钢筋混凝土的梁板结构ppt课件.ppt

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1、10 钢筋混凝土的梁板结构,10.1 概述,钢筋混凝土梁板结构由钢筋混凝土受弯构件（梁和板）组成，广泛用于房屋建筑中的楼盖、屋盖以及阳台、雨棚、楼梯、基础、水池顶板等部位。 按照施工方法的不同，梁板结构可分为整浇和预制两类。预制的梁板结构，一般是板预制、梁现浇（也可梁预制），其设计计算与单个构件没有大的区别，主要是加强梁和板的整体连接构造；而现浇梁板结构的设计计算具有和单个构件的设计计算不同的特点。 作用于梁板结构上的荷载是竖向荷载。其中恒荷载主要是结构的自重、构造层自重以及永久性设备的资质等，可根据相应的重力密度和截面尺寸求得；活荷载则需要按建筑的不同用途由建筑结构荷载规范查出。,楼盖的主要

2、结构形式,楼盖的主要结构形式,楼 梯,10.2 整体现浇式单向板肋形楼盖,整浇楼（屋）盖主要有单向板肋形楼盖、双向板肋形楼盖和无梁楼盖。,10.2.1 单向板肋形楼盖 单向板肋形楼盖一般由板、次梁、主梁组成。板的四边支承在梁（或墙）上，次梁支承在主梁上。,单向板肋形楼盖构造简单，施工方便，是整体式楼盖结构中最常用的形式。因板、次梁和主梁为整体现浇，所以将板视为多跨超静定连续板，而将梁视为多跨超静定梁。其荷载的传递路线是：板次梁主梁柱或墙。可见，板的支座为次梁，次梁的支座为主梁，主梁的支座为柱或墙。,肋形楼盖的荷载传递与计算简图,=,荷载沿短跨方向的传递远大于沿长跨方向的传递，此即荷载按最短路径

3、传递原则。当L2/L1大于3时，荷载沿长跨方向的传递可以忽略不计，此时可近似仅按短跨方向的梁进行受力分析；,荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，传递比例与两个方向的抗弯刚度成正比，此即荷载按刚度分配原则。,双向板,双向弯曲,当板的长跨l2与短跨l1之比大于3时，板面荷载沿长跨方向的传递可以忽略，可按沿短跨方向传递考虑。此时除四个板角和短边支座附近，板的大部分区域呈现单向弯曲。,在设计中，对l2/l13的板按单向板计算，而忽略长跨方向的弯矩，仅通过长跨方向配置必要的构造钢筋予以考虑；对l2/l12的板按双向板计算；当2l2/l13时，宜按双向板计算，如按单向板计算，则需注意在长跨方向配

4、置足够的构造钢筋。,主梁与次梁,(a) 交叉梁,分析图示交叉梁中L2梁的受力。,L2,L1,L2梁与L1梁交叉点处的弯矩随L1梁与L2梁线刚度比增加而变化？,结论：当L1梁与L2梁的线刚度比大于8时，L2梁在交叉点处的负弯矩与连续梁L2梁中间支座负弯矩基本接近。,L1梁作为L2梁的中间支座，承担着由L2梁传来的荷载，一般L1梁将其称为主梁，L2梁称为次梁。,从以上分析可知，当满足一定条件时，可以将交叉梁系简化主梁和次梁分别进行计算。,在设计中都应充分满足简化条件，否则有可能产生偏于不安全的结果,10.2.1.1 结构平面布置,楼盖结构布置 应满足房屋的正常使用要求，应考虑结构受力是否合理,应降

5、低造价的要求。 肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置。 柱网布置决定了主梁的跨度； 主梁布置决定了次梁的跨度； 次梁布置决定了板的跨度。,通常钢筋混凝土主梁的经济跨度为58m主梁应尽可能沿柱网短跨方向布置主梁与柱形成框架作为抗侧力体系,10.2.1.1 结构平面布置,肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的5060因此次梁间距一般不宜太大单向板跨度取1.53m，双向板的跨度取46m较为合适板双向受力比单向受力更为有效，宜优先考虑双向板布置,10.2.1.1 结构平面布置,10.2.1.1 结构平面布置,为了增强房屋横向刚度, 主梁一般沿房屋横向布置, 次梁则沿纵向布置, 主梁必须避

