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1、第四编钢筋混凝土结构和地基基础,钢筋混凝土梁板结构,多层钢筋混凝土框架结构,建筑地基基础,1.整浇楼盖的受力体系,CH.12 钢筋混凝土梁板结构,2.单向板肋形楼盖的设计计算,4.楼梯的计算与构造,3.双向板肋形楼盖按弹性理论的计算方法,12.1 概述,结构形式组成：梁+板，可有板无梁。形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。,按施工方法分类装配式：预制板+现浇（或预制）梁。装配整体式：预制楼面上做刚性面层。刚性面层：40 mm混凝土层，内配钢筋网。现浇式：板与梁钢筋交织，混凝土同时浇捣。这是本章学习的重点。,现浇式钢筋混凝土楼（屋）盖分类,单向板肋梁楼盖,双向板肋梁楼盖,井式楼盖,无
2、梁楼盖,密肋楼盖,楼盖的主要结构功能：（1）把楼盖上的竖向力传递给竖向结构；（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；,对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；,l2/l1 3时按单向板设计,在荷载作用下，只在一个方向弯曲或者主要在一个方向弯曲的板。,12.2 整浇楼（屋）盖的受力体系,一.单向板肋形楼盖,作用于板上的荷载 q 主要沿短边方向传递。,主要沿单方向（短向）传递荷载，受单向弯曲的板，称为单向板。,
3、通常有以下三种方案：,主梁沿横向布置,主梁沿纵向布置,有中间走道,（一）结构平面布置,1.单向板肋梁楼盖结构平面布置,结构布置方法,单向板以次梁为支座；次梁以主梁为支座；主梁以柱或墙为支座。,2.梁、板跨度,为使板有足够的刚度，板厚尚应满足：,工业楼面：h70 mm民用楼面：h60 mm屋 面：h70 mm,h,h,h,3.板的厚度,（二）荷载的传递和计算,1.荷载,(2)活荷载：人群、家具等。,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。,梁、板的支承情况,次梁承受由板传来的荷载和次梁的自重，也是均布荷载；,板承受均布荷载，取1m宽度的单位板宽；,主梁承受次梁传来的荷载和
4、主梁的自重，是集中荷载。,（三）计算简图,应满足两个基本要求：能正确反映结构构件的实际工作情况便于分析与计算,二、双向板肋形楼盖,梁无主次之分，荷载两向传递。,l2/l1 2时按双向板设计,在荷载作用下，在两个方向弯曲，且不能忽略任一方向弯曲的板。,井式楼盖,可无柱，使用方便，但梁跨度大。楼面刚度弱，变形大。梁高h。,三、无梁楼盖,无梁楼盖是框架结构中将板直接支承在柱子上且不设梁的结构。采用的柱网通常为正方形或接近正方形。板的最小厚度不小于150mm。,荷载通过跨中板带柱上板带柱，然后传至基础和地基。,12.3 单向板肋形楼盖的设计计算,单向板肋梁楼盖的设计步骤为：（1）结构平面布置，并对梁板
5、进行分类编号，初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；（2）确定板和主、次梁的计算简图；（3）梁、板的内力计算及内力组合；（4）截面配筋计算及构造措施；（5）绘制施工图。,对于等刚度、等跨度的连续梁、板，当实际跨数超过五跨时，可简化为五跨计算，即所有中间跨的内力和配筋均按第三跨处理；但跨数少于五跨时，则按实际跨数计算。,一.按弹性理论的计算方法,认为结构荷载与内力、荷载与变形、内力与变形均为线形关系，采用结构力学方法计算。,(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有较高要求的楼盖；(3)处于侵蚀性环境及负温下的楼盖。,下例情况下按弹性理论方法计算：,（一
