房屋砼结构设计之梁板结构设计（36页)ppt课件

1、房屋砼构造设计课程简介一、课程性质、位置及作用：1.课程性质、位置：专业中心技艺课，专业必修课，考试课。2.课程作用：培育学生房屋工程构造设计根本技艺二、课程内容及学习方法：1.课程内容：砼构造设计原那么与方法、砼梁板构造设计、砼单层工业厂房构造设计、砼多层框架构造设计和砼高层建筑构造。2.课程学习方法：强化了解、勤于做练、实际联络实际.第11章 钢筋砼梁、板构造11.1 钢筋砼梁、板构造概述一、钢筋砼梁、板构造概念：是指主要由钢筋砼梁、板构造件受弯构件组成的构造体系，普通包括钢筋砼楼屋盖、钢筋砼根底、钢筋砼楼梯、钢筋砼阳台、钢筋砼雨篷等。二、单、双向板划分：1.单向板：是指只在一个方向或主要

2、在一个方向弯曲的板长短跨之比不小于3的四边支承板两对边支承板、悬壁板等2.双向板：是指在两个方向弯曲且不能忽略任一方向弯曲的板，普通包括四边支承板、三边支承板、两邻边支承板或四点支承板等，其长短边之比应不大于2.规定：长短边之比介于2至3之间的四边支承板，可按单向板设计，但应适当添加沿长跨方向的分布钢筋按双向板配筋，以承当长跨方向的弯矩。.三、钢筋砼楼盖的类型：1.按构造方式划分单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖无梁楼盖井式楼盖密肋楼盖2.按施工方法划分现浇整体式楼盖装配式楼盖装配整体式楼盖3.按预加应力情况划分钢筋砼楼盖预应力砼楼盖.11.2 钢筋砼现浇单向板肋梁楼盖设计一、钢筋砼单向板肋梁楼盖设

3、计步骤：构造平面布置，初拟构件尺寸确定梁、板构件计算简图梁、板构造件内力分析梁、板构造件截面设计绘制楼盖构造施工图二、钢筋砼单向板肋梁楼盖构造平面布置：1.楼盖组成构件：板、次梁、主梁，荷载传送道路为依次传送2.楼盖组成构件经济跨度：3.楼盖构造布置原那么：简单、规那么、一致、方便施工.4.楼盖构造布置方案主梁横向布置，次梁纵向布置主梁纵向布置，次梁横向布置只布置次梁，不设主梁三、钢筋砼单向板肋梁楼盖构造件计算简图：1.简化假定和计算模型：1支座没有竖向位移，且可以自在转动；构件支座均简化为铰支座2不思索薄膜效应对板内力的影响；板截面设计时再思索弯矩折减3在确定板传给次梁和次梁传给主梁荷载时，

4、忽略板、次梁的延续性，按简支构件计算支座竖向反力；4跨数超越五跨的延续梁、板，当各跨荷载一样且跨度相差不超越10%，可按五跨的等跨延续梁、板计算。2.计算单元及从属面积：钢筋砼现浇板内力计算时取1m宽板带为计算单元，其从属面积.次梁和主梁计算范围均取自梁中心向外各延展至相邻梁中心间距的一半。3.楼盖构件计算跨度：次梁的间距就是板的跨长，主梁的间距就是次梁的跨长，但不一定就等于计算跨度。梁、板构件计算跨度应取为该跨两端支座处转动点之间的间隔4.折算荷载：为思索次梁对板的转动约束和主梁对次梁的转动约束，并简化计算过程，采取增大恒荷载、相应减小活荷载，坚持总荷载值不变的方法折算荷载处置。.五、延续梁

5、、板按弹性实际的内力计算：1.活荷载的不利布置：在设计延续梁、板时，应研讨活荷载如何布置将使梁、板内某一截面的内力绝对值最大，这种布置称为活荷载的最不利布置1活荷载对跨中和支座弯矩影响：跨内布置活荷载，本跨支座产生负弯矩，相邻支座产生正弯矩，隔跨支座又将产生负弯矩；跨内布置活荷载，本跨跨中产生正弯矩，相邻跨跨中产生负弯矩，隔跨跨中又将产生正弯矩。2活荷载不利布置原那么：欲求某跨跨内最大正弯矩，应将活荷载布置于本跨及隔跨内；欲求某跨绝对值最大负弯矩，本跨不应布置活荷载，而应在其左右邻跨及隔跨内布置活荷载；.欲求某支座绝对值最大负弯矩或支座左右最大剪力，应将活荷载布置于该支座左右跨及隔跨内。2.内

