混凝土结构设计

1、第一章 结构设计概论 目的要求：目的要求：通过该课题的学习，学生能了解建筑结构的 类型、结构设计的基本要求；掌握建筑结构的作用的计 算以及结构的耐久和耐火性设计；掌握相关的强制性条 文的内容。 教学重点：教学重点：1.结构设计的基本要求； 2.建筑结构的作用 3.结构耐久和耐火性设计 教学难点：教学难点：1.结构分析； 2.结构耐久和耐火性设计 教学内容和步骤教学内容和步骤: 1.建筑结构的类型；2结构设计的基 本要求；3建筑结构的作用；4结构分析；5结构 耐火和耐久性设计；6强制性条文 结构设计概论 1.1 1.1 建筑结构类型建筑结构类型 1.21.2结构设计的基本要求结构设计的基本要求

2、一结构设计的一般程序： 1. 方案设计：结构选型、结构布置、结构截面尺寸估算 2. 结构分析 3.构件设计：截面设计、节点设计 4.绘制结构施工图 二、结构设计的基本内容： 满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，具体内容包 括： 1. 所有的结构构件均应进行承载能力（包括屈曲失稳）计算，必 要时尚应进行结构的倾覆（刚体失稳）、滑移和漂浮验算，处于 抗震设防区的建筑尚应进行抗震的承载力计算； 2. 直接承受动力的构件应进行疲劳强度验算； 3. 对使用尚需要控制变形值的结构构件应进行变形验算； 4. 对于可能出现裂缝的结构构件（如混凝土构件），当使用中要 求不出现裂缝时，应进行抗裂验算；当

3、使用中允许出现裂缝时， 应进行裂缝宽度验算； 5. 混凝土构件尚应进行耐久性设计。 结构设计概论 1.3建筑结构的作用建筑结构的作用 概念： “作用”是指使结构和构件产生内力、变形和裂缝的各种原因。 一、结构作用的种类： 有直接作用和间接作用（地基不均匀沉降、温度、材料收缩变形等）。具体包括： 1. 永久荷载：包括结构自重、土压力、预应力等。对常用材料和构件可参考建 筑结构荷载规范附录A采用。 2. 可变荷载： 1）楼面均布活荷载，见表1.1，1.2，1.3 2）屋面活荷载 屋面活荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载和积灰荷载。屋面均布活荷载不与雪荷 载同时考虑。 屋面水平投影面上的均布活荷载应按表

4、1-4采用： 积灰荷载，其水平投影面上的屋面积灰荷载应按建筑结构荷载规范取值。 屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算： sk=rs0 式中sk雪荷载标准值（kN/m2）； r屋面积雪分布系数，与屋面形状有关，可查建筑结构荷载规范； s0基本雪压（kN/m2），以当地一般空旷平坦地面上. 统计所得50年一 遇最大积雪的自重确定，可查建筑结构荷载规范，对雪荷载敏感的结构， 基本雪压应适当的调整，并应由有关的结构设计规范具体规定。 结构设计概论 3）其它活荷载 设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨蓬和预制小梁时，应考虑其 施工或检修荷载。这些构件的施工或检修集中荷载（人和小工具的自 重）应取

5、1.0kN，并应在最不利位置进行验算。对于轻型构件或较宽构 件，当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、 支撑等临时设施承受。当计算挑檐、雨蓬承载力时，应沿板宽每隔 1.0m取一个集中荷载；在验算雨蓬、挑檐倾覆时，应沿板宽每隔 2.53.0m取一个集中荷载。 楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆应进行承载力计算，栏杆顶部 水平荷载应按下列规定采用：住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托 儿所、幼儿园应取0.5kN/m；学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、 展览馆或体育馆等人群较集中的场合，应取1.0kN/m。 施工荷载、检修荷载及栏杆水平荷载不参与荷载准永久组合。 结构设计概论

6、4）风荷载 风荷载是指风遇到建筑物时在其表面产生的一种压力或吸力。风荷载 与风压大小与建筑物表面形状以及建筑物的动力特性有关。垂直于建 筑物表面上的风荷载标准值按下式计算： 式中 风荷载标准值（kN/m2）; 高度Z处的风振系数，综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响 应，其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。 （ 脉动增大系数， 脉动影响系数， 振型系数） 多层建筑取1.0； 风荷载体型系数； 风压高度变化系数； 基本风压（kN/m2）， （其中为 空气密度， 为基本风速，即空旷平地离地面10m处，50 年一遇最大风速，由风速仪测得的10的平均风速。基本风压可由规范 查得。）

7、 ozszk k z Z Z Z u 1 Z s Z o 2 oo 2 1 v o v 结构设计概论 一、荷载代表值 标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布 的特征值。 组合值：对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超 越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值； 或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。 频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定 的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。 准永久值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为 设计基准期一半的荷载值。 注：恒载以标准值作为其代表值； 活载以标准值、组合值、频遇值、

8、准永久值作为其代表值； 偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 结构设计概论 三、荷载组合 一）承载能力极限状态：按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载效 应组合，其表达式为： 1对于基本组合，S取以下最不利者 1）由可变荷载效应控制的组合： 对于框架、排架可取： 或 2）由永久荷载效应控制的组合： 1）对于偶然组合，荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定： 偶然荷载的代表值不乘分项系数，与偶然荷载同时出现的其它荷载可根 据观测资料和工程经验采用适当的代表值。 RS 0 n i QiKciQIKQQGKG SSSS 2 11 n i QiKQIGKG SSS 1 9 . 0 KQQGKG

9、SSS 11 n i QiKciQIGKG SSS 1 结构设计概论 二）正常使用极限状态： C结构或构件达到正常使用要求的规定限值 1. 标准组合： 2. 频遇组合： 3.准永久组合： 1.4 1.4 结构分析结构分析 结构分析的基本原则如下： 1. 结构分析的基本要求 2. 结构计算简图 3. 结构分析的基本条件 （1）力学平衡条件 （2）变形协调条件 （3）本构关系 CS n i QiKciKQGK SSSS 2 1 n i QiKqiKQfGK SSSS 2 11 n i QiKqiGK SSS 1 结构设计概论 4.结构分析方法及手段 目前常用的结构分析方法有以下五类： （1）线弹性

