樓蓋結構分類及布置

1、.2 鋼筋混凝土樓蓋結構設計2.1 樓蓋結構分類及布置樓蓋（屋蓋）是建筑結構重要的組成部分，在建筑結構中，混凝土樓蓋的造價占到整個土建總造價的近 30，其自重占到總重量的一半左右。 因此， 選擇合適的樓蓋設計方案， 采用正確的方法，合理地進行設計計算，對于整個建筑結構都具有十分重要的意義。樓蓋結構是主要由梁、板組成的結構體系，若有梁有板稱作梁板結構或肋梁樓蓋，若有板無梁稱為無梁樓蓋或板柱結構。另外，如筏板基礎、陽臺、雨棚、樓梯等結構構件都屬于梁板結構。樓蓋是建筑結構中的水平結構體系，它與豎向構件、抗側力構件一起組成建筑結構的整體空間結構體系。它將樓面豎向荷載傳遞至豎直構件，并將水平荷載（風力、

2、地震力）傳到抗側力構件。根據不同的分類方法，可將樓蓋分為不同的類別。2.1.1 樓蓋分類按施工方法可將樓蓋分為現(xiàn)澆樓蓋、裝配式樓蓋、裝配整體式樓蓋?，F(xiàn)澆樓蓋整體性好、剛度大，具有較好的抗震性能，并且結構布置靈活，適應性強。但現(xiàn)場澆筑和養(yǎng)護比較費工，工期也相應加長。我國規(guī)范要求在高層建筑中宜采用現(xiàn)澆樓蓋。近年來由于商品混凝土、混凝土泵送和工具模板的廣泛應用，現(xiàn)澆樓蓋的應用逐漸普遍。按照梁板的布置不同，可將現(xiàn)澆樓蓋分為：1. 肋梁樓蓋肋梁樓蓋是由板及支撐板的梁組成。梁通常雙向正交布置，將板劃分為矩形區(qū)格，形成四邊支撐的連續(xù)或單塊板，如圖2.1（ a）（ b）所示。受垂直荷載作用的四邊支撐板，其兩個

3、方向均發(fā)生彎曲變形， 同時將板上荷載傳遞給四邊的支撐梁。彈性理論的分析結果表明， 當板的長邊 l 01 與短邊 l 02的比值較大時，板上荷載主要沿短邊方向傳遞，沿長邊方向傳遞的很少。如圖 2.1 所示一四邊簡支的矩形板，承受豎向均布荷載q 的作用?，F(xiàn)沿板跨中的兩個方向分別切出單位寬度的板帶，得到兩根簡支梁。根據板跨中的變形協(xié)調條件有：f Aq1l0141 EI1式中1 、2 撓度系數(shù)，當兩端簡支時q2l 0242（ 2.1）EI 21125。384I1、I2 l 01、 l02 方向板帶的換算截面慣性矩；q1、 q2 荷載在兩個方向的分配值，有：11A0q=q1+q2（2.2）A如果忽略兩個

4、方向鋼筋位置和數(shù)量不同的影響，取 I1 I 2；由式（ 2.1）和（ 2.2）得到q14l 024l 0144 q4 q ， q2402l 01l02l01l 02當 l01/l 02=2 時，q10.941q ，q20.059q 。A圖 2.1四邊支承板上荷載的傳遞.通過上式我們可以看到，當l01/l 02 2 時，分配到長跨方向的荷載不到5.9 。為了簡化計算，對長、短邊比值較大的板，忽略荷載沿長邊方向的傳遞，稱其為單向板；而對長、短邊比值較小的板，稱其為雙向板。 混凝土設計規(guī)范 （GB50010-2010 ）規(guī)定：1）兩對邊支撐的板應按單向板計算。2）對于四邊支承的板，當 l /l 3

5、時， 按單向板計算；當2< l /l02< 3 時， 宜按雙向板計010201算；當l 01/l 02 2 時， 按雙向板計算。肋梁樓蓋結構布置靈活，施工方便，廣泛應用于各類建筑中。2. 無梁樓蓋不設梁，將板直接支撐在柱上，如圖 2.2（ c）所示，樓面荷載直接由板傳給柱，稱為無梁樓蓋。無梁樓蓋柱頂處的板承受較大的集中力，通常在柱頂設置柱帽以擴大板柱接觸面積，提高柱頂處平板的沖切承載力、降低板中的彎矩。不設梁可以增大建筑的凈高，而且模板簡單，建筑物具有良好的自然通風、采光條件，多用于對空間利用率要求較高的廠房、倉庫、藏書庫、商場、水池頂、片筏基礎等結構。3. 井式樓蓋單向板梁板結構

