楼盖(第11章)

混凝土结构设计第2章楼盖设计混凝土结构设计楼盖●现浇单向板肋梁楼盖●双向板肋梁楼盖●无梁楼盖●装配式楼盖●楼梯设计●悬挑构件(雨篷）设计主要内容混凝土结构设计楼盖本章重点教学提示：楼盖是建筑结构重要的组成部分，混凝土楼盖的造价占到整个土建总造价的近30%，其自重约占到总重量的一半。选择合适的楼盖设计方案，并采用正确的方法，合理的进行设计计算，对于整个建筑结构都具有十分重要的作用。作为建筑结构的水平体系，它与竖向构件、竖向抗侧力结构体系一起组成建筑结构的整体空间体系。它将楼面竖向荷载传递至竖向构件，并将水平荷载（风力、地震作用）传到抗侧力构件。●1.1.1概述●1.1.1概述●1.1.1概述●1.1.1概述●1.1.1概述●1.1.1概述●1.1.1概述●1.1.1概述混凝土结构设计楼盖有梁楼盖现浇楼盖无梁楼盖单向板肋形楼盖双向板肋形楼盖井式楼盖与密肋楼盖现浇式钢筋混凝土楼（屋）盖分类混凝土结构设计楼盖（1）肋梁楼盖——单向板和双向板楼盖常见现浇楼盖一般由板、次梁和主梁组成，次梁和主梁将楼板分成多个区格，每个区格板四周一般都有梁或墙支承。其主要传力途径为板→次梁→主梁→柱或墙→基础→地基。肋梁楼盖的特点是用钢量较低，楼板上留洞方便，但支模较复杂。肋梁楼盖是现浇楼盖中使用最普遍的一种。混凝土结构设计楼盖12qqq41115384qlvEI42225384qlvEI12vv四边支承板双向受力分析：已知：由于441122qlql得到4214412lqqll所以4124412lqqll1212/20.9412,0.0588/30.9878,0.0122llqqqqllqqqq2121当时:当时:此时，可忽略荷载沿长边方向的传递混凝土结构设计楼盖单向板肋梁楼盖与双向板肋梁楼盖的划分原则对于四边支承板：l2/l1≥3时，短向受力，按单向板设计；l2/l1≤2时，双向受力，按双向板设计；2l2/l13时，宜按双向板设计，亦可按单向板设计，但长边方向配置足够的构造钢筋。单向板(梁式板)：单向受力如悬臂板、对边支承板等双向板：双向受力如四角支承板混凝土结构设计楼盖井式井式楼盖与密肋楼盖两个方向的柱网及梁的截面相同，由于是两个方向受力，梁的高度比肋梁楼盖小，外形美观，但用钢量大，故宜用于跨度较大且柱网呈方形的结构。例如，公共建筑的门厅及中小型礼堂等建筑。密肋肋距≤1.5m，密肋楼盖由薄板和间距较小的肋梁组成。由于梁肋的间距小，板厚很小，梁高也较肋梁楼盖小，所以结构自重较轻，造价也较低。近年来双向密肋楼盖采用预制塑料模壳，克服了支模复杂的缺点，因而其应用增加。混凝土结构设计楼盖无梁楼盖传力方式：板柱基础板不宜薄，h≥150mm。柱距不宜大。如图所示，板直接支承于柱上，无梁楼盖的结构高度小，净空大，通风采光条件好，支模简单，但用钢量较大。常用于厂房、仓库、商场等建筑以及矩形水池的池顶和池底等结构。混凝土结构设计楼盖混凝土结构设计楼盖2.2现浇单向板肋梁楼（屋）盖设计结构平面布置方法次梁24~6ml＝2~hl=(1/121/18)~bh=(1/21/3)主梁35~8ml＝3~hl=(1/81/14)~bh=(1/21/3)单向板1l=1.7~2.5m混凝土结构设计楼盖2.2现浇单向板肋梁楼（屋）盖设计结构平面布置方法混凝土结构设计楼盖2.2现浇单向板肋梁楼（屋）盖设计结构平面布置注意问题（1）受力合理。荷载传递要简捷，梁宜拉通；主梁跨间最好不要只布置1根次梁，以减小主梁跨间弯矩的不均匀；尽量避免把梁，特别是主梁搁置在门、窗过梁上；在楼、屋面上有机器设备、冷却塔、悬挂装置等荷载比较大的地方，宜设次梁；楼板上开有较大尺寸(大于800mm)的洞口时，应在洞口周边设置加劲的小梁。(2)满足建筑要求。不封闭的阳台、厨房和卫生间的楼板面标高宜低于其他部位30mm～50mm；当不做吊顶时，一个房间平面内不宜只放l根梁。(3)方便施工。梁的截面种类不宜过多，梁的布置尽可能规则，梁截面尺寸应考虑设置模板的方便，特别是采用钢模板时。