《梁板結(jié)構(gòu)A》PPT課件.ppt

1、第11章 梁 板 結(jié) 構(gòu),梁板結(jié)構(gòu)是工業(yè)與民用建筑和構(gòu)筑物中常用的結(jié)構(gòu)，例如樓蓋和屋蓋、筏式基礎(chǔ)、擋土墻、儲液池的底板和頂蓋，以及樓梯、陽臺和雨篷等。 樓蓋和屋蓋是最典型的梁板結(jié)構(gòu)。,梁板結(jié)構(gòu)形式,單向板肋梁樓蓋,雙向板肋梁樓蓋,井式樓蓋,無梁樓蓋,無梁密肋樓蓋,單向板密肋樓蓋,問題： 工程中為什么會有不同的梁板結(jié)構(gòu)形式？ 不同的梁板結(jié)構(gòu)形式受力特點有什么差別？ 如何建立結(jié)構(gòu)分析模型？,按施工方法,-樓蓋、屋蓋有： 現(xiàn)澆式 裝配式 裝配整體式三種。,特點：現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋的整體性好，剛度大，抗?jié)B性好,近年來，在一些新建建筑中，整澆樓 蓋得到了較廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋易于適應(yīng)各種特殊的情況。

2、例如， 平面形狀不規(guī)則，有較重的集中設(shè)備荷載，或者有較復(fù)雜的洞孔等。 現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋需要 現(xiàn)場支模和鋪設(shè)鋼筋，混凝土的澆筑和養(yǎng)護等勞動量大，且工期較長。 隨著施工技術(shù)的改 進和工具式鋼模板的廣泛應(yīng)用，以上缺點正在逐漸被克服。,裝配式樓蓋，裝配整體式樓蓋,裝配式樓蓋、屋蓋由預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場安裝連接而成，有節(jié)約勞動力，加快施工進度，便于工業(yè)化生產(chǎn)和機械化施工等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)的整體性和剛度較差。,裝配整體式樓蓋、屋蓋是將各預(yù)制梁或板(包括疊合梁、疊合板中的預(yù)制部分)，在現(xiàn) 場吊裝就位后，通過整結(jié)措施和現(xiàn)澆混凝土構(gòu)成整體。,11.1 概 述,現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋的結(jié)構(gòu)型式：主要有 單向板肋梁樓蓋、雙向板肋梁樓蓋

3、、無梁樓蓋和井式樓蓋等四種。,一、單向板和雙向板,樓板承受著豎向荷載，當(dāng)板面較大時，可設(shè)梁將板劃分成多個區(qū)格。每一板區(qū)格一般四邊都有梁或墻支承著，對于兩對邊支承的板，豎向荷載將通過板的受彎傳到兩對邊的支承梁或墻上.,荷載向兩個方向傳遞的多少，將隨著板區(qū)格的長邊計算跨度l02與短邊計算跨度l01的比值而變化。當(dāng)l02 /l01的比值較大時，板上的荷載主要沿l01方向傳遞給支承構(gòu)件，而沿l02方向傳遞的荷載很少，以至可以略去。 這種主要沿短跨受彎的板稱單向板，又稱梁式板。單向板的受力鋼筋應(yīng)沿短向配置，沿長向僅按構(gòu)造配筋。,當(dāng)l02 /l01的比值較小時，沿長跨方向傳遞的荷載將不能略去，這種在兩個方

4、向受彎的板 稱雙向板。雙向板的受力鋼筋應(yīng)沿兩個方向配置。,工程設(shè)計中： l02 /l01 3時 按單向板設(shè)計； l02 /l01 2時 按雙向板設(shè)計。,受力筋,分布筋,二、樓蓋的結(jié)構(gòu)類型,用梁將樓板分成多個區(qū)格，從而形成整澆的連續(xù)板和連續(xù)梁，因板厚也是梁高的一部分，故梁的截面形狀為T形。這種由梁板組成的現(xiàn)澆樓蓋，通常稱為肋梁樓蓋。隨著板區(qū)格平面尺寸比的不同，又可分成單向板肋梁樓蓋和雙向板肋梁樓蓋。,單向板肋梁樓蓋組成：由板、次梁和主梁組成。,傳力路線是：單向板次梁主梁或框架梁柱或墻 肋梁樓蓋中的主梁可以是連續(xù)梁，也可以是與柱子構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)的框架梁。,將樓板劃分成若干個正方形或接近正方形的小區(qū)格

5、，兩個方向的梁截面相同，不分主梁和次梁，都是直接承受板傳來的荷載，這種樓蓋稱為井式樓蓋。井式樓蓋的梁是以樓蓋四周的柱或墻作為支承的，兩個方向梁的相交點會產(chǎn)生一定數(shù)量的撓度，整個樓蓋的變形類似一塊很大的雙向板。,不設(shè)梁，而將板直接支承在柱上的樓蓋稱為無梁樓蓋,無梁樓蓋與柱構(gòu)成板柱結(jié)構(gòu)，在柱的上端通常還設(shè)置柱帽。,11.2 現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋,單向板肋梁樓蓋的設(shè)計步驟為： 結(jié)構(gòu)平面布置，并初步擬定板厚和主、次梁的截面尺寸； 荷載計算； 確定梁、板的計算簡圖； 梁、板的內(nèi)力計算； 截面計算，配筋及構(gòu)造處理； 繪制施工圖,11.2.1結(jié)構(gòu)平面布置,單向板肋梁樓蓋中，次梁的間距決定了板的跨度，主梁的間距