10、分析方法； （2）塑性内力重分布分析方法； （3）塑性极限分析方法； （4）非线性分析方法； （5）试验分析方法。 1.4 1.4 结构的耐久和耐火性设计结构的耐久和耐火性设计 一、 耐火设计 耐火性能的衡量指标为：燃烧性能、耐火极限 1.燃烧性能：结构或构件遇火或高温时的燃烧特点。 2.耐火极限：从构件受到火的作用时间起到失去稳定性或失去完整性或失去绝缘 性为止的时间。 二、 结构耐久性设计 1.混凝土结构的耐久性：目前只能根据环境类别和设计使用年限对混凝土结构提 出相应的限制和要求，以保证其耐久性。 2.影响因数：混凝土碳化、化学侵蚀、冻融循环、温湿度变化、碱骨料反应等。 第二章 梁板结构

11、 目的要求：目的要求： 通过该课题的学习，学生能了解楼盖的结构类型并能进行单向板楼 盖的结构布置；掌握单向板肋梁楼盖和双向板楼盖的设计方法与 构造要求，并能进行楼盖设计；掌握楼梯、雨蓬的设计要点。教教 学重点：学重点： 1.单向板肋梁楼盖设计与构造要求； 2.双向板楼盖设计与构造要求 教学难点：教学难点：单向板肋梁楼盖设计；混凝土双向板肋梁楼盖设计 教学内容和步骤教学内容和步骤: 1.梁板结构的类型，单向板肋梁楼盖设计：结构布置、弹性理论 计算方法、塑性理论计算方法、截面设计与构造要求。 2.混凝土双向板肋梁楼盖设计：弹性理论计算方法、塑性理论计算方 法。 3.装配式楼盖：预制构件形式、构件布

12、置与连接、设计要点。 4.楼梯设计、雨蓬设计。 梁板结构 2.1 2.1 梁板结构的类型梁板结构的类型 梁板结构：主要是由板和梁组成的结构体系，如楼(屋)盖、楼梯、雨篷、 地下室底板(筏式基础)、桥面结构及挡土墙等。 按施工方法分：现浇、装配、装配整体式。 现浇整体式楼盖整体性楼盖一般适用于下列情况： 1.楼面荷载较大、平面形状复杂或布置上有特殊要求的建筑物； 2.对于防渗、防漏或抗震要求较高的建筑物； 3.有振动荷载作用的楼面； 4.高层建筑。 现浇楼盖按支承条件分：单向板、双向板、无梁楼盖、井式楼盖等。 规范规范规定：规定：l2/ l13时，按单向板设计；l2/ l12时，按双向板设计；

13、2 l2/ l15跨，按5跨等跨计算 2）若不等跨且跨差10时，按实际计算（力矩分配法） 2.跨度：与支座形式、支承长度、构件截面尺寸等有关。见教材P237附表A 四）、内力计算及内力包络图 1.内力计算：以五跨连续梁为例说明； 总结：(1)欲求某支座截面最大负弯矩时，应在该支座相邻两跨布置活荷载， 然后隔跨布置。 (2)求某跨内截面最大正弯矩时，应在该跨内布置活荷载，然后隔跨布置。 (3)求某跨内最小正弯矩时，该跨不布置活荷载，而在其相邻两跨布置活荷载， 然后隔跨布置。 (4)求某支座截面最大剪力时，应在该支座相邻两跨布置活荷载，然后隔 跨布置。 一般对于n跨连续梁、板，有n1种最不利荷载组

14、合。根据最不利布置最 不利内力，即最大正弯矩(+)、最大负弯矩()和最大剪力()。 等跨连续梁、板的内力计算可查静力结构计算手册中的内系数表，附表 2.2为两跨至五跨等跨连续梁的内力系数表。不等跨连续梁、板的内力计 算可查有关手册，或采用二次弯矩分配法等求解。 梁板结构 五跨连续梁(或板)在六种荷载下的内力图 梁板结构 2.内力包络图：以三跨集中荷载作用下的主梁为例说明M包络图的画法 等截面、等跨度梁、板查附表B建筑结构静力计算手册 M 理论上：以恒载产生的内力为基础，叠加最不利活载产生的内力； 实际上：对控制截面进行考虑（跨中、支座等） 绘制弯矩包络图的具体步骤是： （1）列出恒荷载及其与各

15、种可能的最不利活荷载的布置的组合。 （2）对上述每一种荷载组合求出各支座的弯矩，并以支座弯矩的连线为基线， 绘出各跨在相应荷载作用下的简支弯矩图。 （3）绘出上述弯矩图的外包线，即得所求的弯矩包络图。 剪力包络图的绘制方法与弯矩包络图的绘制方法类似。 五、结构计算时的内力取值： 由于危险截面往往在支座边缘处，故实际计算的弯矩和剪力设计值应按支 座边缘处确定 梁板结构 均布荷载时： 集中荷载作用时： 式中 、支座中心处截面上的弯矩和剪力设计值 支座边缘处剪力设计值 按简支梁计算的支座剪力 2 0b b VMM 2 0 b qgVVb 2 0b b VMM 0 VV b M V b V 0 V 梁

16、板结构 三、塑性理论计算方法 一）塑性理论 1.塑性铰：拉区混凝土开裂钢筋屈服、流变（My Mu增大不明显，但、 急剧增大 ）整个截面塑性变形塑性铰（塑性变形集中的区域） 钢筋混凝土受弯构件的塑性较 梁板结构 2.塑性铰的特点： （1）转动方向单一 （沿弯矩作用方向转动）； （2）转动范围有限； （3）能传递一定的弯矩 3.塑性内力重分布 以两跨连续梁为例进行分析： 假定按受弯构件计算，连续梁 跨中截面的极限正弯矩与 中间支座截面的极限负弯矩 均为0.188P。当荷载增加到P时， 中间支座 跨中 跨中还有 的强度储备 ，当加荷增量达 时，跨中截面 跨中截面屈服形成塑性铰， 结构变为机动体系而破