6、）荷载的最不利组合,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及内力，并与恒荷载内力叠加作为设计的依据，这就是荷载最不利组合(或最不利内力组合)。,结构控制截面,梁板的各支座截面及各跨的跨中截面为结构的控制截面。,在等截面的连续梁板结构中，结构截面内力最大者，即为结构的控制截面。,1.活荷载的最不利布置,（1）求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然 后隔跨布置,（2）求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其 左右邻跨布置，然后隔跨布置,（3）求某支座最大负弯矩或支座 左、右截面最大剪力时，应在该支座 左右两跨布置活 荷载，然后隔跨 布置。,2.内力包络图,将同
7、一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图(弯矩图或剪力图)叠画在同一张图上，其外包线所形 成的图形称为内力(弯矩或剪力)包络图。,折算恒载与折算活载：,考虑主梁对次梁、次梁对板的约束影响，使被支承的构件（板或次梁）的支座弯矩增大、跨中弯矩降低。则：加大恒载，减小活载。,当梁板直接搁置在砖墙或钢梁上时，按实际恒载和实际活载计算。,（二）折算荷载,按弹性理论计算时，中间跨的计算跨度为支承中心之间距离，计算出支座弯矩、剪力值为支座中心处，而板、梁、柱整浇时，支座中心处截面的高度较大，故危险截面应在支座边缘，内力设计值应按支座边缘确定。,（三）支座截面内力设计值的修正,V0按简支梁计算的支座剪力；b
8、 整浇支座的宽度,二.按塑性理论的计算方法,按弹性理论方法：1.结构构件的刚度始终不变,内力与荷载成正比；2.截面间内力的分布规律是不变的；3.任一截面内力达到其内力设计值时，认为整个结构达到其承载能力。钢筋混凝土受弯构件实际上：1.材料非匀质弹性材料，各截面刚度相对值会发生变化；2.刚度变化则截面间内力的分布规律是变化的；3.任一截面内力达到其内力设计值时，只是该截面达到其承载能力，出现了塑性铰。只要整个结构还是几何不变的，结构还能继续承受荷载。,（一）塑性铰和塑性内力重分布的概念,混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，称应力发生了重分布。钢筋屈服后，在荷载无明显增加的情况下，截面的变形可
9、以急剧增大，称出现了“塑性铰”。,塑性铰：适筋梁截面第应力阶段，截面在达到并维持一定弯矩的情况下，发生较大幅度的转动（转动是材料塑性和混凝土裂缝开展的表现），犹如形成一个“铰链”。,1.塑性铰,塑性铰可分为拉铰（受拉钢筋屈服）和压铰（受拉钢筋不屈服），拉铰转动量大于压铰。,式中，为极限曲率；为屈服曲率；lp为塑性铰的等效长度。,塑性铰与普通铰的区别是：(a)塑性铰是单向铰，只能沿Mu方向转动；(b)塑性铰可以传递弯矩,MMu；(c)塑性铰的转动是有限的：,只有当结构出现若干个塑性铰，使结构局部或整体成为几何可变体系时，结构才达到承载力极限状态。,按塑性理论分析，结构的极限承载力提高。,由于结构
