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混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之梁板結(jié)構(gòu)ppt演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有137頁\編輯于星期四混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之梁板結(jié)構(gòu)ppt現(xiàn)在是2頁\一共有137頁\編輯于星期四一、概論梁板結(jié)構(gòu)的定義梁板結(jié)構(gòu)的分類肋梁樓蓋現(xiàn)在是3頁\一共有137頁\編輯于星期四梁板結(jié)構(gòu)的定義梁板結(jié)構(gòu):簡(jiǎn)單地說,梁板結(jié)構(gòu)指由梁和板共同組成的受力體系(骨架),廣泛應(yīng)用于屋蓋、樓蓋、樓梯和雨篷等處。其支承體系可為柱或墻體。屋蓋:建筑上也叫屋頂,通常由防水層、(找坡層)、保溫層、(找平層)和結(jié)構(gòu)層組成,在結(jié)構(gòu)概念上特指結(jié)構(gòu)層。樓蓋:建筑上也叫樓層,通常由面層、(找平層)、結(jié)構(gòu)層、頂棚共同組成,在結(jié)構(gòu)概念上特指結(jié)構(gòu)層。小結(jié):樓蓋和屋蓋在建筑概念上有所不同,而在結(jié)構(gòu)概念上基本相同,因此可以統(tǒng)稱為樓(屋)蓋體系。現(xiàn)在是4頁\一共有137頁\編輯于星期四樓蓋(屋蓋)現(xiàn)在是5頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是6頁\一共有137頁\編輯于星期四樓(屋)蓋的主要作用:承受樓面上的豎向荷載并傳到豎向結(jié)構(gòu)上;將水平荷載傳遞或分配到豎向結(jié)構(gòu);作為豎向結(jié)構(gòu)的水平聯(lián)系構(gòu)件或支撐點(diǎn)。對(duì)樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求:強(qiáng)度:足以抵抗荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力。剛度:足以抵抗在荷載作用下產(chǎn)生的豎向和水平變形。連接可靠:通過構(gòu)造要求和梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)來予以保證。現(xiàn)在是7頁\一共有137頁\編輯于星期四按施工方法分按結(jié)構(gòu)型式分梁板結(jié)構(gòu)的分類現(xiàn)在是8頁\一共有137頁\編輯于星期四按施工方法分:
現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式現(xiàn)澆式:整體性好,抗震性強(qiáng),防水性強(qiáng)適用范圍:布置口有特殊要求的各種樓蓋,如多層廠房中需要布置重型機(jī)器設(shè)備或要求開設(shè)較復(fù)雜的孔洞;抵抗動(dòng)荷載作用的樓蓋;公共建筑的門廳部分、平面布置不規(guī)則局部樓蓋、防水要求較高的樓蓋(如衛(wèi)生間、廚房等);高層建筑及抗震結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在是9頁\一共有137頁\編輯于星期四裝配式:樓板采用混凝土預(yù)制構(gòu)件優(yōu)點(diǎn):便于工業(yè)化生產(chǎn),在多層民用建筑;多層工業(yè)廠房廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn):整體性、抗震性、防水性較差,不便于開設(shè)孔洞,故對(duì)高層建筑有抗震設(shè)防要求的建筑及使用要求防水或開設(shè)孔洞的樓面不宜采用。
按施工方法分:
現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式現(xiàn)在是10頁\一共有137頁\編輯于星期四其整體性較裝配式的要好,較現(xiàn)澆式節(jié)省模板和支撐。但由于用鋼量及焊接量大并二次澆筑混凝土,對(duì)施工進(jìn)度、工程造價(jià)帶來不利影響。適用于荷載較大的多層廠房、高層民用建筑及有抗震設(shè)防要求的建筑。按施工方法分:
現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式裝配整體式樓蓋:疊合梁、預(yù)制板現(xiàn)在是11頁\一共有137頁\編輯于星期四按結(jié)構(gòu)形式分:
肋梁樓蓋、無梁樓蓋(板柱結(jié)構(gòu))1.肋梁樓蓋:由梁板組成的現(xiàn)澆樓蓋稱組成:由板、次梁、主梁組成。
用梁將樓板分成多個(gè)區(qū)格,從而形成整澆的連續(xù)板和連續(xù)梁,板厚是梁高的一部分,故梁截面形狀為T形,
板區(qū)格:板的四周支撐在次梁、主梁上,一般將四周由主、次梁支撐的板稱為一個(gè)板區(qū)格。分類:
單向板肋梁樓蓋
雙向板肋梁樓蓋
密肋樓蓋
井式樓蓋現(xiàn)在是12頁\一共有137頁\編輯于星期四密肋樓蓋密肋樓蓋密肋樓蓋由薄板和間距較?。?.5~1m)的肋梁組成。板厚很小,梁高也較肋梁樓蓋小,結(jié)構(gòu)自重較輕?,F(xiàn)在是13頁\一共有137頁\編輯于星期四井式樓蓋井式樓蓋井字梁樓蓋由雙向板和交叉梁系(兩個(gè)方向的梁截面相同)組成。能滿足建筑物有較大空間的使用要求,受力合理,其截面高度明顯低于單跨梁,可降低層高,宜用于跨度較大且柱網(wǎng)呈方形的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在是14頁\一共有137頁\編輯于星期四單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋肋梁樓蓋的傳力路線:板-次梁—主梁-柱(墻)-基礎(chǔ)?,F(xiàn)在是15頁\一共有137頁\編輯于星期四2、無梁樓蓋:不設(shè)梁,而將板直接支承在柱上的樓蓋無柱帽的無梁樓蓋板直接支承于柱上,其傳力途徑是荷載由板傳至柱或墻。結(jié)構(gòu)高度小,凈空大,樓板底面平整、支模簡(jiǎn)單,但樓板厚度大、用鋼量較大,常用于倉(cāng)庫(kù)、商店等柱網(wǎng)布置接近方形的建筑。當(dāng)柱網(wǎng)較小時(shí)(3~4m),柱頂可不設(shè)柱帽;當(dāng)柱網(wǎng)較大(6~8m)且荷載較大時(shí),柱頂設(shè)柱帽以提高板的抗沖切能力。有柱帽的無梁樓蓋現(xiàn)在是16頁\一共有137頁\編輯于星期四肋梁樓蓋組成:板(單向、雙向)梁(次梁、主梁)單向板與雙向板次梁與主梁現(xiàn)在是17頁\一共有137頁\編輯于星期四如圖:整體式梁板結(jié)構(gòu),四邊支承板受均布荷載q的作用。分析:在板中央取兩個(gè)單位寬度的正交板帶;不考慮平行板帶間的相互影響;依據(jù)跨中變形協(xié)調(diào)條件?,F(xiàn)在是18頁\一共有137頁\編輯于星期四由上式可見:由于板帶支承條件和板厚相同(α1=α2),則兩個(gè)方向分配的荷載僅與其跨度比或與其線剛度比有關(guān)。l2/l1≥3時(shí):q主要由短向板承受,長(zhǎng)向板分配的荷載可忽略不計(jì),此時(shí)板為單向板;l2/l1<3時(shí):q主要由短向板承受,但長(zhǎng)向板分配的荷載不可忽略,此時(shí)板為雙向板;令:則:現(xiàn)在是19頁\一共有137頁\編輯于星期四《規(guī)范》規(guī)定:l2/l1≥3時(shí),按單向板設(shè)計(jì);l2/l1≤2時(shí),按雙向板設(shè)計(jì);2<l2/l1<3時(shí),宜按雙向板設(shè)計(jì);若按單向板設(shè)計(jì)時(shí),沿長(zhǎng)邊方向應(yīng)配置不少于短邊方向25%的受力鋼筋?,F(xiàn)在是20頁\一共有137頁\編輯于星期四同理,對(duì)于兩正交梁x、y:若x方向梁的高跨比遠(yuǎn)大于y方向時(shí),梁的荷載主要由x方向梁承受,而y方向梁所承受的荷載很小,可忽略不計(jì),則稱x方向梁為主梁,y方向梁為次梁。