17、坏。 PLM188. 0 u PLM156. 0 PLPLPL032. 0156. 0188. 0 PP128. 0 u 188. 0128. 0 4 1 156. 0MPLPLPLM 梁板结构 塑性内力重分布的原因：塑性铰的产生。 由结构力学知：超静定结构内力与各截面相对刚度有关。 裂缝出现EI 相对刚度变化内力变化； 拉筋屈服前， EI变化小，内力重分布较小； 拉筋屈服后产生了塑性铰改变结构计算简图内力重分布。 说明： （1）对于超静定结构，出现一个塑性铰，减少一次超静定； （2）一般塑铰个数超静定次数，结构破坏。 4.结论： （1）塑铰个数超静定次数结构变为机动体系。 （2）塑性理论：内

18、、外力平衡，但转角相等的变形协调条件不满足； 弹性理论：内、外力平衡且变形协调。 （3）控制截面的配筋比可控制调幅的大小、方向。 梁板结构 5.适用范围： （1）在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较严格限制的结构 (如水池池壁、自防水屋面等)以及受侵蚀性气体或液体严重作用 的结构； （2）直接承受动荷载作用的工业与民用建筑； （3）要求有较高强度储备的结构； （4）轻质混凝土结构及其他特种混凝土结构； （5）预应力混凝土结构和二次受力的叠合结构。 二）塑性计算要点：弯矩调幅法 1.弯矩调幅法概念：先按弹性理论求结构控制截面的弯矩值，然 后根据需要，适当调整某些截面的弯矩值，通常是对那些弯矩

19、(按 绝对值)较大的截面的弯矩进行调整。 截面弯矩调幅值与按弹性理论计算的截面弯矩值的比值，称为调 幅系数，可用下式表示： e pe M MM 梁板结构 2.弯矩调幅法的原则： （1）钢筋宜选用HPB235、HRB335和HRB400，混凝土宜为C20C45。 目的：保证塑性铰具有足够的转动能力， （2）截面的弯矩调幅系数不宜超过0.25。 其目的是保证结构在正常使用荷载作用下不出现塑性铰；同时也保证 塑性铰处混凝土裂缝宽度和挠度在允许限值内。 （3）弯矩调整后的截面相对受压区高度不应超过0.35，也不宜小于0.10； 如果截面按计算配有受压钢筋时，在计算时，可考虑受压钢筋的作 用。 控制截面

20、相对受压区高度上限值的目的是为了保证塑性铰具有足够的 转动能力。控制其下限值的目的是抑制裂缝开展过宽，以满足正常 使用状态要求。 （4）弯矩调幅后，梁、板各跨两支座弯矩平均值的绝对值与跨中弯矩 值之和不得小于该跨按简支计算的跨中弯矩值的1.02倍；同时，各 控制截面的弯矩值不宜小于简支弯矩值的1/3。 00 02. 1 2 MM MM P BPAP 0BPAP 3 1 )(MMM或 梁板结构 （5）保证构件受剪承载力节点构造： 加密箍筋：箍筋截面面积增长20% ；箍筋的配箍率应满足下列要求： 加密范围：集中荷载，取支座边至最近一个集中荷载之间的区段； 均布荷载，取支座边至距支座边为1.05ho

21、的区段(ho为梁的有效高度)。 三）等跨连续梁、板的内力计算 四）计算跨度相差超过10%的不等跨连续梁、板内力计算 (1)按荷载的最不利布置，用弹性分析方法计算各控制截面的最不利弯 (2)在弹性分析的基础上，降低各支座截面的弯矩，其调幅系数 0.20； (3)当连续梁两端与梁或柱整体连接时，各支座截面的弯矩可按下式计算： (4)连续梁各跨中截面的弯矩不宜调整，其弯矩值可取考虑最不利布置并 按弹性方法算得的弯矩值，且弯矩不小于简支梁跨中弯矩值的1.02倍 与各跨两支座弯矩平均值之差,即 yv c sv 03.0 f f 2 0m lqgM nv lqgV 3 1 0e b VMM 2 02. 1

22、 0 BPAP e MM MM 梁板结构 四、截面设计与构造要求 （一）板 1.计算：1）不进行抗剪承载力计算 原因：板跨高比l/h较大，而荷载相对较小， 一般情况下总是M/MuV/Vu 2）压力拱现象：M中跨或M中支减少20 2.构造要求： A.板厚： 1/40(连续板)、 1/35(简支板) 或1/12(悬臂板)，板的最小厚度尚应满足表2.2.1的规定。 B.受力钢筋： 直径： 6、 8 12、14、16 间距：当板厚h150mm时，不宜大于200mm；当板厚h150mm时，不宜大 于1.5h，且不宜大于250mm。 支座锚固：伸入支座的锚固长度 5d C.分布钢筋： 作用：固定受力钢筋的

23、位置；承担由于温度变化、混凝土收缩所产生的内力； 承担四边支承的单向板中长跨方向的弯矩；以及将板上的集中荷载分布 在较大的面积上，以传给更多的受力钢筋。 等跨连续板的钢筋布置 梁板结构 每米长度中不少 于5根 直径8mm的钢筋 板角配筋图 直径：直径不宜小于6mm； 分布钢 筋的截面面积不宜小于受力钢筋截 面面积的15%，且不宜小于该方向板 截面面积的0.15%； 间距：不宜大于250mm，对集中荷 载较大的情况，分布钢筋的截面面 积应适当增加，其间距不宜大于 200mm。 D.附加钢筋：板面；孔洞周边 楼板开设孔洞时的构造要求楼板开设孔洞时的构造要求 梁板结构 二）次梁的计算与构造要求二）次

24、梁的计算与构造要求 1、次梁的计算、次梁的计算 1）按正截面抗弯承载力确定纵向受拉钢筋时，通常跨中按T 型截面计算，支座因翼缘位于受拉区，按矩形截面考虑。 2）按斜截面抗剪承载力确定抗剪腹筋。当荷载、跨度较小时， 一般只利用箍筋抗剪；当荷 载、跨度较大时，可在支座附近设置 弯起钢筋，以减少箍筋用量。 3）截面尺寸满足高跨比（1/181/12）和高宽比（1/31/2）的 要求时，一般不必作使用阶段 的挠度和裂缝宽度的验算。 2、次梁的构造要求、次梁的构造要求 1）次梁的钢筋组成及布置参见下图，次梁伸入墙内的长度一 般不应小于240mm。 2）当次梁相邻跨度相差不超过20%，且均布恒荷载与均布活

