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1、1,第一章 梁板结构设计第一节 概述,一、建筑结构承重体系构成楼、屋盖的梁板结构是水平结构体系；承重砌体、柱、剪力墙、筒体等是竖向结构体系。二、楼盖的主要结构功能（1）、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。三、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。,西南科技大学网络教育课程,back,2,四、楼盖结构类型的分类方法1、按结构形式分：单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖 井
2、式楼盖 密肋楼盖 无梁楼盖2、按预加应力情况：钢筋混凝土楼盖 预应力混凝土楼盖3、按施工方法：现浇式 装配式 装配整体式,西南科技大学网络教育课程,back,3,第二节 现浇式楼盖,一、单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖的设计步骤：（1）、结构平面布置，确定板厚和主、次梁的截面尺寸；（2）、确定板和主、次梁的结构计算简图；（3）、荷载及内力计算；（4）、截面承载力计算，配筋及构造，对跨度大或荷载大或情况特殊的梁、板还需进行变形和裂缝的验算；（5）、根据计算和构造的要求绘制楼盖结构施工图。1、单向板的概念主要在一个方向受力的板，称为单向板。单向板的计算方法与梁相同，又称为梁式板。,西南科技大学网络教育
3、课程,back,4,单向板的三种形式：悬臂板 对边支承板 两相邻边支承板、三边支承板及四边支承板按弹性理论，当四边支承板两个方向计算跨度之比 时，则按跨度为 的单向板设计（按塑性理论，的是单向板。2、结构平面布置单向板、次梁和主梁的经济跨度：单向板：1.82.7m，荷载较大时取较小值，一般不超过3m。次梁：46m主梁：58m,西南科技大学网络教育课程,back,5,单向板肋梁楼盖的结构平面布置方案：（1）、主梁横向布置，次梁纵向布置（2）、主梁纵向布置，次梁横向布置（3）、只布置次梁，不布置主梁,西南科技大学网络教育课程,back,6,楼盖结构平面布置时应注意的问题：（1）、要考虑建筑效果。（
4、2）、要考虑其它专业工种的要求。（3）、在楼、屋面上有机器设备、冷却塔、悬吊装置和隔墙等地 方，宜设梁承重。（4）、主梁跨内最好不要只放置一根次梁，以减小主梁跨内弯矩 的不均匀。（5）、不封闭的阳台、厨房和卫生间的板面标高宜低于相邻板面 3050mm。（6）、楼板上开有较大尺寸的洞口时，应在洞边设置设置小梁。3、连续梁、板按弹性理论的内力计算（1）、计算假定 梁板均为弹性杆件；梁板的支承情况按表1.1采用；为了方便，每一跨都按简支梁来计算其支座反力。,西南科技大学网络教育课程,back,7,（2）、计算单元 板可取1m宽度板带作为计算单元；主、次梁的截面形状都是两侧带翼缘（板）的T形截面，楼盖
5、周边处的主、次梁的是一侧带翼缘的；板、次梁主要承受均布荷载，主梁主要承受由次梁传来的集中荷载。板、梁的荷载计算范围见图1.4。,西南科技大学网络教育课程,back,8,（3）、计算简图对于跨数超过五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度相差不超过10时，可按五跨的等跨连续梁、板进行计算。计算简图见图1.5。计算跨度的取值见表1.2。,西南科技大学网络教育课程,back,9,（4）、折算荷载在均布荷载作用下，板和次梁的内力按折算荷载设计值进行计算。次梁抗扭刚度对板的影响见图1.6。折算荷载：增大恒荷载，减小活荷载，主要因为板和次梁在支承处的转动主要是由活荷载的不利布置产生的。连续板：连续次梁：注
