梁板结构解析课件

1、 梁板结构设计 梁板结构设计梁板结构解析课件概 述 梁板结构是常用的水平结构体系，由梁+板组成，亦可有板无梁 。形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。概 述 梁板结构是常用的水平结构体系，由梁+板楼盖的主要结构功能（1）结构的水平承重体系，把楼盖上的竖向力传给竖向结构；（2）把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构；（3）作为竖向结构构件的水平联系和支撑。楼盖的结构设计要求（1）在竖向荷载作用下，满足承载力和竖向刚度的要求；（2）在楼盖自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性；（3）与竖向构件有可靠的连接，以保证竖向力和水平力的传递楼盖的主要结构功能楼盖的结构设计要求施工方法现浇式装配式装

2、配整体式整体性好、刚度大、布置灵活，适用于楼面荷载大、平面形状不规则、抗震要求较高的建筑物;但耗模板、工期长。施工速度快，整体性、刚度较差。部分为预制构件，安装完成后，二次浇注，集合了现浇式和装配式的优点。分 类施工方法现浇式装配式装配整体式整体性好、刚度大、布置灵活，适(a) 单向板肋梁楼盖(b) 双向板肋梁楼盖(d) 密肋楼盖(c) 井式楼盖分 类结构形式(a) 单向板肋梁楼盖(b) 双向板肋梁楼盖(d) 密肋楼盖(e) 扁梁楼盖楼盖结构类型 (types of floor systems)(f) 无梁楼盖分 类结构形式(e) 扁梁楼盖楼盖结构类型 (types of floor单向板：荷

3、载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。双向板：荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。单向板与双向板单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。单（1） 对于四边支承的板时，应按双向板计算；时，可按沿短边方向受力的单向板计算;时，宜按双向板计算。（2） 对两对边支承的板，应按单向板计算。（1） 对于四边支承的板时，应按双向板计算；时，可按沿短边方单向板楼盖传力方式： 板上荷载次梁主梁墙、柱基础双向板楼盖传力方式： 板上荷载墙、柱基础两个方向梁单向板楼盖传力方式：板上荷载次梁主梁墙、柱基础双向板楼盖传力单向板肋形楼（屋）盖设计设计内容与步骤1）结构平面布置

4、，确定板厚和主、次梁截面尺寸2）确定板和主、次梁的计算简图 3）荷载和内力计算 4）截面承载力计算（配筋），有时需变形和裂缝验算 5）绘制施工图 单向板肋形楼（屋）盖设计设计内容与步骤1）结构平面布置，确定单向板肋梁楼盖结构平面布置结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置结构平面布置方案 (a) 主梁横向布置(b) 主梁纵向布置(c) 只布置次梁单向板肋梁楼盖布置方案单向板肋梁楼盖结构平面布置结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的 应综合考虑建筑功能、造价及施工条件等，合理确定结构的平面布置。根据工程实践，常用跨度为： 单向板 ：（23）m 次 梁 ：（46）m 主 梁 ：（58）m 应综合考虑建筑

5、功能、造价及施工条件等，合理确定结构件种类高跨比（ ）备 注多跨连续次梁多跨连续主梁单跨简支梁1/181/121/141/81/141/8梁的宽高比（ ）一般为1/31/2， 以50mm为模数单向板简 支连 续1/351/40最小板厚： 屋 面 板 h60mm 民用建筑楼板 h 70mm 工业建筑楼板 h 80mm双向板四边简支四边连续1/451/50高跨比 h/l 中的 l 取短向跨度板厚一般宜为80mm h 160mm梁、板截面的常用尺寸 梁、板截面尺寸构件种类高跨比（ ）备 注多跨连续次梁1/1支撑条件的简化：板、梁支撑在砌体上:板、次梁支撑在梁上：主梁支撑在柱上：铰支座 刚性支座考虑实

