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钢筋混凝土楼盖结构设计 第一节 概述,第三章至第七章讲的是钢筋混凝土基本构件的截面设计。包括(受弯构件 、受压构件、偏拉构件、受扭构件)。由几种基本构件结合在一起组成的承重体系称为结构。如梁、柱结合在一起形成框架结构或刚架结构或排架结构。,梁、板结合在一起形成的结构称梁板结构。楼盖结构大型屋面板结构楼梯、门厅、雨蓬梁板结构 片筏基础、挡土墙桥面结构、渡槽结构等。本章主要讲典型的梁板结构-钢筋混凝土楼盖设计。 钢筋混凝土楼盖按施工方法不同可分为: 1.现浇整体式楼盖: 优点:整体刚度大、抗震性能好,适应各种有特殊工艺要求的楼面。 缺点:需要模板支撑。 2.预制装配式楼盖: 有(预制板、预制梁;预制板、预制梁-砖混结构中常用)。 优点:便于工业化生产,机械化施工,因而施工速度快。,缺点:整体性较差。 3.装配整体式楼盖: 优缺点界于前两者之间。,按受力性能可分为:单向板和双向板,所以在工程设计中,对四边支撑板,单向板是单向受力,单向弯曲; 双向板是双向受力,双向弯曲。,按适用形式可分为:肋梁楼盖和无梁楼盖,第二节 单向板肋梁楼盖,结构平面布置,并拟定板厚和主、次梁的截面尺寸; 确定计算简图(包括支承形式、荷载大小及计算跨度的确定); 板、梁的内力计算(板和次梁按塑性内力重分布方法计算,主梁按弹性方法计算); 截面计算,配筋及构造处理; 绘施工图。,单向板肋梁楼盖的设计步骤为:,一.单向板肋梁楼盖的结构布置:结构布置是楼盖设计的第一步,主要是柱网布置或梁 格布置首先要满足使用要求。在满足使用要求的前提下,宜考虑以下原则: 1.选取合理的梁格和柱网尺寸 根据设计经验:,单向板跨度 1.72.5m 次梁跨度 4.06.0m 主梁跨度 5.08.0m,经济效果较好。,2.选取适宜的主、次梁布置方向,主梁沿横向布置:横向刚度大,整体刚度较好,多用。主梁沿纵向布置:主梁跨度小,房屋净高大。 有中间走廊的布置:可利用内纵墙承重,仅设次梁。,3.梁格应尽可能布置的规整统一,尽可能布置成等跨的 (设计、施工均简单)。 4.板厚宜薄(板的混凝土用量占楼盖混凝土用量的50% 70%)。 5.集中荷载下宜布置承重梁。如隔墙下、设备下。,6.避免在主梁跨中布置一根次梁。,二.计算简图的确定:,1.支座形式:板可以看作是以墙和次梁为铰支承的多跨连续板;次梁可以看作是以墙和主梁为铰支承的多跨连续梁;主梁当与钢筋混凝土柱现浇在一起时,如果梁线刚度与柱线刚度之比大于5时,按铰支承的多跨连续梁计算 ;如果梁线刚度与柱线刚度之比小于等于5时,按刚架计算。如前图所示。 2.荷载:板取1m板带为研究对象。 恒载:,活载:,次梁恒载:,次梁活载:,主梁恒载:,主梁活载:,3.计算跨度:,板:,梁:,三.内力计算: (一)钢筋混凝土连续梁、板按弹性方法的内力计算: (1)等跨、等截面的多跨连续板、梁的内力计算:按附录6查出相应的弯矩系数和剪力系数,利用下 列公式计算跨中或支座截面的内力。,式中:g单位长度上的均布恒载设计值;q单位长度上的均布活载设计值;,附录6中相应栏中的剪力系数。,(2)相邻跨度差不超过10%的非等跨、等截面的多跨连续 板、梁的内力计算:,G、P分别为集中恒载、集中活载设计值;,附录6中相应栏中的弯矩系数;,(3)当跨数超过五跨的等跨、等截面的多跨连续板、梁的内力计算:,(二)活荷载的不利布置和内力包络图 (1)活荷载不利布置:活荷载不利布置原则:,1)求某跨跨内最大正弯矩时,应在该跨布置活荷载,然后向其左右,每隔一跨布置活荷载; 2)求某跨跨内最大负弯矩时(即最小弯矩),该跨不应布置活荷载,而在两相邻跨布置活荷载,然后每隔一跨 布置;3)求某支座最大负弯矩时,应在该支座左右两跨布置活荷载,然后每隔一跨布置;4)求某支座截面最大剪力,其活荷载布置与求该支座最大负弯矩时的布置相同。