6、意：1、当板或次梁搁置在砌体或钢结构上时不作调整。2、由于主梁的重要性高于板和次梁，且主梁的抗弯刚度通 常比柱大，所以对主梁一般不作调整。,西南科技大学网络教育课程,back,10,（5）、活荷载的最不利布置活荷载的最不利布置规律：、求某跨跨中截面最大正弯矩时，应该在本跨内布置活荷载，然后隔跨布置。、求某跨跨中截面最小正弯矩（或最大负弯矩）时，本跨不布置活载，而在相邻跨布置活荷载，然后隔跨布置。、求某一支座截面最大负弯矩时，应在该支座左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。、求某支座左、右边的最大剪力时，活荷载布置与该支座截面最大负弯矩时的布置相同。（6）、支座弯矩及剪力的修正支座边缘截面的弯矩设计
7、值：支座边缘截面的剪力设计值：均布荷载：集中荷载：,西南科技大学网络教育课程,back,11,（7）、内力包络图根据活荷载的不同布置情况，画出每一跨的各种布置情况的弯矩图，把这些弯矩图全部叠画在一起，并取其外包线所构成的图形就是弯矩包络图。它完整地给出一个截面可能出现的弯矩设计值的上、下限，同样可以画出剪力包络图。,西南科技大学网络教育课程,back,12,（8）、内力计算连续梁、板按弹性理论的内力计算有：、等截面、等跨度、支座是简支的连续梁、板的弹性内力计算。、均布荷载作用下，等截面不等跨，简支的连续梁、板的弹性内 力计算。、不等截面不等跨连续梁、板的弹性内力计算。4、连续梁、板按弹性理论的
8、内力计算（1）、内力重分布的概念超静定结构的内力不仅与荷载有关，而且还与结构的计算简图以及各部分抗弯刚度的比值有关。混凝土结构由于刚度比值改变或出现塑性铰引起结构计算简图变化，从而引起的结构内力不再服从弹性理论的内力规律的现象称为塑性内力重分布或内力重分布。,西南科技大学网络教育课程,back,13,内力重分布的应用：、能够正确地计算结构的承载力和验算使用阶段的变形与裂缝宽 度；、可以使结构在破坏时有较多的截面达到极限承载力，从而充分 发挥结构的潜力，更有效地节约材料；、利用结构的内力重分布现象，可以合理地调整钢筋布置，缓解 支座钢筋拥挤现象，简化配筋构造，方便混疑土浇捣，从而提 高施工效率和
9、质量；、根据结构的内力重分布现象，在一定条件下可以人为控制结构 中的弯矩分布，从而使设计得以简化。考虑内力重分布的计算方法是以形成塑性铰为前提的，下列情况不宜采用：、在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝有较严格限制的结构，如 水池，自防水屋面，以及处于侵蚀性环境中的结构；、直接承受动力和重复荷载的结构；、要求有较高承载力储备的结构。,西南科技大学网络教育课程,back,14,（2）、用调幅法计算连续梁、板的内力、弯矩调幅法的原则所谓弯矩调幅法，就是对结构按弹性方法所求得的弯矩值和剪力值进行适当的调整(降低)，以考虑结构非弹性变形所引起的内力重分布。截面的弯矩调整幅度用弯矩调幅系数来表示。主要原则：
10、A、钢筋宜采用HRB335级和HRB400级，混凝土强度等级宜在C20 C45范围内选用；B、截面的弯矩调幅系数不宜超过0.25，不等跨连续梁、板不宜 超过0.2。C、弯矩调幅后的截面相对受压区高度应满足0.10.35；D、不等跨连续梁、板各跨中截面的弯矩不宜调整；E、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 合混凝土结构设计规范的规定；,西南科技大学网络教育课程,back,15,F、在可能产生塑性铰的区段，考虑弯矩调幅后，箍筋用量一般应 增大20，增大的范围为：对于集中荷载，取支座边至最近一 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 1.05ho的区段（ho为截面