6、力计算等截面、等跨梁板构件：均布及三角形荷载作用下：集中荷载作用下：3.内力包络图：构件各截面在各种能够存在的不利荷载组合下其绝对值最大内力点的连线构成的图，称为内力包络图，包括弯矩包络图和剪力包络图两大类。4.支座弯矩和支座剪力设计值：支座弯矩设计值：支座剪力设计值：均布荷载集中荷载.六、延续梁、板按塑性内力重分布实际的内力计算：1.弹性实际计算延续梁、板存在的问题：1构件截面承载力极限形状计算实际与弹性内力计算不协调；2按内力包络图配置构件各截面资料因其并非同时到达最大值致使各截面资料得不到充分利用；3弹性实际计算时因支座弯矩总是大于跨中弯矩而呵斥支座处截面钢筋拥堵、构造复杂、施工不便。2

7、.塑性铰及塑性内力重分布：1塑性铰概念：梁、板构件截面中自纵向受拉钢筋到达屈服至截面到达极限承载力之前，截面将绕其中性轴转动，类似于出现了一个“铰，此因附近区域塑性变形促使截面发生转动的机构称为“塑性铰。为确保构造具有足够的变形才干，塑性铰应设计成“钢筋铰 。塑性铰的构成缘由是纵向受拉钢筋屈服时为“钢筋铰，塑性铰的构成原因是砼的非弹性变形时称为“砼铰截面设计充分思索塑性开展，内力计算不思索塑性存在必然存在部分截面资料得不到充分利用支座上部钢筋过密，砼不容易到达浇筑质量虚拟的“铰.2塑性铰与普通铰的区别：普通铰不能接受弯矩，而塑性铰那么能接受根本不变的弯矩；弯矩不变性普通铰集中于一点，塑性铰那么

8、有一定长度；区域性普通铰在两个方向均可产生无限转动，而塑性铰那么只能在弯矩作用方向一方向产生有限转动。单向性转动限制性3塑性内力重分布：由于钢筋砼超静定构造的非弹性性质引起的各截面内力间关系不再遵照线弹性关系的景象，称之为“塑性内力充分布。塑性内力重分布过程阅历了弹性内力阶段、截面间弯曲刚度比值改动阶段和塑性铰构成阶段等三个阶段。各截面间按线弹性分配弯矩支座弯矩增长率低于跨中截面弯矩增长率支座弯矩不变，跨中弯矩继续增长至极限弯矩4影响塑性内力重分布的要素：塑性铰的转动才干、斜截面受剪承载力、正常运用条件。截面配筋率、钢筋种类及砼极限应变等出现塑性铰后斜截面承载力也将降低构件运用条件下对变形、裂

9、痕宽度要求等5思索塑性内力重分布的意义：能正确估计构造承载力和运用阶段变形、裂痕；因塑性变形开展而产生的构件各截面间内力按新方式分布.合理布置钢筋，防止支座钢筋拥堵景象，简化配筋构造，方便施工；可使构件破坏前较多截面到达其承载力，充分发扬构造潜力，有效地节约资料；据构造塑性内力重分布规律，可在一定条件和范围内人为地控制构造中弯矩分布，使构造设计得以简化。6不宜采用塑性内力重分布实际的范围：运用阶段不允许出现裂痕或对裂痕开展有较严厉限制的构造；直接接受动力和反复荷载的构造；预应力构造和二次受力叠合构造；要求有较高平安贮藏的构造。3.钢筋砼延续梁、板调幅法内力计算：极限平衡法、塑性铰法、变刚度法、

10、强迫转动法、弯矩调幅法、非线性全过程分析法等1弯矩调幅法概念：弯矩调幅法是将延续梁、板按弹性实际算得的弯矩值和剪力值作适当地调整，然后按调整后的内力进展截面设计的方法。核电站构造吊车梁楼盖主梁.2弯矩调幅法原那么：弯矩调幅后引起的构造内力图形和正常运用形状的变化，应验算调幅后构造承载力及变形，或采取构造措施保证；受力钢筋宜采用HRB400、HRB335级热轧钢筋，砼强度等级宜在C20C45范围内，截面受压区高度应满足0.100.35。3弯矩调幅法步骤：用线弹性方法计算并确定荷载最不利组合下构造控制截面最大弯矩值Me；应验算内力调整后构造形状能否满足运用要求应采用变形性能良好的资料弹性实际计算构

