楼盖设计（精品） .ppt

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1、第十一章 楼 盖,本章重点,1.掌握整体式单向梁板结构的内力按弹性及考虑塑性内力重分布的计算方法；建立折算荷载、塑性铰、内力重分布、弯矩调幅等概念；掌握连续梁板截面设计特点及配筋构造要求。2.掌握整体式双向梁板结构的内力按弹性计算的方法；掌握其配筋构造要求。3.熟悉梁式楼梯和板式楼梯的受力特点、内力计算和配筋构造要求。4.了解雨篷梁的设计计算方法，特别是对其整体倾覆验算的要求。,本节的主要内容:,楼盖的主要结构功能,1、把楼盖上的竖向荷载传递给竖向结构；,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。,1.1.1 楼盖结构选型,缺点：施工需要大量模板；现场作

2、业量大；工期较长。,优点：刚度大、整体性好；抗震抗冲击性能强；防水性好。,有特殊要求的各种楼盖，如多层厂房中需要布置重型机器设备（抗动荷载作用）或需要开设复杂洞口。平面布置不规则的局部楼盖，如公共建筑的门厅部分。防水要求较高的楼盖。高层建筑及抗震结构。,便于工业化生产，在多层民用建筑；多层工业厂房广泛应用。,优点,整体性、抗震性、防水性较差，不便于开设孔洞，故对高层建筑、有抗震设防要求的建筑及使用要求防水，开设孔洞楼面不宜采用。,缺点,装配式楼盖,装配整体式楼盖,装配式较现浇式节省模板和支撑。但此种楼盖要进行二次浇灌，有时增加焊接工作量、施工进度、造价不利影响。仅适用于荷载较大的多层厂房中，高

3、层民用建筑及有抗震设防要求的建筑。,装配整体式楼盖,11.1.1 楼盖结构选型,(a)单向板肋梁楼盖,(a)单向板肋梁楼盖,(b)双向板肋梁楼盖,(a)单向板肋梁楼盖,(b)双向板肋梁楼盖,(c)无梁楼盖,(a)单向板肋梁楼盖,(b)双向板肋梁楼盖,(c)无梁楼盖,(d)密肋楼盖,(e)井式楼盖,(e)井式楼盖,(f)扁梁楼盖,11.1.2 单、双向板的划分,3.“l02/l01 3.0”可按沿短边方向受力的单向板计算。,2.“2.0 l02/l01 3.0”宜按双向板计算；若按沿短边方向受力的单向板计算，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋；,1.“l02/l01 2.0”应按双向板计算；,1

4、1.1.2 单双向板的划分,混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)规定,对两对边支承的板，应按单向板计算。,对四边支撑的板，分以下三种情况。,规范规定的理由,四边简支板的荷载传递,规范规定的理由,短跨、长跨方向的荷载分配系数。,当 l02/l01=2 时，,说明,荷载主要沿短跨方向传递。,11.1.3 单双向板设计步骤,结构平面布置,在竖向荷载作用下，满足承载力的要求；,在楼盖自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性；,与竖向构件有可靠的连接，以保证竖向力和水平力的传 递；,降低楼盖自重、减小楼盖的厚度；,建筑隔热、隔声、美观,11.1.4 楼盖的结构设计要求,水平刚度,在竖向荷载作用

5、下，满足竖向刚度的要求；,两邻边支承的板应按何种板计算？三边支承的板应按何种板计算？,讨论：,两邻边支承板,三边支承板,讨论：,双向板,双向板,肋梁楼盖的设计步骤,1.结构平面的布置，并初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；2.确定梁、板的计算简图；3.计算作用于梁、板上的荷载；4.梁、板内力分析；5.截面配筋及构造措施；6.按正常使用极限状态要求验算构件的挠度和裂缝；7.绘制施工图。,11.2.1 结构平面布置,结构布置方法,结构平面布置方案,(a)主梁横向布置,(b)主梁纵向布置,结构平面布置应注意的问题,基本假定,11.2.2 计算简图,计算简图,（1）板,1）计算单元：1m宽板带2）荷 载

6、：均布荷载3）连 续 梁：次梁、墙作为板的不动铰支座 4）计算跨度：中间跨：边跨（边支座为砌体墙）：通常a为120mm,3）连 续 梁：主梁与次梁线刚度比不小于8时，认为主梁是次梁的不动铰支座，否则应取交叉梁系进行分析 4）计算跨度：中间跨：边跨（边支座为砌体墙）：通常a为240mm,连续梁、板的计算跨度,(a)边跨,(a)中间跨,板和次梁的折算荷载,为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的办法，即：,板,次梁,次梁抗扭刚度对板的影响,荷载,常用材料和建筑构造层做法单位重量,民用建筑楼面可变荷载的标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数,连续梁的实际跨数 5跨时：按5跨

7、计算 实际跨数 5跨时：按实际跨数考虑,活荷载不利布置,11.2.3 按弹性理论的内力计算,活荷载不利布置规律：（1）求某跨跨中，该跨布置活荷载，然后隔跨布置（2）求某跨跨中 或，左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置（3）求某支座，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔跨布置（4）求某支座，与（3）相同,内力计算,连续梁在各种荷载作用下，可按一般结构力学方法计算内力。对于等跨连续梁（或连续梁各跨跨度相差不超过10%），可由附录7查出相应的内力系数，利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内力。,在均布及三角形荷载作用下：,在集中荷载作用下：,内力包络图,由内力叠合图形的外包线构成，它反映出各截面可能产生的最