11、的有效高度）；G、为了防止构件发生斜拉破坏，箍筋的配箍率应满足下式要求 H、连续梁、板弯矩经调整后，仍应满足静力平衡条件，梁、板的 任意一跨调整后的两支座弯矩的平均值与跨中弯矩之和应略大 于该跨按简支梁计算的弯矩值，且不小于按弹性方法求得的考 虑荷载最不利布置的跨中最大弯矩。,西南科技大学网络教育课程,back,16,、连续梁、板承载力按调幅法的计算承受均布荷载的等跨连续梁(a)弯矩设计值各跨跨中及支座截面的弯矩设计值：连续梁、板考虑塑性内力重分布的弯矩系数，按表1.3采用；g、q沿梁单位长度上的恒荷载设计值、活荷载设计值，lo计算跨度，根据表1.2确定。(b)剪力设计值等跨连续梁的剪力设计值
12、：考虑塑性内力重分布的 剪力系数，按表1.4采用；ln净跨度。,西南科技大学网络教育课程,back,17,5、单向板肋梁楼盖的截面设计与配筋构造（1）、单向板的截面设计与配筋构造、截面设计板的计算单元通常取为1m，按单筋矩形截面设计。板支座截面的受压区在板的下部，板跨中截面的受压区在板的上部，当结构破坏时，支座截面和跨中截面会绕其中和轴发生转动，当板的支座不能水平移动时，会在板跨内形成拱作用，如图1.13所示。这种拱作用使板的实际承载力高于计算值。规范规定，对于周边与梁整体连接的板，可将板的弯矩设计值适当减少，单向板中间跨的跨中弯矩及支座弯矩可各减少20。,西南科技大学网络教育课程,back,
13、18,、配筋构造A、板中受力钢筋 负钢筋放置在板面承受负弯矩的受力筋正钢筋放置在板底承受正弯矩的受力筋直径常为6mm、8mm和lOmm等，且间距不宜小于70mm。连续板内受力钢筋的配筋方式有弯起式和分离式两种。弯起式配筋的受力钢筋有弯起钢筋和正、负钢筋三种。弯起式配筋钢筋的锚固较好，节约钢材，但施工较复杂，工程应用较少。分离式配筋钢筋的锚固稍差，耗钢量略高，但设计和施工都比较简便，是工程中常用的配筋方式。连续单向板的配筋方式见图1.14。B、板中构造钢筋（a）、与受力钢筋垂直的分布钢筋，平行于单向板的长跨，沿正、负受力钢筋的内侧放置。,西南科技大学网络教育课程,back,19,分布钢筋的主要作
14、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）承受板上局部荷载产生的内力，以及沿长跨方向实际存在而计算时被忽略的弯矩。（b）、与主梁垂直的附加负钢筋（c）、与承重墙垂直的附加负钢筋（d）、板角区域内的附加负钢筋,西南科技大学网络教育课程,back,20,（2）次梁、主梁的截面设计和配筋构造、次梁和主梁的截面设计A、承受正弯矩的跨中截面应按T形截面计算翼缘计算宽度见表1.6。B、承受负弯矩的支座截面应按矩形截面计算计算主梁支座负钢筋时，截面有效高度ho：一排钢筋时：Ho=h（5060）mm两排钢筋时：Ho=h（7080）mm,西南科技大学网络教育课程,ba
15、ck,21,、次梁、主梁的配筋构造A、配筋方式弯起式和分离式次梁的连续式配筋和主梁的连续式配筋B、受力钢筋的弯起和截断C、架立筋和腰筋腰筋又称纵向构造钢筋，当梁高大于700mm时，为了承受没有计入的扭矩以及收缩和温度应力，在梁的两侧沿梁高每隔300400mm应设置一根直径不小于1012mm的腰筋。D、箍筋箍筋的形式有封闭式和开口式两类，一般采用封闭式。箍筋的肢数有单肢、双肢和四肢等，一般采用双肢，下列情况应采用四肢：（a）、梁宽大于400mm；（b）、配有计算的受压钢筋，且受压钢筋在一排中超过3根；（c）、一排中的受拉钢筋超过4根。,西南科技大学网络教育课程,back,22,梁中箍筋的最大间距
16、：E、纵筋的锚固光面钢筋应在钢筋末端（包括弯起光面钢筋末端）做弯钩，在焊接骨架中可不做弯钩）。F、附加箍筋和吊筋当在主梁高度范围内有集中荷载作用时，如次梁支座反力或悬挂荷载，可能在主梁上引起斜裂缝，特别是当此集中荷载作用在主梁的受拉区内时。应在集中力两侧设置附加箍筋或吊筋或者两者都有，以防止主梁在集中力作用下发生局部破坏。宜优先采用附加箍筋，附加箍筋和吊筋应设置在s范围中，s与集中力的位置有关。,西南科技大学网络教育课程,back,23,附加箍筋和吊筋所需的总截面面积：Asv 承受集中荷载所需的附加横向 钢筋总截面面积；当采用附加 吊筋时，Asv，应为左、右弯起段截面面积之和；F作用在梁的下部
