第九章梁板結構PPT課件

1、1 1、樓蓋是房屋建筑中的主要承重結構之一、樓蓋是房屋建筑中的主要承重結構之一(a) 單向板肋梁樓蓋單向板肋梁樓蓋(b) 雙向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋(c) 無梁樓蓋無梁樓蓋(d) 密肋樓蓋密肋樓蓋第1頁/共60頁(e) 井式樓蓋井式樓蓋(f) 扁梁樓蓋扁梁樓蓋樓蓋結構類型樓蓋結構類型 (types of floor systems)1 1 樓蓋是房屋建筑中的主要承重結構之一樓蓋是房屋建筑中的主要承重結構之一第2頁/共60頁2 2 樓蓋結構選型樓蓋結構選型 按按施工方法施工方法，混凝土樓蓋可分為：，混凝土樓蓋可分為： 現(xiàn)澆混凝土樓蓋現(xiàn)澆混凝土樓蓋 裝配式混凝土樓蓋裝配式混凝土樓蓋 裝配整體式混

2、凝土樓蓋裝配整體式混凝土樓蓋 按按結構形式結構形式，現(xiàn)澆混凝土樓蓋可分為：，現(xiàn)澆混凝土樓蓋可分為：單向板肋梁樓蓋單向板肋梁樓蓋 雙向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋 無梁樓蓋無梁樓蓋 密肋樓蓋密肋樓蓋 井式樓蓋井式樓蓋 扁梁樓蓋扁梁樓蓋第3頁/共60頁第4頁/共60頁第5頁/共60頁第6頁/共60頁第7頁/共60頁第8頁/共60頁第9頁/共60頁第10頁/共60頁第11頁/共60頁混凝土結構設計規(guī)范(GB 50010-2002)(GB 50010-2002)規(guī)定：（1） 對兩邊支承的板，應按單向板計算。（2） 對于四邊支承的板 時，應按雙向板計算； 時，宜按雙向板計算；按沿短邊方向受力的單向板計算 時

3、，應沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構造鋼筋； 時，可按沿短邊方向受力的單向板計算。 注： 長邊長度； 短邊長度3 3 單向板與雙向板單向板與雙向板單向板：荷載作用下，只在一個方向或主要在一個方向彎曲的板。雙向板：荷載作用下，在兩個方向彎曲，且不能忽略任一方向彎曲的板。/2l b 2/3l b/3l b lb第12頁/共60頁4 4 梁、板截面尺寸梁、板截面尺寸 （承載力和剛度）（承載力和剛度） 構件種類構件種類高跨比（高跨比（ ）備備 注注多跨連續(xù)次梁多跨連續(xù)次梁多跨連續(xù)主梁多跨連續(xù)主梁單跨簡支梁單跨簡支梁1/181/121/141/81/141/8梁的寬高比（梁的寬高比（ ）一般為）一般為1/31

4、/2， 以以50mm為模數(shù)為模數(shù)單向板單向板簡簡 支支連連 續(xù)續(xù)1/351/40最小板厚：最小板厚： 屋屋 面面 板板 60mm 民用建筑樓板民用建筑樓板 70mm 工業(yè)建筑樓板工業(yè)建筑樓板 80mm雙向板雙向板四邊簡支四邊簡支四邊連續(xù)四邊連續(xù)1/451/50高跨比高跨比 中的中的 取短向跨度取短向跨度板厚一般宜為板厚一般宜為80mm 160mm密肋板密肋板單跨簡支單跨簡支多跨連續(xù)多跨連續(xù)1/201/25高跨比高跨比 中的中的 為肋高為肋高 板厚：當肋間距板厚：當肋間距700mm， 40mm當肋間距當肋間距700mm， 50mm懸懸 臂臂 板板1/12板的懸臂長度板的懸臂長度500mm， 60