8、大内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的依据。,均布荷载作用下五跨连续梁的内力叠合图和内力包络图,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：包络图中正弯矩最大值（配正钢筋）负弯矩绝对值最大值（配负钢筋）支 座：支座边缘处负弯矩最大值,按弹性理论计算内力存在的问题,（1）内力计算与截面设计不协调；（2）浪费材料；（3）支座钢筋过密，施工质量不易保证。,1.2.4.1 受弯构件的塑性铰（plastic hinge）,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”。,钢筋混凝土受

9、弯构件的塑性铰,11.2.4 按塑性理论的内力计算,塑性转角及塑性铰的转动能力（plastic rotation capacity）,塑性铰转角：,影响塑性铰转动能力的因素：,（1）钢筋种类。受拉纵筋采用软钢（HPB235，HRB335，HRB400，RRB400级钢筋）时，较大。（2）受拉纵筋配筋率。较低时，较大。值直接与塑性铰转动能力有关。（3）混凝土的极限压缩变形。极限压缩变形大，较大。混凝土的强度等级低，箍筋用量多或受压区纵筋较多时，都能增加混凝土的极限压缩变形。,塑性铰的特点,（1）塑性铰实际上具有一定长度，分析时可认为是一个截面；,（2）塑性铰能承受定值弯矩，即截面的屈服弯矩；,（

10、3）对于单筋受弯构件，塑性铰只能单向转动；,（4）塑性铰的转动能力有限。,塑性内力重分布的过程（以矩形等截面两跨连续梁为例）,两跨连续梁内力变化过程,两跨连续梁内力变化图,第一过程：裂缝出现塑性铰形成以前，原因为裂缝的形成和开展。第二过程：塑性铰形成以后，原因为塑性铰的转动。,条件：（1）（2）适筋梁（3）达 之前 不发生剪切破坏。,塑性内力重分布的优点,（1）能更准确地反映结构实际受力变形的性能；（2）使内力分析与截面设计在理论上相协调；（3）可以使超静定结构在破坏时有更多的截面达到极限状态以提高其承载能力，充分利用材料潜力；（4）按弹性计算支座处负弯矩往往很大，利用塑性内力重分布的特性，合

11、理调整钢筋布置，克服支座处钢筋拥挤现象，以改善施工条件保证质量；（5）有可能在一定范围内，人为地控制结构中弯矩分布情况，进而使计算大为简化。,塑性内力重分布使用的限制条件,（1）直接承受动力和重复荷载的结构；（2）在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较严格限制的结构；（3）预应力结构和二次受力叠合结构；（4）安全储备较高的结构。,一般要求在正常使用阶段不应出现塑性铰，对于承载力验算阶段允许出现塑性铰，也应对转动量予以控制。,超静定混凝土结构考虑塑性内力重分布的计算方法,我国行业标准钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程（CECS 5193）主要推荐用弯矩调幅法计算钢筋混凝土连续梁、板和

12、框架的内力。,极限平衡法 塑性铰法 变刚度法强迫转动法 弯矩调幅法 非线性全过程分析方法,弯矩调幅法,内力重分布使弹性计算中弯矩最大截面内力减少，弯矩较小截面的内力增大，相当于弯矩调幅。由于塑性铰的转动是有限的，因此调幅量也有限。,弯矩调幅法,截面弯矩调整的幅度：,对结构的弹性弯矩值和剪力值进行适当的调整，用以考虑结构因非弹性变形所引起的内力重分布,应用弯矩调幅法应遵循以下规定：,（1）纵筋：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400；混凝土：C20C45（2）一般不宜超过0.25（3）不应超过0.35，不宜小于0.10,（5）应在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量 受剪配箍率：

13、（防斜拉）（6）必须满足正常使用阶段变形及裂缝宽度的要求，在使用阶段不应出现塑性铰,（4）调整后的结构内力必须满足静力平衡条件：,结构跨中截面弯矩值应取按弹性分析和上式的较大值，调幅后的连续梁、板各控制截面的弯矩值不宜小于简支梁弯矩值的1/3,用弯矩调幅法计算等跨连续梁、板内力,（1）等跨连续梁各跨跨中及支座截面的弯矩设计值,（2）等跨连续梁的剪力设计值,（3）等跨连续单向板，各跨跨中及支座截面的弯矩设计值,均布荷载：,连续梁和连续单向板的弯矩计算系数,连续梁的剪力计算系数,计算跨度(两支座塑性铰之间的距离),注：表中 为板的厚度；为梁或板在砌体墙上的支承长度。,梁、板计算跨度,配筋计算与构造

14、要求,(1)配筋计算特点,按照混凝土结构设计原理所介绍的方法计算受力纵筋，受力纵筋沿短跨方向布置。一般不验算斜截面承载力。四周与梁整体连接的单向板，由于拱效应使板中 各计算截面弯矩减少，中间跨的跨中截面和中间支 座计算弯矩都按减少20计算，其他截面不减少。,（2）配筋构造 1）受力钢筋,板中受力钢筋配筋构造,连续板受力钢筋两种配置方式,单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求,2）构造钢筋:包括分布钢筋、嵌入承重墙内的板面构造钢筋、垂直于梁肋的板面构造钢筋、板的温度收缩钢筋,板中分布钢筋构造要求,单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求,嵌入承重墙内的板面构造钢筋,垂直于梁肋的板面构造钢筋,板嵌入承重墙时的板面裂缝分布,单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求,次梁,(1)配筋计算特点跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。正截面、斜截面按混凝土结构设计原理,主梁,(1)计算特点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。,跨中按T形截面计算，支座按矩形截面计算。.主梁支座处截面有效高度按下图确定。,(2)构造要求主梁受力钢筋的切断位置要按弯矩包络图确定。次梁与主梁相交处应设附加钢箍或吊筋。,