11、件各截面内力.采用降低系数降低各支座截面弯矩，即设计值按下式计算：构造跨中截面弯矩值应取弹性分析所得最不利弯矩值和下式计算值中之较大值：0.2调幅后支座和跨中弯矩均不应小于M0/3;各控制截面的剪力值按荷载最不利布置和调幅后的弯矩由静力平衡条件计算确定。4调幅法计算等跨延续梁、板控制截面内力：等跨延续梁调幅法计算内力：接受均布荷载时:接受集中荷载时:降低支座弯矩计算跨内控制截面弯矩确保截面平安静力平衡条件确定其他内力Page45中表11.2Page46中表11.4Page45中表11.3Page46中表11.5.等跨延续板调幅法计算内力：5调幅法计算不等跨延续梁、板控制截面内力：不等跨延续梁当

12、延续梁搁置在墙上时：当延续梁两端与梁或柱整体衔接时：不等跨延续板调幅法计算内力：边跨：中间跨：【例11.1】一等跨等截面两跨延续梁，计算跨度l0=4.5m，接受均布恒荷载设计值g=8kN/m，均布活荷载g=24kN/m。试采用弯矩调幅法确定该梁的弯矩。支座边缘处截面设计弯矩留意一定要从较大跨度板算起误差才最接近构件实践受力情况.【解】1计算弹性弯矩：2调整支座弯矩降 20% ：3计算跨中截面弯矩：M中=63KN.m无需调整.七、单向板肋梁楼盖的截面设计与构造：1.板的设计要点与构造要求：1板的设计要点：板厚应满足刚度和最小板厚要求；板的经济配筋率为0.30.8%；思索板拱曲有利作用，中间跨跨中

13、及支座截面弯矩可降低20%。2板的构造要点：板中钢筋主要有受力钢筋、分布钢筋、防裂构造钢筋、与主梁垂直的附加钢筋、与承重墙体垂直的附加钢筋和板角附加短钢筋等；板中受力钢筋可为弯起式或分别式两种。2.次梁的截面设计与构造要求：1次梁的设计要点：次梁的跨度普通为46m，梁高为跨度的1/181/12;梁宽为梁高的1/31/2。纵向钢筋的配筋率普通为0.6%1.5%。.2次梁的构造要求：次梁弯起式配筋构造次梁分别式配筋构造3.主梁设计要点与构造要求1主梁的跨度普通在58m为宜；梁高为跨度的1/151/10。主梁除接受自重和直接作用在主梁上的荷载外，主要接受次梁传来的集中荷载。2附加横向钢筋应布置在长度

14、为s=2h1+3b的范围内，以便能充分发扬作用，其计算公式为： 3主梁截面设计时其截面有效高度因次梁和板负弯矩钢筋存在而应适当减小。.11.2钢筋砼现浇双向板肋梁楼盖设计一、双向板概念、外形及方式：1.概念：在纵横两个方向弯曲且都不能忽略的板，称之为双向板。2.支承方式：四边支承、三边支承、两邻边支承或四点支承3.平面外形：正方形、矩形、三角形、圆形及其他外形二、双向板的受力及破坏特点：板底裂痕形状板底裂痕首先出如今长边中点跨中附近，并随着荷载的添加逐渐向板角方向开展，最终由于板底裂痕处钢筋到达屈服，跨中板顶受压区砼被压碎而破坏。板顶在支座负弯矩作用下也将产生沿板边开裂的裂纹，至板角部位绕板角

15、呈大致弧形开裂，最终破坏时板顶裂痕处钢筋也经常到达屈服形状。板顶裂痕形状经过实验证明，双向板荷载是沿长短两个方向传送的，沿短跨方向传送荷载大于沿长跨方向。支座上部接近角部有明显翘曲景象，阐明荷载传送是中间大、两边小。.三、双向板按弹性实际的内力计算：1.单块双向板内力计算表格法：当板厚远小于板短边边长的1/8-1/5，且板的挠度远小于板的厚度时，双向板可按弹性薄板实际计算。工程中为简化计算编制了六种支承情况下双向板的弯矩系数和挠度系数，计算中只需给出板的支承情况、长短跨之比及荷载数值，就可以直接经过查表计算双向板支座和跨中弯矩值。砼板=0.22.多跨延续双向板内力计算：1跨中最大弯矩求解：按“