6、決定了次梁的跨度，柱距則決定了主梁的跨度。,進行結(jié)構(gòu)平面布置時，應(yīng)綜合考慮建筑功能、造價及施工條件等，合理確定梁的平面布置。對于平面尺寸不大的樓蓋，可不設(shè)柱子，當(dāng)需設(shè)柱時，柱網(wǎng)一般應(yīng)布置成矩形或正方形，梁、板一般均應(yīng)布置成等跨或接近等跨的。,根據(jù)工程實踐，單向板、次梁和主梁的常用跨度為： 單向板：1.72.5m，一般不宜超過3.0m（荷載較大時宜取較小值）； 次梁：46m； 主梁：58m。,梁板結(jié)構(gòu),單向板：連續(xù)，h/l不小于1/40 簡支，h/l不小于1/35 最小板厚，一般屋面60mm 一般樓面70mm 雙向板：四邊簡支，h/l1不小于1/45 四邊連續(xù)，h/l1不小于1/50 連續(xù)次梁：

7、h/l不小于1/181/12 連續(xù)主梁或框架梁：h/l不小于1/141/10,鋼筋混凝土梁、板截面尺寸的要求,布置方案常用三種：主梁沿橫向布置,主梁和柱可形成橫向框架，其側(cè)向剛度較大。各榀橫向框架間由縱向的次梁聯(lián)系，故房屋的整體性較好。此外，由于主梁與外縱墻窗戶垂直，窗扇高度可取得大些，對室內(nèi)采光有利。,主梁沿縱向布置,若橫向柱距大于縱向柱距較多時，也可以沿縱向布置主梁。這樣可減小主 梁的截面高度，從而增大了室內(nèi)凈高。,不設(shè)主梁 在有中間走廊的房屋中，常可利用中間縱墻承重，可以只布置次梁而不設(shè)主梁,結(jié)構(gòu)布置原則： 1、結(jié)構(gòu)規(guī)整，受力合理 2、滿足建筑要求 3、便于施工,計算單元的確定,梁板結(jié)構(gòu)

8、,對于單向板，可取單位板寬（b=1000mm）進行計算 通常，板的剛度遠小于次梁的剛度，次梁可作為單位板寬板帶的不動支座，故可單位板寬板帶簡化為連續(xù)梁計算。 對于次梁和主梁組成交叉梁系，當(dāng)主次梁線剛度比大于8時，主梁可作為次梁的不動支座，次梁可簡化為支承于主梁和墻上的連續(xù)梁。 當(dāng)主梁與柱形成框架結(jié)構(gòu)時，則按框架計算。 當(dāng)主梁線剛度與柱線剛度之比大于5時，主梁的轉(zhuǎn)動受柱端的約束可忽略，而柱的受壓變形通常很小，則此時柱可作為主梁的不動鉸支座，主梁也可簡化為連續(xù)梁。,三、鋼筋混凝土連續(xù)梁、板-按彈性方法的內(nèi)力計算,鋼筋混凝連續(xù)梁、板的內(nèi)力計算方法有： 按彈性方法計算； 按考慮內(nèi)力重分布； 按彈性方法

9、計算時，梁、板的內(nèi)力可按結(jié)構(gòu)力學(xué)中講述的方法計算。,1計算簡圖,連續(xù)梁、板的計算簡圖，應(yīng)解決支承條件、計算跨數(shù)和計算跨度三個問題。,按彈性方法計算,支承條件：對于板和次梁，不論其支承是砌體還是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土梁，均可簡化成集中于一點的支承鏈桿。梁板能自由轉(zhuǎn)動，但忽略支承構(gòu)件的豎向變形，即支座無沉降。,主梁可支承于磚柱上，可視為鉸支承；與鋼筋混凝土柱現(xiàn)澆在一起時，應(yīng)根據(jù)梁和柱的抗彎線剛度比值而定，如果梁比柱的抗彎線剛度大很多(如大于5)，仍可將主梁視為鉸支于鋼筋混凝土柱上的連續(xù)梁進行計算，否則應(yīng)按框架橫梁設(shè)計。,計算跨數(shù)：,對連續(xù)梁、板的某一跨來說，與其相鄰兩跨以遠的其余跨上的荷載，對該跨內(nèi)力的

10、影響已很小，所以對于等剛度、等跨度（或跨差不超過10）的連續(xù)梁、板，當(dāng)實際跨數(shù)超過五跨時，可簡化為五跨計算，即所有中間跨的內(nèi)力和配筋均按第三跨的處理。,當(dāng)梁、板的跨數(shù)少于五跨時，則按實際跨數(shù)計算。,按彈性方法計算,梁板結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)通常為現(xiàn)澆整體，連續(xù)梁的計算跨度l0應(yīng)根據(jù)支座實際尺寸和受力情況確定。 從理論上來說，計算跨度l0是兩端支座處轉(zhuǎn)動點之間的距離 按彈性理論計算連續(xù)梁內(nèi)力時，幾種支座情況下計算跨度l0的確定方法見圖。 按塑性理論計算時，考慮到塑性鉸位于支座邊，計算跨度取凈跨ln。,計算跨度,彈性算法,連續(xù)板,連續(xù)梁,梁板結(jié)構(gòu),梁板結(jié)構(gòu),連續(xù)板,連續(xù)梁,塑性算法,2活荷載不利