5、mm板的懸臂長度板的懸臂長度500mm， 80mm無梁樓板無梁樓板無柱帽無柱帽有柱帽有柱帽1/301/35h150mm梁、板截面的常用尺寸梁、板截面的常用尺寸 b/h l/h l/h l/b hhhhhhhhhhl第13頁/共60頁5 5 現(xiàn)澆整體式樓蓋結構內力分析方法現(xiàn)澆整體式樓蓋結構內力分析方法 彈性理論彈性理論 有較大的安全儲備。有較大的安全儲備。 塑性理論塑性理論 內力分析與截面計算相協(xié)調，結果比較經濟，但一般內力分析與截面計算相協(xié)調，結果比較經濟，但一般 情況下結構的裂縫較寬，變形較大情況下結構的裂縫較寬，變形較大。 板和次梁：按塑性理論分析內力 主 梁 ：按彈性理論分析內力 主梁為

6、樓蓋中的主要構件，要保證使用中有較好的性能。現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋梁樓蓋第14頁/共60頁第15頁/共60頁1 1 受彎構件的塑性鉸受彎構件的塑性鉸 塑性轉角及塑性鉸的轉動能力塑性轉角及塑性鉸的轉動能力（plastic rotation capacity）塑性鉸轉角： pypp)(l 塑性鉸的轉動能力 ：pyumaxp)(l影響塑性鉸轉動能力的因素：（1 1）鋼筋種類。受拉縱筋采用軟鋼（HPB235，HRB335，HRB400， RRB400級鋼筋）時， 較大。（2）受拉縱筋配筋率。 較低時， 較大。 值直接與塑性鉸轉動能力 有關。 （3）混凝土的極限壓縮變形。極限壓縮變形大， 較大?；炷恋膹姸?

7、等級低，箍筋用量多或受壓區(qū)縱筋較多時，都能增加混凝土的極限 壓縮變形。pmaxpmaxpmax第16頁/共60頁1 1 受彎構件的塑性鉸受彎構件的塑性鉸 塑性鉸的特點塑性鉸的特點 （1） 塑性鉸實際上具有一定長度，分析時可認為是一個截面；（2） 塑性鉸能承受定值彎矩，即截面的屈服彎矩；（3 3） 對于單筋受彎構件，塑性鉸只能單向轉動；（4 4） 塑性鉸的轉動能力有限。 第17頁/共60頁2 2 超靜定結構的塑性內力重分布超靜定結構的塑性內力重分布塑性內力重分布的過程 （以矩形等截面兩跨連續(xù)梁為例） 兩跨連續(xù)梁內力變化過程兩跨連續(xù)梁內力變化過程 第18頁/共60頁2 2 超靜定結構的塑性內力重分

8、布超靜定結構的塑性內力重分布 兩跨連續(xù)梁內力變化圖兩跨連續(xù)梁內力變化圖第一過程：裂縫出現(xiàn)塑性鉸形成以前，原因為裂縫的形成和開展。第二過程：塑性鉸形成以后，原因為塑性鉸的轉動。 條件：（1）（2）適筋梁（3）達 之前不 發(fā)生剪切破壞ByBCyAByMMMuM第19頁/共60頁塑性內力重分布的幅度 指截面彈性彎矩與該截面塑性鉸所能負擔彎矩的差值，通常以相對值表達 ：1yeyyeeeMMMMMMM 塑性內力重分布的設計考慮 （1） “充分的內力重分布” （2）“不充分的內力重分布”（3）一個截面的屈服并不意味著結構破壞（4） 塑性鉸截面不必考慮滿足變形連續(xù)條件，必須滿足平衡條件（5） 一般調整幅度不

9、應超過25%25% 2 2 超靜定結構的塑性內力重分布超靜定結構的塑性內力重分布第20頁/共60頁1 1 單向板肋梁樓蓋結構布置單向板肋梁樓蓋結構布置 結構布置包括柱網(wǎng)、承重墻、梁和板的布置 應綜合考慮建筑功能、造價及施工條件等，合理確定結構的平面布置。根據(jù)工程實踐，常用跨度為：單向板 ：（1.72.5）m 次 梁 ：（46）m 主 梁 ：（58）m結構平面布置方案 (a) 主梁橫向布置主梁橫向布置(b) 主梁縱向布置主梁縱向布置(c) 只布置次梁只布置次梁單向板肋梁樓蓋布置方案單向板肋梁樓蓋布置方案第21頁/共60頁計算簡圖2 2 單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力單向板肋梁樓蓋按彈性

