建筑結(jié)構(gòu) PPT課件 第6章鋼筋混凝土樓蓋

建筑結(jié)構(gòu)機(jī)械工業(yè)出版社第6章鋼筋混凝土樓蓋第6章鋼筋混凝土樓蓋

鋼筋混凝土樓蓋是建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，如樓蓋、屋蓋、陽臺(tái)、樓梯、雨篷等。在建筑結(jié)構(gòu)中，混凝土樓蓋的自重和造價(jià)均占有較大比例。因此，合理選擇樓蓋的結(jié)構(gòu)形式，正確進(jìn)行樓蓋設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)房屋的使用和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要的影響。。6.1現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋梁樓蓋鋼筋混凝土樓蓋現(xiàn)澆整體式樓蓋裝配式樓蓋裝配整體式樓蓋施工方法現(xiàn)澆整體式樓蓋優(yōu)點(diǎn)：整體剛度好，抗震性能強(qiáng)，防水性能好，適應(yīng)

不規(guī)則平面。缺點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)工作量大、模板用量多和施工周期長。裝配式樓蓋與現(xiàn)澆整體式樓蓋優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省模板、工期短、受季節(jié)影響小。缺點(diǎn)：整體性、抗震性和防水性能較差，不便開設(shè)洞口。裝配整體式樓蓋優(yōu)點(diǎn)：避開了現(xiàn)澆整體式樓蓋的弊病，具有了一定整體剛度和抗震性能缺點(diǎn)：造價(jià)髙，施工復(fù)雜。現(xiàn)澆整體式鋼筋混凝土樓蓋單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋井式樓蓋樓板支撐受力條件無梁樓蓋

現(xiàn)澆肋形樓蓋由板、次梁和主梁組成的梁板結(jié)構(gòu)，是樓蓋中最常見的結(jié)構(gòu)形式，同其他結(jié)構(gòu)形式相比，其整體性好，用鋼量少。根據(jù)長短邊的比值，肋形結(jié)構(gòu)可分為單向板和雙向板兩種。

單向板肋形結(jié)構(gòu)：當(dāng)板上的荷載主要沿短邊方向傳遞給梁，短邊為主要彎曲方向，受力鋼筋沿短邊方向布置，長邊方向僅按構(gòu)造布置分布鋼筋。此種梁板結(jié)構(gòu)稱為單向板肋形結(jié)構(gòu)。單向板肋形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡單、施工方便。

雙向板肋形結(jié)構(gòu)。當(dāng)板的兩個(gè)方向上的彎曲相近，板上的荷載沿兩個(gè)方向傳遞給四邊的支承，板是雙向受力，在兩個(gè)方向上板都要布置受力鋼筋，此種梁板結(jié)構(gòu)稱為雙向板肋形結(jié)構(gòu)。雙向板肋形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)美觀，故在公共建筑的門廳和樓蓋中經(jīng)常應(yīng)用。

井式樓蓋是由肋形樓蓋演變而來，與肋形樓蓋不同的是，井字樓蓋的支撐梁在交點(diǎn)處不設(shè)柱子，互相交叉形成井字狀，不分主、次梁，其兩個(gè)方向上的梁的截面尺寸相同，比肋形樓蓋截面高度小，梁的跨度較大，常用于公共建筑的大廳等結(jié)構(gòu)。

無梁樓蓋是一種由板、柱組成的梁板結(jié)構(gòu)，沒有主梁和次梁。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鋼筋混凝土樓板直接支承在柱上，同肋梁樓蓋相比，無梁樓蓋厚度更大。當(dāng)荷載和柱網(wǎng)較大時(shí)，為了改善板的受力條件，提高柱頂處板的抗沖切能力以及降低板中的彎矩，通常在每層柱的上部設(shè)置柱帽，柱帽截面一般為矩形。無梁樓蓋具有樓層凈空高、天棚平整、采光性好、節(jié)省模板、支模簡單及施工方便等優(yōu)點(diǎn)，因而常用于書庫、倉庫、商場(chǎng)、水池底板以及筏板基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)。6.1.1單向板肋梁樓蓋