10、塑性变形及混凝土裂缝开展，结构内力分布规律相对于弹性内力分布的变化。,塑性内力重分布：,2.结构塑性内力重分布,1.弯矩调幅法,（二）塑性理论的计算方法,（三）等跨连续梁板按塑性理论的设计,1.连续梁和连续单向板的弯矩计算系数,2.连续梁的剪力计算系数,三、配筋设计及构造要求,1.截面设计要点,1）一般按塑性理论方法设计，板的计算单元通常取为1m，按单筋矩形截面设计；,2）板一般能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可 不进行受剪承载力验算；,3）板的厚度应满足构造规定，板的跨度一般为2m左右；,4）板的支承长度应满足受力钢筋在支座内的锚固要求。,（一）连续单向板,5）板的内拱作用,板存在拱作用时
11、，支座产生推力板的实际承载力高于计算值,规范规定：四周与梁整体连接的板：中间跨的中截面及中间支座,弯矩设计值可减少20%，边跨跨中截面,第一内支座截面不予折减.,2.配筋构造,板厚宜尽量薄一些，但不得小于最小厚度。板的支承长度应满足受力钢筋在支座内的锚固要 求，且一般不小于板厚及120 mm。受力钢筋一般用HPB235级钢筋和LL550级冷轧带 肋钢筋，直径常用8 mm、10 mm，70 mm 间距200 mm。,分布筋与受力筋方向垂直，每米不小于4根，直径不宜小于6 mm，间距不宜大于250mm，且截面面积应不小于受力钢筋截面面积的15，不宜小于0.15%A。,配筋方式,分离式配筋,弯起式配
12、筋,分离式配筋方式,嵌入墙内的板，其板面应配附加钢筋。,垂直于主梁的板面应设附加钢筋：截面面积不小于受力钢筋截面面积的1/3，单位长度内不少于58。,（二）次梁,1.截面设计要点,1）一般按塑性理论方法设计,2）跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。正截面按混凝土结构设计原理（第三版）第4章计算，斜截面按该书第5章计算。,3）计算跨度,2.配筋构造,对于跨度相差不超过20、承受均布荷载的次梁，当q/g 3时，可按图12-20确定。,（三）主梁,1.截面设计要点,1）一般按弹性理论方法设计,2）主梁以承受次梁传来的集中荷载为主，为简化计算，可将自重也折算成集中荷载计算。,3）主、次梁均在负弯矩
13、作用下，纵向钢筋的布置方法：,承受梁的剪力宜优先采用箍筋。,次梁与主梁相交处应设附加钢箍或吊筋。,2.构造要求,受力钢筋的弯起和切断原则上应按弯矩包络图确定。,集中荷载全部由附加箍筋承受时：,式中，F 为次梁传递给主梁的集中荷载设计值；fy，fyv为吊筋或附加箍筋的抗拉强度设计值；为吊筋与水平线的交角。,集中荷载全部由吊筋承受时：,附加钢箍筋或吊筋按下式计算：,As，Asv1为吊筋截面面积或附加单肢箍筋截面面积；,m，n为附加箍筋的排数与箍筋的肢数。,12.4 双向板肋形楼盖按弹性理论的计算方法,荷载两个方向传递,l2/l1 2时按双向板设计,荷载由短边和长边两个方向板带共同承受，各板带分配的
14、荷载与 比值有关。,一、单区格板的设计计算,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板上作用的恒荷载和均布活荷载设计值(kNm2),l短跨方向的计算跨度(m),查表（附表26）所得弯矩系数。,需指出：附表26是根据材料的泊松比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,对于支座截面弯矩值，不存在两个方向板带弯矩的相互影响。,二、多区格双向板的实用计算方法,1.计算各区格板跨内截面最大弯矩值求区格A时：A区格活载满布，然后跨区格布置活载。,活载最不利布置方法当求某一区格跨中最大弯矩时，在该区格及其前后左右每隔一区格应布置活荷载，即呈棋