6、开门窗洞口；当建筑上要求横向柱距较多时, 主梁也可沿纵向布置以减小主梁跨度。,10.2.1.2 荷载的传递和计算,荷载的传递路线是：竖向荷载板次梁主梁柱或墙 基础。 当楼面承受均布荷载时，取1m宽的板带作为板的计算单元，次梁承受左右两边板上传来的均布荷载及次梁自重，主梁承受次梁传来的集中荷载及主梁自重（为便于计算，一般将主梁自重折算为几个集中荷载，分别加在次梁的集中荷载上）。 折算荷载 在确定计算简图中，认为连续板在次梁处，次梁在主梁处均为铰支座，没有考虑次梁对板，主梁对次梁转动的弹性约束作用，使计算结果与实际情况存在差异。,计算简图通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽板带的不动

7、支座，故可将单位板宽板带简化为连续梁计算。对于次梁和主梁组成交叉梁系，当主次梁线刚度比大于8时，主梁可作为次梁的不动支座，次梁可简化为支承于主梁和墙上的连续梁。当主梁与柱形成框架结构时，则按框架计算。当主梁线刚度与柱线刚度之比大于5时，主梁的转动受柱端的约束可忽略，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，主梁也可简化为连续梁。,计 算 简 图,10.2.2 单向板肋形楼盖的计算,梁、板的内力计算有弹性法（如力矩分配法）和塑性计算法（弯矩调幅法）两种。塑性计算法是考虑了混凝土开裂、受拉钢筋屈服、内力重分布的影响；进行了内力调幅，降低和调整了按弹性理论计算的某些截面的最大弯矩。对重

8、要构件及使用中不允许出现裂缝的构件，如主梁及其他处于有腐蚀性、湿度大等环境的构件，不宜采用塑性法。板和次梁的内力一般采用塑性理论进行计算，不考虑活荷载的不利位置。对于等跨连续板、梁，其弯矩值为,主梁的内力计算 主梁不进行荷载折减，如果支承主梁的柱刚度较大，应按框架结构计算内力，如柱刚度较小，则柱对主梁的约束作用很小，可按铰支座考虑。 假定结构构件（梁、板）为理想的匀质弹性体，内力可按结构力学方法分析，为简便计算，可直接查有关手册（如结构静力计算手册）跨中和支座的内力系数，按弹性计算法的结果是非常可靠的。 为了保证结构的安全性，就需要找出产生最大内力的活荷载布置方式和内力，并与恒荷载产生的内力叠

9、加作为设计的依据，这就是荷载最不利组合的概念。,活荷载不利布置,连续梁上荷载包括恒荷载和活荷载恒荷载保持不变,而活荷载由于其空间位置的随机性，在各跨的布置具有不确定性,为确定各跨各个截面可能产生的最大内力，就需要确定针对某一指定截面内力的活荷载最不利布置，并与恒荷载作用下产生的内力组合，得到该截面的内力设计值。,活荷载不利布置,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图。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

10、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。,10.2.3 截面配筋的计算特点与构造要求,10.2.3.1 板的计算特点和构造要求, 板的计算特点： 对于支承在次梁或砖墙上的现浇板，一般可按考虑塑性内力重分布的方法计算内力。 板的计算步骤是：确定板厚取计算单元计算荷载确定计算简图计算各控制截面的内力正截面承载力计算选配钢筋。 板一般能满足斜截面抗剪承载力，无需进行斜截面承载力计算和配置箍筋。 根据弯矩算出各控制截面的受力钢筋截面面积后，应考虑板内钢筋的布置方式。如果是弯起式钢筋，应把跨中的钢筋与支座钢筋结合起来考虑，以便使支座钢筋与跨中钢筋互相协调。, 板的构