主梁是次梁的支座?,F(xiàn)在是21頁\一共有137頁\編輯于星期四二、整體式單向板梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)平面布置及確定基本尺寸計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)最不利荷載組合連續(xù)梁、板按彈性理論方法的內(nèi)力計(jì)算連續(xù)梁、板按塑性理論方法的內(nèi)力計(jì)算單向板肋梁樓蓋的截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求現(xiàn)在是22頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容從總體來說,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身包括概念設(shè)計(jì)和數(shù)值設(shè)計(jì)兩個(gè)大的方面。簡(jiǎn)單地說,概念設(shè)計(jì)就是抗震構(gòu)造設(shè)計(jì),從地震震害角度對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本尺寸作出有關(guān)的規(guī)定,同時(shí)提出有關(guān)的構(gòu)造要求;而數(shù)值設(shè)計(jì)就是進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,并根據(jù)內(nèi)力配置鋼筋。設(shè)計(jì)步驟:結(jié)構(gòu)布置;確定結(jié)構(gòu)上的荷載及計(jì)算單元;確定計(jì)算簡(jiǎn)圖;結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算;配筋計(jì)算;根據(jù)構(gòu)造要求配置鋼筋;繪制結(jié)構(gòu)施工圖。現(xiàn)在是23頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)布置及確定基本尺寸結(jié)構(gòu)布置梁板基本尺寸
現(xiàn)在是24頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)布置單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置通常有以下三種方案:主梁沿橫向布置
主梁沿縱向布置
有中間走道柱網(wǎng)、梁格劃分要注意:盡量規(guī)整,布置越簡(jiǎn)單、整齊、統(tǒng)一,越能符合經(jīng)濟(jì)和美觀的要求。梁、板結(jié)構(gòu)盡可能劃分為等跨度,便于設(shè)計(jì)和施工。主梁跨度范圍內(nèi)次梁根數(shù)宜為偶數(shù),以使主梁受力合理?,F(xiàn)在是25頁\一共有137頁\編輯于星期四梁、板結(jié)構(gòu)基本尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力、剛度和裂縫控制等要求確定。單向板梁板結(jié)構(gòu)尺寸建議如下:?jiǎn)蜗虬宓慕?jīng)濟(jì)跨度一般為2-3m;次梁的經(jīng)濟(jì)跨度一般為4-6m;主梁的經(jīng)濟(jì)跨度一般為5-8m。梁、板一般不做剛度驗(yàn)算的最小截面尺寸為:板:h=(1/30—1/40)l板次梁:h=(1/12—1/18)l次梁主梁:h=(1/8—1/14)l主梁梁、板構(gòu)件基本尺寸現(xiàn)在是26頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)的荷載及其計(jì)算單元
(一)作用在梁板結(jié)構(gòu)上的荷載作用在梁板結(jié)構(gòu)上的荷載包括:永久荷載:包括結(jié)構(gòu)自重、地面及天棚(抹灰)、隔墻及永久性設(shè)備等荷載;可變荷載:包括人群、貨物以及雪荷載、屋面積灰和施工活荷載等;可變荷載的分布通常是不規(guī)則的,在工程設(shè)計(jì)中一般折算成等效均布荷載;作用在板、梁上的活荷載在一跨內(nèi)均按滿跨布置,不考慮半跨內(nèi)活荷載作用的可能性。各項(xiàng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)和取值詳見《荷載規(guī)范》?,F(xiàn)在是27頁\一共有137頁\編輯于星期四(二)荷載計(jì)算單元單向板:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受作用在其上的使用活荷載;通常取1m寬度作為荷載計(jì)算單元。次梁:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受板傳來的荷載。計(jì)算板傳來的荷載時(shí),為簡(jiǎn)化計(jì)算,不考慮板的連續(xù)性,通常將連續(xù)板視為簡(jiǎn)支板,取寬度為次梁跨度的荷載帶作為荷載計(jì)算單元。主梁:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受次梁傳來的集中荷載。為簡(jiǎn)化計(jì)算,不考慮次梁的連續(xù)性,通常將次梁視為簡(jiǎn)支梁,以兩側(cè)次梁的支座反力作為主梁荷載;一般說來,主梁自重及抹灰荷載較次梁傳遞的集中荷載小得多,也可以簡(jiǎn)化為集中荷載。現(xiàn)在是28頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁板主梁板的負(fù)荷面積主梁集中荷載的負(fù)荷面積次梁的負(fù)荷面積次梁主梁柱1m次梁的間距現(xiàn)在是29頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)構(gòu)計(jì)算單元結(jié)構(gòu)支承條件與折減荷載結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度結(jié)構(gòu)計(jì)算跨數(shù)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖:計(jì)算模型:結(jié)構(gòu)計(jì)算單元、支承條件、計(jì)算跨度和跨數(shù)荷載圖示:荷載單元、荷載性質(zhì)和形式、荷載位置及數(shù)值現(xiàn)在是30頁\一共有137頁\編輯于星期四板:與荷載計(jì)算單元相同——1m寬的矩形截面板次梁:取翼緣寬度為次梁間距的T形截面帶主梁:取翼緣寬度為主梁間距的T形截面帶結(jié)構(gòu)計(jì)算單元現(xiàn)在是31頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是32頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)支承條件:支承在磚柱和墻上當(dāng)整體式梁板結(jié)構(gòu)的板、次梁或主梁支承在磚柱或墻上時(shí),結(jié)構(gòu)之間均可視為鉸支座,磚柱、墻對(duì)它們的嵌固作用比較小,可以在構(gòu)造設(shè)計(jì)中予以考慮。支承在柱上對(duì)于整體式梁板結(jié)構(gòu),當(dāng)板、梁和柱整體現(xiàn)澆時(shí),板支承在次梁上,次梁支承在主梁上,主梁支承在柱上。則次梁對(duì)板,主梁對(duì)次梁,柱對(duì)主梁將有一定的約束作用,該約束作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時(shí)必須予以考慮。結(jié)構(gòu)的支承條件及折算荷載現(xiàn)在是33頁\一共有137頁\編輯于星期四折減荷載:在確定單向板肋梁樓蓋梁、板的計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí),曾假定其支座為鉸支座。如果板或梁支承在墻上時(shí),這種假定是正確的。但是,當(dāng)板與次梁、次梁與主梁整澆在一起時(shí),為了考慮次梁對(duì)板、主梁對(duì)次梁的約束對(duì)其內(nèi)力的影響,就要考慮折算荷載。板與次梁整澆在一起,板的轉(zhuǎn)動(dòng)將引起次梁扭轉(zhuǎn)。