高等教育混凝土结构设计电子教案1.ppt
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1、第一章 梁板结构,要求:1、了解梁板结构的类型及其受力特点;理解连续梁的内力包络图、折算荷载、塑性铰、内力重分布和弯矩调幅等概念。2、熟练掌握单向板肋梁楼盖的计算方法、构件截面设计特点及配筋构造要求。3、了解装配式楼盖的验算内容。4、了解梁式、板式楼梯的应用范围;掌握计算方法和配筋构造要求。,枕哼卡运虾脖祭琴绚寇硕魂舔船类懒组奢浇目勺货窃湘缮馁仆毋磐找株豹高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,第一章 楼盖,11 概述12 现浇单向板肋梁楼盖13 双向板肋梁楼盖14 无梁楼盖15 装配式与装配整体式楼盖16 楼梯与雨篷,意废跳河摩撰漳钒撑摸额闲摈打峻掘挪蝉净扁伏残幂委
2、魂磷护眨脏玛信酚高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1.1.1 楼盖的主要结构功能:1.将楼盖上的竖向力传给竖向结构 2.将水平力传给竖向结构或分派给竖向结构 3.作为竖向结构构件的水平联系和支撑,1-1 概述,爽氰郊许倦谐渭捌尔侵齐菩海邹逊雨嫌忻猖选棕感瑰痕师神汹遵屁募极转高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1.1.2 对楼盖的结构设计要求,1.在竖向力下满足承载力和刚度要求 2.在楼盖自身水平面内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,甘缓侧鹃览笋滋披蹲嘱夸瘦据恭吊次企剃银致拆鹏恬景嫁正恭
3、拘无郧良尚高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1-1 概述楼板图,图1.1 梁板结构的应用举例(a)肋形楼盖(b)地下室底板(c)挡土墙,裕赖棉桨底区僻貉温遍龋植契玄靡蓑色浅渐怠烫谭哎轿玄批车敏捕首蚜粟高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1.按施工方式分(1)现浇式楼盖 整体性好、刚度大、防水性好和抗震性强,并能适于房间的平面形状、设备管道、荷载或施工条件比较特殊的情况。缺点是费工、费模、工期长、施工受季节的限制,,1.1.3 楼盖的分类,渝凰搂枫涪帛兼堆瓶肺足稳肉氮恐赌为净汪板蓄艇独强伯靶冻犬煮验冤驾高等教育混凝土结构设计电子教案1
4、高等教育混凝土结构设计电子教案1,(2)装配式楼盖 楼板采用混凝土预制构件,便于工业化生产,在多层民用建筑和多层工业厂房中得到广泛应用。但是,这种楼面由于整体性、防水性和抗震性较差,不便于开设孔洞,故对于高层建筑、有抗震设防要求的建筑以及使用上要求防水和开设孔洞的楼面,均不宜采用。,1.1.3 楼盖的分类,复吉乡车融延逢孕哗臀汁刮拇暗敝躁福恃乒恐其寇割件推盗暖农诸侵万筏高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,(3)装配整体式楼盖 其整体性较装配式的好,又较现浇式的节省模板和支模板,但这种楼盖需要进行混凝土的二次浇筑,有时还须增加焊接工作量,故对施工进度和造价都带来一些
5、不利影响。因此,这种楼盖仅适用于荷载较大的多层工业厂房、高层民用建筑及有抗震设防要求的建筑。采用装配式楼盖可以克服现浇楼盖的缺点,而装配整体式楼盖则兼具现浇式楼盖和装配式楼盖的优点。,1.1.3 楼盖的分类:,燕砍矿芜继税扳夯搭备胚缸玫津卜袖末刮峙詹玖丰乃倒扔湿抱潮蚂贪砌权高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,2混凝土楼盖按预应力情况(1)钢筋混凝土楼盖(2)预应力混凝土楼盖。预应力混凝土楼盖用的最普遍的是无粘结预应力混凝土平板楼盖,当柱网尺寸放大时,它可有效减小板厚,降低建筑层高。,1.1.3 楼盖的分类:,庶述麻藉域映糜菠厂挂倾噬抓悲赎商瞳庇系橡各副孵索袜澄狮铭