6、际存在的负弯矩，应配一定数量的构造钢筋结构的荷载和计算简图支撑条件的简化：板、梁支撑在砌体上:铰支座 刚性支座考虑实际梁板结构解析课件连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、跨度、刚度及荷载有关，但对某一跨来说，与其相隔两跨以上的其余跨内的荷载对其影响很小。对于跨数超过5跨的连续梁板，当各跨荷载相同且跨度相差不超过10%时，按5跨等跨连续梁计算边支座第一内支座中间支座计算跨数边跨中间跨连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、跨度、刚度及荷载有关，但（1） 板1）计算单元：1m宽板带2） 荷 载 ：均布荷载（恒荷载和活荷载）3） 连 续 梁 ：次梁、墙作为板的不动铰支座 4）计算跨度：中间跨 ： 边跨：

7、 （1） 板1）计算单元：1m宽板带（2） 次梁 1）荷载范围 ：次梁左右各半跨板 2）荷 载 ： 恒载：次梁左右各半跨板自重、次梁自重 活载：次梁左右各半跨板上活载 3） 连 续 梁 ： 时，认为主梁是次梁的不动铰支座，否则应取交叉梁系进行分析。 4）计算跨度：中间跨 ： 边跨:（2） 次梁 1）荷载范围 ：次梁左右各半跨板 （3） 主梁 1）荷载范围 ：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次 梁间距 2） 荷 载 ：集中荷载 3） 连 续 梁 ：当 较小，可将柱作为主梁的不动铰支座 框 架 ： 时，应考虑柱对主梁的 转动约束作用 4）计算跨度 ：与次梁相同（3） 主梁 1）荷载范围 ：主

8、梁左右各半个主梁间距，次荷载(1) 恒载：自重、粉灰重等。恒载标准值体积材料自重(2) 活荷载：人群、家具等。板和次梁一般以均布荷载为主。活荷载标准值可查荷载规范承载力计算荷载用设计值，要将荷载标准值乘以荷载分项系数G 或Q 。荷载(1) 恒载：自重、粉灰重等。恒载标准值体积材料自重1、板和次梁的折算荷载 次梁抗扭刚度对板的影响 为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的办法，即： 板次梁1、板和次梁的折算荷载 次梁抗扭刚度对板的影响 为了考虑次活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图2、活荷载不利布置活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图2、活荷载不利布置2、活荷载不利布置结构

9、的控制截面：M/Mu最大的截面；若Mu相同，即为M最大截面。求控制截面的最危险内力，需研究结构的最不利荷载组合，即活荷载的最不利布置。活荷载不利布置规律：（1）求某跨跨中 ，该跨布置活荷载，然后隔跨布置（2）求某跨跨中 或 ，左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置（3）求某支座 ，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置（4）求某边支座 ，与活荷载布置与求该跨跨内最大正弯矩时相同；当求中间跨支座最大剪力时，与（3）相同。 2、活荷载不利布置结构的控制截面：M/Mu最大的截面；若Mu梁板结构解析课件内力包络图 将各种活荷载的不利布置方案形成的内力图叠画在同一坐标上，其外包线称为内力包络图，它反映出各截面

10、可能产生的最大内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的依据。均布荷载作用下五跨连续梁的内力叠合图和内力包络图内力包络图 将各种活荷载的不利布置方案形成的内力图叠画控制截面及其内力 控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面 梁跨以内：包络图中正弯矩最大值（配正钢筋） 负弯矩绝对值最大值 （配负钢筋） 支 座 ：支座边缘处负弯矩最大值支座边缘处弯矩值：支座边缘处剪力值：（均布荷载）（集中荷载）控制截面及其内力 控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面支按弹性理论计算 按结构力学方法计算。下例情况下按弹性理论方法计算。(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的楼盖；(2)在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展