6、中，梁可分為次梁和主梁；雙向板梁板結構中，梁可分為次梁和主梁，也可為雙向梁系。在雙向梁系中，若兩個方向的梁的截面相同，不分主次梁，如圖2.2（ d）所示，結構采用方形或近似方形（也有采用三角形或六邊形）的板格，此種結構稱為井式樓蓋，其特點是跨度較大，具有較強的裝飾性，多用于公共建筑的門廳或大廳。4. 扁梁樓蓋如圖 2.2（ e）所示，為了降低構件的高度，增加建筑的凈高或提高建筑的空間利用率，將樓板的水平支承梁做成寬扁的形式，就像放倒的梁。5. 密肋樓蓋如圖 2.2（ f）所示，密肋樓蓋又分為單向和雙向密肋樓蓋。密肋樓蓋可視為在實心板中挖凹槽，省去了受拉區(qū)混凝土，沒有挖空部分就是小梁或稱為肋，而

7、柱頂區(qū)域一般保持為實心，起到柱帽的作用，也有柱間板帶都為實心的，這樣在柱網軸線上就形成了暗梁。(a)(b)(c )(d).(e)(f)圖 2.2常見的樓蓋形式a單向板肋梁樓蓋；b雙向板肋梁樓蓋；c無梁樓蓋；d井式樓蓋；e扁梁樓蓋； f 密肋樓蓋裝配式樓蓋由預制構件裝配而成，便于機械化生產和施工，可以縮短工期。但裝配式樓蓋結構的整體性、剛度均較差，在地震多發(fā)區(qū)應用受限。裝配整體式樓蓋是由預制構件裝配好后，現(xiàn)澆混凝土面層或連接部位以構成整體而成。它兼具現(xiàn)澆樓蓋和裝配式樓蓋的部分優(yōu)點，剛度和抗震性能也介于上述兩種樓蓋之間。2.1.2 樓蓋結構布置樓蓋結構是建筑結構的主要水平受力體系，其結構的布置情況

8、決定了建筑物各種作用力的傳遞路徑，也影響到建筑物的豎向承重體系。不同的梁板結構布置對建筑物的層高、總高、天棚、外觀、設備管道布置有重要的影響，同時還會在較大程度上影響建筑物的總造價。樓蓋結構布置時，應對影響布置的各種因素進行分析比較和優(yōu)化。通常是針對具體的建筑設計來布置結構，因此首先要從建筑效果和使用功能要求上考慮，包括：1）根據房屋的平面尺寸和功能要求合理的布置柱網和梁；2）樓層的凈高度要求；3）樓層頂棚的使用要求；4）有利于建筑的立面設計及門窗要求；5）提供改變使用功能的可能性和靈活性；6）考慮到其它專業(yè)工種的要求。其次從結構原理上考慮，包括：1）構件的形狀和布置盡量規(guī)則和均勻；2）受力明

9、確，傳力直接；3）有利于整體結構的剛度均衡、穩(wěn)定和構件受力協(xié)調；4）荷載分布均衡，要分散而不宜集中；5）結構自重要??；6）保證計算時樓面在自身平面內無限剛性假設的成立。2.1.3 樓蓋設計中的注意事項1. 計算理論的選取梁、板的內力計算常用的分析方法有彈性理論和塑性理論兩種方法。彈性理論相對比較簡單，并具有較高的承載力儲備；塑性理論使超靜定結構的受力及結構設計趨于合理，減少了鋼材用量。一般來說，在樓蓋設計中，單向板和次梁常用塑性理論的分析方法，以獲得較好的經濟效益，對于雙向板和主梁，常采用彈性理論的分析方法計算內力。2. 結構計算模型的確定將實際的建筑結構抽象為可以進行分析計算的力學模型，是結

10、構設計的首要任務。好的力學計算模型應該是在反映實際結構主要受力特點的前提下，盡可能簡單。在樓蓋設計中，應正確處理板.與次梁、板與墻體、次梁與主梁、次梁與墻體、主梁與柱、主梁與墻體的關系。另一方面，一旦確定了計算模型，則應在后續(xù)的設計中，特別是在具體的構造處理和措施中，實現(xiàn)計算模型中的相互受力關系。3. 梁板構件截面尺寸的確定板的尺寸確定首先應滿足規(guī)范規(guī)定的最小厚度要求，其次尚應滿足一定的高跨比要求。表2.1列出了各種支撐板的最小厚度和高跨比。梁的高度應滿足一定的高跨比要求。梁的寬度應與梁高成一定比例，以滿足截面穩(wěn)定性的要求。表 2.2 列出了常見梁的最小高跨比。4. 樓蓋結構的設計步驟1） 結

11、構布置；2） 建立計算模型，畫出計算簡圖；3） 荷載分析計算；4） 結構及構件內力分析計算；5） 構件截面設計；6） 繪制施工圖。板截面的常規(guī)尺寸（ mm ）表 2.1板 的 類 別高跨比（ h/l）單向板 1/30雙向板 1/40密肋板面板肋高懸臂板（根部）懸臂長度不大于500mm懸臂長度 1200mm無梁樓板無柱帽 1/30有柱帽 1/35現(xiàn)澆空心樓蓋梁截面的常規(guī)尺寸（mm ）梁類型高跨比（h/l）多跨連續(xù)次梁1/18 1/12多跨連續(xù)主梁1/14 1/8單跨簡支梁1/14 1/8懸臂梁1/10 1/8最小板厚（ mm）屋面板60民用建筑樓板60工業(yè)建筑樓板70行車道下的樓板8080502