11、布置和內(nèi)力包絡(luò)圖,(1)活荷載不利布置：活荷載是按一整跨為單位來改變其位置的，因此在設(shè)計連續(xù)梁、板時，應(yīng)研究活荷載如何布置將使梁內(nèi)某一截面的內(nèi)力為最不利。,按彈性方法計算,活荷載作用在不同位置的彎矩圖,活荷載1：第一跨Mmax,活荷載2：第二跨Mmax,活荷載不利布置,按彈性方法計算,活荷載3：第三跨Mmax,活荷載4：第一內(nèi)支座跨-Mmax,活荷載5：第二內(nèi)支座跨-Mmax,按彈性方法計算,活荷載不利布置,活荷載不利布置的法則,1)求某跨跨內(nèi)最大正彎矩時，應(yīng)在該跨布置活荷載，然后向其左右，每隔一跨布置活荷載； 2)求某跨跨內(nèi)最大負彎矩時(即最小彎矩)，該跨不 應(yīng)布置活荷載，而在兩相鄰跨布置活

12、荷載，然后每隔一跨布置； 3)求某支座最大負彎矩時，應(yīng)在該支座左右兩跨布置 活荷載，然后每隔一跨布置； 4)求某支座截面最大剪力，其活荷載布置與求該支座 最大負彎矩時的布置相同。,恒荷載應(yīng)按實際情況分布,按彈性方法計算,當(dāng)活荷載不利布置明確后，等跨連續(xù)梁、板的內(nèi)力可由附錄附表191查出相應(yīng)的彎矩及剪力系數(shù)，利用公式計算跨內(nèi)或支座截面的最大內(nèi)力：,按彈性方法計算,(2)內(nèi)力包絡(luò)圖 將所有活荷載不利布置情況的內(nèi)力圖與恒載的內(nèi)力圖疊加，并將這些內(nèi)力圖全部疊畫在一起，其外包線就是內(nèi)力包絡(luò)圖。 內(nèi)力包絡(luò)圖給出了連續(xù)梁各個截面可能出現(xiàn)的內(nèi)力的上、下限，是連續(xù)梁截面承載力設(shè)計計算的依據(jù) 如彎矩包絡(luò)圖是計算和

13、布置縱筋的依據(jù)，也即抵抗彎矩圖應(yīng)包住彎矩包絡(luò)圖； 剪力包絡(luò)圖是計算和布置腹筋的依據(jù)，也即抵抗剪力圖應(yīng)包住剪力包絡(luò)圖。,內(nèi)力包羅圖由內(nèi)力（恒+活）疊合形成,承受均布荷載的五跨連續(xù)梁的彎矩包羅圖來說明，研究其中的第二跨。第二跨可能出現(xiàn)跨內(nèi)彎矩最大(M2max)、跨內(nèi)彎矩最小(M2min)、左支座截面彎矩最大 (-MBmax)、右支座截面彎矩最大(-MCmax )四種情況。,按彈性方法計算,一、三、五跨出現(xiàn)最大正彎矩，二、四跨出現(xiàn)最小跨中彎矩,按彈性方法計算,1:,2:,D：g+q（2，4跨）,二、四跨出現(xiàn)最大正彎矩，一三五跨出現(xiàn)最小跨中彎矩,按彈性方法計算,1:,3:,B支座出現(xiàn)最大負彎矩 (-M

14、Bmax)、,按彈性方法計算,1:,4:,C支座出現(xiàn)最大負彎矩(-MCmax ),按彈性方法計算,1:,5:,彎矩疊合圖形的外包線所對應(yīng)的彎矩值代表了各截面可能出現(xiàn)的彎矩設(shè)計值的上、下限，故由彎矩疊合圖形的外包線所構(gòu)成的彎矩圖叫做彎矩包絡(luò)圖。,現(xiàn)將這四個彎矩分布圖一一畫在同一基線上，則第二跨應(yīng)出現(xiàn)四條彎矩曲線，這就是彎矩疊合圖。,按彈性方法計算,梁板結(jié)構(gòu),分析以下兩跨連續(xù)梁的彎矩包絡(luò)圖,G=30kN,Q=30kN,2m,2m,2m,2m,2m,2m,梁板結(jié)構(gòu),2.3 鋼筋混凝土連續(xù)梁、板計算,第二章 梁板結(jié)構(gòu),2.3 鋼筋混凝土連續(xù)梁、板計算,用類似的方法可以繪制剪力包絡(luò)圖,包絡(luò)圖中跨內(nèi)和支座