16、棋盘式布置活荷载双向板内力计算时，可将板上荷载分为正对称荷载q/2+g，一切内支座均为固定支座，边支座类型不变和反对称荷载q/2，一切内支座均为铰支座，边支座类型不变分别按查表法计算双向板跨中弯矩值，最后对应板块弯矩值叠加即为双向板跨中弯矩值。.2支座最大负弯矩求解：将活载和恒载满跨布置于各板区格，边支座仍按原支座类型，一切内支座均为固定支座，查表计算各区格支座弯矩即为多跨延续双向板最终支座弯矩。四、双向板按塑性铰线法计算：1.塑性铰线法计算双向板的步骤：假定板的破坏机构利用虚功原理建立荷载与塑性铰线上弯矩之间的关系求解各塑性铰线上弯矩设计截面2.塑性铰线法的根本假定：(1)沿塑性铰线单位长度

17、上的弯矩为常数，等于相应板配筋的极限弯矩；(2)构成破坏机构时，整块板由假设干个刚性板块和假设干条塑性铰线组成，忽略各刚性板块的弹性变形和塑性铰线上的剪切变形及改动变形，即整块板仅思索塑性铰线上的弯曲转动变形。3.破坏机构确实定：塑性铰线位置确定的四个原那么1对称构造有对称的塑性铰线；2正弯矩部位出现正塑性铰线，负弯矩部位出现负塑性铰线；3塑性铰线应满足转动要求，每一条塑性铰线都是两相邻刚性板块的公共边境，应能随相邻板块一同转动，因此塑性铰线必需经过相邻板块转动轴交点；.4塑性铰线数量应使整块板成为一个几何可变体系。4.塑性铰线法计算根本原理：虚功原理根据虚功原理，外力所作的功应等于内力所做的

18、功，内功等于各塑性铰线上的弯矩向量与转角向量乘积的总和，外功等于微单元体ds上外力的大小与该处竖向位移乘积的积分，即：【例题11.2】用塑性铰线法计算两邻边简支的等腰直角三角形各向同性板的极限荷载pu。【解】因板对称于对角线，所以正塑性铰线一定位于直角平分线上，即正塑性铰线与直角边的夹角为45内功为：1塑性铰线上A点发生单位位移，如右图所示：A那么那么有外力所作的功为：由于由虚功方程U=W可得：得：.5.塑性铰线法计算四边固定矩形板极限承载力：单位长度正塑性绞线的受弯承载力：单位长度负塑性铰线的受弯承载力：塑性铰线1：塑性铰线2：塑性铰线3、4：塑性铰线5、6：.最后由虚功方程得：6.双向板塑

19、性铰线设计计算公式：代入根本计算式可得：.(1)三边延续、一长边简支。跨中弯矩为：(2)三边延续、一短边简支。长跨跨中正截面受弯承载力设计值为：双向板的两种幂式破坏3两相邻边延续、另两相邻简支。两向跨中弯矩分别取上述两种情况的弯矩值。五、双向板的截面设计与构造要求：1.截面设计：1多跨延续双向板中间跨跨中及中间支座弯矩折减20%；.2多跨延续双向板边跨跨中及第一内支座弯矩在lb/l01.5时折减20%， 1.5lb/l02.0时折减10%；3角区格双向板不思索弯矩折减。2.双向板构造要求：1双向板设计配筋时可划分为中间板带和边缘板带，边缘板带钢筋可为中间板带配筋的一半；2支座配筋沿支座均匀布置

20、，并不思索减少；3板面构造钢筋配置与单向板楼盖一样。六、双向板肋梁楼盖支承梁设计：双向板接受竖向荷载时，直角相交的相邻支承梁总是按45线来划分负荷范围的，故沿短跨方向的支承梁接受板面传来的三角形分布荷载，沿长跨方向的支承梁接受板面传来的梯形分布荷载。三角形荷载作用时折算荷载值：梯形荷载作用时折算荷载值：.11.3 无梁楼盖设计一、无梁楼盖的构造组成与受力特点：1.构造组成：板、柱帽无帽顶板的矩形柱帽、有折线顶板柱帽、矩形顶板柱帽2.楼盖方式：现浇式无梁楼盖和装配式无梁楼盖3.楼盖特点：抗侧刚度差，层数较多或有抗震要求时宜增设剪力墙构成板柱-抗震墙构造4.楼盖破坏形状及受力特点：柱上板带支承于柱