由于次梁抗扭作用,板在支承處不能自由轉(zhuǎn)動(dòng),不符合“自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈桿支座”的假設(shè),且板的轉(zhuǎn)角變小,減小了板的內(nèi)力。為使板的內(nèi)力計(jì)算值更接近于實(shí)際,需對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這種方法也適用于主梁上的次梁。折算荷載:是為了減少由于支承條件的假定所產(chǎn)生的與實(shí)際條件的偏差,而對(duì)恒、活載進(jìn)行調(diào)整后所采用的樓面荷載?,F(xiàn)在是34頁\一共有137頁\編輯于星期四恒載在整個(gè)樓面和次梁上滿布,使連續(xù)板或連續(xù)梁在支坐處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角為零或者很小可以不計(jì)。因此,板或次梁在支承處的轉(zhuǎn)動(dòng)主要是由活荷載的不均勻布置產(chǎn)生??梢酝ㄟ^減小活荷載來減小板和次梁的轉(zhuǎn)角;同時(shí)為保證連續(xù)板和連續(xù)梁的彎矩不減小,將減小的活荷載加到恒載中。在計(jì)算板和次梁的內(nèi)力時(shí),采用折算荷載:連續(xù)板g'=g+q/2,q'=q/2連續(xù)梁g'=g+q/4,q'=3q/4折減荷載的確定:標(biāo)準(zhǔn)值--設(shè)計(jì)值--折算荷載在均布荷載作用下,板和次梁的內(nèi)力按折算荷載設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算?,F(xiàn)在是35頁\一共有137頁\編輯于星期四定義:指單跨梁、板支座反力的合力作用線間的距離,一般取近似值。計(jì)算跨度的取值原則:(1)中間跨取支承中心線之間的距離;(2)邊跨與支承情況有關(guān)。取值(P13-14):結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度塑性理論計(jì)算:連續(xù)板連續(xù)梁彈性理論計(jì)算:多跨梁/板單跨梁/板現(xiàn)在是36頁\一共有137頁\編輯于星期四梁:板:磚墻l01abbln1ln2ln3l01l02l03如按彈性理論計(jì)算:現(xiàn)在是37頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨數(shù)結(jié)構(gòu)計(jì)算中對(duì)于等跨度、等剛度、荷載和支承條件相同的多跨連續(xù)梁、板,經(jīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析表明:除端部?jī)煽鐑?nèi)力外,其他所有中間跨的內(nèi)力都較為接近,內(nèi)力相差很小,在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以忽略不計(jì)。因此,所有中間跨內(nèi)力可以由一跨代表。當(dāng)結(jié)構(gòu)實(shí)際跨數(shù)多于五跨時(shí),可以按五跨進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算;對(duì)于多跨連續(xù)梁、板的跨數(shù)小于五跨的按實(shí)際跨數(shù)計(jì)算;對(duì)于跨度、剛度、荷載及支承條件不同的多跨連續(xù)梁、板,應(yīng)按實(shí)際跨數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,如下圖所示?,F(xiàn)在是38頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是39頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)最不利荷載組合1.結(jié)構(gòu)控制截面:對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起控制作用的截面。如何確定??取決于結(jié)構(gòu)截面的內(nèi)力與抗力的比值(M/Mu),比值最大者的截面即為控制截面。對(duì)于等截面的連續(xù)梁板結(jié)構(gòu),若結(jié)構(gòu)截面配筋相同,梁、板的控制截面在支座處和跨中處。包括跨中最大正彎矩、跨中最大負(fù)彎矩(絕對(duì)值)、支座最大負(fù)彎矩(絕對(duì)值)、支座最大剪力。內(nèi)力:結(jié)構(gòu)在外力作用下,其內(nèi)部產(chǎn)生的力,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求得??沽Γ河山Y(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的屬性(截面大小、混凝土等級(jí)、鋼筋配置),按照混凝土設(shè)計(jì)原理求得的截面承載力?,F(xiàn)在是40頁\一共有137頁\編輯于星期四2.結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合——即確定活荷載的最不利布置
由于結(jié)構(gòu)是超靜定的,某一荷載對(duì)不同部位的影響有大小和利弊之分;同樣,不同位置的荷載對(duì)某一點(diǎn)的內(nèi)力也有大小和利弊之分。荷載的不利布置是指可得到某截面的最大內(nèi)力(絕對(duì)值)的荷載布置。但恒荷載是永久荷載,且滿布在結(jié)構(gòu)上,故在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力是不變的。而活荷載作用于結(jié)構(gòu)上的位置是變化的,因而產(chǎn)生的內(nèi)力也是變化的。則研究結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合,主要研究活荷載的最不利布置。研究方法:依據(jù)結(jié)構(gòu)的彈性變形曲線現(xiàn)在是41頁\一共有137頁\編輯于星期四
現(xiàn)在是42頁\一共有137頁\編輯于星期四活荷載的最不利布置規(guī)律:(a)支座截面最大負(fù)彎矩,在左右二跨布置,然后隔跨布置;(b)跨內(nèi)截面最大正彎矩時(shí),在該跨布置,然后隔跨布置;(c)跨內(nèi)最大負(fù)彎矩時(shí),該跨不布置,在鄰跨布置,然后隔跨布置;(d)中間跨支座最大剪力時(shí),活荷載布置與(a)相同;(e)邊跨支座截面最大建立,活載布置與(b)相同。荷載不同布置時(shí)連續(xù)梁的剪力圖現(xiàn)在是43頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是44頁\一共有137頁\編輯于星期四
一般地,N跨連續(xù)梁、板有N+1種最不利荷載組合?,F(xiàn)在是45頁\一共有137頁\編輯于星期四按彈性理論分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力1.假設(shè):混凝土為彈性體;結(jié)構(gòu)荷載與內(nèi)力、荷載與變形、內(nèi)力與變形均成線性關(guān)系。2.內(nèi)力計(jì)算:彎矩分配法對(duì)于等跨連續(xù)梁(或連續(xù)梁各跨跨度相差不超過10%),可由相關(guān)計(jì)算手冊(cè)查出相應(yīng)的內(nèi)力系數(shù),利用下列公式計(jì)算跨內(nèi)或支座截面的最大內(nèi)力。在均布及三角形荷載作用下:在集中荷載作用下:現(xiàn)在是46頁\一共有137頁\編輯于星期四3、內(nèi)力包絡(luò)圖將同一結(jié)構(gòu)在各種荷載的最不利組合作用下的內(nèi)力圖(彎矩圖或剪力圖)疊畫在同一張圖上,其外包線所形成的圖形稱為內(nèi)力包絡(luò)圖。內(nèi)力包絡(luò)圖反映出各截面可能產(chǎn)生的最大內(nèi)力值,是設(shè)計(jì)時(shí)選擇截面和布置鋼筋的依據(jù)。例1現(xiàn)在是47頁\一共有137頁\編輯于星期四
現(xiàn)在是48頁\一共有137頁\編輯于星期四
現(xiàn)在是49頁\一共有137頁\編輯于星期四
