第十三章钢筋混凝土梁板结构课件

第十三章钢筋混凝土梁板结构楼盖（屋盖）梁板结构梁及平板组成的结构受力体系，是土木工程中常见的结构形式概述楼梯

雨蓬

地下室底板

挡土墙

常见的梁板结构形式：1.按照施工方法的不同分类：

①整体式钢筋混凝土楼盖（现浇楼盖）特点：整体刚性好，适用于楼面设备荷载较大和有各种工艺要求的楼盖结构；如：布置不规则、开洞较多、在地震区的建筑也应优先采用。（整体性好，抗震性好）②装配式钢筋混凝土楼盖特点：便于工业化生产、机械化施工，在住宅建筑中应用较多。但这种楼盖结构其整体性较差，用于地震区时一定要采取相应的抗震构造措施。（施工速度快，整体性差）

③装配整体式钢筋混凝土楼盖特点：介于二者之间

楼盖的分类

按结构形式，现浇混凝土楼盖可分为：楼盖的分类单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖无梁楼盖密肋楼盖井式楼盖扁梁楼盖梁宽大于梁高，增加房屋净空（1）肋梁楼盖：一般由板、次梁和主梁（有时没有主梁）组成：其主要传力途径为板→次梁→主梁→柱或墙→基础→地基。肋梁楼盖的特点是用钢量较低，楼板留洞方便，但支模较复杂，肋梁楼盖是现浇楼盖中使用最普遍的一种。（2）井式楼盖：两个方向柱网及梁截面相同，由于两个方向受力的结构，梁的高度比肋梁楼盖小，故宜用于跨度较大且柱网呈方形的结构，如公共建筑的大厅。

（3）密肋楼盖是由薄板和间距较小的肋梁组成（网格肋距小于1.5m），结构自重较轻。密肋楼盖一般用于跨度大而且梁高受限制情况，当建筑的柱网尺寸为正方形或接近方形时，常采用双向密肋楼盖形式。单向密肋楼盖常用于长宽比大于1.5的楼盖，其跨度不易大于6m。,密肋楼盖

（4）无梁楼盖，故名思义是没有梁的楼盖，整个楼板直接支承在柱上。因而比肋梁楼盖和井式楼盖的房间净空高，通风采光条件好。这种楼盖可用于仓库、厂房等建筑。井式楼盖密肋楼盖密肋楼盖无梁楼盖(无柱帽)无梁楼盖(有柱帽)（一）单向板与双向板6.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖单向板：荷载作用下，只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。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。（一）单向板与双向板结构平面布置：（1）主梁的布置：主梁应沿结构刚度较弱的方向（建筑物的横向）布置，可平衡房屋纵横向刚度，减小二者的刚度差异，利于结构抗震。若柱横向间距大于纵向间距时，为减少主梁截面高度，增大室内净高，主梁也可以沿房屋纵向布置。6.1现浇整体式单向板肋形梁楼盖(2)《混凝土规范》规定：两对边支承的板，应按单向板计算。四边支承的板：当长边/短边≤2时，应按双向板计算；当长边/短边＞2时，宜按双向板计算，当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；当长边/短边＞3时，可按沿短边方向受力的单向板计算。23应按双向板宜按双向板当按单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋可按单向板长边／短边

梁、板截面尺寸确定原则

梁、板截面尺寸应满足承载力、刚度及舒适度等要求。舒适度：对跨度较大的楼盖及业主有要求时，应根据使用功能要求进行竖向自振频率验算。竖向自振频率，对住宅和公寓建筑不宜低于5Hz，对办公楼和旅馆建筑不宜低于4Hz，对大跨公共建筑不宜低于3Hz。