11、造, 板厚：一般屋面和楼面: h60mm; 工 业 房 屋 楼面: h80mm。 板的受力钢筋配筋方式 有两种方式：弯起式配筋和分离式配筋 中间支座负钢筋上弯点距支座边缘为l0/6, 弯起数量为跨中钢筋的1/31/2, 如弯起钢筋尚不足以抵抗支座负弯距时, 可另补充负钢筋。弯起钢筋角度一般为30,伸过支座边缘的距离,当等跨或跨度相差不超过20%时, 按下列规定采用,弯起式配筋,分离式配筋, 板的构造钢筋,板的构造钢筋有：分布钢筋、嵌固于墙内板的板面附加钢筋、与主梁肋垂直的板面构造钢筋。,10.2.3.2 次梁的计算特点与构造要求, 计算特点： 一般可按考虑塑性内力重分布的方法计算内力。 计算步

12、骤：选定次梁的截面尺寸计算荷载确定计算简图计算内力按正截面、斜截面的承载力计算纵向受拉钢筋、箍筋、弯起钢筋确定构造钢筋。 因次梁与板整浇，在配筋计算时，对跨中截面，板相当于次梁的受压翼缘，故按T字形截面计算；对支座截面, 板位于受拉区，故按矩形截面计算。 次梁的构造： 一般构造要求同受弯构件。 次梁截面：取其跨度的1/181/12。 受力钢筋的弯起与截断应按弯矩包络图确定。,10.2.3.2 次梁的计算特点与构造要求,10.2.3.3 主梁的计算特点与构造要求, 计算特点： 一般按弹性理论计算，计算步骤同次梁。 主梁按连续梁设计，次梁传下来的荷载按集中荷载考虑，计算时不考虑次梁连续性影响（即次

13、梁传下的荷载按简支构件考虑）。主梁自重也折算成集中荷载作用于次梁所对应的位置。 跨中截面按T字形截面，支座截面为矩形截面。 支座处主梁截面的有效高度：,一排负筋时： h0=h(6070)mm 两排负筋时： h0=h(90100)mm, 主梁的构造要求 主梁截面：高跨比为1/151/10; 宽高比为1/31/2。 支承长度：支承于砌体上时370mm。 受力钢筋的弯起与截断点应按弯矩包络图和材料抵抗弯矩图来确定。 附加横向钢筋。,主、次梁相交处，次梁传来的集中荷载可能使主梁下部产生裂缝，因此规范规定，位于梁下部或在梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋（吊筋、箍筋）来承担，附加横向钢筋应

14、布置在长度为s(s=2h1+3b)的范围内, 附加横向钢筋宜优先采用箍筋, 所需总截面面积：,主、次梁相交处，次梁传来的集中荷载可能使主梁下部产生裂缝，因此规范规定，位于梁下部或在梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋（吊筋、箍筋）来承担，附加横向钢筋应布置在长度为s(s=2h1+3b)的范围内, 附加横向钢筋宜优先采用箍筋, 所需总截面面积：,10.3 钢筋混凝土现浇双向板肋形楼盖,与前述单向板相比，当四边支承板的两个板边相差不大时，沿长边方向传递的荷载不可忽略，则称这种双向弯曲的板为双向板。,10.3.1 双向板的受力特点和试验研究, 双向板两个方向所承担的荷载与板的边长比及四边

15、的支承条件有关。 由于双向板是双向工作，所以所配受力钢筋也是双向的。, 双向板受荷后第一批裂缝出现在板底中部，然后逐渐沿45向板四角扩展，当钢筋应力达到屈服点后，裂缝显著增大。板即将破坏时，板面四角产生环状裂缝，这种裂缝的出现促使板底裂缝进一步开展，最后板告破坏。,双向板在荷载的作用下，四角有翘曲的趋势，所以，板传给支承梁的压力，沿板的长边方向是不均匀的，在板的中部较大，两端较小。 尽管双向板的破坏裂缝并不平行于板边，但由于平行于板边的配筋其板底开裂荷载较大，而板破坏时的极限荷载又与对角线方向配筋相差不大，因此为了施工方便，双向板常采用平行于四边的配筋方式。 细而密的配筋较粗而疏的有利，采用强