17、或梁截面高度范围内的集中荷载设计值；附加横向钢筋的抗拉强度设计值；附加横向钢筋 与梁轴线夹角。,西南科技大学网络教育课程,back,24,二、双向板肋梁楼盖1、双向板的受力特点双向板凡纵横两个方向的受力都不能忽略的板。四边支承的矩形板，当纵横两个方向的跨度比（按弹性理论计算）或（按塑性理论分析）时，称为双向板。（1）、双向板的受力特点：、沿两个方向弯曲和传 递荷载、剪力、扭矩和主弯矩扭矩的存在将减小按独立板带计算的弯矩值。、板角上翘双向板的配筋示意图：,西南科技大学网络教育课程,back,25,（2）、主要试验结果2、按弹性理论计算双向板单跨双向板计算：表1.11为均布荷载作用下四边支承双向板
18、在泊松比0时的弯矩系数和挠度系数表。,西南科技大学网络教育课程,back,26,当泊松比不等于零时，双向板的挠度和支座中点的弯矩仍可查表，但求跨内弯矩，应修正如下：钢筋混凝土板，可取16或0.2。3、双向板支承梁的设计在确定双向板传给支承梁的荷载时，可根据荷载传递路线最短的原则确定：从每一区格的四角作45线与平行于底边的中线相交，把整块板分为四块，每块小板上的荷载就近传至其支承梁上。短跨支承梁上的荷载为三角形分布，在长跨支承梁上的荷载为梯形分布。,西南科技大学网络教育课程,back,27,支承梁的内力可按弹性理沦或考虑塑性内力重分布的调幅法计算：（1）、按弹性理论计算等跨或近似等跨（跨度相差不
19、超过l0）的连续支承梁，可先将支承梁的三角形或梯形分布荷载化为等效均布荷载，再利用均布荷载下等跨连续粱的计算表格来计算梁的内力（弯矩、剪力）。（2）、按调幅法计算考虑内力塑性重分布时，可在弹性理论求得的支座弯矩的基础上，对支座弯矩进行调幅（可取调幅系数为0.75），再按实际荷载分布计算梁的跨中弯矩。,西南科技大学网络教育课程,back,28,4、双向板楼盖的截面设计与构造（1）、截面设计A、截面的弯矩设计值对于周边与梁整体连接的双向板，除角区格外，可考虑周边支承梁对板的有利影响，即周边支承梁对板形成的拱作用，将截面的计算弯矩乘以折减系数。B、截面有效高度ho短跨方向的钢筋放在长跨方向的钢筋的外
20、侧。短跨方向：长跨方向：C、配筋计算由单位宽度的截面弯矩设计值m计算受拉钢筋的截面积：内力臂系数，近似取0.90.95。,西南科技大学网络教育课程,back,29,（2）、双向板的构造A、双向板的厚度通常在80160mm范围内，不得小于80mm。板厚符合下面要求：简支板：连续板：双向板的短跨计算跨度。B、钢筋配置分离式和连续式单块四边简支双向板的典型配筋见图1.39和图1.41。,西南科技大学网络教育课程,back,30,三、无梁楼盖1、概述无梁楼盖是一种双向受力楼盖，它与柱组成板柱结构体系。无梁楼盖的板厚比肋梁楼盖大些，通常在柱顶上设置柱帽，这样可提高柱顶处板的受冲切承载力，有效地减小板的计
21、算跨度，使板的配筋经济合理。柱和柱帽的截面形状可根据建筑使用要求设计成矩形或圆形。无梁楼盖的结构层厚度比肋梁楼盖的小，使建筑内部的有效空间加大，同时，平滑的板底可以大大改善采光、通风和卫生条件。无梁楼盖根据施工方法的不同可分为现浇式和装配整体式两种。无梁楼盖的四周边可支承在墙上或边梁上，也可做成悬臂板。无梁楼盖每一方向的跨数一般不少于三跨，可为等跨或不等跨。通常，柱网为正方形时最为经济。根据经验，当楼面活荷载标准值在5kNm2以上，柱距在6m以内时，无梁楼盖比肋梁楼盖经济。无梁楼盖的缺点是抵抗水平力的能力差，当房屋的层数较多或要求抗震时，宜设置剪力墙，构成框架剪力墙结构。,西南科技大学网络教育