12、506080150200表 2.2備注梁高：次梁h l/25主梁 h l/15矩形截面高寬比通常23，并以 50mm 為模數(shù)2.2 單向板肋梁樓蓋2.2.1 連續(xù)梁、板按彈性理論計算1. 結構的平面布置單向板肋樓蓋由板、次梁和主梁組成。次梁布置決定板的區(qū)格大小，主梁間距決定次梁的跨度，主梁的跨度由柱網決定。 一般單向板的跨度取為 1.8 2.7m，荷載較大時取小值， 一般不宜超過 3m；次梁的跨度 46m；主梁的跨度 5 8m。.單向板肋梁樓蓋的平面布置應該綜合考慮到建筑效果、使用功能及結構原理等多方面的因素。樓蓋的主梁一般應布置在結構剛度較弱的方向，這樣可以提高承受水平作用力的側向剛度。常見

13、的單向板肋梁樓蓋的結構平面布置方案有：主梁沿橫向布置。其優(yōu)點是主梁與柱可形成橫向框架，側向剛度較大，而各榀框架間由縱向的次梁連接，房屋的整體性也較好。主梁沿縱向布置。當橫向柱距大于縱向柱距很多時，也可以采用主梁沿縱向布置的方案。這樣可以減小主梁的截面高度，增大了室內的凈高。主梁次梁主梁次梁次梁主梁(a)(b)圖 2.3單向板肋梁樓蓋結構布置a主梁沿橫向布置；b主梁沿縱向布置2. 結構上的荷載及計算單元作用在樓蓋上的荷載包括永久荷載和可變荷載，永久荷載包括構件自重、地面、粉刷及吊頂?shù)??？勺兒奢d包括樓（屋）面活荷載、積灰荷載、風荷載和雪荷載等?？勺兒奢d的分布通常是不規(guī)則的，在工程設計中一般折算成等

14、效均布荷載；作用于板、梁上的活荷載在一跨內按滿跨布置，不考慮半跨內活荷載作用的可能性。設計中，永久荷載的標準值可由構件尺寸和構造等，根據材料單位體積的重量計算。樓面均布活荷載可由 建筑結構荷載規(guī)范 （ GB 50009 2012）查得。其它可變荷載及其計算方法也在荷載規(guī)范中有詳細說明。在設計民用建筑梁板結構時，應注意樓面可變荷載值的折減問題，若梁的負荷面積較大時，可變荷載全部滿載并達到標準值的概率小于1，因此，規(guī)范規(guī)定在設計樓面梁、墻、柱及基礎時，樓面活荷載標準值應乘規(guī)定的折減系數(shù)。在屋面板的設計中還需要考慮到施工和檢修荷載。整體式單向板梁板結構的荷載及荷載計算單元分別按下述方法確定，如圖2.

15、4 所示。單向板：除承受結構自重、抹灰等荷載外，還要承受作用于其上的使用活荷載，通常取1m 寬的板帶作為計算單元。次梁：除承受結構自重、抹灰荷載外，還承受板傳來的荷載，計算板傳來的荷載時，為簡化計算不考慮板的連續(xù)性，通常視連續(xù)板為簡支板，取跨度為板跨度的負荷帶作為荷載計算單元。主梁：除承受結構自重、抹灰荷載外，還要承受次梁傳來的集中荷載，計算次梁傳來的集中荷載時，為簡化計算不考慮次梁的連續(xù)性，通常視次梁為簡支梁，以次梁兩側的支座反力主梁荷載，一般主梁自重及抹灰荷載較次梁傳遞的集中荷載小得多，故主梁結構自重及抹灰荷載也可以簡化為集中荷載。.板帶的荷載范圍主梁的集中荷載范圍圍次梁范荷距主梁負的間梁

16、梁柱次次距間梁次b=1m圖 2.4梁、板的荷載計算范圍3. 結構的計算簡圖及計算跨度按照彈性理論計算混凝土連續(xù)梁、板就是將梁、板看成彈性勻質材料構件，其內力的計算可以按結構力學的方法進行。單向板肋梁樓蓋的板和次梁，不管其支承條件如何，都可簡化為簡支的連續(xù)梁來進行計算。端支座如果是梁支承時，支承梁按構造配置抗扭鋼筋，以防止梁扭矩太大，對梁不利。單向板和雙向板的連接處，按嵌固支承，分別進行計算。對于主梁，當它支承于磚柱上時，視為鉸支，如果是與鋼筋混凝土柱現(xiàn)澆在一起，其內力按框架梁計算，但如果梁的抗彎剛度與柱抗彎剛度之比大于5 ，仍然可以將主梁視為絞支于柱上的連續(xù)梁來計算。對于等截面且等跨度的連續(xù)梁