15、截面的彎矩、剪力設(shè)計值，就是連續(xù)梁相應(yīng)截面進行受彎、受剪承載力計算的內(nèi)力依據(jù)；彎矩包絡(luò)圖其他截面的彎矩是確定縱向鋼筋彎起和截斷的依據(jù)。,(3)折算荷載和彎矩、剪力的設(shè)計值,按彈性方法計算,1)折算荷載,在計算簡圖中，把與支座整體澆筑的梁、板假定為鉸支承，計算跨度取為支承中心線間的距離。這樣處理使計算和實際情況存在一定差異（？），對此可用折算荷載給予適當(dāng)彌補。,考慮次梁抗扭對連續(xù)板內(nèi)力的有利影響，通過增大恒荷載并相應(yīng)地減小活荷載的方式來修正，即計算連續(xù)板內(nèi)力時，采用折算恒荷載g，和折算活荷載q進行。,連續(xù)板,連續(xù)梁,按彈性方法計算,活荷載不利布置下，板和次梁的內(nèi)力將減小,2)支座彎矩和剪力的設(shè)計

16、值,由于計算跨度取至支承中心，忽略了支座寬度，故所得支座截面負彎矩和剪力值都是在支座中心位置的。板、梁、柱整澆時，支座中心處截面的高度較大，所以危險截面應(yīng)在支座邊緣，內(nèi)力設(shè)計值應(yīng)按支座邊緣處確定.,按彈性方法計算,剪力設(shè)計值,彎矩設(shè)計值,均布荷載,集中荷載,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,鋼筋混凝土連續(xù)梁、板按彈性方法設(shè)計時，存在著兩個主要問題：一是當(dāng)計算簡圖和荷載確定以后，各截面間彎矩、剪力等內(nèi)力的分布規(guī)律始終是不變的；二是只要任何一個截面的內(nèi)力達到其內(nèi)力設(shè)計值時，就認為整個結(jié)構(gòu)達到其承載能力。,事實上，鋼筋混凝土連續(xù)梁、板是超靜定結(jié)構(gòu)，在其加載的全過程中，由于材料的非彈性性質(zhì)，各截面間

17、內(nèi)力的分布規(guī)律是變化的，這種情況稱為內(nèi)力重分布。另外，由于是超靜定結(jié)構(gòu)，即使連續(xù) 梁、板中某個正截面的受拉鋼筋達到屈服進入第階段，整個結(jié)構(gòu)還不是幾何可變的，仍有一定的承載能力。,由于內(nèi)力重分布，超靜定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實際承載能力往往比按彈性方法分析的高，故按考慮內(nèi)力重分布方法設(shè)計，可進一步發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載力儲備，節(jié)約材料，方便施工； 同時研究和掌握內(nèi)力重分布的規(guī)律，能更好地確定結(jié)構(gòu)在正常使用階段的變形和裂縫開展值，以便更合理地評估結(jié)構(gòu)使用階段的性能。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,1鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,設(shè)受拉鋼筋屈服時的截面彎矩為My，截面曲率為

18、y；破壞時截面彎矩為Mu，截面曲率為u 。 這一階段的主要特點是：截面彎矩的增值(Mu-My)不大，但截面的曲率增值(u一y)卻很大，圖上基本上是一水平線。 在彎矩基本維持不變的情況下，截面曲率激增，形成截面受彎“屈服”現(xiàn)象。形成了一個能轉(zhuǎn)動的“鉸”。,這一非彈性變形集中產(chǎn)生的區(qū)域理想化為集中于一個截面上的塑性鉸.,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,梁板結(jié)構(gòu),2.3 鋼筋混凝土連續(xù)梁、板計算,鋼筋混凝土塑性鉸,塑性鉸與理想鉸的區(qū)別 能承受一定的彎矩，近似等于極限彎矩； 僅能單向轉(zhuǎn)動； 有一定長度區(qū)域； 轉(zhuǎn)動能力有一定限度。,梁板結(jié)構(gòu),2.3 鋼筋混凝土連續(xù)梁、板計算,鋼筋混凝土塑性鉸,塑性鉸

19、的轉(zhuǎn)動能力,塑性鉸長度lp,塑性鉸與結(jié)構(gòu)力學(xué)中的理想鉸比較，有以下三點主要區(qū)別:,理想鉸不能承受任何彎矩，塑性鉸則能承受定值的彎矩； 理想鉸在兩個方向都可產(chǎn)生無限的轉(zhuǎn)動，而塑性鉸卻是單向鉸，只能沿彎矩作用方向作有限的轉(zhuǎn)動； 理想鉸集中于一點，塑性鉸則是有一定長度的。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,塑性鉸有鋼筋鉸和混凝土鉸兩種,對于配置具有明顯屈服點鋼筋的適筋梁，塑性鉸形成的起因是受拉鋼筋先屈服，故稱為鋼筋鉸。當(dāng)截面配筋率超過最大配筋率，此時鋼筋未屈服，轉(zhuǎn)動主要由受壓區(qū)混凝土的非彈性變形引起，故稱為混凝土鉸，其轉(zhuǎn)動量很小，截面破壞突然。,混凝土鉸大都出現(xiàn)在受彎構(gòu)件的超筋截面或小偏心受壓構(gòu)件

20、中，鋼筋鉸則出現(xiàn)在受彎構(gòu)件的適筋截面或大偏心受壓構(gòu)件中。鋼筋鉸的轉(zhuǎn)動能力較大，延性好，是連續(xù)梁、板結(jié)構(gòu)中允許出現(xiàn)的。,2鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布,為了闡明內(nèi)力重分布的概念， 試研究一兩跨連續(xù)梁（跨中及支座截面配筋相同）從開始加載直到破壞的全過程。,按照受彎構(gòu)件計算，該連續(xù)梁跨中及支座的極限彎矩均為Mu（承載力）,荷載較小時，兩個集中力引起的彎矩分布與彈性計算結(jié)果一致。,當(dāng)集中力增加至F1時，支座負彎矩達到Mu，此時中間支座及荷載作用點的彎矩分別是：,MB=Mu=0.188F1l M1=0.156F1l,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,按照彈性理論集中荷載F1就是此梁所能承受的最大荷