15、盘式布置。,支承条件,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,g+q/2,q/2,内力计算a.先求A区格在g+q/2荷载作用下的跨中弯矩，按A区格四边支承条件查单区格板的表。,b.再求A区格在q/2荷载作用下的跨中弯矩，按四边铰支条件查单区格板的表。c.将a、b计算结果叠加得最后跨内截面最大弯矩值。跨中最大挠度也按上述方法计算。,+,g+q/2,q/2,2.计算各区格板支座截面最大负弯矩值活载最不利布置方法 为简化计算，假定各区格均布满活载。支
16、承条件 中间支座均为固支，边支座按实际支座情况而定。内力计算a.根据支承情况和g+q的荷载查单区格板的表格计算相应的支座弯矩。,b.由以上讨论可见，虽然是多区格双向板，计算时仍是 一个区格、一个区格地单独计算。c.计算可从较大的区格开始，当相邻两跨所求得的同一支座的弯矩不等时，选较大者配筋。,三、双向板的配筋构造,1.截面设计要点,（1）板厚 80160 mm，简支板h/l0 x 1/45；连续梁h/l0 x 1/50（l0 x为短跨跨长）。,(2)截面有效高度,(3)对四边都与梁整体浇接的板，考虑拱效应，其弯矩设计值可按下列情况予以减少：中间区格板的支座及跨内截面减少20。边区格板的跨内截面
17、及第一内支座处截面：当lb/l1.5时，减少20；当1.5 lb/l 2.0时，减少10。式中l为垂直于楼板边缘方向板的计算跨度；lb为沿楼板边缘方向板的计算跨度。角区格板截面弯矩值不予折减。,(4)配筋计算：单位宽度内所需钢筋，,2.钢筋布置,短跨方向钢筋放在外边，长跨方向放在里面。,受力钢筋的直径、间距、弯起点及截断点的位置等均可参照单向板配筋的有关规定,沿墙边及墙角的板内构造钢筋与单向板楼盖相同。,荷载分配由每区格四角按 对角线将区格划分为四块，每块上的恒载和活载传递给相邻的支承梁。不考虑板的连续性。,四、双向板支承梁的计算要点,12.5 楼梯的计算与构造,楼梯 为建筑的垂直交通设施，供
18、人们上下楼层和紧急疏散之用，是斜向的梁板结构。,楼梯的结构形式,1）按施工方法分：整体式和装配式,2）按结构受力状态分：,梁式,板式,一、现浇梁式楼梯,梁式楼梯的传力途径：,梁式楼梯的适用范围：,荷载由踏步板传至梯段斜梁，再由梯段斜梁传至平台梁，然后由平台梁传至墙体或柱，最后传至基础和地基上。,组成：踏步板、梯段斜梁、平台板、平台梁,梯段水平方向跨度大于3.03.3m时采用较经济,1、组成与传力途径,(1)踏步板：厚度一般为3050 mm。取一个踏步板按简支计算，支承在斜梁上。,每一踏步的配筋不小于28。,截面高度：,截面宽度：a,2、计算与构造,(2)梯段斜梁：,梁高：,l0：梯段斜梁沿水平
19、方向的计算跨度,l0：梯段斜梁沿斜梁方向的计算跨度,g，q：作用于斜梁上沿水平方向 均布的竖向恒荷载和活荷 载的设计值,同理：,1)内力计算,斜向梁板正截面跨中弯矩值可按水平方向梁板计算,2)配筋构造,(3)平台梁：按简支梁计算。斜梁传来的荷载为集中荷载。如：斜梁有沿梁轴方向作用的力，该力对平台梁产生水平推力或拉力。,(4)平台板：将平台板取出，与梁整浇时为固支，用墙支 承时为简支，如下图为三边由墙支承，一边由平台梁支承。由比l2/l1区分按单向板或双向板设计。,二、现浇板式楼梯,板式楼梯的组成：,板式楼梯的传力途径：,板式楼梯的适用范围：,梯段板、平台板、平台梁,梯段板水平方向跨度小于3.03.3m时采用,荷载由梯段板直接传至平台梁，再由平台梁传至墙体或柱，再传至基础和地基上。,1、组成与传力途径,2、计算与构造,(1)梯段板：由斜板和踏步组成。斜板厚度通常取h=(1/251/30)l0,梯段斜板和平台板为一个整体，是多跨连续板,斜板跨中正截面最大弯矩值近似取为：,g，q：作用于斜板上沿水平 方向均布竖向恒荷载 和活荷载的设计值,l0：梯段斜板沿水平方向 的计算跨度,梯段斜板按矩形截面计算，截面计算高度应取垂直与斜板的最小高度,配筋构造,小结,