17、、板的某一跨來說，作用在與它相隔2 跨以上跨上的荷載對該跨的內力影響很小。因此，對于超過5 跨的連續(xù)梁、板都可按照5 跨計算。所有中間跨的內力和配筋都按第三跨來處理。對于跨數(shù)超過5 跨的連續(xù)梁、板，當各跨荷載相同，且跨度相差不超過10時，可按五跨的等跨連續(xù)梁、板進行計算。a1234n4321ABCDMMDCBAb12321ABCCBAc123333321ABCCCCCCBA圖 2.5 連續(xù)梁、板的計算簡圖a實際簡圖； b 計算簡圖； c配筋構造簡圖梁、板的計算跨度l0 的取值與支承條件有關，從理論上講，某一跨的計算跨度應取為該跨兩端支座轉動點之間的距離，但計算跨度的選取根據內力計算理論的不同而

18、又有所差異。按彈性理論計算時，梁、板的計算跨度為該跨兩端支座反力間的距離，中間各跨取支承中心之間的距離，邊跨由.于端支座情況有所差別，應具體分析；按塑性理論計算時，梁、板的計算跨度為塑性鉸之間的距離，中間各跨取支座間凈距，邊跨的計算跨度則為邊支座反力合力作用點到另一端塑性鉸間的距離。具體計算跨度計算如表 2.3 所示。梁、板計算跨度表 2.3兩端擱置單跨一端擱置，一端整澆按彈性理論計算兩端與支承構件整澆邊跨多跨中間跨兩端擱置按塑性理論計算一端擱置，一端整澆兩端整澆l0nl a且l 0n（板）l hl1.05 ln（梁）0l0n且l a/2l0n（板）l h/2l 01.025 ln（梁）0l

19、0lnln b/2且l a/2l 0n b/2（板）l h/2l01.025 ln（梁） b/2l0l c且l 01.1l n（板）l 01.05 ln（梁）l0n且l al 0n（板）l hl 01.05 ln（梁）l0l n a/2且l 0n（板）l h/2l 01.025 ln（梁）l 0= l n注： l 0梁、板的計算跨度；ln 梁、板的凈跨度；l c支座中心線間距離；h板厚； a梁、板的支承長度；b中間支座寬度。4. 活荷載的不利布置結構在荷載的作用下各截面內力是不同的，結構有無數(shù)個截面， 其中哪些截面是結構的控制截面，這是結構設計首先要確定的。在等截面連續(xù)梁、板結構中，結構截面內

20、力最大者，即為結構的控制截面。故等截面多跨連續(xù)梁、 板的各支座截面及各跨的跨中截面為結構的控制截面。樓蓋結構承受永久荷載和可變荷載，根據實際情況，永久荷載按實際情況布于梁上，而可變荷載的位置是變化的。對于多跨連續(xù)梁來說，并不是當所有可變荷載都滿布于梁上時，在各截面產生的內力最大。要獲得結構控制截面產生的最危險內力，必須研究結構的最不利內力組合， 結構的恒載始終參加荷載組合，則結構荷載最不利組合主要是研究活荷載的最不利布置。如圖 2.6 所示為五跨連續(xù)梁，在不同跨有活荷載時的彎矩圖和剪力圖，由圖可得出如下結論：1 ）欲求結構某跨跨內截面最大正彎矩時，除恒荷載作用外，應在該跨布置活荷載， 然后向左

21、右兩側隔跨圖 2.6 單跨承載時連續(xù)梁的內力圖.布置活荷載。2） 欲求結構某跨跨內截面最大負彎矩（絕對值）時，除恒荷載作用外，應在該跨不布置活荷載，而在相鄰兩跨布置活荷載，然后向左右兩側隔跨布置活荷載。3）欲求結構某支座截面最大負彎矩（絕對值）時，除恒荷載作用外，應在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然后向左右兩側隔跨布置活荷載。4） 欲求結構支座截面最大剪力時，除恒荷載作用外，應在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然后向左右兩側隔跨布置活荷載。5. 折算荷載、彎矩和剪力的設計值整體式梁、板結構中，板、次梁及主梁支承于磚柱或墻體上時，結構之間可視為餃支座，磚柱、墻對它們的嵌固作用比較小，可在構造設計中予以考慮

22、。整體式梁、板結構中，板、梁和柱是整體澆筑在一起的，因此次梁對于板，主梁對于次梁，柱對于主梁有一定的約束作用，這種約束作用在結構分析時應予以考慮。如果支承梁的線剛度很大，其垂直位移可以忽略不計，但支承梁的抗扭剛度對內力的影響是不可忽略的。當次梁兩側等跨板上荷載相等時，板在支座處的轉角 很小時，次梁的抗扭剛度對板的內力影響不大。但當次梁上僅一側板布有活荷載，在計算彎矩時，如不考慮次梁的抗扭剛度的貢獻，將使板的支座轉角 比實際轉角 大，因而使板的支座負彎矩計算值偏小，而跨中彎矩偏大。由此引起的誤差在結構分析時，通過調整結構恒荷載和活荷載的比例加以解決。由結構力學可知：多跨連續(xù)梁、板在均布恒荷載的作