21、載。,實際上，F(xiàn)1作用下連續(xù)梁沒有喪失承載力，僅僅在支座形成了塑性鉸?？缰薪孛孢€有Mu（0.188F1l）-0.156F1l =0.032F1l的能力儲備。,MB=Mu=0.188F1l M1=0.156F1l,結(jié)構(gòu)可以繼續(xù)承擔(dān)增加的荷載，只是繼續(xù)加荷過程中，支座塑性鉸處的彎矩值不在增加。梁從一次超靜定連續(xù)梁轉(zhuǎn)變成兩根簡支梁。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,由于跨內(nèi)截面承載力尚未耗盡，因此還可繼續(xù)增加荷載，直至跨內(nèi)截面1也出現(xiàn)塑性鉸，梁成為幾何可變體系而破壞。,當(dāng)加荷增量F=0.128F1時，連續(xù)梁跨中截面彎矩為：,于是，跨中也形成塑性鉸，整個機構(gòu)變成可變體系而告破壞。,四、連續(xù)梁、板考

22、慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,MB=Mu=0.188F1l M1=Mu= 0.188F1l,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,MB=Mu=0.188F1l M1=Mu= 0.188F1l,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,從加載到破壞支座與跨中截面的彎矩變化過程,F1,F1,鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布為兩個過程：,第一過程發(fā)生在受拉混凝土裂縫出現(xiàn)，到第一個塑性鉸形成以前，主要是由于結(jié)構(gòu)各部分抗彎剛度比值的改變而引起的內(nèi)力重分布； 第二過程發(fā)生于第一個塑性鉸形成以后直到結(jié)構(gòu)破壞，由于結(jié)構(gòu)計算簡圖的改變而引起的內(nèi)力重分布。顯然，第二過程的內(nèi)力重分布比第一過程的大得多。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布

23、的設(shè)計,鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布幾點認識,(1)對鋼筋混凝土靜定結(jié)構(gòu)，塑性鉸出現(xiàn)即導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。但對于超靜定結(jié)構(gòu)，某一截面出現(xiàn)塑性鉸并不一定表明該結(jié)構(gòu)的承載能力喪失，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)足夠數(shù)目的塑性鉸，以致使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系時，整個結(jié)構(gòu)才喪失承載能力.,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布幾點認識,(2) 鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)從出現(xiàn)第一個塑性鉸到破壞機構(gòu)形成，其間還有相當(dāng)?shù)某休d潛力可以利用，在設(shè)計中利用這部分承載力儲備，可以取得一定的經(jīng)濟效益；,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布幾點認識,(3)按照彈性方法計算，連續(xù)梁的內(nèi)支

24、座截面彎矩通常較大，造成配筋擁擠，施工不 便。考慮內(nèi)力重分布方法設(shè)計，可降低支座截面彎矩的設(shè)計值，改善施工條件。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,3影響內(nèi)力重分布的因素,關(guān)于充分的和不充分的內(nèi)力重分布：若超靜定結(jié)構(gòu)中各塑性鉸均具有足夠的轉(zhuǎn)動能力，保證結(jié)構(gòu)加載后能按照預(yù)期的順序，先后形成足夠數(shù)目的塑性鉸，以致最后形成機動體系而破壞，稱為充分的內(nèi)力重分布。,例如，上述連續(xù)梁，若支座截面的塑性鉸缺乏足夠的轉(zhuǎn)動能力，混凝土發(fā)生“過早”壓碎致使結(jié)構(gòu)破壞，這時跨內(nèi)截面1的承載能力尚未被完全利用，這就是不充分的內(nèi)力重分布；又如，多跨連續(xù)梁中，在使連續(xù)梁整體形成機動體系的最后一個塑性鉸形成以前，如果某一跨

25、的左、右支座截面和跨內(nèi)截面都出現(xiàn)了塑性鉸，于是該跨已成為機動體系，造成結(jié)構(gòu)的局部破壞，這也屬于不充分的內(nèi)力重分布。,但是，塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力受到材料極限應(yīng)變值的限制，如果完成充分的內(nèi)力重分布過程所需要的轉(zhuǎn)角超過了塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力，則在尚未形成預(yù)期的破壞機構(gòu)以前，早出現(xiàn)的塑性鉸已經(jīng)因為受壓區(qū)混凝土達到極限壓應(yīng)變而“過早”被壓碎，屬于不充分的內(nèi)力重分布。,因此，要實現(xiàn)充分的內(nèi)力重分布，除了塑性鉸要有足夠的轉(zhuǎn)動能力外，還要求塑性鉸出現(xiàn)的先后順序不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部破壞。,影響內(nèi)力重分布的因素,(1)塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力和內(nèi)力重分布：塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力主要取決于縱筋的配筋率、鋼材品種和混凝土的極限壓應(yīng)變值。,試