16、度等级高的混凝土比强度等级低的混凝土有利。,10.3.2 双向板按弹性理论的计算,10.3.2.1 单跨双向板的计算,对不同的计算简图, 根据混凝土结构设计规范可以查出对应的弯矩系数，即可按下式求出弯矩：,10.3.2.2 多跨连续双向板的计算,多跨连续双向板按弹性理论的计算非常复杂，所以在设计中采用简化计算法，即假定支承梁无垂直变形，板在梁上可自由转动，应用单跨双向板的计算系数表进行计算，按这种方法进行计算时，要求在同一方向的相邻最小跨与最大跨跨长之比应大于0.75。 计算多跨连续双向板同多跨连续单向板一样，也应考虑活荷载的不利布置。 跨中最大弯矩的计算 求某跨跨中最大弯矩时，活荷载的不利布

17、置为棋盘式，即该区格布置活荷载，其余格均在前后左右隔一区布置活荷载。,10.3.3 双向板按塑性理论的计算,在单向板肋形楼盖中，当荷载达到一定值，钢筋屈服时，多跨连续梁就会形成塑性铰，在板中同样也会形成塑性铰。,若板采用弯起式配筋方式，由于板底的部分跨中钢筋在距支座l1/4处弯起并伸入支座以承受负弯矩, 这样在45斜向塑性铰线前弯起了钢筋，在塑性铰处不再承担由正弯矩引起的拉力。,通常取：l02=0.9l01,10.3.4 双向板肋形楼盖中支承梁的计算,三角形和梯形的等效均布荷载可按下式计算：,10.3.5 双向板截面的计算特点与构造要求,10.3.5.1 双向板截面的设计特点, 应根据具体情况

18、对弯矩进行调整。 在双向板中，跨中钢筋纵横叠置，因此在设计时，截面的有效高度应根据纵横两向取用不同值。 当板与支座整浇时，支座弯矩的计算值按下列要求考虑：按弹性理论计算时，计算弯矩取支座边缘处弯矩；按塑性理论计算时，因计算跨度取为净跨，因此内力分析所得的弯矩就是支座边缘的弯矩。 由单位宽度内截面弯矩设计值m，按下式计算受拉钢筋的截面面积：,10.3.5.2 双向板的构造要求, 双向板的板厚：一般取：80150mm。 双向板的配筋：双向板的配筋方式与单向板相同，也有弯起式和分离式。,10.4 钢筋混凝土楼梯的计算,10.4.1 楼梯的类型,梁式楼梯,梁式楼梯 在楼梯斜板侧面设置斜梁，斜梁两端支承

19、在横梯梁上，横梯梁支承在梯间墙上或柱上，就构成了梁式楼梯。 特点：梯段较长时比较经济，但支模及施工都比板式楼梯复杂，外观也显得笨重。,10.4 钢筋混凝土楼梯的计算,10.4.1 楼梯的类型,板式楼梯,板式楼梯 板式楼梯由梯段、横梯梁和平台组成，梯板是一块斜板，板的两端支承在平台梁上（最下端的梯段可支承在横梁上，也可单独做基础）。 优点：下表面平整，施工支模方便。 缺点：斜板较厚，当跨度较大时，材料用量较多。板式楼梯外观美观，多用于住宅、办公楼、教学楼等建筑，目前跨度较大的公共建筑也多使用。,10.4 钢筋混凝土楼梯的计算,10.4.1 楼梯的类型,螺旋式楼梯,螺旋式楼梯： 楼梯支模复杂，施工

