鋼筋混凝土肋形結(jié)構(gòu)計算.ppt

,第9章 鋼筋混凝土肋形結(jié)構(gòu),1,2,1.了解梁板結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算內(nèi)容和基本構(gòu)造要求;,2.理解塑性鉸的概念和結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布設(shè)計方法;,4.了解整體式雙向板肋梁樓蓋的設(shè)計方法;,3.掌握整體式單向板肋梁樓蓋的設(shè)計方法及適用條件;,學 習 目 標,肋形結(jié)構(gòu)是由板和支承板的梁等鋼筋混凝土受彎構(gòu)件所組成的板梁結(jié)構(gòu)。 廣泛用于房屋建筑中的樓蓋、屋蓋以及陽臺、遂洞進水口上的工作平臺、閘壩上交通平臺、閘門、扶壁式擋土墻、基礎(chǔ)、水池頂板等部位。,第9章 鋼筋混凝土肋形結(jié)構(gòu),3,4,豎 向 荷 載 荷 載 傳 遞,肋形結(jié)構(gòu)豎向荷載的傳遞：,5,現(xiàn)澆整體式,混凝土全部現(xiàn)場澆筑 剛度大，整體性好，抗震性好，防水性好 模板用量大、現(xiàn)場作業(yè)量大、工期長,6,裝 配 式,梁板構(gòu)件事先預(yù)制，現(xiàn)場拼裝 施工進度快，省工省材，符合工業(yè)化要求 剛度和整體性差，對抗震不利,7,現(xiàn)澆整體式,裝 配 式,裝配整體式,混凝土全部現(xiàn)場澆筑 剛度大，整體性好，抗震性好，防水性好 模板用量大、現(xiàn)場作業(yè)量大、工期長,梁板構(gòu)件事先預(yù)制，現(xiàn)場拼裝 施工進度快，省工省材，符合工業(yè)化要求 剛度和整體性差，對抗震不利,將預(yù)制梁板吊裝后，通過整結(jié)措施構(gòu)成整體 介于整體式和裝配式間 剛度、整體性和抗震性能比裝配式稍好。,8,肋形結(jié)構(gòu)的分類,荷載如何傳遞到板四周梁？,板,主要傳力方向： 短邊方向 or 長邊方向？,10,11,在長、短跨分別取單位寬度板帶，由變形協(xié)調(diào)可求出各自承擔的荷載比例。,現(xiàn)澆肋形結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆單向板肋形結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆雙向板肋形結(jié)構(gòu),板,單向板,雙向板,當l2/l13時，荷載沿短跨方向傳遞。,當l2/l12時，荷載沿短、長跨向傳遞。,當2l2/l13時，可按單向板設(shè)計，但應(yīng)適當增加長跨方向的分布鋼筋。,注意單、雙向板鋼筋布置時的差異,對于四邊支承簡支板：,根據(jù)板傳力方式不同：,12,13,9.2 現(xiàn)澆單向板肋形結(jié)構(gòu),設(shè) 計 步 驟,選定材料、結(jié)構(gòu)布置,確定梁、板計算簡圖,梁、板內(nèi)力分析計算,配筋計算,繪制施工圖,14,選定材料、結(jié)構(gòu)布置,結(jié)構(gòu)布置：柱網(wǎng)布置、梁格布置、板厚及梁截面尺寸確定。,柱網(wǎng)布置：柱網(wǎng)尺寸不能過大，也不能過小。 梁格布置：主梁橫向布置、主梁縱向布置、無主梁。 板梁截面尺寸：常按構(gòu)造要求確定。,滿足建筑要求、力求簡單、受力合理、節(jié)約材料、降低造價、方便施工,15,1、布置原則 簡單、規(guī)則、統(tǒng)一（等跨、對稱） 2 、梁板布置 板跨為次梁間距 次梁跨度為主梁間距 主梁跨度為柱間距 梁布得?。菏∧０?，省工，板跨大，板厚增加，多用砼，自重增大。 梁布得密：板跨減少，板厚減薄，自重減輕，但費模板和費工。 板面積大，板較薄時，材料省，造價低。 避免集中荷載直接作用在板上。,1.72.5m,46m,58m,16,3、梁板尺寸 主梁：h=(1/151/10)l0 次梁：h=(1/181/12)l0 b/h=1/21/3 板厚為60120mm。 水電站廠房發(fā)電機層的樓板，板厚常用120200mm 4、材料強度 砼強度等級：C20C40。 板中鋼筋，梁中箍筋、構(gòu)造鋼筋（架立筋、腰筋）：級； 梁中受力鋼筋：級 or 級,17,確定梁、板計算簡圖,分解為板、次梁、主梁幾類構(gòu)件單獨計算,？,18,分解為板、次梁、主梁幾類構(gòu)件單獨計算,均簡化為多跨連續(xù)梁,19,確定梁、板計算簡圖,支座,跨度,跨數(shù),荷載,假定支座無豎向位移 假定支座為鉸支座，引起的誤差在內(nèi)力計算時調(diào)整,跨數(shù)小于5跨時，按實際跨數(shù) 等跨連續(xù)梁跨數(shù)多于5跨時，按5跨連續(xù)梁計算,取計算跨度計算,分解為板、次梁、主梁幾類構(gòu)件單獨計算,荷載分恒荷載和活荷載兩類，取設(shè)計值 為彌補支座假定為鉸支座引起的誤差，取用折算荷載。