11、有较高要求的楼盖；(3)处于侵蚀性环境及负温下的楼盖。按塑性理论计算方法3、按弹性理论计算内力按弹性理论计算(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的楼盖；按按弹性理论计算内力存在的问题 （1） 混凝土超静定结构实际内力分布与弹性分析 结果不同（2）内力计算与截面设计不协调（3） 浪费材料（4） 支座钢筋过密，施工质量不易保证4、按塑性理论计算内力按弹性理论计算内力存在的问题 （1） 混凝土超静定结构实际内影响超静定结构内力的原因荷载、计算简图、各部分刚度比值塑性内力重分布的定义塑性内力重分布的定义 计算简图、各部分刚度比值发生变化时，都会使内力发生变化 由于刚度比值变化，或塑性铰的形成，使构件计

12、算简图发生变化，从而引起结构内力不再服从弹性理论的内力规律的现象。影响超静定结构内力的原因荷载、计算简图、各部分刚度比值塑性内内力重分布与应力重分布内力重分布：结构上各个截面内力变化规律发生改变应力重分布：同一截面上各个纤维层间的应力发生变化只存在于超静定结构中超静定、静定结构均有发生内力重分布与应力重分布内力重分布：结构上各个截面内力变化规律 塑性铰的形成 在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到极限承载力，截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个能够转动的铰，称为“塑性铰” 。钢筋混凝土受弯构件的塑性铰 塑性铰的形成 在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到塑性铰的特点 塑性铰能承受定值弯

13、矩，即截面的屈服弯矩；塑性铰只能定向转动；塑性铰的转动能力有限。 塑性铰的特点 塑性铰能承受定值弯矩，即截面的屈服弯矩；塑性内力重分布 混凝土开裂刚度变化内力重分布纵筋屈服塑性铰形成计算简图改变内力重分布内力重分布的程度与塑性铰转动能力有关：完全内力重分布：使结构成为几何可变体系的所有塑性铰都出现不完全内力重分布：塑性铰转动过程中混凝土被压碎，结构尚未成为几何可变体系与配筋率、混凝土强度有关塑性内力重分布 混凝土刚度变化内力重分布纵筋屈服塑性铰形成计塑性铰的转动能力影响塑性铰转动能力的因素：（1）钢筋种类。受拉纵筋采用软钢（HPB300，HRB335，HRB400、RRB400级钢筋）时， 较

14、大。（2）受拉纵筋配筋率。 较低时， 较大。 值直接与塑性铰转动能力有关。 （3）混凝土的极限压缩变形。极限压缩变形大， 较大。混凝土的强度等级低，箍筋用量多或受压区纵筋较多时，都能增加混凝土的极限压缩变形。塑性铰的转动能力 ：塑性铰的转动能力影响塑性铰转动能力的因素：（1）钢筋种类。受调幅法目的：使结构在破坏时有较多截面达到极限承载力，充分发挥材料作用，节约材料。定义：在弹性理论内力计算的基础上，将弯矩值和剪力值适当调整，以考虑塑性内力重分布的影响。截面弯矩调整的幅度：调幅法目的：使结构在破坏时有较多截面达到极限承载力，充分发挥应用弯矩调幅法应遵循以下规定：（1）纵筋：HPB235、HRB3

15、35、HRB400、RRB400；混凝土：C20C45（保证塑性铰有足够的转动能力）（2） 一般不宜超过0.25 （保证塑性铰转动幅度不过大）（3） 不应超过0.35，不宜小于0.10 （保证塑性铰有足够的转动能力）（4）调整后的结构内力必须满足静力平衡条件： 连续梁、板各控制截面的弯矩值不宜小于简支梁弯矩值的1/3 应用弯矩调幅法应遵循以下规定：（1）纵筋：HPB235、HR（5）为保证塑性铰截面有足够的受剪承载力，不致因受剪破坏而使结构不能实现完全的内力重分布，应采用按弹性和塑性计算剪力中的较大者，进行受剪承载力计算，并在塑性铰区段内适当加密箍筋。（6）必须满足正常使用阶段变形及裂缝宽度的