繪制彎矩包絡(luò)圖的步驟:列出恒荷載及其與各種可能的最不利活荷載布置的組合。對(duì)上述每一種荷載組合求出各控制截面的彎矩,并以連線為基線繪出各跨在相應(yīng)荷載作用下的彎矩圖。
將幾種荷載組合下的彎矩圖匯總與同一個(gè)坐標(biāo)下,繪出彎矩圖的外包線。現(xiàn)在是50頁\一共有137頁\編輯于星期四?練習(xí):分析以下兩跨連續(xù)梁的彎矩包絡(luò)圖現(xiàn)在是51頁\一共有137頁\編輯于星期四彈性分析存在的問題:確定計(jì)算簡(jiǎn)圖后各截面內(nèi)力分布規(guī)律不變化;某一截面的內(nèi)力達(dá)到其內(nèi)力設(shè)計(jì)值時(shí),就認(rèn)為整個(gè)結(jié)構(gòu)達(dá)到其承載力?,F(xiàn)在是52頁\一共有137頁\編輯于星期四例2
:已知某單向現(xiàn)澆板建筑布置如下圖示,板厚均為100mm,板上作用活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=2KN/m2,恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值G=4.5KN/m2,試按照彈性計(jì)算方法確定板2的跨中最大彎矩和2軸線處支座最大彎矩。現(xiàn)在是53頁\一共有137頁\編輯于星期四解:(1)確定計(jì)算簡(jiǎn)圖如下
確定欲計(jì)算板2的跨中最大彎矩時(shí)的最不利活荷載布置方式,并按照彎矩分配傳遞確定此時(shí)板2的兩端支座彎矩:現(xiàn)在是54頁\一共有137頁\編輯于星期四其中:g=1.2x4.5+1.4x2/2=6.8
q=1.4x2/2=1.4
g+q=8.2
確定欲計(jì)算2軸線處支座最大彎矩時(shí)的最不利活荷載布置方式,并按照彎矩分配傳遞確定此時(shí)2軸線處的兩端支座彎矩。(具體數(shù)值計(jì)算略):現(xiàn)在是55頁\一共有137頁\編輯于星期四建筑平面現(xiàn)在是56頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)平面現(xiàn)在是57頁\一共有137頁\編輯于星期四整體式單向板梁板梁板結(jié)構(gòu)——考慮內(nèi)力重分布的塑性理論分析現(xiàn)在是58頁\一共有137頁\編輯于星期四在鋼筋屈服截面,從鋼筋屈服到達(dá)到極限承載力,截面在外彎矩增加很小的情況下產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)動(dòng),表現(xiàn)得猶如一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸,稱為“塑性鉸”。適筋梁1.塑性鉸(plastichinge)
塑性鉸塑性彎矩現(xiàn)在是59頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性鉸與理想鉸的比較理想鉸是一種機(jī)械裝置,而塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)則是受拉鋼筋和受壓區(qū)混凝土的塑性變形、受拉區(qū)混凝土裂縫開展的結(jié)果;理想鉸不能傳遞彎矩,塑性鉸則可傳遞一定數(shù)值的塑性彎矩;理想鉸為雙向鉸,塑性鉸為單向鉸;理想鉸集中于一點(diǎn),而塑性鉸有一定長(zhǎng)度(約(1~1.5)h)。現(xiàn)在是60頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性鉸的位置連續(xù)梁、板結(jié)構(gòu):塑性鉸一般出現(xiàn)在支座和跨中截面。支座處塑性鉸:一般出現(xiàn)在交界處;若結(jié)構(gòu)中間支座為磚墻、柱時(shí),塑性鉸出現(xiàn)在墻體中心線處。現(xiàn)在是61頁\一共有137頁\編輯于星期四無多余約束幾何不變幾何可變幾何可變塑性鉸先在支座處出現(xiàn):塑性鉸先在跨中出現(xiàn):塑性鉸先在支座處出現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)更有利塑性鉸出現(xiàn)的順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響:現(xiàn)在是62頁\一共有137頁\編輯于星期四2.連續(xù)梁、板的塑性內(nèi)力重分布
混凝土結(jié)構(gòu)由于剛度比值改變或出現(xiàn)塑性鉸,引起結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖變化,從而使結(jié)構(gòu)內(nèi)力不再服從彈性理論的內(nèi)力分布規(guī)律的現(xiàn)象,稱為塑性內(nèi)力重分布或內(nèi)力重分布超靜定結(jié)構(gòu)存在多余聯(lián)系,其內(nèi)力是按剛度分配的。材料進(jìn)入彈塑性階段,產(chǎn)生塑性鉸,改變結(jié)構(gòu)的剛度,引起結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖變化?,F(xiàn)在是63頁\一共有137頁\編輯于星期四開裂到出現(xiàn)第一個(gè)塑性鉸;第一個(gè)塑性鉸到結(jié)構(gòu)破壞。第一階段內(nèi)力重分布:由裂縫的形成與開展導(dǎo)致截面剛度比變化而引起;第二階段內(nèi)力重分布:主要是塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)所引起。連續(xù)梁板考慮內(nèi)力重分布的內(nèi)力計(jì)算:對(duì)承載力計(jì)算是指第二階段;對(duì)裂縫驗(yàn)算是指第一階段。內(nèi)力重分布過程(從裂縫產(chǎn)生到結(jié)構(gòu)破壞的整個(gè)過程):現(xiàn)在是64頁\一共有137頁\編輯于星期四完全的內(nèi)力重分布:已出現(xiàn)的塑性鉸都具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,能夠保證最后一個(gè)使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系的塑性鉸的形成。不完全的內(nèi)力重分布:塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)混凝土被壓碎,結(jié)構(gòu)尚未變成幾何可變體系。塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力:與配筋率的大小有關(guān)。配筋率過大,難以形成塑性鉸或出現(xiàn)的塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力不足,不能保證結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完全的內(nèi)力重分布;過小則會(huì)使結(jié)構(gòu)承載力過早達(dá)到極限。內(nèi)力重分布的程度:——主要取決于塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力現(xiàn)在是65頁\一共有137頁\編輯于星期四3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的內(nèi)力分析針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,在設(shè)計(jì)中應(yīng)如何處理??采用考慮內(nèi)力重分布的塑性理論分析方法??!如何做到“考慮內(nèi)力重分布”??采用彎矩調(diào)幅法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算!!現(xiàn)在是66頁\一共有137頁\編輯于星期四“考慮內(nèi)力重分布的塑性理論分析法”的應(yīng)用混凝土超靜定結(jié)構(gòu):混凝土非彈性變形、裂縫的出現(xiàn)和開展、鋼筋的滑移和屈服、塑性鉸的形成和轉(zhuǎn)動(dòng)等因素的影響,結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度在各受力階段不斷變化。