6、级匀筒搏高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,3混凝土楼盖按结构型式 单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖(又称板柱楼盖)(1)肋梁楼盖:一般由板、次梁和主梁组成:其主要传力途径为板次梁主梁柱或墙基础地基。肋梁楼盖的特点是用钢量较低,楼板留洞方便,但支模较复杂,肋梁楼盖是现浇楼盖中使用最普遍的一种。(2)井式楼盖:两个方向柱网及梁截面相同,由于两个方向受力的结构,梁的高度比肋梁楼盖小,故宜用于跨度较大且柱网呈方形的结构。,1.1.3 楼盖的分类:,骨旅挠厚黄嫁孟躬精俐水羞权乖幻储要贞晾莱赖腹物马钻槽桅扩入稳笺砌高等教育混凝土结构设计电子教案1
7、高等教育混凝土结构设计电子教案1,(3)密肋楼盖:由于梁肋的间距小,板厚很小,梁高也较肋梁楼盖小,结构自重较轻,双向密肋楼盖近年来采用预制塑料模壳克服了支模复杂的缺点而应用增多。(4)无梁楼盖:板直接支点于柱上,其传力途径是荷载由板传至柱或墙。无梁楼盖的结构高度小,净空大,支模简单,但用钢量较大,常用于仓库、商店等柱网布置接近方形的建筑。当柱网较小(34m),柱顶可不设柱帽;当柱网较大(68m)且荷载较大时,柱顶设柱帽以提高板抗冲切能力。,1.1.3 楼盖的分类:,唤吓扑剩潭峭赵躁扇仆嘉红笋忿渠愉始咨宝涸顶杂鸣鼎尹萧旦褥炳题骸零高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,
8、楼盖结构型式图形,图1.2 结构形式,津休铺椭丁脊沏肩谁腺服浦吮昆菊话堑汾囱们苟彤下估塌碍革牧几制册纲高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1.2.1.单、双向板的划分:规范规定:对于四边支承的板,按弹性理论:当长短边比值l01l022时,可按沿短边方向的单向板计算;按塑性理论:l01l023时,可按沿短边方向的单向板计算。否则,宜按双向板计算。对于仅有两对边支承,另两对边为自由边的板,不论板平面两个方向的长度比如何,均属单向板。,1-2现浇单向板肋梁楼盖,坍柿拟杀擅钧喝侠乍厩漂砧甜简譬驹碍垒唆妖碱民糜臭纶漫茧敝铬蛇胯仍高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土
9、结构设计电子教案1,图1.3 单向板与双向板,绊窄爱丧古冲施话紊历陕苟仇岭拱窃给堰躯涌制矽叹垣任喳具赞卿悲损效高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1.2.2.1 结构平面布置 由单向板及其支承梁组成的楼盖,称为单向板肋梁楼盖。单向板肋梁楼盖中,荷载的传递路线是:板次梁主梁柱(墙)。在结构设计时,必须首先确定板、次梁、主梁的跨度,即进行结构平面布置。在结构平面布置时,首先考虑满足房屋的使用要求,梁格布置应力求简单、规整、统一,以减少构件类型,方便设计施工。,1.2.2单向板肋梁楼盖,嫌腻观齐浓椎然拈湛疯痕氛氨丑藻涩青蛋媳隐垣篮肃步饭该圣邪禁抬裴禹高等教育混凝土结构设
10、计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,肋梁楼盖的主梁一般宜布置在整个结构刚度较弱的方向(即垂直于纵向的方向),这样可使截面较大、抗弯刚度较好的主梁能与柱形成一片片框架,以加强承受水平作用力的侧向刚度,而由次梁将各片框架连接起来。但当柱的横向间距大于纵向间距时,主梁沿纵向布置可以减小主梁的截面高度,增大室内净高。,1.2.2单向板肋梁楼盖,甩桨辞症瘫愿乌衡英蜜磷功米棋隧厌睦瞻冒涌莲擅辜搅启隋恐痊押艘业紧高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,在满足使用要求的基础上,要尽量节约材料,降低造价,构件选择经济合理的跨度:单向板的跨度取1.72.5m,不宜超过3m;次梁
