钢筋混凝土梁板结构设计

1、给水排水工程结构Water and Waste Water Engineering Structure 1本章主要介绍钢筋混凝土水池顶盖楼盖、屋盖的类型及各自的受力特点和构造。要求掌握现浇整体式单向板、双向板肋形梁板结构的受力特点及构造要求；理解钢筋混凝土现浇圆形平板、现浇整体式无梁板结构的受力特点及构造要求；了解装配式楼盖的结构布置、预制梁板的形式、连接及构造要求；了解板上开孔的构造处理。 本章提要第八章 钢筋混凝土梁板结构设计2概 述 钢筋混凝土梁板结构应用十分广泛。房屋建筑中的楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯，水池中的顶盖和底板，承受侧向水平力的矩形水池池壁和挡土墙，都是梁板结构。梁板结构是

2、建筑结构的主要组成局部，在建筑结构中，混凝土楼屋盖的自重和造价均占有较大比例。例如，对于612层的框架结构，楼盖的钢筋用量占整个结构总钢筋用量的50，因此，梁板结构的合理设计对于建筑结构的平安和经济具有重要意义。34单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖无梁楼盖梁板结构形式 5无梁密肋楼盖单向板密肋楼盖67891011121314一、钢筋混凝土梁板结构的分类 钢筋混凝土楼盖按施工方法分类，可分为整体式(或现浇式) 、装配式和装配整体式三种。1整体式(或现浇式楼盖刚度大，整体性好，抗震抗冲击性能好，防水性好，对不规那么平面的适应性强；其缺点是费工、费模板，施工工期长，冬季施工麻烦(例如，必须采用专

3、门的防冻防寒措施)。 2装配式楼盖施工进度快，节省模板，工业化程度高，但整体性较差，且易裂缝，主要用于多层房屋，如多层住宅。3装配整体式楼盖兼有现浇式和装配式的某些优缺点，主要用于整体性要求较高的建筑。151). 现浇梁板结构 16 2).装配式楼盖 常用现浇梁、预制板安装而成。常用于多层民用建筑楼屋盖，荷载不大的多层工业厂房楼盖。 优点：便于工业化生产，施工速度较快。缺点：整体性、防水性较差，不便在楼板上开洞。3).装配整体式楼盖 在预制楼盖上整浇一层钢筋砼整浇层。优点：整体性、抗震性均较装配式楼盖好。缺点：造价较装配式楼盖高。 1718a单向板肋形楼盖；b双向板肋形楼盖；c井式楼盖；d密肋

4、楼盖；e无梁楼盖图8.11 楼盖的结构形式 钢筋混凝土楼盖按结构形式可分为单向板肋形楼盖、双向板肋形楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖，如图8.11所示。 19二、单向板和双向板的根本概念 我们研究矩形板的受力特点。图8-2所示为承受竖向均布荷载q且四边简支的矩形板。设其长、短边跨度分别为l2和l1我们研究q沿长、短边方向的传递情况。为此，从板的中部取出两个相互垂直的单位宽板带，并设l2和l1方向的板带所承担的荷载分别为q2和q1，那么 q q1+q2 ( a ) 略去相邻板带的相互影响，上述两个板带在交点处的挠度相等，故可得 20212223单向板与双向板 (a) 两对边简支矩形板(b) 两

5、对边简支矩形板的弯曲形状单向板24四边支承板25第一节 整体式单向板肋形梁板结构第二节 整体式双向板肋形梁板结构第三节 圆形平板第四节 整体式无梁板结构第五节 板上开孔的构造处理本 章 内 容26本 章 内 容 现浇肋形楼盖 装配式楼盖 8.3 钢筋混凝土楼梯 27第一节 整体式单向板肋形梁板结构 肋形楼盖由板、次梁、主梁组成，三者整体相连，通常为多跨连续的超静定结构。每一区格的板一般四边均有支承，板上的荷载通过双向受弯传到四边支承的构件上。但当区格板的长边l2与短边l1之比较大时(2)，板上的荷载主要沿短边方向传递到支承构件上，而沿长边方向传递的荷载较小，可忽略不计。 8.1.1 受力特点

6、2829?混凝土标准?(GB50010-2002)规定:当l2/l1时应按双向板计算；当2.0120mm时，可采用45。采用弯起式配筋时，应注意相邻两跨跨内和中间支座的钢筋直径和间距要相互配合，间距应有规律，直径种类不宜过多，以利于施工。别离式配筋锚固稍差，耗钢量略高，但设计和施工都比较方便，是目前工程中常用的配筋方式。74连续单向板内受力钢筋的弯起和截断，一般可按图确定，不必绘制弯矩包络图，图中a的取值，当相邻跨度之差不超过20，可按以下规定采用： 当q/g3时，aln/4；当q/g3时，aln/3。 其中 ln 为板的净跨长；q、g分别为板上均布活荷载和均布恒荷载。 假设板的相邻跨度之差超