23、用下，中間支座截面轉角值很?。欢诟艨绮贾没詈奢d作用下，中間支座截面轉角很大，如圖2.7 所示。為使鉸支座的連續(xù)梁、板結構的支座轉角，可以采用增大恒荷載值 g，減小活荷載值 q 的方法來解決上述約束作用引起的誤差。由于次梁對板的約束作用較主梁對次梁的約束作用大，故對板和次梁的荷載采用下述調整方法，調整后的折算荷載取值如下：連續(xù)板g g+ q/ 2qq/ 2連續(xù)梁g g+ q/ 4q 3q/ 4式中： g、 q實際作用于結構上的恒荷載、活荷載設計值；g、q結構分析時采用的恒荷載和活荷載折算荷載設計值。圖 2.7 整體式梁板結構的折算荷載由于計算跨度取支承中心間的距離，忽略了支座的寬度，所以我們所

24、計算的支座截面負彎矩和剪力值都是支座中心處的，而支座邊緣才是設計中的控制截面，則控制截面彎矩設計值可取為：MM cV0 b(2.3)2式中： Mc支座中心處彎矩設計值；V0按簡支梁計算的支座中心處的剪力設計值；b支座寬度。剪力設計值：均布荷載V Vc ( g q)b(2.4)2.集中荷載VVc(2.5)式中： Vc支座中心處剪力設計值。6. 內力計算在結構布置、基本尺寸、計算簡圖及最不利荷載組合確定后，可以按照結構力學的方法分析內力，如彎矩分配法等。而實際設計中， 為了減小計算的工作量，對于等跨度、 等截面和相同均布荷載作用下的連續(xù)梁、板內力分析可利用結構力學的表格進行，見附錄 1，可直接查得

25、各種荷載作用下的內力系數(shù)，從而計算出結構控制截面的彎矩值和剪力值，但應注意，此時應按折算荷載設計值進行內力計算。對于跨度相對差值小于 10% 的不等跨連續(xù)梁、板，其內力也可以近似按等跨度結構進行分析，計算支座截面彎矩時，采用相鄰兩跨計算跨度的平均值，計算跨內截面彎矩時，采用各自的計算跨度。7. 結構內力包絡圖結構各截面的最大內力值（絕對值）的連線或點的軌跡，即為內力包絡圖（包括拉、壓、彎、剪、扭內力包絡圖） 。對于梁板結構來說，有彎矩包絡圖和剪力包絡圖。包絡圖由內力圖疊和而成，現(xiàn)以彎矩包絡圖為例來說明。每跨都可以畫出跨內最大正彎矩、跨內最小彎矩、 左右支座截面最大負彎矩四種彎矩圖， 這些彎矩值

26、是在不同的活荷載布置下出現(xiàn)的，如圖 2.8 所示。如果把這些彎矩圖全部疊和起來畫在一起，取它們的外包絡線而作出的圖，可以清楚地表達出每個截面可能出現(xiàn)彎矩值的上、下限，這就是彎矩包絡圖。用類似的方法還可以畫出剪力包絡圖。在設計中我們可以利用彎矩包絡圖來確定縱向鋼筋的截斷與彎起，利用剪力包絡圖來了解最大剪力沿跨度變化的情況以明確箍筋的配置。a(跨）(跨）(跨）(跨）b圖 2.8內力包絡圖a 彎矩包絡圖b剪力包絡圖2.2.2 連續(xù)梁、板考慮塑性內力重分布的計算由結構力學可知，連續(xù)梁板等超靜定結構各截面內力不僅與荷載有關，而且與計算簡圖以及結構各部分抗彎線剛度有關。按彈性理論計算連續(xù)梁板時，假定結構的

27、剛度不因荷載的大小和作用時間的長短而變化，故結構的內力、荷載與變形之間均呈線性關系。但是鋼筋混凝土是一種彈塑性材料，鋼筋混凝土連續(xù)梁板在承受荷載的過程中，由于混凝土的非彈性變形、裂縫的出現(xiàn)和開展、鋼筋的錨固滑移以及塑性鉸的形成和轉動等因素的影響， 結構構件的剛度在各受力階段不斷發(fā)生變化，從而使結構的實際內力與變形及計算簡圖與彈性理論的結果相差很大。再則，在進行混凝土構件截面設計時，考慮了材料的塑性，若內力仍按彈性理論，顯然與截面設計的理論不一致。所以，有必.M/Mu.要研究塑性理論的內力分析方法。1. 結構的塑性鉸從適筋梁在彎矩作用下正截面應力與應變分析中可知：結構在荷載作用下正截面經歷三個受