梁截面尺寸初步确定多跨连续次梁：h/l=1/18~1/12

多跨连续主梁：h/l=1/14~1/8板

单向板：h/l=1/30

双向板：h/l=1/40

无梁支承的有柱帽板：h/l=1/35

无梁支承的无柱帽板：h/l=1/30

表3-1不需做挠度计算梁的截面最小高度项次构件种类简支两端连续悬梁1整体肋形梁次梁l0/16l0/18l0/8主梁l0/12l0/14l0/62独立梁l0/12l0/14l0/6注：表中l0为梁的计算跨度，当梁的跨度大于9m时表中数字应乘以1.2现浇钢筋混凝土板的最小厚度(mm)表10.1.1板的类别最小厚度单向板屋面板60民用建筑楼板60工业建筑楼板70行车道下的楼板80双向板80密肋板肋间距小于或等于700mm40肋间距大于700mm50悬臂板板的悬臂长度小于或等于500mm60板的悬臂长度大于500mm80无梁楼板150现浇整体式楼盖内力分析方法

现浇整体式楼盖为超静定结构，其内力可按弹性理论及塑性理论进行分析。

一般情况下：

板和次梁：通常按塑性理论分析内力

主梁：按弹性理论分析内力（为主要构件，需要较大的安全储备，对挠度、裂缝控制较严）。

梁、板的荷载计算模型图13-6为均布荷载的单向板肋楼盖的板和梁的荷载计算简图，对于板可取1m宽的板带做计算单元。板和次梁都承受均布荷载，主梁主要承受次梁传来的集中荷载。内部主、次梁的截面都是T形截面，楼盖周边的主、次梁是倒L形截面。1．计算单元和计算简图(1)板计算单元：取1m宽板带，b=1000mm荷载：均布荷载=恒载（设计值）+活载（设计值）恒载为板自重；活载由《荷载规范》确定

连续梁：板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位宽板带的不动支座，故板带简化为连续梁计算。支承在次梁或砌体墙上的多跨板，即将次梁、墙作为板的不动铰支座。

计算跨度

（2）次梁荷载范围：次梁左右各半跨板；

荷载：均布荷载=恒载+活载恒载：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

连续梁：当时，可认为主梁是次梁的不动铰支座，次梁可按连续梁分析内力；当不满足时，应取交叉梁系进行分析。如次梁端部支承在砌体墙上，则端部一般按简支考虑。

（3）主梁

荷载范围：主梁左、右各半个主梁间距次梁左、右各半个次梁间距荷载：集中荷载。恒载：次梁传来的恒荷载、主梁自重（按集中处理）活载：次梁传来

连续梁：当梁的抗弯刚度与柱的抗弯刚度之比大于5时，主梁的转动受柱的约束可忽略，而柱的受压变形通常很小，则此时柱可作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为支承在柱或墙上的连续梁。否则，应考虑柱对主梁的转动约束作用，应按框架分析内力。

计算跨度：与次梁相同。

2、梁的计算跨数对于等截面且等跨度的连续梁、板的某一跨来说，作用在与它相隔2跨以上的跨上的荷载对该跨的内力的影响很小。因此，对于超过5跨的连续梁、板都可按照5跨计算。所有中间跨的内力和配筋都按第三跨来处理。（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，也可按5跨的等跨连续梁、板进行计算。）3．板和次梁的折算荷载（1）板、次梁计算简图中的问题前述假定梁、板支承在不动铰支座上，按连续梁计算。实际上次梁对板、主梁对次梁的转动都有一定约束作用。约束作用来自次梁或主梁的抗扭刚度。问题：未考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响?各跨恒载作用下：支座处转角很小，特别是等跨及各跨恒载相同时，支座抗扭刚度并不影响结构内力。某跨活荷载作用下：支座处转角较大，支座抗扭刚度将部分地阻碍结构转动。则实际转角按铰支时的转角，导致有活载的跨跨中正弯矩计算值>实际值，而支座负弯矩计算值<实际值。（2）解决办法——采用折算荷载考虑支座抗扭刚度影响而进行连续梁的内力分析，计算时比较复杂。实用上，仍按一般连续梁分析，但采用折算荷载以考虑支座的转动约束作用。根据理论分析及实践经验，增大恒载、减小活载。板次梁活载跨：荷载总值不变邻跨：折算恒载>实际恒载，则减小了本跨跨中正弯矩而增大了支座负弯矩，相当于考虑支座的约束影响。