肋梁樓蓋由板、次梁、主梁組成，三者整體相連，通常為多跨連續(xù)的超靜定結(jié)構(gòu)。每一區(qū)格的板一般四邊均有支承，板上的荷載通過雙向受彎傳到四邊支承的構(gòu)件上?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)長邊與短邊長度之比不大于2.0時(shí)，應(yīng)按雙向板計(jì)算；當(dāng)長邊與短邊長度之比大于2.0，但小于3.0時(shí)，宜按雙向板計(jì)算；當(dāng)長邊與短邊長度之比不小于3.0時(shí)，宜按沿短邊方向受力的單向板計(jì)算，并應(yīng)沿長邊方向布置構(gòu)造鋼筋。肋梁樓蓋的設(shè)計(jì)步驟是：①結(jié)構(gòu)的平面布置；②板、梁的計(jì)算簡圖和內(nèi)力計(jì)算；③板、梁的配筋計(jì)算；④繪制結(jié)構(gòu)施工圖。1.結(jié)構(gòu)布置

單向板肋形樓蓋中，次梁的間距決定板的跨度；主梁的間距決定次梁的跨度；柱或墻的間距決定主梁的跨度。在實(shí)際工程中，單向板、次梁、主梁的常用跨度為：單向板1.7m~2.5m，一般不宜超過3m；次梁4?6m；主梁5?8m。

單向板肋形樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置方案（1）主梁橫向布置

主梁橫向布置，次梁縱向布置，這種結(jié)構(gòu)布置的優(yōu)點(diǎn)是主梁和柱可形成橫向框架，房屋橫向抗側(cè)移剛度大，各榀橫向框架間由縱向的次梁相連，整體性較好。此外，由于次梁沿外縱墻方向布置，使外縱墻上窗戶高度可開得大些，對(duì)室內(nèi)采光有利。因此，工程中常采用該種結(jié)構(gòu)布置方案。（2）主梁縱向布置

主梁縱向布置，次梁橫向布置，這種結(jié)構(gòu)布置的優(yōu)點(diǎn)是減小了主梁的截面高度，增加了室內(nèi)凈高，適用于橫向柱距比縱向柱距大得多的情況或是房屋有集中通風(fēng)要求的情況。2.計(jì)算簡圖

（1）荷載計(jì)算

作用在樓蓋上的荷載有恒荷載和活荷載兩種，恒荷載包括結(jié)構(gòu)自重、各樓層自重、永久設(shè)備自重等?；詈奢d主要為建筑使用時(shí)的人群、家具及一般設(shè)備的自重。樓蓋上的荷載通常按均布荷載考慮。當(dāng)樓面承受均布荷載時(shí)，通常取1m寬板帶作為計(jì)算單元，板所承受的荷載為板帶自重及板上的均布活荷載。

（2）支座簡化

單向板肋梁樓蓋構(gòu)件計(jì)算時(shí)視板為支撐于墻體或次梁上的多跨連續(xù)板，次梁為支撐于墻體或主梁上的多跨連續(xù)梁，對(duì)于主梁，當(dāng)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁的線剛度之和與節(jié)點(diǎn)上下柱的線剛度之和的比值大于3時(shí)，也將柱視作主梁的不動(dòng)鉸支座，主梁內(nèi)力也按多跨連續(xù)梁計(jì)算。

（3）折算荷載

對(duì)于板，折算后的恒荷載和活荷載為：

對(duì)于次梁，折算后的恒荷載和活荷載為：單向板肋梁樓蓋計(jì)算簡圖3.計(jì)算跨數(shù)與計(jì)算跨度

五跨和五跨以內(nèi)的連續(xù)梁、板按實(shí)際跨數(shù)計(jì)算；對(duì)于實(shí)際跨數(shù)超過五跨的等跨連續(xù)梁、板，可簡化為五跨計(jì)算，所有中間跨的內(nèi)力和配筋均可按第三跨處理；對(duì)于非等跨，但跨度相差不超過10%的連續(xù)梁、板可按等跨計(jì)算。表6.1板、次梁、主梁的計(jì)算跨度4．內(nèi)力計(jì)算

（1）彈性方法結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

①均布活荷載最不利位置

求某跨跨內(nèi)最大正彎矩時(shí)，應(yīng)在本跨布置活荷載，然后隔跨布置；

求某跨跨內(nèi)最大負(fù)彎矩時(shí)，本跨不布置活荷載，而在其左右鄰跨布置，然后隔跨布置；

求某支座絕對(duì)值最大的負(fù)彎矩時(shí)，或支座左、右截面最大剪力時(shí)，應(yīng)在該支座左右兩跨布置活荷載，然后隔跨布置。連續(xù)5跨梁均布活荷載最不利位置布置圖②內(nèi)力計(jì)算