考慮結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布,建立彈塑性的內(nèi)力計(jì)算方法,不僅可以使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與截面設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào),使設(shè)計(jì)更為合理,而且:能夠正確計(jì)算結(jié)構(gòu)承載力和驗(yàn)算使用階段的變形與裂縫;可以使結(jié)構(gòu)在破壞時(shí)有較多的截面達(dá)到極限承載力,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力,更有效地節(jié)約材料;利用結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,可以合理調(diào)整鋼筋布置,緩解支座鋼筋擁擠現(xiàn)象,簡(jiǎn)化配筋構(gòu)造,方便混凝土澆搗,提高施工效率和質(zhì)量;根據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,在一定條件下可以人為控制結(jié)構(gòu)中的彎矩分布,從而使設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化?,F(xiàn)在是67頁\一共有137頁\編輯于星期四考慮內(nèi)力重分布的計(jì)算方法以形成塑性鉸為前提,因此下列情況不宜采用:在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p有較嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu),如水池、自防水屋面,以及處于侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu);直接承受動(dòng)力和重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu);要求有較高承載力儲(chǔ)備的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸的特性只能沿彎矩作用方向,繞不斷上升的中和軸發(fā)生單向轉(zhuǎn)動(dòng),而不像普通鉸那樣可沿任意方向轉(zhuǎn)動(dòng);只能在受拉區(qū)鋼筋開始屈服到受壓區(qū)混凝土壓壞的荷載范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),而不像普通鉸那樣自始至終都可以轉(zhuǎn)動(dòng);在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),能承擔(dān)一定的彎矩,其值為:
My≤M≤Mu
現(xiàn)在是68頁\一共有137頁\編輯于星期四截面彎矩調(diào)整的幅度:所謂彎矩調(diào)幅法,就是對(duì)結(jié)構(gòu)按彈性方法所求得的彎矩值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(降低),以考慮結(jié)構(gòu)非彈性變形所引起的內(nèi)力重分布。截面的彎矩調(diào)整幅度用彎矩調(diào)幅系數(shù)β來表示。—調(diào)整后的彎矩設(shè)計(jì)值—按彈性方法算得的彎矩設(shè)計(jì)值彎矩調(diào)幅法通常是對(duì)彎矩較大的截面進(jìn)行調(diào)整,然后按調(diào)整后的內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和配筋,是一種實(shí)用設(shè)計(jì)方法。調(diào)幅值:人為降低的彎矩占原設(shè)計(jì)彎矩的比例。4.彎矩調(diào)幅法現(xiàn)在是69頁\一共有137頁\編輯于星期四l0l01F1Fl0/2l0/2ABAMB=-0.188Fl0M1=0.156Fl0彈性方法MB=0.038Fl0調(diào)幅彎矩M1
=0.156Fl0+0.019Fl0=0.175Fl0MB=-0.150Fl00.5MBM1M0調(diào)幅后的彎矩彎矩調(diào)幅系數(shù)滿足力的平衡條件例題:現(xiàn)在是70頁\一共有137頁\編輯于星期四兩跨鋼筋混凝土連續(xù)梁如圖所示。跨中截面極限彎矩(正)為Mu。B支座截面彎矩(負(fù))為1.2Mu,試求:(1)按彈性理論計(jì)算此梁所能承受的均布荷載quk;(2)按塑性內(nèi)力重分布理論計(jì)算此梁所能承受的極限均布荷載qup(3)在qup作用下B支座的調(diào)幅是多少。?課堂練習(xí)現(xiàn)在是71頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是72頁\一共有137頁\編輯于星期四應(yīng)用彎矩調(diào)幅法的一般原則:(1)鋼筋宜采用HRB335級(jí)和HRB400級(jí)熱軋帶肋鋼筋,也可采用HPB235級(jí)和RRB400級(jí)熱軋光面鋼筋,混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜在C20~C45范圍內(nèi)選用;(4)調(diào)整后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須滿足靜力平衡條件:(2)一般不宜超過0.25,不等跨連續(xù)梁、板不宜超過0.2;(3)不應(yīng)超過0.35,不宜小于0.10;且不小于按彈性方法求得的考慮荷載最不利布置的跨中最大彎矩,同時(shí),連續(xù)梁、板各控制截面的彎矩值不宜小于簡(jiǎn)支梁跨中彎矩值的1/3?,F(xiàn)在是73頁\一共有137頁\編輯于星期四此外,在調(diào)幅時(shí),應(yīng)盡可能減少支座上部承受負(fù)彎矩的鋼筋,盡可能使各跨最大正彎矩與支座負(fù)彎矩相等,以便于布置鋼筋。(5)在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段,考慮彎矩調(diào)幅后,連續(xù)梁下列區(qū)段內(nèi)按《規(guī)范》算得的箍筋用量,一般應(yīng)增大20%,增大的范圍為:對(duì)于集中荷載,取支座邊至最近一個(gè)集中荷載之間的區(qū)段;對(duì)于均布荷載,取支座邊至距支座邊l.05
的區(qū)段(為截面的有效高度);(6)應(yīng)在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段適當(dāng)增加箍筋數(shù)量受剪配箍率:(防斜拉)(7)必須滿足正常使用階段變形及裂縫寬度的要求,經(jīng)彎矩調(diào)幅后,構(gòu)件在正常使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸;(8)不等跨連續(xù)梁、板各跨中截面的彎矩不宜調(diào)整?,F(xiàn)在是74頁\一共有137頁\編輯于星期四⑴按彈性理論計(jì)算連續(xù)梁、板在各種最不利荷載組合時(shí)結(jié)構(gòu)支座截面的彎矩最大值⑵采用調(diào)幅系數(shù)降低各支座截面彎矩,彎矩設(shè)計(jì)值:⑶結(jié)構(gòu)支座截面塑性鉸的塑性彎矩值確定之后,超靜定連續(xù)梁、板結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算就可轉(zhuǎn)化為多跨簡(jiǎn)支梁、板結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算。(注意:簡(jiǎn)支梁、板端部作用有調(diào)幅后的塑性彎矩)結(jié)構(gòu)的跨中彎矩應(yīng)取彈性分析所得的最不利彎矩和按下式計(jì)算值中的較大者。⑷校核調(diào)幅后支座和跨中截面的彎矩值,均不宜小于⑸按最不利荷載布置和調(diào)幅后的支座彎矩,由平衡條件求得控制截面的剪力設(shè)計(jì)值。⑹繪制連續(xù)梁、板的彎矩和剪力包絡(luò)圖結(jié)構(gòu)考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法具體步驟:現(xiàn)在是75頁\一共有137頁\編輯于星期四用彎矩調(diào)幅法計(jì)算等跨連續(xù)梁、板內(nèi)力(1)等跨連續(xù)梁各跨跨中及支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值均布荷載:間距相同、大小相等的集中荷載:M—彎矩設(shè)計(jì)值