26、驗研究表明，塑性鉸轉(zhuǎn)角的大小，隨配筋率的提高而降低，主要取決于截面相對受壓區(qū)高度值。對受彎構(gòu)件，受壓區(qū)高度直接受配筋率的影響. 鋼材品種也影響截面的延性，普通熱軋鋼筋具有明顯的屈服臺階，延伸率也較高；混凝土強度等級低，其極限壓應(yīng)變值較高，這些對實現(xiàn) 內(nèi)力重分布都是有利的。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,(2)斜截面承載能力和內(nèi)力重分布：要想實現(xiàn)預(yù)期的內(nèi)力重分布，其前提條件是在結(jié)構(gòu)破壞機構(gòu)出現(xiàn)前，不能發(fā)生因為斜截面承載能力不足而引起的破壞，否則將阻礙內(nèi)力重分布繼續(xù)進行。,一些破壞前支座已形成塑性鉸的梁，在中間支座兩側(cè)的剪跨段，縱筋和混凝土之間的粘結(jié)有明顯破壞，有的甚至還出現(xiàn)沿縱筋的劈裂裂縫

27、；剪跨比愈小，這種現(xiàn)象愈明顯。從試驗量測結(jié)果反映出，隨著荷載增加，梁上反彎點兩側(cè)原處于受壓工作狀態(tài)的鋼筋，將會由受壓狀態(tài)變?yōu)槭芾?，這種因縱筋和混凝土之間粘結(jié)破壞所導(dǎo)致的應(yīng)力重分布，使縱向鋼筋出現(xiàn)了拉力增量，而此拉力增量只能依靠增加梁截面剪壓區(qū)的混凝土 壓力來維持平衡，這樣，勢必會降低梁的受剪承載能力。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,(3)結(jié)構(gòu)的變形、裂縫和內(nèi)力重分布：如果最初出現(xiàn)的塑性鉸轉(zhuǎn)動幅度過大，塑性鉸附近截面的裂縫開展過寬，結(jié)構(gòu)的撓度過大，以致不能滿足正常使用階段對裂縫寬度和變形的要求，這是工程實用中應(yīng)避免的。因此，在考慮內(nèi)力重分布時，應(yīng)對塑性鉸的允許轉(zhuǎn)動量予以控制，也就是要控制內(nèi)

28、力重分布的幅度。,四、連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的設(shè)計,4用彎矩調(diào)幅法設(shè)計連續(xù)梁、板,(1)彎矩調(diào)幅法的概念和計算的基本規(guī)定 彎矩調(diào)幅法簡稱調(diào)幅法，它是在彈性彎矩的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整某些截面的彎 矩值。通常是對那些彎矩絕對值較大的截面彎矩進行調(diào)整，然后，按調(diào)整后的內(nèi)力進行截面設(shè)計和配筋構(gòu)造，是一種實用的設(shè)計方法。,截面彎矩的調(diào)幅用下式表示,彎矩調(diào)幅系數(shù)； Me按彈性方法計算得的彎矩； Ma調(diào)幅后的彎矩。,為了闡明彎矩調(diào)幅法的概念和計算的基本規(guī)定， 試研究一兩跨連續(xù)梁.,按彈性計算,即調(diào)幅值為20.2,支座下調(diào)的彎矩去哪里了？,支座下調(diào)的彎矩去哪里了？,這相當(dāng)于在原來彈性彎矩圖形上疊加上一個

29、高度為,的倒三角形,此時跨度中點的彎矩改變成,彎矩調(diào)幅法的一個基本原則,彎矩調(diào)幅法的一個基本原則是，在確定調(diào)幅后的跨內(nèi)彎矩時，應(yīng)滿足靜力平衡條件，即連續(xù)梁任一跨調(diào)幅后的兩端支座彎矩Ml、 Mr(絕對值)的平均值，加上調(diào)整后的跨度中點的彎矩M1 之和，應(yīng)不小于該跨按簡支梁計算的跨度中點彎矩Mo，即:,按彎矩調(diào)幅法進行結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)計算時，應(yīng)遵循的下述規(guī)定：,1)鋼材宜采用I、II級和III級熱軋鋼筋，宜采用強度等級為C20C45的混凝土；應(yīng)滿足0.1 0.35。 2)截面的彎矩調(diào)幅系數(shù)不宜超過20； 3）調(diào)幅后結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖形和正常使用狀態(tài)的變化，應(yīng)進行驗算，或由構(gòu)造措施加以保證； 4) 結(jié)構(gòu)

30、的跨中截面彎矩值取彈性分析所得的最不利彎矩值和按下式計算值中較大值。,5）任意計算截面的彎矩不宜小于簡支彎矩的13； 6)各控制截面剪力值按荷載最不利布置和調(diào)幅后的支座彎矩由靜力平衡條件計算確定。從而保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件有足夠的抗剪能力。 7）并且應(yīng)注意，經(jīng)過彎矩調(diào)幅以后，結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸。,(2)用彎矩調(diào)幅法計算等跨連續(xù)梁、板（實用計算公式）,承受均布荷載時,1)等跨連續(xù)梁各跨跨內(nèi)及支座截面的彎矩,承受集中荷載時,梁板結(jié)構(gòu),鋼筋混凝土連續(xù)梁、板計算,等跨連續(xù)板的計算,梁板結(jié)構(gòu),2.3 鋼筋混凝土連續(xù)梁、板計算,等跨連續(xù)梁的計算,2)等跨連續(xù)梁剪力設(shè)計值,承受均布荷載時,承受間距