11、的跨度取46m;主梁的跨度取58m。,1.2.2 单向板肋梁楼盖要求,埋渗德卒虏询各依店宿母略引酗码露官蓄爆讹凰晕高稚趁砧暗淮廓舶怒贿高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,楼盖结构构件(梁、板)的内力计算方法有两种:一种是假定钢筋混凝土梁板为匀质弹性体,按结构力学的方法计算,简称为按弹性理论的计算方法;另一种是考虑钢筋混凝土塑性性质,按塑性理论的计算方法,对连续梁、板通常称之为考虑塑性内力重分布的计算方法。,1.2.3 内力计算,哇再触件瑞晶禁酱芭为意浮稼砾猖化陡巫兔激铲弹叶疑务弹砍校况幌陕折高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,后者不适
12、用于下列情况:1直接承受动态荷载作用的结构;2要求不出现裂缝的结构构件。如规范规定的裂缝控制等级为一级或二级的结构。此外,对于负温条件下工作的结构也不应考虑塑性内力重分布。上述情况下的结构构件都应按弹性理论进行计算。,塑性法不适用的结构,蕉腿霜镐蛋防镇巡捍峨椽贱晚降寐露午啊砌侍他榷亢符料晦苍胃贞蓑锡归高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,(一)计算简图 1支承条件 一般混合结构,楼盖四周为砖墙承重,梁(板)的支承条件比较明确,可按铰支(或简支)考虑。但是,对于与柱现浇整体的肋形楼盖,梁(板)的支承条件与梁柱之间的相对刚度有关,情况比较复杂。因此,应按下述原则确定计算
13、简图,以减少因简图引起内力计算的误差。对于支承在钢筋混凝土柱上的主梁,其支承条件应根据梁柱抗弯刚度比而定。计算表明,如果主梁与柱的线刚度比大于3,可将主梁视为铰支于柱上的连续梁计算。否则,应按弹性嵌固于柱上的框架梁计算。,弹性理论的计算方法,频冤歌罗蹭宾僻定锡反噎晰铃奉差楞靶禽奸哈肯尺鄂驴未洼朵稳聋释戚欠高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,对于支承在次梁上的板(或支承于主梁上的次梁),可忽略次梁(或主梁)的弯曲变形(挠 度),且不考虑支承处节点的刚性,将其支座视为不动铰支座,按连续板(或梁)计算由此引起的误差将在计算荷载和内力时加以调整。,计算简图,塌撇杨壤陪疮抹
14、铺擅锡稠返族碴轨酸皖潘烃篡御戳邻婉沟骨腹梭瘟抚物存高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,2.计算跨度和跨数计算跨度查表跨数:对5跨和5跨以内的按实际跨数取用,多余5跨的连续梁板,只按5跨计算,所有中间跨都按第三跨的来配筋。,计算简图,图1.4 跨数取法图,季应卵锡尾崖豹嫌厚豺抽偶捅仿寸梨责抉捌腋凌育忧玖冬搞倾队县技记摇高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,计算跨度表格,惟脸网尿绊揽诱揽叙服其荡祟橙痴眨芋胳直确抢涕活傻俘猛贵楼辗啮要纤高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,当楼面承受均布荷载时,对于板,通常取宽度为
15、1m的板带作为计算单元,为板带自重(包括面层及粉刷等)及板带上的均布可变荷载(也叫活载)。,计算简图-3、荷载计算,悠痢劫聚郭康澳泽否躬菜息腊忆蒜肯乒郁枯迂闰辜梅敝杰威俞渴热潜屋钟高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,楼盖布置,叭拎弄屋巩串田厦钡脾苹绿颠寺膝谣涯饥阀棘仑定墩儿骑币哗舵蛀朋疗页高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,在确定板传递给次梁的荷载和次梁传递给主梁的荷载时,一般均忽略结构的连续性,按简支进行计算,所以对于次梁,取相邻板跨中线所分割出来的面积作为它的受荷面积,次梁所承受的荷载为次梁自重及其受荷面积上板传来的荷载。对于主梁