混凝土结构设计楼盖2.2现浇单向板肋梁楼（屋）盖设计结构平面布置注意问题混凝土结构设计楼盖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按弹性理论方法计算：(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)预应力结构和二次受力叠合结构；(4)要求有较高安全储备的结构。按塑性理论计算方法——考虑塑性内力重分布的方法除上述四种情况外均可采用此方法计算梁板内力，常用方法：调幅法。对于单向板肋梁楼盖：主梁可采用弹性理论计算方法；次梁和板采用塑性理论计算方法。混凝土结构设计楼盖计算简图的确定将实际的建筑结构抽象为可以进行分析计算的力学模型，是结构设计的重要任务。好的力学计算模型应该是在反映实际结构的主要受力特点前提下，尽可能的简单。混凝土结构设计楼盖（1）支座可以自由转动，但没有竖向位移；（2）不考虑薄膜效应对板内力的影响；（3）按简支构件计算支座竖向反力；（4）相邻两跨跨长相差≤10％时，按等跨计算，五跨以上按五跨计算。计算简图简化假定：现浇单向板肋梁楼盖中，板，次梁、主梁的计算模型为连续梁或连续板混凝土结构设计楼盖混凝土结构设计楼盖混凝土结构设计楼盖计算跨度0cll中间跨——多跨连续梁板（按弹性理论）边跨2025.10blln且板220bhlln梁220balln注：此为端部为搁置在支撑构件上混凝土结构设计楼盖计算单元的确定混凝土结构设计楼盖荷载取值(1)恒载：结构自重、构造层重量、固定设备重、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《建筑结构荷载规范》(2)活荷载：人群、家具等。民用建筑楼面活载标准值见教材附录5。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γG或γQ。混凝土结构设计楼盖折算恒载与折算活载混凝土结构设计楼盖(3)折算恒载与折算活载考虑主梁对次梁、次梁对板的约束影响：板次梁''1122ggqqq''1344ggqqq注意：梁板直接搁置在砖墙或钢梁上时，按实际恒载和实际活载计算（即不做调整）；主梁不折算。连续梁板按弹性理论的内力计算活荷载不利布置的原则：1．求某跨跨内最大正弯矩时，在本跨及其隔跨布置活荷载；2．求某跨跨内最大负弯矩（或最小正弯矩）时，在左右邻跨及其隔跨布置活荷载；3．求某支座绝对值最大负弯矩时，在该支座左右邻跨及其隔跨布置活荷载；4．求某支座最大剪力时，在该支座左右邻跨及其隔跨布置活荷载。混凝土结构设计楼盖内力计算及组合内力按结构力学方法计算。恒荷载一次布置，活荷载分跨布置再组合。2～5跨等截面等跨梁板内力见教材附录6。内力要根据荷载最不利布置组合计算：混凝土结构设计楼盖内力包络图混凝土结构设计楼盖配筋计算控制截面：混凝土结构设计楼盖混凝土结构设计楼盖不混凝土结构设计楼盖超静定结构内力重分布的概念混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，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，则称为出现了“塑性铰”。混凝土结构设计楼盖塑性铰分为钢筋铰（受拉钢筋屈服）和混凝土铰（受拉钢筋不屈服）两种，钢筋铰转动量大于混凝土铰。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；塑性铰的转动是有限的：(b)塑性铰可以传递弯矩,M≤Mu；(c)塑性铰有一定的长度puyp()l式中，为极限曲率；为屈服曲率；lp为塑性铰的等效长度。uy混凝土结构设计楼盖混凝土结构设计楼盖塑性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。