31、相同、大小相等的集中荷載時,表111、表114幾點說明：,1)表中的彎矩系數(shù)，適用于均布活荷載與均布恒荷載的比值qg0.3的等跨連續(xù)梁(板)； 2)彎矩系數(shù)也適用于跨度相差不大于10的不等跨連續(xù)梁(板)。此時，計算跨內(nèi)彎矩時取各自的跨度值，而支座彎矩則按相鄰兩跨的較大跨度計算； 3)試驗驗證后表明，對于五跨及五跨以上的等跨連續(xù)梁，其對應(yīng)截面的彎矩調(diào)幅值相差不大；當(dāng)為四跨及少于四跨時，梁某些截面的最大調(diào)幅值會有一定增大，但總的情況是跨數(shù)變化，對彎矩系數(shù)影響不大。因此，對少于五跨的等跨連續(xù)梁，同樣可采用表中對應(yīng)截面的彎矩系數(shù)。,現(xiàn)以承受均布荷載的五跨連續(xù)梁為例，用彎矩調(diào)幅法來闡明表中彎矩系數(shù)的確定

32、方法。,次梁的折算荷載,于是,按彈性方法，邊跨支座B彎矩最大時(絕對值)活荷載應(yīng)布置在一、二、四跨，,相當(dāng)于支座調(diào)幅值為19.5,考慮調(diào)幅20(不超過允許最大調(diào)幅值25)，則:,表111中取,當(dāng)MBmax下調(diào)后，根據(jù)第一跨力的平衡條件，相應(yīng)的跨內(nèi)最大彎矩出現(xiàn)在距端支座x0.409l處，,下調(diào)后1跨跨中最大彎矩其值為(圖中紅線所示),按彈性方法，邊跨跨內(nèi)的最大正彎矩出現(xiàn)于活荷載布置在一、三、五跨(蘭色曲線)，其值為：,可知，第一跨跨內(nèi)彎矩最大值仍應(yīng)按M1max計算，為便于記憶，取，,可以看出，和梁上各控制截面最大彈性彎矩相對應(yīng)的荷載組合是各不相同的，因 此調(diào)整彎矩時，一方面要盡量使各控制截面的配

33、筋能同時被充分利用。另一方面則要調(diào)整 兩個內(nèi)支座截面和兩個邊跨的跨內(nèi)截面的彎矩，使兩支座或兩邊跨內(nèi)的配筋相同或相近，這樣可方便施工。,1)調(diào)整支座彎矩：使支座B截面的最大彎矩降低25，并使B、C兩支座截面調(diào)幅后的彎矩最大值相等。因此，應(yīng)將組合C的彎矩圖疊加一個附加三角形彎矩圖,2)調(diào)整跨內(nèi)彎矩：調(diào)整第一跨的跨內(nèi)最大彎矩，使M1max降低為57.83kN-m。這樣，相應(yīng)的B支座截面彎矩應(yīng)為MB=-50.24kN-m，即應(yīng)在組合的彎矩圖上疊加三角形彎矩圖的縱坐標(biāo),調(diào)整第三跨的跨內(nèi)最大彎矩，使M3max降低為43.09kNm，即應(yīng)在組合的彎矩圖上疊加一個三角形彎矩圖，其支座C處的縱坐標(biāo)為,本例中，經(jīng)

34、人為調(diào)整彎矩后，使支座的B、C截面和第一、三跨的跨內(nèi)都將出現(xiàn)塑性鉸。這四個控制截面的配筋量 會比按彈性計算時減少，而且也使支座的配筋構(gòu)造得到了簡化。,雖然按考慮內(nèi)力重分布的方法進行設(shè)計具有以上的種種優(yōu)點，但并不是對所有鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)都能適用?？紤]內(nèi)力重分布的方法及有關(guān)規(guī)定不適用于以下情況：,1)直接承受動荷載作用的工業(yè)與民用建筑； 2)使用階段不允許出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)； 3)輕質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)及其他特種混凝土結(jié)構(gòu)； 4)受侵蝕氣體或液體作用的結(jié)構(gòu)； 5)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和二次受力疊合結(jié)構(gòu)。,五、單向板肋梁樓蓋的截面計算和構(gòu)造,1板的計算要點 (1)板的混凝土用量占全樓蓋的一半以上，板厚應(yīng)在滿足建筑功能

35、和方便施工的條件下，盡可能薄些。,工程設(shè)計中一般取板厚為 一般屋面 h50mm； 一般樓面 h60mm； 工業(yè)房屋樓面h80mm,為了保證剛度，單向板的厚度尚不應(yīng)小于跨度的140(連續(xù)板)、135(簡支板)以及112(懸臂板)。 單向板的常用配筋率為(0.30.8)。,(2)板的寬度較大而外荷載值相對較小，對于一般的工業(yè)與民用建筑的樓(屋)蓋，僅混凝土就足以承擔(dān)剪力，可不必進行斜截面受剪承載力計算。,1板的計算要點,(3)連續(xù)單向板按考慮內(nèi)力重分布計算，板帶形成拱形破壞機構(gòu)：,支座截面在負彎矩作用下上部開裂，跨內(nèi)則由于正彎矩的作用在下部開裂，這就使跨內(nèi)和支座實際的中和軸成為拱形。當(dāng)板的周邊具有