,20,確定梁、板計算簡圖,計算跨數(shù),計算跨度（彈性方法）,彎矩 取支座中心線間的距離lc 支座寬度b較大時 板 ：b0.1lc，l01.1ln 梁：b0.05lc，l01.05 ln ln 凈跨度。 剪力 計算跨度l0ln,22,計算跨度（塑性方法）,彎矩 板 兩端整澆：l0ln 兩端簡支：l0ln+h 且l0lc 一端整澆、一端簡支：l0ln+h /2 且l0ln+a/2 梁 兩端整澆：l0ln 兩端簡支：l01.05ln且l0lc 一端整澆、一端簡支：l01.025ln 且l0ln+a/2 剪力 計算跨度l0ln,23,折算荷載,采用增大恒荷載和減小活荷載的方法彌補鉸支座假定引起的誤差。,折算荷載 板 g=g+q/2 q=q/2 次梁 g=g+q/4 q=3q/4 主梁 不調(diào)整,當板或梁擱置在砌體或鋼結(jié)構(gòu)上時不作調(diào)整。,24,內(nèi)力分析方法,按彈性理論方法,按塑性理論方法,內(nèi)力分析目的,求得控制截面的Mmax，-Mmax，Vmax，為計算配筋做準備。,梁、板內(nèi)力分析計算,：假定梁、板為理想彈性體系,：考慮梁、板砼材料的塑性特點， 考慮塑性內(nèi)力重分布,25,活荷載的最不利布置,按彈性理論方法,26,該跨布活載，再隔跨布活載。,該跨不布活載，鄰跨布置，再隔跨布活載。,該支座相鄰兩跨布活載，再隔跨布活載。,該支座相鄰兩跨布活載，再隔跨布活載（同上）。,活荷載的最不利布置,按彈性理論方法,某跨跨內(nèi)最大正彎矩,某跨跨內(nèi)最大負彎矩,某支座最大負彎矩,某支座最大剪力,可得：M1max、M3max、M5max；M2min、M4min、VAmax、VFmax。,可得：M2max、M4max、M1min；M3min、M5min。,27,該跨布活載，再隔跨布活載。,該跨不布活載，鄰跨布置，再隔跨布活載。,該支座相鄰兩跨布活載，再隔跨布活載。,該支座相鄰兩跨布活載，再隔跨布活載（同上）。,活荷載的最不利布置,按彈性理論方法,某跨跨內(nèi)最大正彎矩,某跨跨內(nèi)最大負彎矩,某支座最大負彎矩,某支座最大剪力,可得：MBmax、VB左max、VB右max。,可得：MCmax、VC左max、VC右max。,28,內(nèi)力計算,按結(jié)構(gòu)力學方法求相應(yīng)彎矩、剪力。 為減輕計算工作量，已將等跨連續(xù)梁、板在各種不同荷載作用下的內(nèi)力計算簡化為查表（附錄6 等截面連續(xù)梁在常用荷載下的內(nèi)力系數(shù)表）進行。,均布荷載下：,集中荷載下：,按彈性理論方法,29,求得支座或跨內(nèi)彎矩、剪力極值后，即可進行截面設(shè)計。 欲要鋼筋彎起、截斷，則還需了解各截面可能產(chǎn)生的彎矩、剪力極值。 欲求各截面可能產(chǎn)生的內(nèi)力極值，需畫結(jié)構(gòu)的內(nèi)力包絡(luò)圖。 內(nèi)力包絡(luò)圖代表連續(xù)梁各截面可能出現(xiàn)的最大（最小）內(nèi)力。,內(nèi)力包絡(luò)圖,按彈性理論方法,30,將每一種最不利位置的活載與恒載共同作用下產(chǎn)生的彎矩（或剪力），用同一比例畫在同一基線上，取其外包線即為彎矩（或剪力）包絡(luò)圖。,對于梁板結(jié)構(gòu)，只有彎矩和剪力包絡(luò)圖。,內(nèi)力包絡(luò)圖,按彈性理論方法,31,按彈性理論方法,內(nèi)力包絡(luò)圖,32,按彈性理論方法,內(nèi)力包絡(luò)圖,33,連續(xù)板或梁與支座整澆，危險截面在支座邊緣。,Mc：支座中心線處截面的彎矩和剪力； V0：按簡支梁計算的支座剪力 b：支座寬度,按彈性理論方法,彎矩、剪力設(shè)計值,支座邊緣處：,34,按彈性理論方法,連續(xù)板、梁的彎矩計算值,35,按塑性理論方法,按彈性理論計算方法將混凝土視為彈性體，認為結(jié)構(gòu)的荷載與內(nèi)力、變形為線性關(guān)系。,但實際混凝土是一種彈塑性材料，且易受拉開裂，鋼筋在達到屈服時也存在很大塑性變形，鋼筋混凝土材料具有明顯的彈塑性性質(zhì)。,對靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算與材料彈、塑性無關(guān)，但由于材料出現(xiàn)塑性特性，使截面出現(xiàn)應(yīng)力重分布現(xiàn)象。