當(dāng)均布荷載作用時(shí)：

當(dāng)集中荷載作用時(shí)：

③內(nèi)力包絡(luò)圖

內(nèi)力包絡(luò)圖是由內(nèi)力疊合圖形的外包線構(gòu)成。根據(jù)活荷載的不利布置情況，每一跨都可以畫出四個(gè)彎矩分布圖形，分別對(duì)應(yīng)于跨內(nèi)最大正彎矩、跨內(nèi)最小正彎矩（或負(fù)彎矩）和左、右支座截面的最大負(fù)彎矩。將這些彎矩分布圖全部疊畫在同一基線上,就是彎矩的疊合圖形，彎矩疊合圖形的外包線所對(duì)應(yīng)的彎矩值代表了各截面上可能出現(xiàn)的彎矩上、下限值，故由彎矩疊合圖形外包線所構(gòu)成的彎矩圖稱為彎矩包絡(luò)圖。多跨連續(xù)梁的彎矩包絡(luò)圖多跨連續(xù)梁的剪力包絡(luò)圖

④支座截面內(nèi)力

支座邊緣截面的彎矩設(shè)計(jì)值：支座邊緣截面的剪力設(shè)計(jì)值：均布荷載：集中荷載：

（2）塑性方法結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

塑性計(jì)算法是考慮塑性變形引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布的實(shí)際情況計(jì)算連續(xù)板和梁內(nèi)力的方法。這種方法考慮了鋼筋和混凝土的塑性性質(zhì)，計(jì)算結(jié)果更符合工程實(shí)際情況。

對(duì)適量配筋的受彎構(gòu)件，當(dāng)控制截面的縱向鋼筋達(dá)到屈服后，該截面的承載力也達(dá)到最大值，再增加少許彎矩，縱向鋼筋的應(yīng)力不變但應(yīng)變卻會(huì)急劇增加，即形成塑性變形區(qū)，該區(qū)域相當(dāng)于一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的“鉸”，稱之為塑性鉸。當(dāng)對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，由于有多余約束，即使出現(xiàn)塑性鉸，也不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系，仍然能夠繼續(xù)承載。由于連續(xù)板和梁均屬于超靜定結(jié)構(gòu)，因此可以允許塑性鉸的存在，即控制截面達(dá)到最大承載力之后，整個(gè)結(jié)構(gòu)還可以繼續(xù)承載。

鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁、板考慮塑性變形內(nèi)力重分布的計(jì)算時(shí)，應(yīng)用較多的是彎矩調(diào)幅法。該方法就是在彈性理論的彎矩包絡(luò)圖基礎(chǔ)上，對(duì)構(gòu)件中選定的某些支座截面較大的彎矩值，按內(nèi)力重分布的原理加以調(diào)整，然后按調(diào)整后的內(nèi)力進(jìn)行配筋計(jì)算。

按塑性計(jì)算法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，

彎矩調(diào)幅后引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖形和正常使用狀態(tài)的變化，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，或有造構(gòu)措施加以保證；受力鋼筋宜釆用塑性性能良好的HPB300、HRB335、HRB400級(jí)等熱軋鋼筋；混凝土宜選在C20?C45范圍內(nèi)；截面的相對(duì)受壓區(qū)髙度系數(shù)

不應(yīng)超過0.35，也不宜小于0.10；在可能產(chǎn)生塑性絞的區(qū)段，受剪箍筋應(yīng)比計(jì)算值增大20%后配置。

等跨連續(xù)梁、板在相同均布荷載作用下，考慮塑性內(nèi)力重分布的內(nèi)力，各控制截面的彎矩和剪力可按下式計(jì)算：考慮塑性內(nèi)力重分布的彎矩系數(shù)考慮塑性內(nèi)力重分布的剪力系數(shù)4.構(gòu)造要求（1）板的構(gòu)造要求

①板厚

現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的最小厚度

②板的支承長度。

板的支承長度要滿足受力鋼筋在支座內(nèi)的錨固要求，且不小于板的厚度，當(dāng)板支承在磚墻上時(shí)，其支承長度一般不得小于120mm。

③板中受力鋼筋

板中受力鋼筋有板面承受負(fù)彎矩的板面負(fù)筋和板底承受正彎矩的受力鋼筋，常用直徑為6?12mm。為防止施工中踩塌負(fù)鋼筋，負(fù)鋼筋直徑不宜小于8mm。板中受力鋼筋的間距，當(dāng)板厚h≤150mm時(shí)，不宜大于200mm;當(dāng)板厚h>150mm時(shí)，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm，鋼筋間距也不宜小于70mm。對(duì)于簡支板或連續(xù)板下部縱向鋼筋伸人支座的錨固長度不應(yīng)小于5d。為方便施工，選擇板內(nèi)正、負(fù)鋼筋時(shí)，一般宜使它們的間距相同而直徑不同，但直徑不宜多于兩種。