7、过20，或各跨荷载相差较大时，宜绘制弯矩包络图以确定受力钢筋的弯起和截断。75 当板端与池壁整体连接时，端支座处钢筋的弯起和截断位置，可参照图810中间支座确定。同时，负弯矩钢筋伸入池壁的锚固长度应不小于充分利用钢筋抗拉强度的最小锚固长度(如图811所示)763 板中构造钢筋 (1) 分布钢筋单向板的配筋计算，仅考虑了沿短边跨的跨中和支座弯矩。沿长边的弯矩虽然很小可不计算，但在构造上应沿长边配置一定数量的钢筋以抵抗实际存在的弯矩。因此，在平行于单向板的长跨即垂直于受力钢筋的方向，应布置分布钢筋。分布钢筋应放置在受力钢筋的内侧，以使受力钢筋具有尽可能大的截面有效高度h0。 分布钢筋的作用是，固定

8、受力钢筋的位置，将集中荷载均匀地分布到受力钢筋上，承受实际存在的弯矩和混凝土的温度和收缩引起的应力。 分布钢筋的用量不宜少于受力钢筋截面面积的15，不小于板截面面积的0.15，分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm。77(2)负弯矩构造钢筋 整体式单向板实际上是周边支承板，故主梁也将对板起支承作用。而且靠近主梁的竖向荷载将直接传递给主梁。所以，主粱附近的板面会产生一定的负弯矩。此外当板边嵌固在墙内且在计算中按铰支考虑时，也应配置一定的构造钢筋以抵抗实际中可能存在的负弯矩。因此板中的负弯矩构造钢筋包括：垂直于主梁的板面附加钢筋、板端嵌入墙内的板面附加钢筋及嵌入墙内的板角附加钢筋。7

9、8a 垂直于主梁的板面附加钢筋(与主梁垂直的附加负筋) 整体式单向板实际上是周边支承板，故主梁也将对板起支承作用。主梁梁肋附近的板面上，由于力总是按最短距离传递，所以荷载大局部传给主梁，因此存在一定负弯矩。为此在主梁上部的板面应配置附加短钢筋，其直径不宜小于8mm，间距不大于200mm，且单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位宽度内受力钢筋截面面积的1/3，伸入板内的长度从梁边算起每边不宜小于板计算跨度l0的1/4，如以下图。79 b 嵌入墙内的板面附加钢筋(与承重砌体墙垂直的附加负筋) 嵌固在承重砌体墙内的板，由于支座处的嵌固作用将产生负弯矩。所以，沿承重砌体墙应配置不少于8200的附加负筋

10、，伸出墙边长度l0/7，如以下图。c 嵌入墙内的板角附加短钢筋 两边嵌入砌体墙内的板角局部，应在板面双向配置不少于8200的附加短钢筋，每一方向伸出墙边长度l0/4， l0 为短边的跨度。如以下图。 80图8.10(a) 连续单向板的配筋方式 (a)一端弯起式；b两端弯起式；c别离式 8182图8.12(a) 板内与主梁垂直的附加负筋 83图8.12(b) 板内与主梁垂直的附加负筋 84图8.13(a) 墙边和角部附加负筋85图8.13(b)868.1.5 梁的配筋计算要点 连续次梁和连续主梁应按正截面和斜截面承载力要求计算配筋，同时还需要验算裂缝宽度和挠度。 板和次梁、主梁是整体连接的，故板

11、可作为梁的翼缘。在梁的正截面承载力计算和刚度计算时，跨内正弯矩区段板位于受压区，应按T形截面计算；在梁的支座处负弯矩区段，板位于受拉区，那么应按矩形截面计算。在验算裂缝宽度时，梁的有效受拉截面面积 Ate 在正弯矩区段按矩形计算；在负弯矩区段按有受拉翼缘的T形截面计算。87 在计算主梁支座处负弯矩区的正截面和斜截面承载力时，需要注意截面有效高度ho 的取值。在主梁支座处，如图8-14所示，主梁和次梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，主梁负弯矩钢筋一般应放在次梁负弯矩钢筋的下面(板的负弯矩钢筋位于二者之上)，这就减小了主梁的有效高度. 因此，计算主梁在支座处的负弯矩钢筋时，截面有效高度ho 的取值为:一