25、荷载设计值之比q/g3时，其纵向受力钢筋的弯起和截断可按下图 进行，否则应按弯矩包络图确定。 图 2.2.15 等跨连续次梁配筋的构造规定 （a）无弯起钢筋 （b）有弯起钢筋 三）主梁的计算与构造要求三）主梁的计算与构造要求 1、主梁的计算、主梁的计算 1）正截面抗弯计算与次梁相同，通常跨中按T型截面计算，支座按矩形截面计算。当跨中 出现负弯矩时，跨中也应按矩形截面计算。 2）由于支座处板、次梁和主梁重叠交错，且主梁负筋位于次梁与板的负筋之下，故截面的 有效高度在支座处有所减小，其取值为 当主梁受力钢筋为一排时 当主梁受力钢筋为二排时 3）由于主梁一般按弹性法计算内力，计算跨度 取支座中心线之

26、间的距离，而最危险的支座截面应 在支座边缘处，故其配筋的计算应取支座边缘的弯 矩： 4）主梁主要承受集中荷载，抗剪计算中若无足 够的跨中纵向钢筋弯起供抗剪，则应在支座处设置 专门的抗剪鸭筋。 5）截面尺寸满足高跨比1/141/8和宽高比1/3 的要求时，一般不必作使用阶段挠度和裂缝宽度 的验算。 )9070( )6050( 0 0 hh hh 2 * 0 b VMM bb 梁板结构 6）附加横向钢筋：在次梁与主梁的相交处，由于主梁承受次梁传来的集中荷载， 为保证主梁局部有足够的抗冲切承载力，可在S范围内设置附加横向钢筋 (箍筋或吊筋)，如下图 2.主梁纵向受力钢筋的弯起与截断，应使其抗弯承载力

27、图覆盖弯矩包络图，并应满足 有关构造要求。 svyvsby sin2AmfAfF 吊筋与附加箍筋的布置 双向板肋梁楼盖 一、双向板的计算一、双向板的计算 1、双向板破坏时的裂缝开展形式：如图示 破坏特点：板的四角上翘，板底中间出现第一批裂缝，延长并沿450向四角扩 展；板面四角开裂。 传力：板传递给四边支座的压力为各边中部大，两端较小。 钢筋混凝土双向板的破坏裂缝 具体内力分布取决于支承、嵌 固条件、几何特征、荷载性质。 二、计算二、计算 A、弹性计算方法 一）单区格双向板 按弹性薄板理论为依据进行计 算，其内力分析比较复杂，通 常根据不同的支承 条件，查相 应的计算表格（附表C）进行计 算。

28、 双向板肋梁楼盖 二）多区格双向板 双向板跨中弯矩的最不利活荷载布置 AA 1.精确计算复杂，采用近似计算方 法； 2.活载的最不利布置 1）求支座的最大弯矩：各区格满布 活载； 2）求跨内最大弯矩：应在该区格布 置活荷载，然后双向隔跨布置活荷 载，即形成如图所示的棋盘式布局。 四边嵌固的单区格板 3.求弯矩：1）求某跨内最大弯矩 用连续梁、板方法调整荷载 2 q gp 2 q p 四边简支的单区格板 双向板肋梁楼盖 2）求支座最大负弯矩 中间区格：恒载+满布活载四边嵌固的 单区格板 边区格：按实际支承情况考虑 三）按弹性理论计算双向板支承梁 双向板支承梁计算简图 荷载：三角形荷载；梯形荷载

29、内力计算查静力结构计算手册 或：按支座截面弯矩相等的原则 换算为等效均布荷载，但各跨内 最大弯矩及支座处剪力值应按梁 上原有荷载形式进行计算 三角形及梯形荷载换算为等效均布荷载 双向板肋梁楼盖 B.塑性计算方法极限平衡法 四边固定双向板极限平衡法的计算模式 正塑性铰线 负塑线铰线 一）实验分析： 从角点成450裂缝，裂缝处钢筋屈服，混凝土达极限压应变，在荷载基本不变的情 况下，截面仍能承受弯矩并发生转动，此混凝土裂缝线即称为塑性铰线。 1.极限平衡：四块板上均承受荷载，每块板周边均承受弯矩，但板并未拉裂，处于平 衡状态。 二）极限平衡法的计算 1. 假定：a.绝对刚体假定 （塑性铰线分割的四块

30、 板均为绝对刚体）； b.极限弯矩假定（塑性 铰线上有一定弯矩）； c.跨中铰线上无扭矩、剪 力； d.各自平衡假定（每块 板内力平衡） 2. 计算 00 yx MM， 双向板肋梁楼盖 三、截面设计与构造要求 1.截面设计要点(一般不进行抗剪计算，只进行抗弯计算) A. 四边与梁整体连接的双向板，由于内拱作用，板的弯矩予应以折减： (1) 中间区格板的支座及跨内截面减小20%。 (2) 边区格板的跨内截面及第一内支座截面： 2时不折减。 其中 沿板边缘方向的计算跨度； 垂直板边缘方向的计算跨度。 (3)角区格板各截面弯矩值不予折减。 l l b l l b l lb b l l 2. 2.构造

31、要求 按弹性理论计算时，将板分为图示三 个板带,在中间板带上，按跨内最大正 弯矩求得的单位长度内的板底钢筋数 量均匀配置，在边板带上，按中间板 带内的单位长度上的钢筋数量的一半 均匀配置，支座处的负弯矩钢筋不予 减小，沿支座均匀配置。 按塑性理论计算时，板的跨内及支座 截面钢筋通常均匀设置, 其余构造要 求均同单向板。 双向板配筋时板带的划分 (a)平行于Ly方向的配筋；(b)平行于Lx方向的配筋 楼 梯 一、概述一、概述 二、现浇板式楼梯的计算与构造二、现浇板式楼梯的计算与构造 适用范围：跨度不大（梯段水平投影长度3 m），活荷载较小时。 组成部分：梯段板、平台板、平台梁。 返回 板式楼梯