22、课程,back,31,2、无梁楼盖的受力特点无梁楼盖可按柱网划分成若干区格，将其视为由支承在柱上的“柱上板带”和弹性支承于“柱上板带”上的“跨中板带”组成的水平结构。柱轴线两侧各lx/4(或ly/4)范围内的板带称为“柱上板带”。柱距中间lx/2(或ly/2)范围内的板带称为“跨中板带”。“柱上板带”相当于以柱为支承点的连续梁(柱的线刚度相对较小时)或与柱整体连接的框架扁梁(柱的线刚度相对较大时)，而“跨中板带”则相当于弹性支承在另一方向柱上板带上的连续梁。,西南科技大学网络教育课程,back,32,3、无梁楼盖的内力计算无梁楼盖按弹性理论的计算方法常用的有：经验系数法和等代框架法4、柱帽设计
23、无帽顶板折线帽顶板矩形帽顶板,西南科技大学网络教育课程,back,33,5、无梁楼盖的配筋构造通常采用绑扎骨架双向配筋方式。无梁楼盖的配筋构造如图1.53。无梁楼盖的周边,应设置圈梁，圈梁的截面高度不小于板厚的2.5倍。,西南科技大学网络教育课程,back,34,第三节 叠合式楼盖,叠合式楼盖是在预制板上现浇一层混凝土而形成的一种装配整体式结构。主要优点是节省模板支撑，缩短工期。叠合式楼盖具有二次制造和二阶段受力的特点，设计方法与现浇楼盖不同。一、叠合梁的形式叠台梁是由预制梁和现浇叠合层两者组合而成的整体梁。,西南科技大学网络教育课程,back,35,有两种形式：1、在预制梁上安装楼板之后，再
24、在梁顶面二次浇灌混凝土叠合层形成整体梁，预制梁的截面形式有十字形、T形等。2、在预制梁顶面二次现浇混凝土楼板形成整体梁。二、叠合梁优缺点优点：1、节省模板支撑；2、有利于采用预应力；3、有利于加快施工进度，缩短工期；4、有利于减少现场搅拌造成的城市污染。缺点：必须具备吊装条件。,西南科技大学网络教育课程,back,36,第四节 装配式楼盖,一、概述1、现浇钢筋混凝土楼盖的优点：整体性好，抗震性能好，柱网布置灵活，广泛应用于多层及高层建筑中。缺点：施工速度慢、模板消耗量大、劳动力消耗多。2、钢筋混凝土装配式楼盖的优点：可在工厂或现场预制，工业化程度高，不占工期，有利于采用预应力，模板可重复使用，
25、构件尺寸误差小，被广泛使用在多层住宅等建筑中。其缺点是整体性差，楼盖平面刚度小，要求建筑平面比较规整，施工时吊装条件要求高。3、装配式楼盖主要有铺板式、密肋式和无梁式。,西南科技大学网络教育课程,back,37,4、装配式楼盖设计中需注意的问题：（1）、减少构件类型，提高构件的通用性；（2）、构件的重量和尺寸适合运输和吊装。单个构件的重量不超过起重设备的最大起重量；（3）、构件外形尽量筒单，便于制作、堆放、运输和安装；（4）、接头安全可靠，构造简单，受力明确；（5）、尽量扩大预制范围，减少湿作业；（6）、必须进行构件吊装验算；（7）、最大限度地降低材料消耗。二、预制梁板的形式预制楼板的优点：现
26、浇工作量小、施工速度快、节约木材和水泥。缺点：整体刚度小，能承受的荷载小，开设孔洞不方便。常用预制板有肋形槽形板、双T形板、实心板、空心板、夹心板。,西南科技大学网络教育课程,back,38,三、铺板式楼盖的结构布置和连接 1、预制板的布置与连接（1）、预制板灌缝与面层的做法（2）、铺板剩余宽度的处理（3）、当板支承在砖墙上时，支承长度100mm；在混凝土梁上时，支承长度80mm。2、预制板在梁上的搭接方式（1）、预制板直接搭在梁顶上（2）、预制板搭在梁耳上3、板与非支承墙 的连接,西南科技大学网络教育课程,back,39,四、铺板式楼盖的计算要点1、预制梁的截面形式2、梁的高跨比一般为11418。3、构造要求（1）、预留安装缝隙（2）、截面尺寸（3）、截面上钢筋的布置（4）、适当加大架立钢筋的直径,西南科技大学网络教育课程,back,40,4、设计要点（1）、保证构件在运输、堆放、吊装过程中的承载力、刚度和抗裂度。（2）、保证构件在安装、使用阶段的承载力、刚度和抗裂度。（3）、保证接头在安装、使用阶段的承载力、刚度和抗裂度。5、运输、堆放和吊装设计（1）、构件起吊、运输设计的要求（2）、构件的起吊和运输验算注意：、考虑到起吊和运输时的振动而引起的动力作用，在验算时应乘以动力系数1.50。、把吊点作铰支点，验算构件的承载能力。,西南科技大学网络教育课程,back,