12、排钢筋时， ho = h-(5565)mm 两排钢筋时， ho = h-(8090)mm 其中， h 为主梁截面高度。88次梁的截面高度一般为跨度的1/181/12，梁宽为梁高的1/31/2。纵向钢筋的配筋率一般为。次梁的一般构造要求与第3,4章受弯构件的配筋构造相同。次梁的配筋方式有弯起式和连续式。当次梁的跨度相等或相邻跨跨度相差不超过20，且活荷载与恒荷载之比q/g3时，梁中纵向钢筋沿梁长的弯起和截断可参照图确定，而不必绘制弯矩包络图和材料图。8.1.6 次梁的构造 89图8.15(a) 次梁的钢筋布置 (a)有弯起钢筋；b无弯起钢筋 9091 主梁的截面高度一般为跨度的1/151/10，

13、梁宽为梁高的1/31/2。 主梁的一般构造要求与次梁相同。主梁支座截面的钢筋位置如图8.15(b)所示。1. 主梁内纵向钢筋的弯起与截断 主梁内纵向钢筋的弯起与截断的位置，应按弯矩包络图确定。在梁各跨的正弯矩钢筋中，可按第四章弯起钢筋的构造要求进行弯起，以抵抗负弯矩或剪力。当需要用弯起钢筋抗剪时，第一排弯起钢筋的上弯点到支座边缘的距离不应大于允许的Smax，习惯作法是在距支座边缘50mm处弯下第一排弯起钢筋，在距支座边缘分别为 h 和 2h处弯下第二排、第三排弯起钢筋。8.1.7 主梁的构造 9293图8.15b 主梁支座截面的钢筋位置 94 当抗剪弯起钢筋不能在需要的地方弯起或抗剪弯起钢筋缺

14、乏以承受剪力时，可增设附加弯起钢筋(鸭筋)，但不允许设置浮筋(如图8-16所示)。952梁端的构造 当梁端支承在砖墙或砖柱上且无约束时，梁端配筋构造可如图8-17(a)所示，图中2号钢筋为架立钢筋。 当梁端有局部约束(如图817(b)中的三种情况),但按简支计算时，端支座处应配附加钢筋(图中2号钢筋)以抵抗实际存在的负弯矩，其截面面积应不 少于跨中下部纵向钢筋截面面积的l4，且不少于2根，其伸出支座内边缘的长度不应小 于 l5 (l为计算跨度)。下部纵向钢筋伸人支座的长度l as应按第四章的规定采用。96973传递集中荷载的附加箍筋或吊筋 次梁与主梁相交处，次梁传来的集中荷载有可能在主梁上产生

15、斜裂缝而引起局部破坏，所以，在主梁与次梁的交接处应设置附加横向钢筋。 位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋箍筋、吊筋承担，附加横向钢筋宜优先采用箍筋。附加横向钢筋应布置在长度为s=2h1+3b的范围内，如以下图。 9899图8.18(a) 附加横向钢筋布置 100图8.18(b) 附加横向钢筋布置 附加箍筋和吊筋的总截面面积按下式计算：101102103104105106107108109110在荷载的作用下,在两个方向上弯曲,且不能忽略任一方向弯曲的板称为双向板1. 双向板的受力分析第二节 整体式双向板板肋形梁板结构111当时，得：；当时，得：；当时，得：当,按单向板

16、计算；而当 按双向板计算 1122. 双向板的试验研究113四边搁置无约束肋形楼盖1141双向板沿两个方向弯曲和传递荷载，即两个方向共同受力，所以两个方向均需配置受力钢筋2图为双向板破坏时板底面及板顶面的裂缝分布图，加载后在板底中部出现第一批裂缝，随荷载加大，裂缝逐渐沿45角向板的四角扩展，直至板底部钢筋屈服而裂缝显著增大。当板即将破坏时，板顶面四角产生环状裂缝，这些裂缝的出现促进了板底面裂缝的进一步扩展，最后板告破坏。8.2.1 双向板的受力特点 第二节 整体式双向板板肋形梁板结构1153双向板在荷载作用下，四角有翘起的趋势，所以板传给四边支座的压力沿板长方向不是均匀的，中部大、两端小，大致