,(2)以集中荷载作用的三跨连梁为例绘制弯矩包络图: (a)先绘制各种不利荷载作用下的弯矩图; (b)再把恒载和各种不利活荷载的弯矩图叠加; (c)最后把叠加的弯矩图叠合画在同一轴线上,连接外包线,即为弯矩包络图。,(3)折算荷载和弯矩、剪力的设计值 1)折算荷载:,连续板:,连续梁:,式中:,图 支座弹性约束时的变形与折算荷载时的变形,2)弯矩和剪力的设计值:,弯矩设计值:,剪力设计值:,均布荷载:,集中荷载:,式中:,支座中心的弯矩,剪力设计值;,按简支梁计算的支座剪力设计值(取绝对值);,支座宽度。,(二)连续梁、板考虑内力重分布的计算:,(1)钢筋混凝土受弯构件的塑性铰,1)钢筋混凝土塑性铰:,接近,水平的延长段,意味 着在M基本不增大的 情况下,截面相对转角 很快增大,从而形成了 一个能转动的“铰”,在 杆系结构中称为“塑性 铰“。 在钢筋混凝土板中称“ 塑性铰线”。,塑性铰与理想铰的区别,理想铰 塑性铰 集中于一点。 有一个塑性铰区。 不能承受弯矩 。 能承受弯矩 ,且只有在 作 用下才转动。 能自由转动 。 不能反向转动,不能无限转动。,2)超静定梁的塑性内力重分布: 承受均布荷载的固端梁, 假定:l=6m,梁各截面 尺寸及上下配筋均相同, 所能承受的正负弯矩为,,当荷载为,按弹性方法计算,跨中弯矩,跨中弯矩按简支梁计算增加,此时跨中弯矩,即跨中也形成塑性铰。,全梁才由于形成破坏机构而破坏。 在形成塑性铰之前,到支座截面形成塑性铰之后,这说明材料的变形引起了内力的重新分布,所以这种内力 计算方法就称为“考虑塑性变形内力重分布的计算方法。”,(2)弯矩调幅法及连续板、梁的内力计算 1)弯矩调幅法塑性分析方法有很多种,目前实用的是弯矩调幅法, 这种方法是: 先按弹性方法计算出控制截面的弯矩值,再根据需要将 最大弹性弯矩按平衡条件进行调整,要满足:,塑性转动能力的要求和使用要求,就有一个调整幅度问 题,所以叫弯矩调幅法。 把支座弹性弯矩 调小,按平衡条 件计算出相应的 跨中弯矩,使其 跨中弹性弯矩。 这样就解决弹性 方法存在的问题; 使计算理论协调, 使支座、跨中弯矩 接近,可以节约钢材。 调幅原则: (1)为保证先形成的塑性铰有足够的转动能力,必须 限制截面配筋率,即要求,同时宜采用HPB300级、HRB335级钢筋。 (2)调幅限值不超过20%,即M20%M支。 (3)在每一跨内,调整后的两端支座弯矩之和的一半 加上跨中弯矩应不小于按简支梁计算的跨中最大弯矩M。,(4)调整后的所有支 座弯矩和跨中弯矩值均应 满足:,2)承受均布荷载的等跨连续板梁的内力计算 (包括跨度差10%的情况) (a)根据上述调幅原则,考虑设计方便,一般可按下列 公式计算 弯矩:,计算跨度: 中跨:,边跨:板,次梁,剪力:,第三节 单向板肋形结构的截面设计和构造要求 一、连续板、梁的截面设计 根据各跨中和支座最大弯矩计算钢筋用量,其它截面通过抵抗弯矩图校核。 承受均载的等跨连续板,q/g小于3,可不画抵抗弯矩图,按构造布置钢筋。 连续板剪力由砼承受,不设腹筋。 整体式肋形结构次梁和主梁支座按矩形截面计算;跨中按T形截面计算。,板、次梁及主梁的支座负弯矩钢筋互相穿过,主梁h0 单排时, h0 h-ash-60mm;双排时,h0 h-ash -80mm。,二、连续板、梁的构造要求 (一)连续板 1弯起式,先配跨中钢筋,跨中一半弯起伸过支座。