連續(xù)單向板中受力鋼筋的配筋方式有彎起式和分離式兩種。

彎起式配筋樓板整體性好，鋼筋錨固較好，用鋼量少，但施工較復(fù)雜，工程中應(yīng)用較少，僅在樓面有較大震動(dòng)荷載時(shí)采用。

分離式配筋錨固稍差，耗鋼量略髙，但設(shè)計(jì)和施工都比較方便，是目前工程中常用的配筋方式。

分布鋼筋：在垂直于受力鋼筋方向布置的分布鋼筋，放在受力筋的內(nèi)側(cè)。單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且每米寬度內(nèi)不少3根，分布鋼筋的間距不宜大于250mm，直徑不宜小于6mm。

與主梁垂直的附加負(fù)筋：直徑不宜小于8mm,間距不大于200mm，且單位長度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位寬度內(nèi)受力鋼筋截面面積的1/3，伸入板內(nèi)的長度從梁邊算起每邊不宜小于板計(jì)算跨度lo的1/4。

與承重砌體墻垂直的附加負(fù)筋：沿承重砌體墻應(yīng)配置不少于φ8@200的附加負(fù)筋，伸出墻邊長度≥lo/7。

板角附加短鋼筋：兩邊嵌入砌體墻內(nèi)的板角部分，應(yīng)在板面雙向配置不少于φ8@200的附加短鋼筋，每一方向伸出墻邊長度≥lo/4。

次梁的截面高度一般為跨度的1/15?1/20，梁寬為梁高的1/3?1/2。縱向鋼筋的配筋率一般為0.6%?1.5%。

次梁的一般構(gòu)造要求同受彎構(gòu)件。次梁的配筋方式有彎起式和連續(xù)式。位于次梁下部的縱向鋼筋除彎起以外，應(yīng)全部伸人支座，不得在跨間截?cái)唷?/p>

（3）主梁的構(gòu)造要求

主梁的截面高度一般為跨度的1/8?1/12,梁寬為梁高的1/3?1/2。

主梁的一般構(gòu)造要求與次梁相同。主梁內(nèi)縱向鋼筋的彎起與截?cái)嗟奈恢?，?yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定。主梁支座截面的鋼筋位置如下圖。

次梁與主梁相交處，次梁傳來的集中荷載有可能在主梁上產(chǎn)生斜裂縫而引起局部破壞，所以，在主梁與次梁的交接處應(yīng)設(shè)置附加橫向鋼筋。位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋(箍筋、吊筋）承擔(dān)，附加橫向鋼筋宜優(yōu)先采用箍筋。附加橫向鋼筋應(yīng)布置在長度為s=2h1+3b范圍內(nèi)。6.1.2雙向板肋梁樓蓋1.雙向板的破壞特征及受力特點(diǎn)

在肋梁樓蓋中，四邊支撐的板長邊與短邊之比時(shí)，應(yīng)按雙向板設(shè)計(jì)，而由職雙向板和其支撐梁組成的樓蓋稱雙向肋梁樓蓋。

四邊簡支的雙向板在荷載的作用下，第一批裂縫出現(xiàn)在板底中間部分，并平行于長邊，且沿對(duì)角線成45°向四角擴(kuò)展。當(dāng)荷載增加到板臨近破壞時(shí)，板面四角附近出現(xiàn)垂直于對(duì)角線方向且大體上呈圓弧狀的裂縫，這種裂縫的出現(xiàn)，進(jìn)一步促進(jìn)板對(duì)角線方向裂縫的發(fā)展，最終因跨中鋼筋達(dá)到屈服而使整個(gè)板破壞。雙向板的裂縫分布(a)正方形板板底裂縫；(b)矩形板板底裂縫；(c)矩形板板面裂縫2．雙向板的內(nèi)力計(jì)算