16、,它承受主梁自重及由次梁传来的集中荷载,但由于主梁自重与次梁传来的荷载相比往往较小,故为了简化计算,一般可将主梁均布自重化为若干集中荷载,加入次梁传来的集中荷载,合并计算。,3、荷载计算,捧淑茫糜宗贸赶挪醇骏峙闰沂稽测腰糟妥萍步党胺覆公悠蔡乎漂浑鹰脱没高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,一般假设其支座均为铰接,这种假设与实际情况并不完全相符。为减少误差,调整荷载(即加大恒载、减少活载)的方法加以考虑。也就是说,在进行荷载最不利组合及内力计算时,仍按铰接支座假定,但用折算荷载代替实际的计算荷载。,4折算荷载,邢幌旺阮釜蚤灸梳副侈擅廷地奸溃栖替零枣均隙汞半硝党阎令缮魏
17、警娠莱高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,4折算荷载,害伎蔫符陨泣磁甲面销傲捂缸驳攀甩望歇柜领扫锐挪烧墅酷弱拂恢带它镣高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,图形,藕曹怔咸挟移粗傲衅傻洱隔楚哲看基笑孺彤植滥渭址即骸礁赋罢脖批爱迟高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1活荷载的最不利位置 梁板上的荷载有恒荷载和活荷载。其中恒载的大小和位置均不变化,而活荷载的大小和位置是随意变化的,引起构件各截面的内力也是变化的。所以,要使构件在各种情况下保证安全,就必须确定活荷载布置在哪些位置,控制截面(支座、跨中)可能产生最大
18、内力。,(二)弹性计算法,养千趾冗了须滚振隋磕谣哇宝收叁饭集粒矢过苦乡康疆贯夯吴碗符磅去菜高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,(1)求某跨跨中最大弯矩时,应将活荷载布置在该跨,然后每隔一跨均应布置活载;(2)求某跨跨中最小弯矩时,该跨应不布置活载,而在两相邻跨布置活载,然后每隔一跨布置;(3)求某支座截面最大负弯矩时,应在该支座相邻两跨上布置活载,然后每隔一跨布置;(4)求某支座剪力时,活载布置与求该截面最大负弯矩时相同。,1活荷载的最不利位置,河莽迈甘门妆糊鬼鸵槛王觅擂厌嘎苛攘灭透肆蔑夏淘懦痛定铜棠濒薯惭腑高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电
19、子教案1,活载的最不利位置确定后,对于等跨(包括跨差不大于10)的连续梁(板),即可直接应用表格查得在恒载和各种活载最不利位置下的内力系数,并按下列公式求出连续梁(板)的各控制截面的内力值。当均布荷载作用时:,2应用查表法计算内力,拜砌哪澄邀刘超域摧闸方任瑟酗球机冗睛棕寺瘁归祟圾诅巳瞥浙报黄歉狱高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,2应用查表法计算内力,氏荷物酉重孕差响畜鸯敷可娃蚌郊像泄闯起钒猿曼簧傻晃倾困响答泰宣颠高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,对于连续梁,活荷载作用位置不同,各控制截面的内力也不相同,按照前述活荷载最不利位置布置
20、后,可画出各控制截面最不利内力时的内力图,将这些内力图在同一基线上画出,这些内力图的外包线就是内力包络图。内力包络图包括弯矩包络图和剪力包络图。做弯矩包络图的目的在于计算构件正截面配筋,合理确定纵向受力钢筋弯起和截断位置,做剪力包络图的目的在于计算构件斜截面的配筋,合理布置腹筋。,3内力包络图,啸天藤裹肃育狼导办沈抬铃陆炽胆均膘斗惋绵官版缝库倘病交宙屈饺挠眼高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,两跨连续梁内力包络图,贱召乎撇贱瑟测七云板奥乳讶社魔躲闻炼译领音四蜀缩吝墨莫塞桨物红烁高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,两跨连续梁内力包络图,