4．活荷载不利布置活荷载不利布置规律：①求跨中最大正弯矩时，应该在该跨布置可变荷载，然后向左右两侧隔跨布置（本跨、隔跨）。②求支座最大负弯矩，在该支座左右两跨布置可变荷载，然后隔跨布置（邻跨、隔跨）。③求跨中最大负弯矩，该跨不布置可变荷载，而在它左右两跨布置可变荷载，然后隔跨布置（邻跨、隔跨）。④求支座最大剪力时，在该支座左右两跨布置可变荷载，然后隔跨布置（邻跨、隔跨）。五跨连续梁六种荷载的最不利组合及内力图5．内力包络图将所有活荷载不利布置情况的内力图与恒载的内力图叠加，并将这些内力图全部叠画在一起，其外包线就是内力包络。

内力包络图给出了连续梁各个截面可能出现的内力的上、下限，是连续梁截面承载力设计计算的依据。如弯矩包络图是计算和布置纵筋的依据，也即抵抗弯矩图应包住弯矩包络图；

剪力包络图是计算和布置腹筋的依据，也即抵抗剪力图应包住剪力包络图。6.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：取包络图中正弯矩最大值（梁底正钢筋），负弯矩最大值（配负钢筋）；支座处，取支座边缘处负弯矩最大值。

按弹性理论计算连续梁、板内力时，而按计算跨度得到支座截面的弯矩和剪力值比实际支座边缘处的弯矩和剪力值要大，故支座边缘处的内力按下式计算。弯矩设计值：

剪力设计值：均布荷载集中荷载7、受弯构件塑性铰和结构内力重分布1.受弯构件的塑性铰（1）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”。(3)塑性铰的特点（与理想铰相比）

1）是一个区域，有一定的长度，不是集中于一个截面。（为分析简化，可认为塑性铰是一个截面）；2）能承受传递弯矩，取截面极限弯矩Mu。（为简化考虑，认为塑性铰所承受的弯矩为定值Mu）；3）沿弯矩作用方向，单向转动；4）转动能力有限。2.超静定结构的塑性内力重分布(1)基本概念超静定结构的内力不仅仅由荷载决定，结构的计算简图和各部分的刚度比值也是决定其内力大小的重要因素。钢筋混凝土结构中，以梁的受弯为例，其截面的受力全过程分为三个阶段：第一个阶段，开裂前，这一阶段中混凝土处于弹性工作性质，刚度不变，内力与荷载成正比；第二个阶段，带裂缝工作阶段，此时各个截面的刚度比就开始发生变化，各截面的内力比值也随之改变；第三个阶段，一部分截面形成塑性铰，致使结构计算简图发生变化，各个截面间的内力分布规律会发生变化，形成内力重分布。实际上，受拉混凝土产生裂缝到在塑性铰形成之前，也就是第二个阶段也有内力重分布，主要是因为结构各部分的抗弯刚度发生变化而产生的，但这一阶段的内力重分布远较塑性铰产生后的内力重分布要小。2.弯矩调幅法目前，工程中对连续梁、板考虑内力重分布的通常计算方法是弯矩调幅法。需要注意的是，对于直接承受动力荷载的构件，以及要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的结构，不应采用考虑塑性内力重分布的方法。所谓弯矩调幅法就是将结构按照弹性方法所求得的弯矩和剪力值进行适当的下调，以考虑内力重分布的影响。即式中M——调幅后的弯矩设计值；Me——按弹性方法计算得到的弯矩设计值；β——截面的弯矩调幅系数。我国的规范建议用弯矩调幅法来计算钢筋混凝土连续梁、板和框架的内力，有以下原则。①钢筋宜用HRB400和HRB500及HRBF400和HRBF500级，也可采用HPB300和HRB335或HRBF335及RRB400，混凝土强度等级宜在C25～C45范围。②截面的弯矩调幅系数β不宜超过0.25，不等跨连续梁不宜超过0.2。③弯矩调幅后的截面相对受压区高度应满足0.1≤ξ≤0.35。④不等跨连续梁、板各截面的弯矩不宜调整。⑤结构在正常使用阶段不应出现塑性铰，且变形和裂缝宽度应符合规范要求。⑥在可能产生塑性铰的区段，考虑弯矩调幅后，连续梁下列区段：对于集中荷载，支座边至最近一个集中荷载之间的区段；对于均布荷载，取支座边至距支座边1.05h0的区，算得的箍筋用量一般应增大20%。⑦为了防止构件发生斜拉破坏，箍筋的配筋率应满足⑧连续梁、板弯矩经调整后，仍应该满足静力平衡条件，梁、板的任一跨调整后的两支座弯矩的平均值和跨中弯矩之和应大于该跨按简支计算的跨中弯矩。对承受均布荷载的等跨连续梁，可采用表格法。各跨的跨中及支座截面的弯矩和支座边缘的剪力设计值可按下面两个公式计算：式中αM——考虑内力重分布的弯矩系数，见表13-2；αV——考虑内力重分布的剪力系数，见表13-3；g——均布永久荷载设计值；多跨对承受等间距等大小集中荷载的等跨连续梁，可采用下面的表格计算。各跨的跨中及支座截面的弯矩和支座边缘的剪力设计值可按下面两个公式计算：式中αM——考虑内力重分布的弯矩系数见表13-2；αV——考虑内力重分布的剪力系数见表13-3；η——集中荷载修正系数，见表13-4；G——一个集中永久荷载设计值；Q——一个集中可变荷载设计值；l0——计算跨度；n——跨内集中荷载个数。8.单向板肋梁楼盖按弹性理论设计步骤