32、梁式楼梯 1、梯段板 1） 厚度：取l0(1/251/30)（ l0 为梯段板水平方向的跨度）。 2） 荷载：活荷载、踏步自重、斜板自重。 注意：活荷载沿水平方向布置，而斜板的自重却是沿板的倾斜方向分布，为计算方便， 一般将荷载均换算成沿水平方向分布再进行计算。踏步自重亦折算为沿水平方向布置的 均布线荷载。 3） 计算单元：可取1m宽的板带或整个梯段板。 4）计算简图：简化为计算跨度按斜板水平投影长度取值，荷载为沿斜板水平投影长度 上的均布荷载的水平简支板。 返回 图2.5.4 板式楼梯 5）内力计算： 弯矩： 剪力： 6）配筋：弯起式或分离式。 2、平台板 一般按单向板计算，当板两边 均与梁

33、整体连接时，板的跨中弯矩 可按 计算，当板的一 边与梁整体连接而另一边支承在墙 上时，跨中弯矩按 计算 3、平台梁：按简支的倒L型梁计 算，平台梁 截面高度一般取hl0/12 (l0为平台梁计算跨度) 2 0max )( 8 1 lqgM 考虑平台梁对梯段板的约束 2 0max )( 10 1 lqgM cos)( 2 1 maxn lqgV 2 010 1 )(lqgM 2 08 1 )(lqgM 返回 板式楼梯斜板配筋方案 三、现浇梁式楼梯的计算与构造三、现浇梁式楼梯的计算与构造 适用范围：跨度及荷载较大时 组成部分：踏步板、梯段斜梁、平台梁 平台板 1、踏步板：两端支承在梯段斜梁上的 单

34、向板，通常取一个踏步为计算单元， 并将梯形截面按面积相等的原则简化为同 宽度的矩形截面简支梁计算。 构造要求：斜板厚度取3040mm， 每个踏步不宜少于28受力钢筋。布置在 踏步下面的斜板中，并沿梯段布置间距不 大于250mm的分布钢筋。 2、梯段斜梁：按倒L形截面梁计算， 踏步板下斜板为其受压翼缘，截面高度一 般取hl0/20。内力计算原理同板式楼梯中 梯段斜板. 返回 (b) (c) 梁式楼梯 (a)踏步板的计算简图；(b)楼梯斜梁的计算简图；(c)平台 梁的计算简图 3、平台梁与平台板 梁式楼梯的平台梁、平台板的计算与板 式楼梯基本相同，不同之处在于，梁式楼梯 中的平台梁除承受平台坂传来

35、的均布荷载和 平台梁自重外，还承受梯段斜梁传来的集中 荷载。 四、折线形楼梯的计算与构造四、折线形楼梯的计算与构造 返回 折线形板式楼梯 (a)折线形板式楼梯的荷载 (b)折线形板式楼梯在弯折处的配筋 分 布 钢 筋 不 少 于 8 3 0 0 每 个 踏 步 不 少 于2 8 斜 梁 分 布 钢 筋 不 少 于 8 3 0 0 每 个 踏 步 不 少 于2 8 斜 梁 平 台 梁 （ a） （ b ） 雨 棚 一、概述 1、雨棚的类型： 2、雨棚梁兼作过梁的悬挑板式雨棚的破坏形式： 1）雨棚板在根部发生受弯断裂破坏； 2）雨棚梁受弯、剪、扭发生破坏； 3）雨棚发生整体倾覆破坏。 二、雨棚的设

36、计 一）雨棚板的设计：悬臂板，按受弯构件设计，板厚 取ln/12。当雨棚板挑出长度ln0.61m时，板根部厚 度通常70mm；当挑出长度ln1.2m时，板根部厚度不 小于80mm，端部厚度不小于50mm。板承受的荷载除永久 荷载和均布活荷载外，还应 考虑施工或检修荷载（沿板宽每隔1m考虑一个1KN的集中荷载，作用于板端）。 二）雨棚梁的设计： 1）构造尺寸：梁宽同墙厚 梁高同普通梁，但需为砖的模数。 2）荷载类型：雨棚板传来的荷载 梁上的墙重及楼板传来的荷载 3）荷载计算： 雨棚板传来的荷载：恒荷载+MAX（均布活荷载、雪荷载） 恒荷载+施工荷载或检修荷载（每隔1m考虑1KN） 梁上的墙重及楼

37、板传来的荷载：见下图： 返回 雨篷计算简图 4）内力计算：弯矩、剪力和扭矩 注意：计算扭矩时应分别计算两种不同荷载组合下的扭矩并取大值。 三）雨棚的整体倾覆验算： Mr Mov 式中 Mr 抗倾覆力矩设计值，取0.8Grl2 Gr_雨棚抗倾覆力矩荷载，取雨棚梁尾端上部450扩散角范围（水平长度为 l3）内的墙体与楼面恒荷载标准值之和，见下图。 hwln时，梁、板荷载 不考虑，反之全考虑 墙体荷载： hwln/3时 全部考虑 hwln/3时 按高度为ln/3 的均布墙体 自重考虑 楼板荷载： 返回 1.雨蓬板上均布荷载在雨蓬梁上产生的单位长度上的扭矩tq为: 雨篷梁的扭矩图 2 q bl lqg

38、t 由在雨蓬梁支座处产生的最大扭矩Tmax为: 0qmax 2 1 ltT l0雨蓬梁的净跨度； l雨蓬板的悬挑长度； b雨蓬梁的截面宽度 2.在均布荷载g和施工、检修集中荷载Q作用下，梁 上沿单位长度上的线扭矩为tq及雨蓬梁的最大扭矩 Tmax为: 22 b lQ bl glt q 3.比较两种结果，取其中最不利者作为最后的计算扭矩。 0qmax 2 1 ltT 4、雨棚的配筋： 雨棚板的配筋 按悬臂板计算，但必须配分布钢 筋，受力钢筋必须伸入雨棚梁并 与梁中钢筋连接。雨棚梁按弯剪 扭构件设计配筋的，其箍筋必须 按抗扭钢箍要求制作。具体配筋 构造见右图： 返回 三）雨棚的整体倾覆验算： Mr