10、理論方法計算結構內力第22頁/共60頁（1） 板1）計算單元：1m寬板帶2） 荷 載 ：均布荷載3） 連 續(xù) 梁 ：次梁、墻作為板的不動鉸支座 4）計算跨度：中間跨 ： 邊跨（邊支座為砌體墻）： 通常a a為120mm c0ll 2222nn0balbhll（2） 次梁 1）荷載范圍 ：次梁左右各半跨板 2） 荷 載 ：均布荷載 恒載：次梁左右各半跨板自重、次梁自重 活載：次梁左右各半跨板上活載 2 2 單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力第23頁/共60頁 3） 連 續(xù) 梁 ： 時，認為主梁是次梁的不動鉸支座，否則應取交叉梁系進行分析 4）計算跨度

11、：中間跨 ： 邊跨（邊支座為砌體墻）： 通常a a為240mm8ii主次（3） 主梁222025. 1nn0balbllc0ll 1）荷載范圍 ：主梁左右各半個主梁間距，次梁左右各半個次梁間距 2） 荷 載 ：集中荷載 3） 連 續(xù) 梁 ：當 較小，可將柱作為主梁的不動鉸支座 框 架 ： 時，應考慮柱對主梁的轉動約束作用 4）計算跨度 ：與次梁相同，通常a a為370mm 柱i()()3iiii左梁右梁上柱下柱)2 2 單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力第24頁/共60頁2 2 單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計

12、算結構內力連續(xù)梁、板的計算跨度連續(xù)梁、板的計算跨度(a) 邊跨邊跨(a) 中間跨中間跨第25頁/共60頁板和次梁的折算荷載 為了考慮次梁或主梁的抗扭剛度對內力的影響，采用增大恒載，減小活載的辦法，即： 板次梁qgg21qq2114ggq 34qq 次梁次梁抗扭剛度對板的影響抗扭剛度對板的影響2 2 單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力單向板肋梁樓蓋按彈性理論方法計算結構內力第26頁/共60頁活荷載不利布置規(guī)律：（1 1）求某跨跨中 ，該跨布置活荷載，然后隔跨布置（2 2）求某跨跨中 或 ，左、右跨布置活荷載，然后隔跨布置（3 3）求某支座 ，該支座左、右跨布置活荷載，然后隔跨布置（4 4）

13、求某支座 ，與（3 3）相同 maxMminMmaxMmaxMmaxV連續(xù)梁的實際跨數(shù) 5跨時：按5跨計算 實際跨數(shù)150mm時，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm 彎 起 式錨固好 ，整體性好 ，節(jié)約鋼筋，施工復雜分 離 式錨固較差 ，用鋼量稍高，但施工方便鋼筋彎鉤板底鋼筋：半圓彎鉤，上部負彎矩鋼筋：直鉤彎起、截斷一般按構造處理板相鄰跨度相差超過20%或各跨荷載相差較大時，應按彎矩包絡圖確定 4 4 單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求板中受力鋼筋配筋構造板中受力鋼筋配筋構造第40頁/共60頁連續(xù)板受力鋼筋兩種配置方式連續(xù)板受力鋼筋兩種配置方式4 4 單向板肋

14、梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求第41頁/共60頁2）構造鋼筋: : 包括分布鋼筋、嵌入承重墻內的板面構造鋼筋、 垂直于梁肋的板面構造鋼筋、板的溫度收縮鋼筋 板中分布鋼筋構造要求板中分布鋼筋構造要求 位 置與受力鋼筋垂直，均勻布置于受力鋼筋的內側作 用澆筑混凝土時固定受力鋼筋的位置抵抗收縮和溫度變化產生的內力承擔并分布板上局部荷載產生的內力 直 徑不宜小于6mm間 距不宜大于250mm數(shù) 量單向板中單位長度上的分布鋼筋，截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15% 4 4 單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計

15、算及構造要求第42頁/共60頁嵌入承重墻內的板面構造鋼筋嵌入承重墻內的板面構造鋼筋垂直于梁肋的板面構造鋼筋垂直于梁肋的板面構造鋼筋板嵌入承重墻時的板面裂縫分布板嵌入承重墻時的板面裂縫分布4 4 單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求第43頁/共60頁次梁 （1）正截面受彎承載力計算 （2）斜截面受剪承載力計算 （3）受力鋼筋的彎起和截斷 次梁的配筋構造次梁的配筋構造4 4 單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求第44頁/共60頁主梁主梁 （1）正截面受彎承載力計算 （2）斜截面受剪承載力計算 （3）受力鋼筋的彎起和截斷 （按彎矩包絡圖確定）