—連續(xù)梁考慮塑性內(nèi)力重分布的彎矩系數(shù);按表1.3采用、—沿梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的恒荷載設(shè)計(jì)值、活荷載設(shè)計(jì)值
—計(jì)算跨度
—集中荷載修正系數(shù)為了簡(jiǎn)化計(jì)算,也可對(duì)各截面均取相同值,跨中中點(diǎn)處作用一個(gè)集中荷載,取2,三分點(diǎn)處作用兩個(gè)集中荷載,取3,四分點(diǎn)處作用有三個(gè)集中荷載時(shí),取4?,F(xiàn)在是76頁\一共有137頁\編輯于星期四(2)等跨連續(xù)梁的剪力設(shè)計(jì)值均布荷載:間距相同、大小相等的集中荷載:(3)等跨連續(xù)單向板,各跨跨中及支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值均布荷載:
—考慮塑性內(nèi)力重分布的剪力系數(shù)
—跨內(nèi)集中荷載的個(gè)數(shù)
—連續(xù)板考慮塑性內(nèi)力重分布的彎矩系數(shù)現(xiàn)在是77頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁對(duì)板、主梁對(duì)次梁的轉(zhuǎn)動(dòng)約束作用,以及活荷載的不利布置等因素,在按彎矩調(diào)幅法分析結(jié)構(gòu)時(shí)均已考慮。按塑性理論計(jì)算內(nèi)力中幾個(gè)問題的說明跨度值:計(jì)算跨中彎矩和支座剪力:取本跨跨度;計(jì)算支座彎矩:取相鄰兩跨較大跨度公式適用于:的等跨連續(xù)梁、板或相鄰兩跨跨度相差小于10%的不等跨連續(xù)梁、板。現(xiàn)在是78頁\一共有137頁\編輯于星期四對(duì)于相鄰兩跨跨度相差大于10%的不等跨連續(xù)梁、板,按彎矩調(diào)幅法計(jì)算步驟進(jìn)行,但不能直接使用上述表格;對(duì)不等跨連續(xù)板也可以采用以下計(jì)算方法:從較大跨度板開始計(jì)算,在下列范圍內(nèi)選定跨中的彎矩設(shè)計(jì)值。邊跨:中間跨:然后,按照選定的跨中彎矩設(shè)計(jì)值,由靜力平衡條件,來確定較大跨度的兩端支座彎矩設(shè)計(jì)值,再以此支座彎矩設(shè)計(jì)值為已知值,重復(fù)上述條件和步驟確定鄰跨的跨中彎矩和相鄰支座的彎矩設(shè)計(jì)值?,F(xiàn)在是79頁\一共有137頁\編輯于星期四有一承受均布荷載的五跨等跨連續(xù)梁,兩端擱置在墻上,其活荷載與恒荷載之比q/g=3,用調(diào)幅法確定各跨的跨中和支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值。
例解:(1)折算荷載折算恒荷載折算活荷載現(xiàn)在是80頁\一共有137頁\編輯于星期四
(2)支座B彎矩連續(xù)梁按彈性理論計(jì)算,當(dāng)支座B產(chǎn)生最大負(fù)彎矩時(shí),荷載應(yīng)布置在1,2,4跨,故:規(guī)程實(shí)際取考慮調(diào)幅20%,即β=0.2,則:,相當(dāng)于支座調(diào)幅值為:現(xiàn)在是81頁\一共有137頁\編輯于星期四
(3)邊跨跨中彎矩簡(jiǎn)支梁跨中彎矩當(dāng)下調(diào)后,B支座截面塑性彎矩已知,超靜定連續(xù)梁的第一跨梁則成為靜定梁(簡(jiǎn)支梁),在均布荷載與共同作用下,根據(jù)第一跨梁靜力平衡條件,相應(yīng)跨內(nèi)最大正彎矩出現(xiàn)在距端支座處,其值為:現(xiàn)在是82頁\一共有137頁\編輯于星期四
按彈性理論,當(dāng)活荷載布置在1,3,5跨時(shí),邊跨跨內(nèi)出現(xiàn)最大彎矩,則:取、兩者的大值,作為跨中截面的彎矩設(shè)計(jì)值。為方便起見,彎矩系數(shù)取為1/11校核調(diào)幅后支座和跨中截面的彎矩值,均不宜小于:現(xiàn)在是83頁\一共有137頁\編輯于星期四單向板的截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求單向板肋梁樓蓋的截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求截面設(shè)計(jì)
1)板的計(jì)算單元通常取為1m,按單筋矩形截面設(shè)計(jì);2)板一般能滿足斜截面受剪承載力要求,設(shè)計(jì)時(shí)可不進(jìn)行受剪承載力驗(yàn)算;3)對(duì)四周與梁整體連接的單向板,其中間跨的跨中截面及中間支座截面的計(jì)算彎矩可減少20%,其它截面則不予降低(如板的角區(qū)格、邊跨的跨中截面及第一內(nèi)支座截面的計(jì)算彎矩則不折減)?,F(xiàn)在是84頁\一共有137頁\編輯于星期四對(duì)于四周與梁整體相連的板,在荷載作用下跨中下部及支座上部將出現(xiàn)裂縫,使板的實(shí)際軸線呈拱形。因支座不能自由移動(dòng),則使板在豎向荷載作用產(chǎn)生橫向推力(稱為薄膜力),此推力將使板的內(nèi)力有所降低(在板面荷載作用下,板對(duì)次梁產(chǎn)生主動(dòng)水平推力)。板的薄膜效應(yīng)(內(nèi)拱作用)現(xiàn)在是85頁\一共有137頁\編輯于星期四薄膜效應(yīng)對(duì)板的承載能力有著很大的影響:板的極限承載力q由兩部分組成,一部分為根據(jù)彈塑性理論計(jì)算求得的極限荷載q1,另一部分為形成的混凝土拱的極限承載力q2。總的極限荷載為q=q1+q2。在支承邊界受到水平約束時(shí),鋼筋混凝土板的受壓區(qū)高度明顯高于未受水平約束板的受壓區(qū)高度,它的大小等于純彎時(shí)板的受壓區(qū)高度與水平受約束板內(nèi)形成的混凝土拱厚度之和?,F(xiàn)在是86頁\一共有137頁\編輯于星期四因此,對(duì)于中間跨的跨中截面及中間支座,可按計(jì)算所得彎矩減少20%。板的內(nèi)拱作用可以提高構(gòu)件的受彎承載力?,F(xiàn)在是87頁\一共有137頁\編輯于星期四配筋構(gòu)造1)板的受力鋼筋鋼筋種類一般采用HPB235、HRB335常用直徑6mm、8mm、10mm、12mm,負(fù)鋼筋宜采用較大直徑間距一般不小于70mm板厚h≤150mm時(shí),不宜大于200mm板厚h>150mm時(shí),不宜大于1.5h,且不宜大于250mm
彎起式錨固好,整體性好,節(jié)約鋼筋,施工復(fù)雜分離式錨固較差,用鋼量稍高,但施工方便(工程應(yīng)用較多)鋼筋彎鉤板底鋼筋:半圓彎鉤,負(fù)鋼筋:直鉤(撐在底模上)彎起、截?cái)嘁话惆礃?gòu)造處理板相鄰跨度相差超過20%或各跨荷載相差較大時(shí),應(yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定
板中受力鋼筋配筋構(gòu)造現(xiàn)在是88頁\一共有137頁\編輯于星期四連續(xù)板受力鋼筋兩種配置方式上彎點(diǎn)距支座邊緣的距離為ln/6,彎起角度一般為30°,h>120㎜時(shí),可為45°當(dāng)q/g≤3時(shí),a=ln/4當(dāng)q/g>3時(shí),a=ln/3板在砌體墻上支承長(zhǎng)度不宜小于120㎜,并大于板厚h伸入支座的跨中正彎矩鋼筋,間距不應(yīng)大于400㎜且截面積不得少于受力筋的1/3,下部縱向受力鋼筋伸入支座的錨固長(zhǎng)度不應(yīng)小于5d.當(dāng)連續(xù)板內(nèi)溫度、收縮應(yīng)力較大時(shí),伸入支座的錨固長(zhǎng)度宜適當(dāng)增加。整澆嵌固在砌體墻內(nèi)現(xiàn)在是89頁\一共有137頁\編輯于星期四其它說明:⑴當(dāng)多跨單向板、多跨雙向板采用分離式配筋時(shí),跨中正彎矩鋼筋宜全部伸入支座;支座負(fù)彎矩鋼筋向跨內(nèi)的延伸長(zhǎng)度應(yīng)覆蓋負(fù)彎矩圖,并滿足鋼筋錨固的要求。⑵當(dāng)板厚>120㎜且承受的動(dòng)荷載較大時(shí),不宜采用分離式配筋。⑶鋼筋彎起一般采用隔一彎一或隔一彎二。彎起鋼筋直徑不宜小于12mm,且每方向不宜少于3根。⑷為了方便施工,選擇板內(nèi)正、負(fù)筋時(shí),一般宜使它們的間距相同而直徑不同,通過調(diào)整鋼筋直徑來滿足鋼筋面積的要求,但鋼筋直徑不宜多于兩種?,F(xiàn)在是90頁\一共有137頁\編輯于星期四2)構(gòu)造鋼筋:包括分布鋼筋、垂直于主梁的附加負(fù)鋼筋、垂直于承重墻的附加負(fù)鋼筋、板角附加短鋼筋板中分布鋼筋構(gòu)造要求