设计步骤为：①结构平面布置，并对梁、板进行分类编号，初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；②确定板、次梁、主梁的计算简图（计算单元、跨数、跨度、支承、荷载、折算荷载）；③梁、板的内力计算及内力组合（内力包络图）；

④截面配筋计算及构造措施；

⑤绘制施工图连续板受力钢筋两种配置方式上弯点距支座边缘的距离为ln/6，弯起角度一般为30°，h＞120㎜时，可为45°当q/g≤3时，a=ln/4当q/g＞3时，a=ln/3板在砌体墙上支承长度不宜小于120㎜，并大于板厚h伸入支座的跨中正弯矩钢筋，间距不应大于400㎜且截面积不得少于受力筋的1/3,下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于5d.当连续板内温度、收缩应力较大时,伸入支座的锚固长度宜适当增加。整浇嵌固在砌体墙内2）构造钢筋:包括分布钢筋、垂直于主梁的附加负钢筋、垂直于承重墙的附加负钢筋、板角附加短钢筋

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①浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置②承受混凝土收缩和温度变化所产生的内力③承担并分布板上局部荷载产生的内力④对四边支承板，可承受在计算中未计及但实际存在的长跨方向的弯矩直径不宜小于6mm间距不宜大于250mm，集中荷载较大或露天构件，

分布钢筋间距≤200mm。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%(≥15%As

且≥0.15%bh)。垂直于主梁的附加负钢筋数量：沿主梁方向每米不少于5根，直径不宜小于8㎜，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。垂直于墙的附加负钢筋：现浇楼盖周边与混凝土梁或混凝土墙整体浇筑的单向板,钢筋自梁边或墙边伸入板内的长度：≥l0/4

)沿板受力方向：单宽内截面面积不宜小于板跨中相应方向纵向钢筋截面面积的1/3(≥As/3)；非受力方向：可适当减少，但不少于58。嵌固在砌体墙内的现浇混凝土板，其上部与板边垂直的构造钢筋伸入板内的长度:≥l0/7板嵌入承重墙时的板面裂缝分布在板角部分，除因传递荷载使板在两个正交方向引起负弯矩外，由于温度收缩影响产生的角部拉应力，也促使板角发生斜向裂缝。板角附加短钢筋：沿板的受力方向配置的上部构造钢筋，每米不少于58；沿非受力方向配置的上部构造钢筋，可根据经验适当减少。钢筋伸入板内的长度从墙边算起