28、力階段，如圖 2.9所示。第應力階段：截面上應力較小，混凝土接近彈性體，結構內力與變形、曲率或轉角近似為線性關系。第應力階段：由于截面上受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫及受壓區(qū)混凝土塑性變形發(fā)展，結構截面剛度逐漸減小，結構內力與變形、曲率或轉角呈曲線關系。第應力階段：從截面受拉區(qū)鋼筋開始屈服，到受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應變。結構承載力值由 M y 至 M u ，雖然增加很小，但結構變形、曲率或轉角卻急劇增加，即截面在彎矩值基本不變的情況下發(fā)生較大幅度的轉動，截面轉動是受拉區(qū)混凝土裂縫開展及受壓區(qū)混凝土塑性變形不斷發(fā)展的結果。圖 2.9 鋼筋混凝土受彎構件的塑性鉸適筋梁截面第應力階段，截面在維持一定數(shù)值彎

29、矩的情況下，截面發(fā)生較大幅度的轉動，猶如形成一個“鉸鏈” ，轉動是材料塑性變形及混凝土裂縫開展的表現(xiàn)，故稱為塑性鉸。使塑性鉸產生轉動的彎矩 M u稱為塑性彎矩。截面的塑性轉動 (u - y ) 值稱為塑性極限轉角，可表示塑性鉸的塑性轉動能力。與理想鉸相比，鋼筋混凝土塑性鉸具有以下幾個特性：一是鋼筋混凝土塑性鉸僅能沿彎矩作用方向轉動，而理想鉸可正反向轉動；二是鋼筋混凝土塑性鉸能承受極限彎矩，而理想鉸不能承受彎矩；三是鋼筋混凝土塑性鉸分布在一定范圍，而理想鉸集中為一點，四是鋼筋混凝土塑性鉸轉動能力有限。塑性鉸總是在結構最大截面處首先出現(xiàn)。在混凝土連續(xù)梁、板結構中，塑性鉸一般都是出現(xiàn)在支座或跨內截面

30、處。支座處塑性鉸一般均在板與次梁、次梁與主梁以及主梁與柱交界處出現(xiàn)。對于結構中間支座為磚墻、柱時，一般在墻體中心線處出現(xiàn)塑性鉸。2. 結構的塑性內力重分布如圖 2.10 所示，該梁為等截面矩形梁， B 支座截面與跨中截面配筋相同，所能承受的極限彎矩相同。假設該梁配有足夠的抗剪鋼筋，在達到極限彎矩前不發(fā)生剪切破壞，且具有足夠的延性，那么該梁從加載至破壞，可分為三個階段：.圖 2.10兩跨連續(xù)梁在集中荷載作用下的塑性內力重分布彈性階段： 加荷初期， 混凝土開裂前， 梁的工作接近于彈性體系，支座 B 的彎矩 MB 為 0.188Pl ，跨中彎矩 MAB 為 0.156Pl ，彎矩如圖 2.10（b）

31、所示，跨中和支座的M-P 曲線均為直線。彈塑性階段：加荷至B 支座受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫，由于B 支座開裂，剛度降低， B 支座彎矩MB 增長率降低，跨中彎矩MAB 增長率增大。繼續(xù)加載至跨中開裂，由于B 支座彎矩 MB >MAB ，因此B 支座變形發(fā)展快，直至受拉鋼筋屈服。塑性階段： B 支座受拉鋼筋屈服，中間塑性鉸形成，MB 接近 MBu。隨著荷載增長 MB 增長極小，基本保持 MBu相應的荷載12.10（ c）所示，跨中彎矩增長很P 。繼續(xù)加載，梁如同兩根簡支梁，如圖快，直至跨中出現(xiàn)塑性鉸，如圖2.10（ d）所示，此時梁成為機動體系破壞。設后加荷載為P2，則總荷載為 P1+ P2，

32、最終的彎矩如圖2.10（d）所示，施加P2 的過程，是內力重分布過程的一部分，也是塑性鉸轉動的過程。在超靜定結構中，某一截面由于裂縫出現(xiàn)、鋼筋與混凝土粘結破壞、鋼筋屈服等原因，使截面內力分布與按彈性理論分析時有所不同的現(xiàn)象，稱為內力重分布。上述內力重分布過程可概括為兩個階段：第一階段發(fā)生在裂縫出現(xiàn)至塑性鉸形成以前，主要是由于裂縫的出現(xiàn)和開展，使構件剛度變化引起的；第二階段發(fā)生在塑性鉸形成以后，是由于塑性鉸的轉動引起的。第二階段的內力重分布較第一階段的內力重分布明顯。需要注意的是內力重分布不同于應力重分布，應力重分布指截面中各個纖維層之間的內力變化規(guī)律，而內力重分布指結構中各個截面的內力變化規(guī)律

33、，只有超靜定結構具有內力重分布的特性。3. 彎矩調幅法連續(xù)梁板考慮內力重分布的計算方法很多，如彎矩調幅法、極限平衡法、塑性鉸線法等，目前工程上應用較多的是彎矩調幅法。如上圖 2.10 兩跨連續(xù)梁，按彈性理論的分析方法：在集中荷載作用下，支座B的彎矩 MB為0.188Pl ，跨中彎矩 MAB 為 0.156Pl ，結構的荷載與內力為線性關系。B 支座受拉鋼筋屈服，中間塑性鉸形成， MB 接近 MBu。結構達到極限承載力，假定此時結構承受的荷載為P1。按塑性理論的分析方法：該梁在荷載P1 的作用下，結構只是在B 支座出現(xiàn)塑性鉸，而此時跨中截面實際產生的彎矩 MAB 尚小于 MABu ，結構并未喪失