21、帽，跨中板带支承于柱上板带弹性支座，无梁楼盖中心挠度为柱上板带跨中挠度和跨中板带跨中相对挠度之和，普通大于肋梁楼盖中心挠度。实验阐明无梁楼盖在荷载作用下柱帽顶部先出现裂痕，随后在跨度1/3处相继出现平行于柱列的板底裂痕，最终因柱列轴线和柱帽顶上裂痕和跨中板底裂痕处钢筋屈服、砼压碎而破坏，整个板弯曲成“碗形拉网形。故而板短跨受力大于长跨受力，短跨钢筋布置于长跨钢筋外侧，与双向板相反.确定柱帽尺寸及配筋时，应满足柱帽边缘处平板的受冲切承载力要求。经过实验可以发现，冲切破坏锥锥面与平板面大致呈45，受冲切承载力与ft、部分荷载周边长度、板纵横向配筋率呈线性关系，与板厚呈抛物线关系，配置弯起钢筋和箍筋

22、可以大幅提高平板的抗冲切承载力二、柱帽及板受冲切承载力计算：1.冲切破坏实验：2.受冲切承载力计算公式：1不配置箍筋或弯起钢筋的钢筋砼平板冲切承载力计算公式：2当受冲切承载力不能满足上式要求，且板厚不小于150mm时，可配置箍筋或弯起钢筋。此时受冲切截面应符合以下条件：3当配置箍筋时，受冲切承载力按下式计算：4当配置弯起钢筋时，受冲切承载力按下式计算：.三、竖向均布荷载下无梁楼盖的内力计算：准确计算法、阅历系数法和等效框架法1.阅历系数法：1构造布置应满足的条件：每个方向至少应有三个延续跨；同方向相邻跨差值不应超越较长跨度的1.3倍；任一区格板的长、短边之比宜2；可变荷载与永久荷载比值3.2阅

23、历系数法计算步骤：分别按下式计算每个区格两个方向的总弯矩设计值：将每一方向的总弯矩分别分配给柱上板带和跨中板带的支座截面和跨中截面，即将总弯矩M0 x或M0y乘以下表所列系数。.在坚持总弯矩值不变的情况下，允许将柱上板带负弯矩的10%分配给跨中板带负弯矩。2.等效框架法：(1)计算等代框架梁、柱的几何特征。(2)按框架计算内力。当仅有竖向荷载作用时，可近似按分层法计算；(3)计算所得的等代框架控制截面总弯矩，按照划分的柱上板带和跨中板带分别确定支座和跨中弯矩设计值，即将总弯矩乘以下表中所列的分配比值。方形板的柱上板带和跨中板带的弯矩分配比值矩形板的柱上板带和跨中板带的弯矩分配比值.四、截面设计

24、与构造要求：1.截面的弯矩设计值：除边跨及边支座外，一切其他部位截面的弯矩设计值均为按内力分析得到的弯矩乘以0.8。2.板厚及板的截面有效髙度：板的截面有效高度取值时，假设同一部位的两个方向弯矩同号时，由于纵横向钢筋叠置，应分别取各自的截面有效高度。3.板的配筋构造：.4.柱帽配筋构造要求：板中抗冲切钢筋布置(a)箍筋;(b)弯起钢筋柱帽的配筋构造(a)无帽顶板矩形柱帽的配筋;(b)有折线顶板矩形柱帽的配筋;(c)有矩形顶板柱帽的配筋11.4 钢筋砼装配式楼盖设计一、装配式楼盖的方式：铺板式、密肋式和无梁式三种二、预制楼板与预制梁：1.预制板的方式与尺寸：.实心板：普通取板厚h=l/30跨度，常用板厚6080mm。预应力空心板：h = l/35l/30 跨度,常用截面高度有110mm和180mm两种。钢筋混凝土空心板：h = l/25l/20 跨度2.预制梁的方式与尺寸：梁截面高度普通为其跨度的1/81/14，截面宽度为截面高度的1/21/3，且应满足模数规定三、预制构件的计算特点：除计算运用