39、 Mov Mr 抗倾覆力矩设计值，取 0.8Grl2 Gr_雨棚抗倾覆力矩荷载， 取雨棚梁尾端上部450扩散角范 围（水平长度为l3）内的墙体 与楼面恒荷载标准值之和，见 下图。 图2.5.12 雨 篷 抗 倾 覆 计 算 简 图 1 2 13. 0 8 . 0 lx xlGM rr 第三章 单 层 工 业 厂 房 主要内容主要内容：单层工业厂房的结构组成与受力特点，构件选型 支撑的种类及作用，排架计算，独立基础设计。 大纲要求：大纲要求：重点掌握单层工业厂房的结构组成与受力特点， 柱下独立基础的设计方法，一般了解排架结构计算简图及内力 分析方法。 单层工业厂房的结构组成与受力特点 一、结构组

40、成一、结构组成 1、横向承重结构形式：排架、刚架 排架：柱与屋架或屋面梁铰接而与基础刚接 刚架：柱与横梁刚接 重点：钢筋混凝土铰接排架结构重点：钢筋混凝土铰接排架结构 2、屋盖结构：承重与维护 1）有檩体系：小型屋面板、檩条和屋架（包括屋盖支撑） 2）无檩体系：大型屋面板（包括天沟板）、屋面梁或屋架（包括屋盖支撑） 3、吊车梁：承受并传递吊车荷载（竖向荷载吊车自重及吊物重；水平荷载 吊车启动或制动时产生），联系纵向柱列。 4、排架柱：最主要的受力构件，承受所有荷载并传递给柱基。 5、联系梁、基础梁：承受维护结构荷载并联系纵向柱列。 6、抗风柱：传递山墙风荷载给屋盖和基础。 7、基础：承受排架及

41、基础梁传来的荷载并扩散传给地基。 二、受力特点、受力特点 实际状况：厂房空间 工作，即某一构件受 力时，所有构件均产 生内力。 设计处理：将厂房结 构沿纵、横两个主轴 方向按横向平面排架 和纵向平面排架分别 计算。 1、横向平面排架： 受荷：见右图。 特点：承担大部分主 要荷载，跨度大，柱 根数少，柱中内力大 刚度差。 2、纵向平面排架： 受荷：见右图。 特点：主要承担纵向 水平荷载，刚度大， 内力小，一般可不做 计算。 一）横向排架：横梁（屋面梁或屋架）、横向柱列、基础 传力途径： 地基基础横向排架柱 吊车梁吊车横向水平制动力 墙体风荷载 水平荷载 地基基础横向排架柱 联系梁（基础梁）墙体荷

42、载 柱牛腿吊车梁吊车轮压 屋架屋面板屋面荷载 竖向荷载 二）纵向排架：纵向柱列、吊车梁、联系梁、基础等 传力途径： 地基基础纵向排架柱 联系梁或受压腹杆向水平支撑 屋架横抗风柱山墙风载 吊车梁纵向吊车水平制动力 作用：1、保证厂房结构的纵向稳定性和刚度； 2、承受荷载 单层工业厂房的结构构件选型与支撑布置 一、标准结构构件选型一、标准结构构件选型 1、屋面板与檩条：见教材。 2、屋面梁与屋架：见教材，注意屋面梁与各类型屋架的适用范围。 3、吊车梁：见教材。 二、柱的选型二、柱的选型 1、矩形柱：外型简单，施工方便，费材，自重大，仅用于一般小型厂房或上柱，截 面高度不大于500mm。 2、I形柱

43、：自重较轻，受力较矩形柱合理，广泛用于各类中型厂房。 3、双肢柱：进一步将I形柱腹板挖空形成，更省料，适用于重型厂房。 三、基础选型三、基础选型 1、类型：杯形基础，壳体 基础，条形基础，爆扩短桩 基础，桩基础。 2、影响柱基选择的因素： 上部结构荷载的性质、大小， 工程地质条件。 3、杯形基础形式：阶形 与锥形（见右图）。 注意：基础需深埋时采用高 杯基础。 四、结构布置 1、柱网布置：确定柱子纵向定位轴线之间的距离（跨度）和横向定位轴线之间的距离 （柱距）。布置原则如下： 1）符合生产工艺和正常使用的要求； 2）建筑和结构经济合理； 3）施工方法上具有先进性； 4）符合厂房建筑统一化基本原

44、则； 5）适用生产发展和技术革新的要求。 2、变形缝：伸缩缝、沉降缝、防震缝。 3、支撑的布置： A、屋盖支撑 1）屋架之间的垂直支撑和水平系杆； 2）屋架之间的横向水平支撑； 横向水平支撑是由交叉角钢和屋架上弦或下弦组成的水平架，布置在厂 房端部及温度区段两端的第一或第二柱间。 当屋盖结构的纵向水平面内的刚度不足，具有以下情况之一时，应设置 上弦横向水平支撑： （a）跨度较大的无檩体系屋盖，当屋面板与屋架连接的焊接质量不能保证， 且山墙抗风柱与屋架上弦连接时。若能保证大型屋面板与屋架或屋面梁 有三点焊接且屋面板纵肋间的空隙用C15或C20细石混凝土灌实，则可认 为无檩体系屋盖刚度相当大，无须

45、设置上弦横向水平支撑。 （b）屋面设置了天窗且天窗通到厂房端的第二柱间或通过伸缩缝时，应在 第一或第二柱间的天窗范围内设置上弦横向水平支撑，并在天窗范围内 沿纵向设置一至三道通长的受压系杆。 （c） 当采用钢筋混凝土拱形或梯形屋架的屋盖系统时，应在每一个伸缩缝 区段端部的第一或第二柱间布置上弦横向水平支撑。 当具有以下情况之一时，应设下弦横向水平支撑： （a）山墙抗风柱与屋架下弦连接，纵向水平力通过下弦传递时； （b）厂房内有较大的振动源，如设有硬钩桥式吊车，或5t及其以上的锻锤 时； （c）有纵向运行的悬挂吊车（或电葫芦），且吊点设在屋架上弦时，可在 悬挂吊车轨道尽头的柱间设置。 3）屋架之