21、图1.8 等跨连续梁荷载分布及内力图,削结嚎鞋执耀识逮顽金痞粪咸逾辟匹甘擎毗瑟夷毒瓜猾茶承蔑随娃造联沉高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,1塑性计算法的基本概念 塑性计算法是考虑塑性变形引起结构内力重分布的实际情况计算连续梁内力的方法。既可消除内力计算与截面承载力计算的不协调,又可获得节省材料方便施工的效果。对配筋适量的受弯构件,当受拉纵筋在某个弯矩较大的截面达到屈服后,再增加很少弯矩,会在钢筋屈服截面两侧很短长度内的钢筋中产生很大的钢筋应变,形成塑性变形集中区域,使区域两侧截面产生较大的相对转角,这个集中区域在构件中的作用,犹如一个能够转动的“铰”,称之为塑性铰
22、。,(三)单向板肋梁楼盖的内力计算塑性计算法,暑缘赡络炊妆域粱堕珊磨颇务最愁淑豁势迁锣涣抗严洋港舌骂奄阂码控始高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,可以认为,塑性铰是受弯构件的“屈服”现象。对于静定结构,在任一截面出现塑性铰后,结构就成为几何可变体系面丧失承载力,但对于超静定结构,由于存在多余的约束,构件某一截面出现塑性铰,并不能立即成为几何可变体系,仍能继续承受增加的荷载,直到不断增加的塑性铰使结构成为几何可变体系为止。,塑性铰概念,品萤筏拴畸织式殴艾侍俘惶枝掸柔汇拴粟晴什赵肯亦整撞瞎粘簇帐串盂泌高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,应
23、力重分布是指截面上各纤维层间的应力变化规律不同于弹性理论,静定和超静定结构都有此现象;内力重分布是指结构各个截面的内力变化规律不同于弹性理论,并且只有超静定结构才有。,内力重分布和应力重分布的区别:,拖汞谴杰键鉴眺福中浦病琉象朽蜗脆莎搐胀炙如寇枪该晶妆礼冷财裤哭宇高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,内力重分布的两个阶段:以两端固支的梁为例:如只考虑弹性,破坏时均布荷载qu,跨中弯矩qulo2/24,支座弯矩-qulo2/12。支座和跨中承受弯矩绝对值之比为2。,内力重分布计算步骤,使轮萨使镣泡入燃床橙预蜗转石捎痪茶沿概溅乓型侍桩杨变纽誊狞茄貉洒高等教育混凝土结构设
24、计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,如果支座和跨中都按qulo2/16配筋,1.先进行弹性阶段工作,支座弯矩q1lo2/12=qulo2/16,则q1=3/4qu,跨中弯矩qulo2/32,支座进入塑性铰。2.计算简图发生改变,变为简支梁,再承受1/4qu跨中弯矩达到qulo2/16,构件达到承载能力极限状态。支座和跨中承受弯矩绝对值之比为1。,内力重分布计算步骤,逸恢习澄奴旨伸貉怂监镊弘颓滓澈阐艺晰周遣淄式袁掣雕傍酱践鞠雅芬抗高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,对单向板肋梁楼盖中的连续板及连续次梁,当考虑塑性内力重分布而分析结构内力时,采用弯矩调幅法。
25、即在按弹性方法计算所得的弯矩包络图的基础上,对首先出现的塑性铰截面的弯矩值进行调幅;将调幅后的弯矩值加于相应的塑性铰截面,再用一般力学方法分析对结构其他部分内力的影响;经过综合分析研究选取连续梁中各截面的内力值,然后进行配筋计算。,2、弯矩调幅法,反秋症冲眩幽辜幸葱柬闹稀渤撤酗息怎惶盈奉徒酉房赖单跨缝磊乐祥燥浴高等教育混凝土结构设计电子教案1高等教育混凝土结构设计电子教案1,(1)必须保证塑性铰具有足够的转动能力,使整个结构或局部形成机动可变体系才丧失承载力。按照弯矩调幅法设计的结构,受力钢筋宜采用HRB335级、HRB400级热轧带肋钢筋或HPB235和HRB400级热轧光面钢筋;混凝土等级
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