16、（4）附加橫向鋼筋附加箍筋（優(yōu)先采用）或 附加吊筋 主梁支座處的截面有效高度主梁支座處的截面有效高度sinyvsvfFA 4 4 單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求第45頁/共60頁附加橫向鋼筋布置附加橫向鋼筋布置4 4 單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求單向板肋梁樓蓋配筋計算及構造要求第46頁/共60頁 單塊矩形雙向板（單區(qū)格雙向板） 均布荷載作用下，按附表2計算板的彎矩： m = 表中彎矩系數(shù)pl2 多跨連續(xù)雙向板（多區(qū)格雙向板） （1）板跨中最大正彎矩計算（活荷載棋盤式布置 ） 分為兩種荷載情況：滿布同向荷載 滿布反向荷載 （2）支座處板最大負彎矩計算（活荷載

17、近似按滿布）1 1 雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計算結構內力雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計算結構內力第47頁/共60頁棋盤式荷載布置棋盤式荷載布置1 1 雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計算結構內力雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計算結構內力第48頁/共60頁 雙向板樓蓋支承梁內力計算 連續(xù)雙向板支承梁計算簡圖連續(xù)雙向板支承梁計算簡圖1 1 雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計算結構內力雙向板肋梁樓蓋按彈性理論計算結構內力第49頁/共60頁2 2 鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析 試驗研究 彈性 開裂 與裂縫相交的鋼筋屈服 形成機構 雙向板破壞時的裂縫分布雙向板破壞時的裂縫分布第50頁/共60頁 塑

18、性鉸線及其確定 板中連續(xù)的一些截面均出現(xiàn)塑性鉸，連在一起稱為塑性鉸線 板的極限荷載：當板中出現(xiàn)足夠數(shù)量的塑性鉸線后，板成為機 動體系，達到其承載能力極限狀態(tài)而破壞，這時板所承受的荷 載為板的極限荷載 板中塑性鉸線的分布形式與以下因素有關：板的平面形狀周邊支承條件兩方向跨中、支座的配筋量荷載類型等2 2 鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第51頁/共60頁均勻受荷雙向板破壞機構示例均勻受荷雙向板破壞機構示例2 2 鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第52頁/共60頁 結構極限承載力分析的基本原理 （1）極限分析須滿足的三個條件 : 極限條件 機

19、動條件 平衡條件 （2）極限分析的具體解法 : 上限解法（滿足機動條件及平衡條件）： 1） 機動法或功能法利用功能方程求解 2） 極限平衡法直接建立平衡方程求解 下限解法（滿足極限條件及平衡條件）： 1）直接選取彎矩分布方程 2）板帶法 2 2 鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第53頁/共60頁（3）極限分析：結構構件的截面尺寸、材料強度等已定，求結構 所能負擔的極限荷載值 極限設計：結構上所作用的荷載值已知，根據(jù)荷載作用下的結 構內力值，確定結構構件的截面尺寸及材料強度等 極限條件 平衡條件 機動條件 下限解法 真實解 上限解法找多種內力場，取其中最大荷載 找多種

20、破壞機構，取其中最小荷載（不滿足極限條件）（未破壞）2 2 鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析鋼筋混凝土雙向板極限承載力分析第54頁/共60頁3 3 雙向板肋梁樓蓋按塑性理論計算雙向板肋梁樓蓋按塑性理論計算 （1）將樓蓋劃分為不同的雙向板曲格（2）從中央?yún)^(qū)格開始，確定荷載 ，選定 和 各值，求出 該區(qū)格板的跨中彎矩 、 以及支座彎矩（3）將支座彎矩值作為相鄰區(qū)格板的共界彎矩值，依次向外計算各 區(qū)格板，直至樓蓋的邊區(qū)格板和角區(qū)格板 pgqxmym 計算步驟 計算公式xymmxxxmmxxxmm yyymmyyymm )3(24121yx2yyyxxyxllplMMMMMM 第55頁/共60頁4 4 雙