34、承載力，仍能繼續(xù)承載，此時繼續(xù)加載，梁如同兩根簡支梁，當跨中截面彎矩為0.156P11 l +P2 l =0.188 P1l ，跨中截面形成塑性鉸，達到極限承4.載力，所以 P2=0.128 P1，即按塑性理論的分析方法，該梁所能承受的極限荷載增加了0.128 P1。若在設計時直接按彈性方法計算的截面內力進行配筋，則支座和跨中可能同時形成塑性鉸，不會發(fā)生內力重分布，若人為的將支座截面彎矩值降低進行配筋，讓支座截面先出現(xiàn)塑性鉸，使結構產生內力重分布，可以減小結構的鋼筋用量，這就是彎矩調幅法。所謂彎矩調幅法就是將結構按照彈性方法所求得的彎矩值進行適當?shù)南抡{，以考慮內力重分布的影響。即M （ 1 ）

35、 Me(2.6)式中： M調幅后的彎矩設計值；M e 按彈性方法計算得的彎矩設計值； 截面的彎矩調幅系數(shù)。結構考慮塑性內力重分布的分析方法具體步驟如下：（ 1）按彈性理論計算連續(xù)梁、板在各種最不利荷載組合時的結構內力值，繪制連續(xù)梁、板的彎矩和剪力包絡圖。（ 2）一般首先確定結構支座截面塑性彎矩值，彎矩調幅系數(shù)15% 25%。塑性彎矩值 M 塑= (1 - ) M彈 ， M彈為按彈性理論計算的支座截面彎矩值。（ 3）結構支座截面塑性鉸的塑性彎矩值確定之后，超靜定連續(xù)梁、板結構內力計算就可轉化為多跨簡支梁、板結構的內力計算。各跨簡支梁、板分別在折算恒荷載g，折算恒荷載加折算活荷載( g + q)

36、與支座截面調幅后塑性彎矩共同作用下，按靜力平衡計算支座截面最大剪力和跨內截面最大正、負彎矩值 ( 絕對值 )，即可得各跨梁、板在上述荷載作用下，考慮塑性內力重分布的彎矩和剪力。由塑性理論可知，超靜定結構內力重分布的關鍵在于按預期的順序形成足夠的有一定轉動能力的塑性鉸，所以采用彎矩調幅法計算連續(xù)梁板時，應遵循以下原則：（ 1）鋼筋宜用HRB400 和 HRB500 級熱軋鋼筋，也可采用HPB300 和 HRB335 級熱軋鋼筋；混凝土強度等級宜在C20 C45 范圍；設計中應滿足 0.10.35。（ 2）調幅需使結構滿足剛度、裂縫要求，不使支座過早出現(xiàn)塑性鉸，調幅值一般不大于25%。調幅后，當承

37、受均布荷載時，所有支座及跨中彎矩的絕對值M 應滿足：M1q)l 2(2.7)( g24（ 3）調幅后應滿足靜力平衡條件，即調整后的每跨兩端支座彎矩平均值與跨中彎矩之和（均為絕對值），不小于該跨滿載時（恒+活）按簡支梁計算的跨中彎矩M0 的 1.02 倍，即：M AM BM AB 1.02M0(2.8)2（ 4）在可能產生塑性鉸的區(qū)段，即考慮彎矩調幅后，連續(xù)梁下列區(qū)段：對于集中荷載，支座邊至最近一個集中荷載之間的區(qū)段；對于均布荷載，取支座邊至距支座邊1.05 h0 的區(qū)段（ h0是截面有效高度），算得的箍筋用量一般應增大20。為了避免斜拉破壞，箍筋的配筋率應滿足式（2.9）；sv 0.36 ft

38、(2.9)f yv根據上述結構考慮塑性內力重分布的分析方法，對于承受均布荷載的等跨、等截面連續(xù)梁板，結構各控制截面的彎矩和剪力設計值可按公式（2.10）和（ 2.11）計算：MM ( gq)l02(2.10)VV (gq)l n(2.11).式中： M 考慮內力重分布的彎矩系數(shù)見表 2.4； V考慮內力重分布的剪力系數(shù)見表 2.5；g 、 q均布恒載、活載設計值；l 計算跨度；0l n凈跨度。連續(xù)梁、板的彎矩系數(shù)M表 2.4截面位置支承情況端支座邊跨跨中離端第二支座離端第二中間支座中間跨跨中跨跨中擱置在墻上0111梁1兩跨連續(xù)：12410與梁整澆連接111114161416板1多跨連續(xù)：116