位置與受力鋼筋垂直,均勻布置于受力鋼筋的內(nèi)側(cè)作用①澆筑混凝土?xí)r固定受力鋼筋的位置②承受混凝土收縮和溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力③承擔(dān)并分布板上局部荷載產(chǎn)生的內(nèi)力④對(duì)四邊支承板,可承受在計(jì)算中未計(jì)及但實(shí)際存在的長(zhǎng)跨方向的彎矩直徑不宜小于6mm間距不宜大于250mm,集中荷載較大或露天構(gòu)件,
分布鋼筋間距≤200mm。數(shù)量單向板中單位長(zhǎng)度上的分布鋼筋,截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%,且不宜小于該方向板截面面積的0.15%(≥15%As
且≥0.15%bh?,F(xiàn)在是91頁\一共有137頁\編輯于星期四垂直于主梁的附加負(fù)鋼筋數(shù)量:沿主梁方向每米不少于5根,直徑不宜小于8㎜,且單位長(zhǎng)度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位寬度內(nèi)受力鋼筋截面面積的1/3?,F(xiàn)在是92頁\一共有137頁\編輯于星期四垂直于墻的附加負(fù)鋼筋:現(xiàn)澆樓蓋周邊與混凝土梁或混凝土墻整體澆筑的單向板,鋼筋自梁邊或墻邊伸入板內(nèi)的長(zhǎng)度:≥l0/5(雙向板中,≥l0/4)每米不少于58且其截面面積不宜小于板跨中相應(yīng)方向縱向鋼筋截面面積的1/3(≥As/3).嵌固在砌體墻內(nèi)的現(xiàn)澆混凝土板,其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長(zhǎng)度:≥l0/7現(xiàn)在是93頁\一共有137頁\編輯于星期四板嵌入承重墻時(shí)的板面裂縫分布在板角部分,除因傳遞荷載使板在兩個(gè)正交方向引起負(fù)彎矩外,由于溫度收縮影響產(chǎn)生的角部拉應(yīng)力,也促使板角發(fā)生斜向裂縫?,F(xiàn)在是94頁\一共有137頁\編輯于星期四板角附加短鋼筋:沿板的受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋,每米不少于58且其截面面積不宜小于該方向跨中受力鋼筋截面面積的1/3;沿非受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋,可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)減少。鋼筋伸儀板內(nèi)的長(zhǎng)度從墻邊算起不宜小于l0/4(短邊跨度)?,F(xiàn)在是95頁\一共有137頁\編輯于星期四板的溫度、收縮鋼筋:在溫度、收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi),鋼筋間距宜取為150—200mm,并應(yīng)在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋。板的上、下表面沿縱、橫兩個(gè)方向的配筋率均不宜小于0.1%。溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置,也可另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng),并與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固.現(xiàn)在是96頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁的截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
設(shè)計(jì)內(nèi)容:(1)正截面受彎承載力計(jì)算(2)斜截面受剪承載力計(jì)算(3)受力鋼筋的彎起和截?cái)嘣O(shè)計(jì)要點(diǎn):(1)由于次梁與板整體澆筑,正截面承載力計(jì)算中,跨中截面按T形截面考慮,支座截面按矩形截面考慮;(2)當(dāng)荷載、跨度較小時(shí),一般可僅設(shè)置箍筋抗剪;否則,宜在支座附近設(shè)置彎起鋼筋,以減少箍筋用量;(3)滿足高跨比(1/18~1//12)、寬高比(1/3~1/2)的要求,一般不需驗(yàn)算撓度和裂縫寬度截面設(shè)計(jì)現(xiàn)在是97頁\一共有137頁\編輯于星期四配筋構(gòu)造1)配筋形式:分離式(常用)彎起式(跨度較大或有較大動(dòng)荷載時(shí))宜優(yōu)先采用箍筋作為斜截面受剪鋼筋,次梁在砌體墻上的支承長(zhǎng)度a≥240mm2)受力鋼筋的彎起和截?cái)啵涸瓌t上應(yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定。但對(duì)于相鄰跨度不超過20%,承受均布荷裁且活荷載與恒荷載之比q/g≤3的次梁,可按下圖確定鋼筋彎起和截?cái)嗟奈恢谩,F(xiàn)在是98頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁彎起式配筋現(xiàn)在是99頁\一共有137頁\編輯于星期四由于混凝土收縮量的增大,在梁的側(cè)面產(chǎn)生收縮裂縫的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。裂縫一般呈棗核狀,兩頭尖而中間寬,向上伸至板底,向下至于梁底縱筋處,截面較高的梁,情況更為嚴(yán)重?!兑?guī)范》規(guī)定,當(dāng)梁的腹板高度hw≥450mm時(shí),在梁的兩個(gè)側(cè)面沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋(腰筋),每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋(不包括梁上、下部受力鋼筋及架立筋)的截面面積不應(yīng)小于腹板截面面積bhw的0.1%,且其間距不宜大于200mm。此處,腹板高度hw,矩形截面為有效高度;對(duì)T形截面,取有效高度減去翼緣高度;對(duì)I形截面,取腹板凈高。3)梁側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋:現(xiàn)在是100頁\一共有137頁\編輯于星期四(1)正截面受彎承載力計(jì)算(2)斜截面受剪承載力計(jì)算(3)受力鋼筋的彎起和截?cái)啵ò磸澗匕j(luò)圖確定)(4)主梁在砌體墻上的支承長(zhǎng)度a≥370mm(5)截面有效高度:(6)附加橫向鋼筋附加箍筋(宜優(yōu)先選用)附加吊筋主梁的截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
單排鋼筋時(shí)h0=h—(55~60)mm雙排鋼筋時(shí)h0=h—(80~90)mm主梁支座處的截面有效高度現(xiàn)在是101頁\一共有137頁\編輯于星期四附加橫向鋼筋布置末端水平段長(zhǎng)度在受拉區(qū)不應(yīng)小于20d,在受壓區(qū)不應(yīng)小于10d主次梁高度差,若過小,s宜適當(dāng)增大現(xiàn)在是102頁\一共有137頁\編輯于星期四附加箍筋和吊筋的總截面面積按下式計(jì)算:F——由次梁傳遞的集中力設(shè)計(jì)值;
——附加吊筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
——附加箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
——一根附加吊筋的截面面積;