•从上面的分析得出，超静定混凝土结构的内力重分布可概括为两个过程：第一过程发生在受拉区混凝土开裂到第一个塑性铰形成以前，主要是由于结构各部分抗弯刚度比值的改变而引起内力重分布，称为弹塑性内力重分布；第二过程发生于第一个塑性铰形成以后直到形成几何可变体系结构破坏，由于结构计算简图的改变而引起的内力重分布，称为塑性内力重分布。如图所示为一两跨连续梁，承受均布荷载设计值q=30kN/m，截面尺寸为200mm×500mm，混凝土C20，截面配筋如图1.13所示，若按弹性理论计算结构的内力，则在均布荷载q作用下，其弯矩如图1.13实线所示，支座弯矩设计值为MB=135kN·m，跨中弯矩设计值为M1=67.25kN·m。如果将支座降低15%，并按此MuB（114.75kN·m）配置支座处钢筋，由于MB＞MuB，所以结构将在支座截面产生塑性铰，支座截面实际所能承担的弯矩仅为MB′=MuB=114.75kN·m，而跨中截面的弯矩设计值M1变为通过实际配筋支座截面抗弯承载力为MuB=116.3kN·m，跨中截面的承载力为Mu1=97.3kN·m，mKNMqlMB63.77275.114630812812'2'1混凝土结构设计楼盖弯矩调幅法即把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，然后按调整的内力进行设计。由于塑性铰的转动是有限的，因此调幅量也有限。弯矩调幅法《钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程》(CECS51:93)规定：调幅系数一般为0.2，且不宜超过0.25。混凝土结构设计楼盖弯矩调幅法的设计原则(1)弯矩调幅后引起结构内力图形和正常使用状态的变化，应进行验算或有构造措施加以保证；(2)受力钢筋宜采用HRB335、HRB400级热轧钢筋，混凝土强度等级宜在C20~C45范围；(3)截面的相对受压区高度应满足。35.010.0混凝土结构设计楼盖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。弯矩调幅法计算步骤(1)按弹性分析方法计算内力，按活载最不利分布进行内力组合得出最不利弯矩图；(2)按CECS51:93要求对支座弯矩调幅；(3)计算支座弯矩调幅后相应的跨中弯矩值，且此弯矩值不得小于弹性弯矩值。连续梁各控制截面的剪力设计值楼盖均布荷载时，等跨连续梁板内力计算(1)等跨连续梁(2)等跨连续板20)(lqgMmnvlqgV)(式中，、分别为弯矩系数和剪力系数，见表11-1和表11-3。mv20)(lqgMm集中荷载时，等跨连续梁的内力计算等跨连续梁20)(lQGMm)(QGnVv式中，为集中荷载修正系数，见表11-2。n为跨内集中荷载的个数。弯矩系数法混凝土结构设计楼盖表11-1连续梁和连续单向板的弯矩计算系数支承情况截面位置端支座边跨跨中距端第二支座距端第二跨跨中中间支座中间跨跨中AⅠBⅡCⅢ梁、板搁置在墙上01/112跨连续：-1/103跨以上连续：-1/111/16-1/141/16板与梁整浇连接-1/161/14梁-1/24梁与柱整浇连接-1/161/14mbmp、混凝土结构设计楼盖表11-3连续梁的剪力计算系数支承情况截面位置端支座内侧Ain距端第二支座中间支座外侧Bex内侧Bn外侧Cex内侧Cin搁置在墙上0.450.600.550.550.55与梁或柱整浇连接0.500.55vb混凝土结构设计楼盖计算跨度中间跨——多跨连续梁板（按塑性理论）边跨板）(220alhllnn梁)2(025.10blllnn注：此为端部为搁置在支撑构件上nll0混凝土结构设计单向板单向板肋梁截面设计与构造板的厚度要求：工业楼面：h≥70mm民用楼面：h≥60mm行车道板：h≥80mm为使板有足够的刚度，板厚尚应满足：连续板简支板140l悬臂板135l112lh≥h≥h≥混凝土结构设计楼盖按照《混凝土结构》(上册)所介绍的方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向布置，配筋率一般为0.3%~0.8%