39、11梁與柱整澆連接111614連續(xù)梁、板的彎矩系數(shù)V表 2.5截面荷載情況邊支座情況邊支座離端第二支座外離端第二支座內中間支座中間支座內側側側外側內側擱置墻上0.450.60均布荷載梁與梁或柱整0.500.550.550.550.55體連接上表中對于均布荷載作用下的等跨度、等截面連續(xù)梁板的彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)，是根據5 跨連續(xù)梁、板，活荷載和恒荷載的比值q/g=3，彎矩調幅系數(shù)大致為15%25% 左右等條件下確定的。如果結構荷載 q/g=1/35，結構跨數(shù)大于或少于5 跨，各跨跨度相對差值小于10%時，上述系數(shù)原則上仍可適用。但對超出上述范圍的連續(xù)梁板，結構內力計算應按考慮塑性內力重分布的方法自

40、行調幅計算?，F(xiàn)以均布荷載作用下5跨等跨度、等截面連續(xù)梁為例，說明采用彎矩調幅法求得截面彎矩系數(shù)的方法。設連續(xù)梁邊支座為鉸接；可變荷載與永久荷載值比q/ g = 3 ，則g + q=4g + q = 4 gq3所以q3 (gq)g1 ( gq)44折算恒載113()0.437()gg4q( gq)16gqgq4折算活載q3 q9 ( g q)0.563( gq)416按彈性理論分析方法，要使第二內支座 B支座截面產生最大負彎矩（絕對值）時，活荷載應布置在 1、 2 、 4 跨，則相應的彎矩為：.M B max0.105g l 20.119q l 20.105 0.437 (gq)l 20.119

41、0.563( gq)l 20.1129( gq)l 2按規(guī)程：邊跨支座截面彎矩調幅系數(shù)= 19. 5%，塑性彎矩值為：M B(1 ) M B max0.0909(gq)l 21 ( gq)l 211等跨連續(xù)梁 B支座截面塑性彎矩已知后，超靜定連續(xù)梁的第一跨梁則成為簡支梁，在均布荷載（ g+ q）與 B支座截面彎矩 M B 共同作用下，相應第一跨內最大正彎矩出現(xiàn)在剪力為零的截面，假設該截面距端支座 x處，根據梁靜力平衡條件：11( g q)l 2 / l1（g q)l11( g q) x 022得 x = 0. 409 l ，其彎矩為 :M11 ( g q)(0.409l ) 20.0836(g

42、 q)l 22結構按彈性理論分析方法，第一跨梁跨中截面產生最大正彎矩時，可變荷載布置在1、 3、 5跨，其值為：M 1 max0.078g l 2 0.10 q l 2 0.0903(gq)l 2 >M1取 M 1max按和 M 1兩者中的較大值，作為跨內截面的彎矩設計值，M1 max0.0903(g q) l 21（g q)l 211均布荷載作用下 5跨等跨度、等截面連續(xù)梁其他截面彎矩計算系數(shù)按類似方法確定。連續(xù)梁支座截面剪力值取按彈性理論與塑性理論計算的較大值，進行斜截面受剪承載力設計。2.2.3 單向肋板梁樓蓋的截面設計與配筋構造1.板的截面設計與配筋構造（ 1）板的截面設計連續(xù)板

43、一般可按塑性理論計算，由于跨高比l/h較大，一般情況下總是 M/Mu>V/Vu ，即結構設計由彎矩控制，應按彎矩計算縱向鋼筋用量；因此板一般不必進行受剪承載力計算。但對于跨高比l/ h較小、荷載很大的板，如人防頂板、筏片底板結構等，還應進行板的受剪承載力計算。連續(xù)板達到極限狀態(tài)時，板支座截面的開裂區(qū)在板的上部，板跨中截面的開裂區(qū)在板的下部，使其跨中和支座之間的受壓混凝土的軸線形成一個拱，如果板的周邊有限制板水平位移的梁，即板的支座不能自由移動時，在荷載作用下將產生沿板平面方向的橫向推力，如圖2.11 所示。這種拱的作用可減小板中各計算截面的彎矩，提高板的實際承載能力?？紤]這種有利影響，規(guī)

44、范規(guī)定：對于四邊與梁整體連接的板，其跨中截面和支座截面彎矩值可折減20。負彎矩上部開裂正彎矩下部開裂圖 2.11連續(xù)板的拱作用.單向板截面計算時， h0 通常取為 h0 h 20mm，h 為板厚， 板的截面計算取 1m 寬的板帶，按照單筋矩形截面進行設計。對于單向板僅計算短跨方向，而長跨方向按構造配筋。（ 2）板的受力鋼筋板中受力鋼筋的間距，當板厚h 150mm 時，不宜大于200mm；當板厚h150mm 時，不宜大于 1.5h，且不宜大于 250mm。連續(xù)板中的受力鋼筋可采用彎起式或分離式配筋，均布荷載作用下的鋼筋混凝土連續(xù)板，若板的計算跨度相對差值不超過20% 或板的各跨荷載相差不大時，確定縱向鋼筋的彎起和截斷時，可不必做結構內力圖及材料圖。如圖2.12 所示，采用彎起式配筋時，跨中正彎矩鋼筋可在距支座邊ln /6（ l n 為板的凈跨度） 處