①單跨雙向板的內(nèi)力計(jì)算

支座與跨中的彎矩計(jì)算公式為：

②多跨連續(xù)雙向板的計(jì)算

對(duì)于多跨連續(xù)雙向板內(nèi)力計(jì)算,需考慮活荷載的最不利布置，精確計(jì)算十分復(fù)雜。為簡化計(jì)算，通常在同一方向相鄰區(qū)格跨度差不超過20%時(shí)，將其通過荷載分解，并適當(dāng)簡化，將多跨連續(xù)雙向板轉(zhuǎn)化為單跨雙向板進(jìn)行計(jì)算。

求連續(xù)區(qū)格板跨中最大彎矩時(shí)，其活荷載最不利布置按棋盤式布載，即在本區(qū)格及前后左右每隔一區(qū)格布置活荷載。(b)隔跨布置活荷載q；(c)隔跨布置活荷載q/2

(d)；隔跨反向布置活荷載q/23．雙向板截面配筋計(jì)算

雙向板內(nèi)兩個(gè)方向布置的均為受力鋼筋,其中短向的受力鋼筋配置在長向的受力鋼筋外側(cè)，計(jì)算時(shí)其截面有效高度在短跨方向取ho=h-as,在長跨方向取hoy=hox-d。

雙向板的配筋面積：

雙向板應(yīng)有足夠的剛度，板厚通常取80~160mm。對(duì)于簡支板h≥lo/45，對(duì)于連續(xù)板h≥lo/50。lo為雙向板短方向的計(jì)算跨度。雙向板宜采用HPB300和HRB335級(jí)鋼筋，配筋率滿足規(guī)范的要求。6.2裝配式樓蓋1．裝配式鋼筋混凝土樓蓋及其構(gòu)件的形式

（1）實(shí)心板

實(shí)心板是最簡單的一種樓面鋪板，這種板上下表面平整，制作簡單，但材料用量較多，自重大，抗彎剛度小，僅適用于跨度較小的走道板、管溝板和樓梯平臺(tái)板等。實(shí)心板的厚度一般可取為其跨度的1/30，通常為50?80mm，板寬為500?800mm,板的跨度往往在1.2?2.4m之間，最大跨度不宜超過2.7m。

（2）空心板

空心板又稱多孔板，它具有剛度大、自重輕、受力性能好等優(yōu)點(diǎn)，又因其板底平整、施工簡便、隔音效果好而被廣泛地應(yīng)用于裝配式樓蓋中?？招陌褰孛嫔系目锥葱螤钣袌A孔、方孔和長形孔等，一般多采用圓孔。

空心板的截面高度取值應(yīng)符合磚的模數(shù)，通常取120mm、180mm、240mm等幾種；空心板的寬度一般取600mm，900mm和1200mm；普通鋼筋混凝土空心板的跨度為2.4?4.8m，預(yù)應(yīng)力空心板的跨度為2.4?7.5m。

（3）槽形板和T形板

槽形板有正槽板和反槽板兩種。正槽板可充分地利用板面混凝土受壓，受力性能良好，但不能形成平整的天棚；反槽板能形成平整天棚，但受力不合理。二者均有板面開洞自由的優(yōu)點(diǎn)，常用于工業(yè)建筑中，也可用于民用建筑中的厠所、廚房等處的樓面。T形板有單T形板和雙T形板兩種。它們受力性能良好、布置靈活，能跨越較大的空間，開洞自由，但整體剛度不如其他類型的板，也主要用于工業(yè)建筑的屋面。

（4）樓蓋梁

裝配式樓蓋中的預(yù)制梁，常見的截面形式有矩形、L形、T形、花籃形和十字形等。預(yù)制梁多采用矩形截面，當(dāng)梁髙較大時(shí)，為提髙房屋凈空可采用十字形截面梁或花籃梁；L形截面梁也常用作房屋的門窗過梁和連系梁。梁的截面尺寸和配筋可據(jù)計(jì)算和構(gòu)造要求確定。2.裝配式樓蓋的計(jì)算要點(diǎn)

（1）使用階段的計(jì)算

裝配式樓蓋的梁板構(gòu)件使用階段的計(jì)算按單跨簡支情況考慮，它使用階段的承載力、變形和裂縫寬度的驗(yàn)算與現(xiàn)澆整體式結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全相同，同時(shí)對(duì)截面形狀復(fù)雜的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行簡化，即將其截面簡化成常規(guī)截面后再進(jìn)行計(jì)算。

（2）施工階段的驗(yàn)算

計(jì)算簡圖應(yīng)按運(yùn)輸、堆放的實(shí)際情況和吊點(diǎn)位置確定；考慮運(yùn)輸、吊裝時(shí)的動(dòng)力作用，