46、间的纵向水平支撑； 4）天窗架支撑。 B、柱间支撑： 作用： 提高厂房纵向 刚度和稳定性 设置位置：伸 缩缝区段的中 央或临近中央 的柱间 纵向水平支撑一般是由交叉角钢、直腹杆和屋架下弦第一节间组成的纵向 水平桁架。其作用是加强屋盖结构的横向水平刚度。 当具有下列情况之一时，应设置纵向水平支撑： (a)当厂房内设有托架时，将纵向水平支撑布置在托架所在的柱间，并向两端 各延伸一个柱间； (b) 当厂房内设有软钩桥式吊车但厂房高度大，吊车吨位较重(如等高多跨厂 房柱高大于15m，起重量大于50吨)； (c) 当厂房内设有硬钩桥式吊车或5t及以上锻锤时；当吊车吨位大或厂房刚度 有特殊要求时，可沿中间

47、柱列适当增设纵向水平支撑。 当设置下弦纵向水平支撑时为保证厂房空间刚度，必须同时设置相应的下 弦横向水平支撑，形成封闭的水平支撑系统。 垂直支撑一般由角钢杆件与屋架直腹杆或天窗架的立柱组成的垂直桁架， 其形式为十字交叉形或W形。 (a) 当厂房跨度小于18m且无天窗时，一般可以不设垂直支撑和水平系杆； (b) 当厂房跨度为1830m，屋架间距为6m，采用大型屋面板时，应在每一伸 缩缝区的端部第一或第二柱间设置一道垂直支撑； (c) 跨度大于30m时，应在屋架跨度1/3左右的节点处设置两道垂直支撑，当 屋架端部高度大于12m时，还应在屋架两端各布置一道垂直支撑； (d) 当厂房伸缩缝区段大于90

48、m时，还应在柱间支撑柱距内增设一道垂直支撑。 B、柱间支撑： 作用：提高厂房纵向刚度和稳定性。 设置位置：伸缩缝区段的中央或临近中央的柱间。 柱间支撑有下列情况之一时设置： (a) 厂房内设有重级工作制吊车，或中轻工作制吊车起重量在10t及以上时； (b) 厂房跨度在18m及18m以上，或柱高在8m及8m以上时； (c) 纵向柱的总数每排在7根以下时； (d) 设有3t以上的悬挂吊车时； (e) 露天吊车栈桥的柱列。 4、抗风柱的布置： 5、圈梁、连系梁、过梁和基础梁的布置 1）圈梁：设在墙内，与柱用钢筋连接，不承受墙体自重。 作用：将墙体与厂房柱箍在一起，加强厂房的整体刚度。 布置原则：详见

49、教材。 2）连系梁：连系纵向柱列， 增强厂房纵向刚度，并将风荷载传给纵向柱列，并 承受其上墙体重力。 3）过梁：承受门窗洞口上部墙体的重力。 注意：进行厂房结构布置时，应尽可能将圈梁、连系梁、过梁结合起来。 4）基础梁： 布置要求：详见教材。 排 架 计 算 一、排架计算简图一、排架计算简图 1、基本假定： 1）排架柱上端铰接于屋架（或屋面梁），下端嵌固于基础顶面。 2）横梁（屋架或屋面梁）为轴向变形可忽略不计的刚杆。 2、排架受荷总图及计算单元： 3、单跨排架计算简图： 柱总高H柱顶标高基础顶面标高； 上柱总高H1柱顶标高牛腿顶面标高； 牛腿顶面标高吊车轨顶标高吊车梁高度轨道构造高度 二、排

50、架荷载计算二、排架荷载计算 1、恒载 (1)屋盖恒载G1 屋盖恒载包括屋盖构造层（找平层、保温层、防水层等）、屋面板、天 窗架、屋架或屋面梁、屋盖支撑以及与屋架连接的各种管道等的重力荷 载。计算单元范围内屋盖的总重力荷载是通过屋架或屋面梁的端部以竖 向集中力的形式传至柱顶，其作用点位于屋架上、下弦几何中心线汇交 处（或屋面梁梁端垫板中心线处），一般在厂房纵向定位轴线内侧 150mm处 ； (2) 悬墙自重重力荷载G5 (3)吊车梁和轨道及连接件重力荷载G3 吊车梁和轨道及连接件重力荷载可以从有关标准图集中直接查得，轨道 及连接件重力荷载也可以按估算。 G3的作用点一般距纵向定位轴线 750mm

51、，当为重级工作制需设走道板或Q50t时，可取为1000mm。 (4)柱自重重力荷载 上柱自重重力荷载G2和下柱自重重力荷载G4分别作用于各自截面的几何 中心线上，其中G2对下柱截面几何中心线有一偏心矩 . 屋面活荷载屋面活荷载Q1 按屋面水平投影面积计算，取积灰荷载和max屋面均布活载、雪载 3. 风荷载风荷载 (1)作用在排架柱顶以下墙面上的水平风荷载近似按均布荷载计算，其风压高度变化 系数可根据柱顶标高确定。柱顶以下墙面上的均布荷载可按下列公式计算： （2）作用在排架柱顶以上屋盖上的风荷载仍取为垂直于屋面的均布荷载，但仅考 虑其水平分力对排架的作用，且以水平集中荷载的形式作用在排架柱顶，其

52、风 压高度变化系数有矩形天窗时，按天窗檐口 标高计算； 无矩形天窗时，按厂房 檐口标高或柱顶标高计算。其计算公式为： 排架结构内力分析时，应考虑左吹风和右吹风两种情况。 0 ww zszk BwhhBlwF zsssski n i W0243121 1 sin BwBwq BwBwq zsk zsk 0222 0111 4.吊车荷载吊车荷载 （1）吊车竖向荷载Dmax、Dmin支座最大、最小垂直反力标准值，利用影响线求得， 如图示； 吊车最大轮压Fpmax，最小轮压Fpmin， Fpmax和Fpmin同时出现，则 说明：计算排架考虑多台吊车竖向荷载时，对单跨厂房的每个排架，参与组合的吊车 台数

