单向板肋梁楼盖设计.PPT

江苏大学肋梁楼盖江苏大学1.1概述1单向板与双向板单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。双向板：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。江苏大学1.1概述1单向板与双向板江苏大学1.1概述《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定：单边嵌固的悬臂板和两边支承的板，应按单向板计算。对于四边支承的板（或邻边支承或三边支承）时，应按双向板计算；时，宜按双向板计算；按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；时，宜按沿短边方向受力的单向板计算。注：l－长边长度；b－短边长度/2lb/3lb2/3lb1单向板与双向板江苏大学1.1概述1单向板与双向板单向板楼盖传力路线：荷载→板→（沿短边）→次梁→主梁→柱或墙双向板楼盖传力路线：荷载→板→（沿短边和长边）→次梁和主梁→柱或墙江苏大学1.1概述2现浇整体式楼盖结构内力分析方法板和次梁：可以按塑性理论分析内力主梁：一般按弹性理论分析内力（主梁为楼盖中的主要构件，要保证使用中有较好的性能）。现浇钢筋混凝土肋梁楼盖塑性理论：考虑钢筋混凝土塑性性质，按塑性理论的计算方法。即考虑塑性内力重分布，结果比较经济，但一般情况下结构的裂缝较宽，变形较大。弹性理论：假定钢筋混凝土梁板为匀质弹性体，按结构力学的方法计算，有较大的安全储备。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计3单向板肋梁楼盖的设计步骤（1）结构平面布置，并对梁板进行分类编号，初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；（2）确定板和主、次梁的计算简图；（3）荷载及内力计算、内力组合；（4）截面配筋计算及构造措施，对跨度大或荷载大或情况特殊的梁、板还需进行变形和裂缝的验算；（5）绘制施工图。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计结构平面布置原则受力合理。例如：荷载传递宜简捷，梁宜拉通；主梁跨内最好不要只布置一根次梁，以减小主梁跨内弯矩的不均匀；应避免把梁，特别是把主梁搁置在门、窗过梁上；在楼、屋面上有机器设备、冷却塔、隔墙等荷载比较大的地方，宜设次梁承重；楼板上开有较大尺寸的洞口时，应在洞口四周布置边梁。满足建筑要求。例如：不封闭的阳台、厨房和卫生间的板面标高宜低于相邻板面30～50mm。4单向板肋梁楼盖结构布置江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计结构平面布置原则4单向板肋梁楼盖结构布置造价经济。经济跨度为：单向板1.8~2.7m；次梁4~6m；主梁5~8m.柱或承重墙的布置决定主次梁的跨度;次梁间距决定板的跨度.方便施工。例如：梁的截面种类不宜过多，梁的布置尽可能规则，尽可能划分为等跨。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计4单向板肋梁楼盖结构布置结构平面布置方案(b)主梁纵向布置主梁纵向布置，次梁横向布置：优点是减小了主梁的截面高度，增大了室内净高。适用于横向柱距比纵向柱距大得多的情况。(c)只布置次梁只布置次梁，不布置主梁：适用于有中间走道的砌体墙承重的混合结构房屋。(a)主梁横向布置主梁横向布置，次梁纵向布置：优点是房屋的横向刚度大，整体性较好。此外，由于主梁与外纵墙垂直，使外纵墙上窗的高度有可能开得大一些，也减少了天棚处梁的阴影，对室内采光有利。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计板厚及梁截面尺寸的确定：为满足刚度要求，截面尺寸一般取值如下：板厚:h=1/30L板;次梁:h=(1/12~1/18)L次梁,b=(1/3~1/2)h;主梁:h=(1/8~1/14)L主梁,b=(1/3~1/2)h现浇混凝土板的最小厚度楼盖中板的混凝土用量占50%~70%，板厚宜取较小值.江苏大学5单向板肋梁楼盖计算简图计算模型：连续板或连续梁。次梁是板的支座，主梁是次梁的支座，柱或墙是主梁的支座。江苏大学荷载及负荷范围永久荷载：结构自重、地面及天棚抹灰、隔墙及永久性设备等荷载。可变荷载：人群、货物以及雪荷载、屋面积灰荷载和施工活荷载等，一般折算成等效均布荷载。荷载标准值及荷载分项系数,详见《建筑结构荷载规范》。活载分项系数：1.4，1.3(标准值〉4kN/m2时)荷载计算范围江苏大学板计算单元：1m宽板带荷载：均布荷载1.2.1单向板肋梁楼盖设计荷载计算范围江苏大学次梁荷载范围：次梁左右各半跨板，负载宽度l1荷载：均布荷载荷载计算范围江苏大学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，负载面积l1×l2。荷载：集中荷载。主梁荷载计算范围江苏大学计算跨度——指在内力计算时所采用的跨间长度。理论上，取两端支座处转动点之间的距离。实际上，很难精确计算，只能取近似值。计算跨度按弹性理论计算时中间跨：边跨：当板、梁边跨端部与支承构件整浇时江苏大学当板、梁边跨端部搁置在支承构件上通常a=120mm（板）；a=240mm（次梁）；a=370mm（主梁）。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计按塑性理论计算时注：表中为板的厚度；为梁或板在砌体墙上的支承长度。hann1.05llanlnl支承情况计算跨度梁板两端与梁（柱）整体连接净跨长净跨长两端支承在砌体墙上一端与梁（柱）整体连接，另一端支承在砌体墙上梁、板计算跨度0lnnlhlann1.025/2llann/2/2lhla江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计计算简图江苏大学5单向板肋梁楼盖计算简图简化假定支座可以自由转动，但没有竖向位移；在荷载传递过程中，忽略板、梁的连续性，按简支构件计算支座竖向反力；跨数超过五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差不超过10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算。江苏大学时，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。8ii主次结论：当L1梁与L2梁的线刚度比大于8时，L2梁在交叉点处的负弯矩与连续梁L2’梁中间支座负弯矩基本接近。江苏大学当较小，可将柱作为主梁的不动铰支座。