如不够另加直筋。 钢筋间距相等或成倍数,可用不同直径钢筋。 弯起角一般30,板厚120mm,可45。,2分离式 跨中和支座钢筋分别配,全部采用直钢筋。 跨中直筋可连续几跨不切断,也可每跨都断开。 qg3,aln4;qg3,aln3。 板较薄,受力筋端部可做直角弯钩,抵至板底。,板边嵌固于砖墙,计算时按简支,实际支承处有负弯矩。板顶面设附加钢筋,每米5根6mm(包括弯起钢筋),伸出支座边界不小于l1n7。 墙角板顶常发生与墙成45的裂缝,在跨度l1n4(l1n为单向板的净跨度或双向板的短边净跨度)范围内,板顶面配构造钢筋网。,板与主梁肋连接处会产生负弯矩,计算时没考虑。 在与主梁连接处板顶,沿与主梁垂直向配附加钢筋。每米板宽不少于5根直径6mm,不少于受力筋13,伸过主梁边缘不小于板跨14。,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,楼盖结构平面布置图,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,板分离式配筋图,第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构,板弯起式配筋图,(二)连续梁 当次梁相邻跨度相差不超过20,且均布恒荷载与活荷载设计值之比小于3时,纵向受力钢筋的弯起和切断可按图进行。否则应按弯矩包络图确定。 主梁纵向受力钢筋的弯起和切断,应使其抵抗弯矩图(材料图)覆盖弯矩包络图,并应满足有关构造要求。,等跨次梁的典型钢筋布置 (a)无弯起钢筋(b)设弯起钢筋,Fl次梁传给主梁的集中荷载设计值;fy吊筋的抗拉强度设计值;,主梁两侧受次梁传来的集载,可在中下部发生斜裂缝。 设附加横向钢筋(箍筋或吊筋)承担集载。 附加横向钢筋布置在s=2h1+3b的范围:,fyv 附加箍筋的抗拉强度设计值;Asb 一根吊筋的截面面积;Asv1 单肢箍筋的截面面积;m 附加箍筋的排数;n 在同一截面内附加箍筋的肢数a吊筋与梁轴线的夹角。,支座处剪力大时,梁加做支托,局部加高。 支托尺寸见图。 支托附加钢筋24根,直径与受力筋的相同。,主梁弯矩计算,主梁剪力计算,第四节 双向板肋形结构的设计,一、试验结果四边简支板在均布荷载作用下,裂缝出现前,板处于弹性工作阶段,四角有翘起的趋势,板传给支座的压力不沿边长均匀分布,每边中心处最大。,双向板变形图,四边简支板,荷载增加,第一批裂缝出现在板底中间,沿对角线向四角扩展。 接近破坏,板顶四角出现与对角线垂直裂缝。 最后跨中受力筋屈服,板破坏。,按理论分析,钢筋应垂直于裂缝的方向配置。试验表明钢筋布置方向对破坏荷载无显著影响。平行于板边配筋,施工方便。配筋率相同,采用较细的钢筋有利;钢筋数量相同,板中间钢筋排列较密比均布有效。,二、按弹性方法计算内力弹性计算方法根据薄板小挠度理论假定进行。 工程设计根据板的荷载及支承情况利用表格计算。(一)单块板的计算均载下单块矩形双向板:,M不同支承单位板宽跨中或支座中点的弯矩;a不同支承和不同板跨比lxly弯矩系数; lx板的跨长; p双向板上的均载。 附录2的表格适用于泊松比为0的材料。,要适用于钢筋混凝土板要进行修正。,(二)连续板的计算 (简化为单块板) 1跨中最大弯矩 最不利荷载布置可简化为满布的p和一上一下作用的p。 p =g+q2,pq2。 p作用下中间支座固定; p 作用下中间支座简支。 边支座根据实际情况确定。,
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