53、不宜多于2台；对多跨厂房的每个排架，不宜多于4台。当某跨近期及远期均肯 定只设一台吊车时，方可按一台考虑。 （2）横向水平荷载 Tmax 取值如下：对于软钩吊车：当额定起重量不大于10t时，应取0.12；当额定起重量为 1650t时，应取0.10；当额定起重量不小于75t时，应取0.08；对硬钩吊车取0.2 gQGFFn pp minmax ipi yFD maxmax ipi yFD minmin ii yTT max gQTi 4 1 Qg n T i （3）吊车纵向水平荷载T0 吊车纵向水平荷载标准值，按作用在一边轨道上所有刹车轮的最大轮压之和的采 用，即 n施加在一边轨道上所有刹车轮数

54、之和，对于一般的四轮吊车，n=1 说明： Tmax方向可左可右； 无论单跨或多跨厂房最多考虑两台吊车同时刹车； 计算T0时，不论单跨或多跨最多考虑两台； 当厂房纵向水平有柱间支撑时，全部吊车纵向水平荷载T0由柱间支撑承受；当厂 房无柱间支撑时，全部吊车纵向水平荷载由同一伸缩缝区段内的全部柱承受,并 按纵向柱的侧移刚度大小分配。 三、内力计算三、内力计算 各荷载单独作用其上，分别算出其内力。 对于单跨排架，单独作用其上的荷载有8种 10/ max0p nFT 四、排架柱的最不利内力组合四、排架柱的最不利内力组合 一）控制截面33：上柱底面11；牛腿顶面22；下柱底面 二）荷载组合： 规范要求，取

55、下列最不利组合： 由可变荷载效应控制的组合： 由永久荷载效应控制的组合： 说明：1、考虑多台吊车荷载组合时：竖向荷载，对单层单跨厂房按不多于两 台考虑，对单层多跨厂房按不多于四台考虑；水平荷载，对单跨或多跨厂 房的每个排架，参与组合的吊车台数不应多余两台。 Qik 1 QiGk 9 . 02 . 1SSS n i Qikci 1 QiGk 35. 1SSS n i 参与组合的吊车 台数 吊车工作制 A1A5（轻、中级）A6A8（重级） 20.90.95 30.850.90 40.80.85 2、由于多台吊车同 时满载的情况可能 性较小，所以当多 台吊车参与组合时， 其内力应乘以相应 的荷载折减

56、系数， 如右表 三）最不利内力组合 1、Mmax 及相应的N、V； 2、 Mmax 及相应的N、V ； 3、Nmax及相应的M、V； 4、Nmin及相应的M、V。 说明： 1）1、2、4为避免大偏压破坏；1、2、3为避免小偏压破坏； 2）对于3、4两种组合，当N为最大或最小时，可能的相应弯矩不只是一种（原 因：水平荷载作用时，N0，但M不为0），注意选择组合项； 3）对于双肢柱，其腹板配筋是由剪力控制，故还需考虑： Vmax及相应的M、N； Vmax及相应的M、N 注意： 1）恒载是永存的，无论何种组合均必须参与； 2）同一台吊车的Dmax、Dmin是同时作用的，不能只择其一； 3）同一台吊车

57、的Tmax同时作用于左右柱上，方向可左可右； 4）同一台吊车的Dmax 、Tmax不一定同时产生，有Dmax时不一定有Tmax，但 有Tmax时则一定有Dmax（或Dmin ）； 5）左右风不可能同时产生，二者只择其一； 6）在组合Nmax、 Nmin时，应使相应的M也尽可能大些，这样更为有利； 7）在组合Mmax时，有时虽然M不为最大，但其相应的N比Mmax时的N大得 多（小偏压）或小得多（大偏压），则也有可能更为不利； 故上述六种组合，不一定包括了所有可能的不利组合。 单层厂房排架柱设计单层厂房排架柱设计 选择柱的形式确定截面尺寸荷载计算内力计算内力组合配筋 计算 牛腿设计 吊装验算 一、

58、截面设计：一、截面设计： 一）使用阶段计算： 1、截面尺寸：上柱（矩形），下柱（矩形或工形） 2、内力组合的取舍（M、N、V） 3、配筋计算要点：矩形或工形等实腹柱（ M、N） 偏压构件计算； 双肢柱（ M、N、V ） 二）施工阶段吊装验算要点(承载力、裂缝宽度验算) 注意：1、自重1.5动力系数； 2、结构重要性降低一级，一般00.9； 3、混凝土强度取吊装时实际强度，一般70实际强度 4、柱在吊装时的荷载短期效应下的最大裂缝宽度不大于0.15mm0.2mm。 sk s k sk Ah M 0 87.0 二、柱的吊装验算：二、柱的吊装验算：截面的简化、配筋图的简化 1、吊装方式：平吊，翻转9

59、00起吊。 当柱中钢筋能满足运输、吊装时的承载力和裂缝验算的要求时宜采用平吊，反之 采用翻身吊。 当承载力裂缝宽度验算不满足要求时，应先采用调整或增设吊点以减小弯 矩的方法或采取临时加固措施来解决。当采用这些方法或措施有困难时， 可采用增大混凝土强度等级或增加纵筋数量的方法。 三、牛腿设计三、牛腿设计 一）牛腿的受力特征及破坏形态 短牛腿： 长牛腿： （按悬臂梁设计） a竖向荷载合力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离 1、牛腿的受力特点： 从光弹性试验知： 牛腿顶部上边缘附近存在着与上边缘平行的主拉应力； 牛腿斜边附近的主压力轨迹线大体与ab平行； 上柱根部与牛腿交界线附近存在着应力集中现象。 2

60、、破坏形态： 压弯破坏： 纵筋配筋率偏小 斜压破坏 ： 牛腿承载力计算的依据模式。 剪切破坏 ： 牛腿与下柱的交接面上出现一系列短而细的斜裂缝 0 ha 0 ha 75. 0/1 0 ha 75. 01 . 0/ 0 ha 1 . 0/ 0 ha 当承载力裂缝宽度验算不满足要求时，应先采用调整或增设吊点以减小弯 矩的方法或采取临时加固措施来解决。当采用这些方法或措施有困难时， 可采用增大混凝土强度等级或增加纵筋数量的方法。 三、牛腿设计三、牛腿设计 一）牛腿的受力特征及破坏形态 短牛腿： 长牛腿： （按悬臂梁设计） a竖向荷载合力作用点至牛腿根部柱边缘水平距离 1、牛腿的受力特点： 从光弹性试