20、比较困难，材料用量较多，造价高。多在美观要求较高的公共建筑中采用。,10.4 钢筋混凝土楼梯的计算,10.4.1 楼梯的类型,剪刀式楼梯,剪刀式楼梯： 整个楼梯由主体结构的边梁上挑出，其优点是首层休息平台和踏步下的空间可以较好的利用，外形美观轻巧。缺点是受力复杂。,10.4.2 现浇板式楼梯的计算与构造,梯段板（斜板） 计算要点 为保证梯段板有一定的刚度，梯段板厚度可取l0/25l0/35（l0为梯段板水平方向的跨度），常取80mm120mm。 计算梯段板时，可取1m宽板带或以整个梯段板作为计算单元。 计算简图：内力计算时可简化为两端简支的斜板。, 荷载计算：荷载包括活荷载、斜板及抹灰层自重、

21、栏杆自重等。活荷载及栏杆自重是沿水平方向分布的斜板及抹灰层自重是沿板的倾斜方向分布的，为了计算方便，一般将其换算成沿水平方向分布的荷载后再进行计算。, 荷载计算：荷载包括活荷载、斜板及抹灰层自重、栏杆自重等。活荷载及栏杆自重是沿水平方向分布的斜板及抹灰层自重是沿板的倾斜方向分布的，为了计算方便，一般将其换算成沿水平方向分布的荷载后再进行计算。, 内力计算：将简支斜板简化水平板计算，计算跨度按斜板的水平投影长度取值，斜板自重可化作斜板的水平投影长度上的均布荷载。 由结构力学可知，简支斜板（梁）在竖向均布荷载作用下（沿水平投影长度）的最大弯矩与相应的简支水平梁的最大弯矩是相等的，即：, 由于梯段板

22、是斜向搁置的受弯构件，还将产生轴向力，但其影响很小，设计时可不考虑。 梯段板和一般般的计算一样，可不必进行斜截面抗剪承载力验算。, 构造要求 梯段斜板配筋可采用弯起式或分离式。采用弯起式配筋时，一半钢筋伸入支座，一半靠近支座处弯起，支座截面负筋的用量一般可取与跨中截面相同。受力钢筋的弯起点位置见图10.36。在垂直受力钢筋方向仍应按构造配置分布钢筋6250，并要求每一个踏步下至少放置一根钢筋。,2. 平台板与平台梁,平台板板厚可取l0/35（l0为平台板计算跨度），通常取60mm80mm，平台板一般均为单向板（有时也可能是双向板），取1m宽板带作为计算单元。 平台梁除承受自重、平台板传来的荷载

23、外，还承受斜板传来的均布荷载。平台梁一般都搁置在两侧的墙体上，因此计算平台梁时，一般按承受均布荷载的简支梁计算。,10.4.3 现浇梁式楼梯的计算与构造,梁式楼梯的计算包括踏步板、斜梁、平台板、平台梁的计算。, 踏步板,按简支板计算。, 斜梁,斜梁通常支承于上、下平台梁上，底层支承于地垄墙上，一般按简支梁计算。当平台梁内移时，斜梁应从倾斜段部分延伸到平台部分，这就形成了折线梁。, 平台板和平台梁梁,梁式楼梯平台板的计算及构造与板式楼梯的平台板相同。 平台梁支承在两侧楼梯间的横墙上，按简支梁计算。平台梁承受斜边梁传来的集中荷载，平台板传来的均布荷载以及平台梁自重。 平台梁的计算截面按倒L形截面计算。 平台梁横截两侧荷载不同，因此平台梁受有一定的扭距作用，一般不需计算，但应适当增加配箍量。平台梁受有斜边梁的集中荷载，所以在平台梁中位于斜边梁支座两侧处，应设置附加横向箍筋。,10.4.4 三折式楼梯的设计要点,处于受拉区的内折角应增设箍筋。该箍筋在s范围内应足以承受未伸入受拉区域纵向受拉钢筋的合力Ns1，且在任何情况下不应小于全部纵向受拉钢筋合力的35%(Ns2)。其中：,选择判断题,1. 钢筋混凝土楼盖中的主梁是主要承重构件，其计算方法是（ ）。 A. 塑性内力重分布法 B. 弹性理论法 C. 混凝土按塑性，钢筋按弹性 D. 混凝土按弹性，钢筋按塑性,P173,B,