——附加單肢箍筋的截面面積;n——在同一截面內(nèi)附加箍筋的肢數(shù);m——附加箍筋的排數(shù);
——附加吊筋與梁軸線間的夾角,一般為45°,當(dāng)梁高h(yuǎn)>800mm時(shí),采用60°
—附加橫向鋼筋總面積當(dāng)采用附加吊筋時(shí),應(yīng)為左右彎起段截面面積之和新規(guī)范現(xiàn)在是103頁\一共有137頁\編輯于星期四主次梁交接處主梁中的附加鋼筋現(xiàn)在是104頁\一共有137頁\編輯于星期四三、整體式雙向板梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙向板的受力分析和試驗(yàn)研究雙向板內(nèi)力計(jì)算雙向板的截面設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求雙向板支承梁的設(shè)計(jì)現(xiàn)在是105頁\一共有137頁\編輯于星期四雙向板:縱橫兩個(gè)方向的受力都不能忽略的板。一般形式:均布荷載作用下的四邊支承矩形板;內(nèi)力計(jì)算:在工程中,對(duì)于四邊支承的矩形板,當(dāng)其縱橫兩個(gè)方向的跨度比<2(按彈性理論計(jì)算);<3(按塑性理論分析)時(shí)現(xiàn)在是106頁\一共有137頁\編輯于星期四1雙向板的受力分析和試驗(yàn)研究雙向板的受力分析現(xiàn)在是107頁\一共有137頁\編輯于星期四①當(dāng)時(shí),得:②當(dāng)時(shí),得:③當(dāng)時(shí),得:當(dāng),按單向板計(jì)算;而當(dāng)按雙向板計(jì)算
現(xiàn)在是108頁\一共有137頁\編輯于星期四四邊擱置無約束的雙向板肋形樓蓋雙向板的試驗(yàn)研究角處有向上翹的趨勢(shì)現(xiàn)在是109頁\一共有137頁\編輯于星期四雙向板的受力狀態(tài):正方形四邊簡(jiǎn)支雙向板矩形四邊簡(jiǎn)支雙向板現(xiàn)在是110頁\一共有137頁\編輯于星期四2雙向板內(nèi)力計(jì)算彈性理論計(jì)算方法四邊支承的板,有六種邊界條件:四邊簡(jiǎn)支;一邊固定,三邊簡(jiǎn)支;兩對(duì)邊固定,兩對(duì)邊簡(jiǎn)支;兩鄰邊固定,兩鄰邊簡(jiǎn)支;三邊固定,一邊簡(jiǎn)支。四邊固定;單塊雙向板的內(nèi)力計(jì)算現(xiàn)在是111頁\一共有137頁\編輯于星期四單位板寬內(nèi)的彎矩均布荷載短跨方向的計(jì)算跨度,計(jì)算同單向板泊松比=0時(shí)的數(shù)值(詳見P288附錄8)。當(dāng)
0時(shí):m1=m1+m2;m2=m1+m2混凝土:
=0.2有自由邊的板不能用上述公式查表計(jì)算!現(xiàn)在是112頁\一共有137頁\編輯于星期四連續(xù)雙向板的內(nèi)力計(jì)算(多區(qū)格雙向板)基本假定:雙向板支承梁抗彎線剛度很大,其豎向位移可忽略不計(jì);支承梁抗扭線剛度很小,可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),忽略梁對(duì)板的約束作用。即:將支承梁視為雙向板的不動(dòng)鉸支座。適用條件:同一方向相鄰跨度相對(duì)差值小于20%。思想:確定結(jié)構(gòu)的控制截面(支座、跨中截面);確定結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生最危險(xiǎn)內(nèi)力時(shí)的最不利荷載組合。利用單跨板的計(jì)算表格?,F(xiàn)在是113頁\一共有137頁\編輯于星期四板跨中最大正彎矩計(jì)算(活荷載棋盤式布置)棋盤式荷載布置在正對(duì)稱荷載作用下,連續(xù)板的各中間支座兩側(cè)的荷載相同,可認(rèn)為支承處板的轉(zhuǎn)角為零,當(dāng)作固定支座,則中間區(qū)格可視為四邊固定在反對(duì)稱荷載作用下,連續(xù)板的支承處左右截面旋轉(zhuǎn)方向一致,即板在支承處的轉(zhuǎn)動(dòng)變形基本自由,可將板的各中間支座當(dāng)作簡(jiǎn)支支座,中間各區(qū)格板均可視為四邊簡(jiǎn)支。邊區(qū)格和角區(qū)格按樓蓋周邊實(shí)際支承情況確定。兩種荷載作用下的彎矩疊加,即得跨中最大彎矩?,F(xiàn)在是114頁\一共有137頁\編輯于星期四支座處板最大負(fù)彎矩計(jì)算荷載布置:理論:活荷載的最不利布置與單向板相似,但計(jì)算更為復(fù)雜;實(shí)際:為簡(jiǎn)化計(jì)算,近似地按滿跨布置(與理論計(jì)算結(jié)果相差甚微)。支承情況:各區(qū)格板中間支座視為固定支座(內(nèi)區(qū)格
按四邊固定計(jì)算);邊支座視按樓蓋周邊實(shí)際支承情況而確(邊區(qū)格和角區(qū)格:按實(shí)際情況計(jì)算)?,F(xiàn)在是115頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性理論計(jì)算方法——塑性鉸線法理由:混凝土為彈塑性材料,因此彈性方法和試驗(yàn)結(jié)果有較大的差異、條件要求相對(duì)嚴(yán)格,且經(jīng)濟(jì)性較差。計(jì)算方法:極限平衡法(塑性鉸線法)、機(jī)動(dòng)法、條帶法等。鋼筋屈服后出現(xiàn)塑性鉸塑性鉸線的概念及其位置的確定方法鋼筋屈服后出現(xiàn)塑性鉸線板中一些連續(xù)截面均出現(xiàn)塑性鉸,連在一起稱為塑性鉸線現(xiàn)在是116頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性鉸線正塑性鉸線——裂縫出現(xiàn)在板底的塑性鉸線負(fù)塑性鉸線——裂縫出現(xiàn)在板頂?shù)乃苄糟q線*塑性鉸線出現(xiàn)在彎矩最大處:現(xiàn)在是117頁\一共有137頁\編輯于星期四板中塑性鉸線的分布形式的影響因素:板的平面形狀;周邊支承條件;兩方向跨中、支座的配筋量;荷載形式等。塑性鉸線位置的確定規(guī)則①塑性鉸線發(fā)生在彎矩最大處②塑性鉸線是直線,對(duì)稱結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱的塑性鉸線分布;③正彎矩部位出現(xiàn)正塑性鉸線,負(fù)彎矩部位出現(xiàn)負(fù)塑性鉸線④當(dāng)板塊產(chǎn)生豎向位移時(shí),板塊必繞一旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng);⑤轉(zhuǎn)動(dòng)軸線必通過支承板的柱;板的支承邊也是轉(zhuǎn)動(dòng)軸。⑥兩塊板之間的塑性鉸線必通過兩塊板轉(zhuǎn)動(dòng)軸的交點(diǎn);⑦塑性鉸線的數(shù)量應(yīng)使整塊板成為一個(gè)幾何可變體系?,F(xiàn)在是118頁\一共有137頁\編輯于星期四上限定理:結(jié)構(gòu)出現(xiàn)足夠多的塑性鉸形成破壞機(jī)構(gòu),各塑性鉸處的彎矩等于屈服彎矩,且滿足邊界條件,若塑性鉸對(duì)于位移的微小增量所作的內(nèi)功等于給定外荷載對(duì)此位移的微小增量所作的外功,則此荷載為實(shí)際承載能力的上限。塑性鉸線法——在塑性鉸線位置確定的前提下,利用虛功原理建立外荷載(外力)與作用在塑性鉸線上的彎矩(內(nèi)力)二者間的關(guān)系式,從而求出各塑性鉸線上的彎矩值,并依此對(duì)各截面進(jìn)行配筋計(jì)算的一種方法。理論上,塑性鉸線法計(jì)算得到的是一個(gè)上限解,即板的承載力將小于等于該解。塑性鉸線法現(xiàn)在是119頁\一共有137頁\編輯于星期四板即將破壞時(shí),“塑性鉸線”發(fā)生在彎矩最大處;塑性鉸線將板分成若干個(gè)以鉸線相連接的板塊,使板成為可變體系(破壞機(jī)構(gòu))。各板塊的彈性變形遠(yuǎn)小于塑性鉸處的變形,可忽略不計(jì),即將各板塊視為剛性,整個(gè)板的變形都集中在塑性鉸線上,破壞時(shí)各板塊都繞塑性鉸線轉(zhuǎn)動(dòng);板在理論上存在多種可能的塑性鉸線形式,但只有相應(yīng)于極限荷載為最小的塑性鉸線形式才是最危險(xiǎn)的;塑
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