16、要求，在使用阶段不应出现塑性铰（通过限制 实现） （5）为保证塑性铰截面有足够的受剪承载力，不致因受剪破坏而使 塑性理论方法不适用于下列情况: 1）直接承受动力荷载作用的结构 2）对裂缝有较严格要求的结构 3）要求有较高承载力的结构适用范围：板、次梁可考虑塑性内力重分布，采用调幅法主梁则按弹性理论计算，不考虑塑性内力重分布 塑性理论方法不适用于下列情况:适用范围：板、次梁可考虑塑弯矩调幅法计算步骤(1) 按弹性分析方法计算最不利组合时的结构内力值，主要是支座和跨中截面的最大弯矩和剪力；(2) 支座塑性弯矩M塑=(1-)M弹；(3) 多跨连续梁、板转化为多跨简支梁、板，在折算荷载与支座截面调幅后

17、塑性弯矩共同作用下，按静力平衡条件计算支座截面最大剪力和跨内最大弯矩值。控制截面剪力也可近似取用考虑荷载最不利布置按弹性方法算得的剪力值。弯矩调幅法计算步骤(1) 按弹性分析方法计算最不利组合时的结用弯矩调幅法计算等跨连续梁、板内力(1) 等跨连续梁各跨跨中及支座截面的弯矩设计值均布荷载：间距相同、大小相等的集中荷载：（2）等跨连续梁的剪力设计值均布荷载：间距相同、大小相等的集中荷载：用弯矩调幅法计算等跨连续梁、板内力(1) 等跨连续梁各跨跨中 连续梁和连续单向板的弯矩计算系数支承情况 截面位置 端支座边跨跨中 距端第二支座 距端第二跨跨中 中间支座 中间跨跨中 A B C 梁、板搁置在墙上

18、0 1/11 2跨连续：-1/103跨以上连续：-1/11 1/16 -1/14 1/16 板与梁整浇连接 -1/16 1/14 梁-1/24 梁与柱整浇连接 -1/16 1/14 连续梁和连续单向板的弯矩计算系数支承情况 截面位置连续梁的剪力计算系数支承情况 截面位置 端支座内侧Ain 距端第二支座 中间支座 外侧Bex 内侧Bn 外侧Cex内侧Cin 搁置在墙上 0.45 0.60 0.550.550.55与梁或柱整浇连接 0.50 0.55 连续梁的剪力计算系数支承情况 截面位置 端支座内侧Ain 距 公式适用于： 的等跨连续梁、板 相邻两跨跨度相差小于 的不等跨连续 梁、板 跨 度 值

19、 : 计算跨中弯矩和支座剪力: 取本跨跨度 计算支座弯矩: 取相邻两跨较大跨度 公式适用于： 的等跨连续（2）荷载及内力 次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用，以及活荷载的不利布置等因素，在按弯矩调幅法分析结构时均已考虑 。（2）荷载及内力按照第4章所介绍的受弯构件设计方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向布置。一般不验算斜截面承载力。四周与梁整体连接的单向板，由于拱效应使板中 各计算截面弯矩减少，中间跨的跨中截面和中间支 座计算弯矩都按减少20计算，其他截面不减少。5、配筋计算与构造要求(1) 配筋计算特点板按照第4章所介绍的受弯构件设计方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短5 单向板肋梁楼盖截面设计和

20、配筋单向板的截面设计和配筋截面设计：内力：考虑塑性内力重分布，按调幅法计算承载力计算：正截面受弯承载力1mh的单筋矩形截面内力拱卸荷：规范规定： 四周与梁整体连接的板，对其中间跨的跨中弯矩和支座弯矩可减小20；边跨的跨中截面及第一内支座截面，由于边梁侧向刚度不大，难以提供水平推力，计算弯矩不予折减。5 单向板肋梁楼盖截面设计和配筋单向板的截面设计和配筋截面设钢筋种类一般采用HPB300、HRB335常用直径6mm12mm，负钢筋宜采用较大直径间 距一般不小于70mm板厚h150mm时，不宜大于200mm板厚h 150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm弯 起 式锚固好 ，整体性好 ，