17、按正弦曲线分布。4细而密的配筋较粗而疏的配筋有利。 116图8.10 双向板的裂缝分布 a正方形板板底裂缝；b矩形板板底裂缝；c矩形板板面裂缝 117双向板内力计算弹性理论计算方法单块双向板的内力计算四边支承的板,有六种边界条件:(1)四边简支； (2)一边固定，三边简支； (3)两对边固定，两对边简支； (4)四边固定； (5)两邻边固定，两邻边简支； (6)三边固定，一边简支。118单位板宽内的弯矩设计值为:m跨中或支座单位板宽内的弯矩设计值(kNmm)；q板上作用的均布荷载设计值(kNm2), l短跨方向的计算跨度(m) 查附录3-3附表3-3(1)所得弯矩系数。 119需指出：附录3-

18、3中附表是根据材料的波桑比0制定的。当0时，可按下式计算跨中弯矩 对钢筋混凝土，=0.2 或 16120连续双向板的内力计算(1)跨中最大弯矩的计算活荷载的不利布置如以下图：在正对称荷载 (g+q/2)作用下：中间支座近似的看作固定支座 中间区格均可视为四边固定的双向板 在反对称荷载 (q/2) 作用下：中间支座视为简支支座 ,中间各区格板均可视为四边简支板的双向板。 121 (2)支座最大弯矩的计算 假定永久荷载和可变荷载都满布连续双向板所有区格时，支座弯矩出现最大值 即在正对称荷载 (g+q) 作用下：中间区格均可视为四边固定的双向板 对于边、角区格，外边界条件应按实际情况考虑。122双向

19、板的板厚不宜小于80mm。为满足板的刚度要求，简支板板厚应l01/45，连续板应l01/50l01为短边的计算跨度。双向板的配筋方式有弯起式和别离式两种。双向板按跨中正弯矩求得的钢筋数量为板的中央处的数量，靠近板的两边，其弯矩减小，钢筋数量也可逐渐减少。为方便施工，可将板在l01和l02方向各划分为两个宽为l01/4l01为短跨的边缘板带和一个中间板带，见图所示。 8.2.2 双向板的构造 123双向板中受力钢筋的直径、间距和弯起点、切断点的位置，以及沿墙边、墙角处的构造钢筋要求，均与单向板的有关规定相同。124图8.11 板带的划分125双向板沿两个方向传递给支承梁的荷载可采用近似方法确定，

20、即从每一区格板的四角作45分角线，把整块板分为四小块，每块面积上的荷载就近传至其支承梁上，如以下图。沿短跨方向的支承梁承受板面传来的三角形荷载，沿长跨方向的支承梁承受板面传来的梯形荷载。 8.2.3 双向板支承梁的受力特点 126图8.12 双向板支承梁承受的荷载127 装配式楼盖1横墙承重住宅、宿舍等建筑因其开间不大，横墙间距较小，可采用横墙承重，将楼板直接搁置在横墙上，如以下图。这类布置方案楼盖横向刚度较大。8.3.1 结构平面布置方案 1282纵墙承重教学楼、办公楼、食堂等建筑因内部空间要求较大，横墙间距较大，一般可采用纵墙承重，将楼板直接搁置在纵向承重墙上或将楼板铺设在梁上，如以下图。

21、这类布置方案结构平面布置灵活。1293纵横墙承重如以下图，楼板一局部搁置在横墙上，一局部搁置在大梁上，而大梁那么搁置在纵墙上，这类布置方案称为纵横墙承重方案。4内框架承重如以下图，楼板沿纵向搁置在大梁上，大梁一端搁置在纵墙上，另一端那么与柱整体相连，形成内框架。这类布置方案常用于仓库、商店等要求有较开阔平面的建筑。 130图8.13 横墙承重 131图8.14 纵墙承重132图8.15 纵横墙承重 133图8.16 内框架承重 134常用的预制板有实心板、空心板、槽形板、T形板、夹心板等，如以下图，一般均为本地区通用定型构件，由预制构件厂供给。实心板上下外表平整，制作简单，适用于荷载及跨度较小

22、的走廊板、楼梯平台板、地沟盖板等。空心板较实心板的自重轻，节省材料，且刚度大，隔音、隔热效果亦好，但其板面不能任意开洞。空心板的空洞可为圆形、正方形、长方形、椭圆形等，如以下图。8.2.2 预制板的形式 135槽形板有肋向下的正槽形板和肋向上的倒槽形板，如以下图。正槽形板可以较好利用板面混凝土受压，但不能提供平整的天棚，倒槽形板那么与之相反。槽形板的板面开洞较自由，在工业建筑中应用较广，但其隔音、隔热效果较差。夹心板通常做成自防水保温屋面板，在两层混凝土中间填充泡沫混凝土等保温材料，将承重、保温、防水三者结合在一起。136图8.17 常用的预制板类型137图8.18 空心板的类型138图8.1