时，应考虑柱对主梁的转动约束作用。采用框架模型。柱i()()(3~5)iiii左梁右梁上柱下柱)假定支座可以自由转动，实际上忽略了次梁对板、主梁对次梁、柱对主梁的转动约束能力。次梁、主梁的抗扭刚度将约束板、次梁的弯曲转动，实际转角比理想铰支承时的转角小，由此假定带来的误差通过折算荷载的方式来弥补。江苏大学折算荷载、因忽略了实际支座次梁或主梁扭转刚度的影响,计算支座转角大于实际支座转角。导致边跨跨中正弯矩计算值大于实际值；而支座负弯矩计算值小于实际值。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。江苏大学板次梁qgg21qq2114ggq34qqgqg、q——单位长度上恒荷载、活荷载设计值；、——单位长度上折算恒荷载、折算活荷载设计值。当板或梁搁置在砌体或钢结构上时，则荷载不作调整。主梁为什么不折减？江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计各跨荷载相同，跨数超过五跨的等跨等截面连续梁，除两边第1、2跨外，所有中间各跨的内力十分接近，为简化计算，中间跨均以第三跨代表。≤5跨，按实际跨数计算；不等跨也按实际跨数计算。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计6连续梁、板按弹性理论的内力计算结构控制截面支座边缘or支座中心线？活荷载的最不利布置江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计荷载不同布置时连续梁的剪力图求某跨跨内最大负弯矩（或最小正弯矩）时，本跨不布置活荷载，在其左右邻跨布置，然后隔跨布置。求某支座最大负弯矩或支座左、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。连续梁活荷载最不利布置的原则：求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计一般地，N跨连续梁、板有N+1种最不利荷载组合。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计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%），可由相关计算手册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：221020Mkglkql3040Vkglkql5060MkGlkQl78VkGkQ—梁的计算跨度。若相邻两跨跨度不相等（不超过10%），在计算支座弯矩时，取相邻两跨的平均值，在计算跨中弯矩和剪力时，仍用该跨的计算跨度。0l0l江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计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。内力包络图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。例1江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计支座边缘处剪力值：支座边缘处弯矩值：b02bMMV()2bbVVgq（均布荷载）（集中荷载）bVV支座弯矩和剪力设计值——按简支梁计算的支座剪力设计值（取绝对值）V——支座中心处的剪力设计值0V支座宽度江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计7连续梁板考虑内力重分布的计算按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，在构件的截面设计中己充分考虑了其塑性性能，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。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。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。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计7连续梁板考虑内力重分布的计算混凝土受弯构件的塑性铰（plastichinge）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”。（转动是材料塑性变形及混凝土裂缝开展的表现）塑性铰的概念江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计7连续梁板考虑内力重分布的计算钢筋混凝土受弯构件的塑性铰塑性铰不是发生在结构的某一个截面处，而是发生在一个区段上，区段长度大致为（1~1.5)h.h—梁的截面高度。塑性铰转角：'puy()pl'plpl—塑性铰长度—等效塑性铰长度江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计影响塑性铰转动能力的因素：7连续梁板考虑内力重分布的计算pmax钢筋种类。受拉纵筋采用软钢（HPB300，HRB335，HRB400，RRB400级钢筋）时，较大。pmax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。pmax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。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计7连续梁板考虑内力重分布的计算江苏大学7连续梁板考虑内力重分布的计算影响塑性内力重分布的因素①塑性铰的转动能力②斜截面承载能力③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。塑性内力重分布充分的内力重分布非充分的内力重分布江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计弯矩调幅法截面弯矩调整的幅度：ea1MM所谓弯矩调幅法，就是对结构按弹性方法所求得的弯矩值和剪力值进行适当的调整(降低)，以考虑结构非弹性变形所引起的内力重分布。截面的弯矩调整幅度用弯矩调幅系数β来表示。7连续梁板考虑内力重分布的计算aM—调整后的弯矩设计值eM—按弹性方法算得的弯矩设计值调幅值为人为降低的弯矩占原设计弯矩的比例。江苏大学1.2.1单向板肋梁楼盖设计应用弯矩调幅法的一般原则：AB00()1.022pppMMMM7连续梁板考虑内力重分布的计算(1)钢筋宜采用HRB335级和HRB400级热轧带