21、节约钢筋，施工复杂分 离 式锚固较差 ，用钢量稍高，但施工方便钢筋弯钩板底钢筋：半圆弯钩，上部负弯矩钢筋：直钩弯起、截断一般按构造处理板相邻跨度相差超过20%或各跨荷载相差较大时，应按弯矩包络图确定板中受力钢筋配筋构造配筋构造 钢筋种类一般采用HPB300、HRB335常用直径6mm1连续板受力钢筋两种配置方式连续板受力钢筋两种配置方式构造钢筋: 包括分布钢筋、嵌入承重墙内的板面构造钢筋、 垂直于梁肋的板面构造钢筋、板的温度收缩钢筋 板中分布钢筋构造要求 位 置与受力钢筋垂直，均匀布置于受力钢筋的内侧作 用浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置抵抗收缩和温度变化产生的内力承担并分布板上局部荷载产生的内

22、力直 径不宜小于6mm间 距不宜大于250mm数 量单向板中单位长度上的分布钢筋，截面面积不宜小于单位宽度上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% 构造钢筋: 包括分布钢筋、嵌入承重墙内的板面构造钢筋、板中嵌入承重墙内的板面构造钢筋垂直于梁肋的板面构造钢筋板嵌入承重墙时的板面裂缝分布嵌入承重墙内的板面构造钢筋垂直于梁肋的板面构造钢筋板嵌入承重截面设计：内力：考虑塑性内力重分布，按调幅法计算承载力计算：正截面受弯承载力 斜截面受剪承载力跨中：T形截面 支座：矩形截面以箍筋抗剪为主次梁的截面设计和配筋截面设计：内力：考虑塑性内力重分布，按调幅法计算承载力计算：次梁的配筋构

23、造受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定。对于跨度相差不超过20、承受均布荷载的次梁，当q/g 3时，可按下图确定。钢筋布置：次梁的配筋构造受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定。主梁支座处的截面有效高度主梁的截面设计和配筋截面设计：内力：按弹性理论计算截面有效高度：钢筋布置： 受力钢筋的弯起和截断必须依靠材料抵抗弯矩图和弯矩包络图主梁支座处的截面有效高度主梁的截面设计和配筋截面设计：内力：附加横向钢筋布置附加横向钢筋布置 双向板肋梁楼盖截面设计和配筋双向板的受力特点：沿两个方向弯曲和传递荷载；弯矩、剪力、扭矩均存在；板角上翘。弹性理论计算方法依据建筑结构静力计算手册中双向板按弹性

24、分析的计算系数表 m = 表中弯矩系数ql2 双向板肋梁楼盖截面设计和配筋双向板的受力特点：沿两个梁板结构解析课件 拆分为两种情况：支座处板最大负弯矩计算活荷载近似按满布板跨中最大正弯矩计算活荷载棋盘式布置 满布同向荷载：各区格板中间支座为固定支座间隔布置荷载：各区格板中间支座为简支支座各区格板中间支座为固定支座楼盖周边仍按实际支撑条件考虑 拆分为两种情况：支座处板最大负弯矩计算活荷载近似按满布 板的配筋计算 弯矩设计值：可考虑内力拱卸荷，使板内力适当降低截面有效高度：短跨：长跨：配筋计算：为简化计算：可取 板的配筋计算 弯矩设计值：可考虑内力拱卸荷，使板内力适当 板的配筋正弯矩钢筋:注意中间板带，边板带负弯矩钢筋：沿支座均匀配置 板的配筋正弯矩钢筋:注意中间板带，边板带8.3 双向板楼盖支承梁内力计算 根据荷载传递路线最短的原则近似确定： 从每一区格的四角作450线与平行与底边的中线相交，把整