续梁、板和框架的内力。2.计算步骤A．用线弹性方法计算控制截面的弯矩最大值Me。B．选取调幅系数β，降低各支座截