36、足夠的側(cè)向剛度能提供水平推力，例如，各板區(qū)格的四周有梁時，水平推力將減小該板在豎向荷載作用下的截面彎矩。,1板的計算要點,對于那些四周都與梁整體連接的板區(qū)格，其彎矩設(shè)計值可減少20%。,單向板肋梁樓蓋中，當(dāng)樓蓋的四周支承在砌體上時，其內(nèi)區(qū)格板的彎矩設(shè)計值(或縱向鋼筋截面面積)可減少20,對于邊區(qū)格板，它們?nèi)吪c梁澆筑在一起，角區(qū)格板僅兩 邊與梁澆筑，故彎矩一律不予折減,1板的計算要點,2板的配筋構(gòu)造,(1)板中受力鋼筋： 配置板中受力鋼筋需要解決的內(nèi)容有：選定受力縱筋的直徑、間 距，明確配筋方式并確定彎起鋼筋的數(shù)量，以及鋼筋的彎起和截斷位置。 鋼筋直徑：受力鋼筋一般采用I級鋼筋，常用直徑為6、

37、8、10、12等。為便于施 工架立，板面配筋宜采用較大直徑的鋼筋，一般不小于8。 鋼筋間距：鋼筋間距不小于70mm；當(dāng)板厚h150mm，間距不應(yīng)大于200mm；當(dāng)板 厚h150mm時，間距不應(yīng)大于1.5h，不應(yīng)大于300mm .,鋼筋的彎起：承受正彎矩的受力鋼筋可以彎起1223以承擔(dān)負彎矩，彎起角度一般 為300，當(dāng)h 120mm時，可采用45o。鋼筋末端一般做成半圓彎鉤(1級鋼筋)，但板的上 部鋼筋應(yīng)做成直鉤以便撐在模板上，這樣在施工時有利于保持板的有效高度。,(1)板中受力鋼筋,下部伸人支座的鋼筋至少要保留13跨內(nèi)受力鋼筋的截面面積，間距不得大于400mm。 鋼筋的截斷：跨內(nèi)承受正彎矩的鋼

38、筋，當(dāng)部分截斷時，截斷位置可取在距支座邊ln10 處； 支座承受負彎矩的鋼筋，可在距支座邊a處截斷，取值為： 當(dāng) qg3時，a ln 4 當(dāng) qg 3時， a ln 3,(1)板中受力鋼筋,配筋方式：連續(xù)板中的受力鋼筋可采用彎起式或分離式配筋,彎起式：配筋可先按跨內(nèi)正彎矩需要，確定所需鋼筋的直徑和間距，在支座 附近彎起1323，如鋼筋面積不滿足支座截面的需要，可另加直鋼筋補充不足。,(1)板中受力鋼筋,分離式配筋,彎起式配筋與分離式相比，彎起式節(jié)約鋼筋且鋼筋的錨固較好；分離式配筋則對于設(shè)計時選擇鋼筋和施工備料都較簡便，適用于不受震動的板和較薄的板。,(1)板中受力鋼筋,(2)板中構(gòu)造鋼筋,1)

39、分布鋼筋：單向板除沿彎矩方向布置受力鋼筋外，還要在垂直于受力鋼筋的方向布置分布鋼筋。分布鋼筋的作用是：澆筑混凝土?xí)r固定受力鋼筋的位置；抵抗收縮或溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力；承擔(dān)并分布板上局部荷載引起的內(nèi)力；對四邊支承的單向板，可承擔(dān)在長跨板內(nèi)實際存在的一些彎矩。 分布鋼筋應(yīng)配置在受力鋼筋的內(nèi)側(cè)，每m不少于3根，并不得少于受力鋼筋截面面積的110。此外，在受力鋼筋的每一彎折點內(nèi)側(cè)也應(yīng)該布置分布鋼筋。對于無防寒或隔熱措施屋面板和外露結(jié)構(gòu)，分布鋼筋可適當(dāng)加密。,2)嵌入承重墻內(nèi)的板面附加鋼筋：,垂直于板跨度方向，有部分荷載將就近傳給支承墻，但由于墻的嵌固約束，也會產(chǎn)生一定的負彎矩；板角部分除荷載會引起負彎矩外，由于混凝土的干縮、溫度變化等影響，會引起拉應(yīng)力。這些計算中未曾考慮的因素，有時會引起沿墻邊緣的裂縫或板角的斜向裂縫。,沿承重墻邊緣應(yīng)在板面配置附加短鋼筋：,計算簡圖與實際情況不完全一致：板的短跨邊支座為磚墻時，計算按簡支考慮，但因承重墻的嵌固作用可能產(chǎn)生一定的負彎矩,(2)板中構(gòu)造鋼筋,因此，應(yīng)沿墻于板面配置間距不大于200mm(包括彎起鋼筋)，直徑不小于6mm的鋼筋，其伸出墻邊緣的長度不應(yīng)小于l07；對于兩邊均嵌固在墻內(nèi)的板角部分，在角區(qū)l0 4范 圍內(nèi)應(yīng)雙向配置上述構(gòu)造鋼筋；其伸出