23、9 槽形板的类型 139一般混合结构房屋中的楼盖梁往往是简支梁或带悬挑的简支梁，也常采用连续梁。梁的截面形式见图。8.2.3 预制梁 140图8.20 梁的截面形式141装配式楼盖的连接包括板与板之间、板与墙梁之间以及梁与墙之间的连接。1板与板的连接板与板的连接，一般应采用不低于C15的细石混凝土或M15的水泥砂浆灌缝，见图a。当楼板有振动荷载或不允许开裂以及对楼盖整体性要求较高时，可在板缝内加短钢筋，见图b。8.2.4 装配式楼盖的连接 1422板与墙或板与梁的连接板与支承墙或支承梁的连接可采用在支座上坐浆1020mm厚，且板在砖墙上的支承长度不应小于100mm，在混凝土梁上不应小于6080

24、mm，如以下图。空心板两端的孔洞应用混凝土块或砖块堵实，防止在灌缝或浇筑混凝土面层时漏浆。143板与非支承墙的连接一般采用细石混凝土灌缝，见图a。当板长5m时， 应配置锚拉筋，以加强其与墙的连接，见图723b；假设横墙上有圈梁，那么可将灌缝局部与圈梁连成整体，其整体性更好，见图c。 1443梁与墙的连接梁在砖墙上的支承长度，应满足梁内受力纵筋在支座处的锚固要求及支承处砌体局部受压承载力要求。预制梁的支承处应坐浆，必要时可在梁端设拉结钢筋。4对于抗震设防区的多层砌体房屋，当圈梁设在板底时，预制板应相互拉结，并与梁、墙或圈梁拉结，参见图。145图8.21 预制板灌缝及面层 (a)预制板灌缝；b预制

25、板面层146图8.22 板与支承墙梁的连接 147图8.23 板与非支承墙的连接 (a)板与非支承墙连接；b板长5m配锚拉筋；c板长5m配圈梁 148图8.24 板底有圈梁时板端头连接 1498.3 钢筋混凝土楼梯钢筋混凝土楼梯可分为现浇整体式和装配式两类。现浇整体式楼梯的结构设计较灵活，整体性好；装配式楼梯的制造工业化程度高，施工速度快。现浇钢筋混凝土楼梯按其结构形式和受力特点可分为板式楼梯、梁式楼梯及一些特种楼梯，如螺旋板式楼梯和悬挑板式楼梯，如以下图。8.3.1 钢筋混凝土楼梯的类型 150板式楼梯由踏步板、平台板和平台梁组成，一般用于跨度在3m以内的小跨度楼梯较为经济。板式楼梯的下外表

26、平整，施工支模方便，外观也较轻巧，但斜板较厚为楼段板水平长度的1/251/30，当跨度较大时，材料用量较多。梁式楼梯由在斜板两侧或中间设置的斜梁、踏步板、平台板和平台梁组成。用于梯段较长时较为经济，但梁式楼梯的支模及施工均较板式楼梯复杂，且外观也显得笨重。151螺旋板式楼梯及悬挑板式楼梯，其造型美观，建筑效果较好，常用于公共建筑中，但其受力较复杂、计算困难、材料用量大、造价高。装配式楼梯由预制的踏步板、斜梁、平台板和平台梁组成。在一般民用建筑中，能起到加快施工进度和降低造价的作用。152图8.25 现浇楼梯形式 (a)板式楼梯；b梁式楼梯；c螺旋板式楼梯；d悬挑板式楼梯 1531斜板板式楼梯斜

27、板承受均布面荷载作用，两端支承在平台梁上；平台板承受均布面荷载作用，两端支承在平台梁或墙上；平台梁承受楼梯斜板和平台板传来的均布线荷载作用，并传至墙体，由墙体再传给建筑物的根底。斜板的厚度h1/251/30l0，一般可取h100120mm。斜板内分布钢筋应在受力钢筋的内侧，可采用6或8，并在每踏步下设置不少于1根，见图。8.3.2 现浇式楼梯的构造 1542平台板与平台梁平台板一般为一块单向板，见图。因板支座的转动会受到一定约束，所以一般将板下部钢筋在支座附近弯起一半或在板面支座处另加短钢筋，其伸出支承边缘长度为ln/4，如以下图。平台梁除承受平台板传来的荷载外，主要承受斜板传来的均布荷载图，其构造同一般受弯构件。155图8.26 板式楼梯的配筋 156图8.27 平台板的两种支承方式 157图8.28 平台板配筋158图8.29 板式楼梯平台梁计算简图1591踏步板梁式楼梯的踏步板两端支承在斜梁上，按