,對超靜定結(jié)構(gòu)，計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力需用到EI等，故當鋼筋混凝土材料塑性現(xiàn)象后，各截面的內(nèi)力不再遵循彈性計算結(jié)果，稱為內(nèi)力重分布或塑性內(nèi)力重分布。,因此，考慮塑性內(nèi)力重分布的設(shè)計方法，充分考慮鋼筋混凝土構(gòu)件的塑性性能，是更切合實際、更合理的，能較好地符合結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)。 同時，考慮塑性內(nèi)力重分布的方法能挖掘結(jié)構(gòu)潛在的承載力，達到節(jié)省材料和改善配筋的目的，可以取得一定的經(jīng)濟效益。,36,M/Mu-f圖,按塑性理論方法,塑性鉸,塑性鉸與力學中理想鉸的區(qū)別：,Mcr,My,Mu,塑性鉸,1、理想鉸不能承受彎矩，塑性鉸能承受基本不變的彎矩（MyMu）。,2、理想鉸集中于一點，塑性鉸分布在一定的長度區(qū)域。,3、理想鉸可任意無限轉(zhuǎn)動，塑性鉸只能沿彎矩方向有限轉(zhuǎn)動。,37,工程結(jié)構(gòu),全部未知力可由靜力平衡條件確定。,除靜力平衡條件外，還需按變形協(xié)調(diào)條件才能確定內(nèi)力的結(jié)構(gòu)。,靜定結(jié)構(gòu),超靜定結(jié)構(gòu),按塑性理論方法,出現(xiàn)塑性鉸,形成幾何可變體系，破壞,靜定結(jié)構(gòu),塑性鉸,38,出現(xiàn)塑性鉸,減少超靜定次數(shù)，尚未破壞,工程結(jié)構(gòu),全部未知力可由靜力平衡條件確定。,除靜力平衡條件外，還需按變形協(xié)調(diào)條件才能確定的結(jié)構(gòu)。,靜定結(jié)構(gòu),超靜定結(jié)構(gòu),按塑性理論方法,超靜定結(jié)構(gòu),出現(xiàn)第1個塑性鉸,n次超靜定結(jié)構(gòu),減少一次超靜定次數(shù)，尚未破壞,出現(xiàn)第n個塑性鉸,減少一次超靜定次數(shù)，尚未破壞,出現(xiàn)第n+1個塑性鉸,形成幾何可變體系， 結(jié)構(gòu)破壞,出現(xiàn)第i個塑性鉸,塑性內(nèi)力重分布,39,實際鋼筋砼結(jié)構(gòu)所受內(nèi)力并非按彈性理論計算結(jié)果，而是比按彈性理論計算結(jié)果大，可正確估計結(jié)構(gòu)的承載力及變形和裂縫。 考慮材料塑性性質(zhì)分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力更加合理、更符合梁板結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)。 考慮材料塑性性質(zhì)可充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載力，帶來一定的經(jīng)濟效果。 一定范圍內(nèi)可以人為控制結(jié)構(gòu)的彎矩分布，簡化設(shè)計，簡化配筋構(gòu)造，方便施工。,超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布,按塑性理論方法,在塑性鉸出現(xiàn)后的加載過程中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力經(jīng)過了一個重新分布的過程，這個過程稱為塑性內(nèi)力重分布。,考慮塑性內(nèi)力重分布的意義,40,按塑性理論方法,在彈性理論所得結(jié)果的基礎(chǔ)上進行一定的調(diào)整（彎矩調(diào)幅法 ）。,如何考慮塑性內(nèi)力重分布,彎矩調(diào)幅法,考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分布，把構(gòu)件按彈性理論得出彎矩值和剪力值進行適當調(diào)整。,在按彈性理論分析得的內(nèi)力的基礎(chǔ)上，確定塑性鉸的部位及塑性彎矩值。對連續(xù)梁、板首先出現(xiàn)塑性鉸的位置宜設(shè)計在支座截面。 對彎矩絕對值較大的截面彎矩（支座彎矩）進行調(diào)整，然后按調(diào)整后的內(nèi)力進行截面設(shè)計。 調(diào)幅系數(shù) 調(diào)整后，按靜力平衡條件求得其他截面內(nèi)力。,42,1、為保證塑性鉸具有足夠的轉(zhuǎn)動能力，必須限制截面配筋率，相對受壓區(qū)高度應(yīng)滿足0.100.35，同時宜采用塑性較好的HPB235、HRB335級和HRB400級鋼筋。 2、彎矩調(diào)幅系數(shù)不宜超過0.25。 3、調(diào)幅后的支座彎矩平均值與跨中彎矩之和，不應(yīng)小于按簡支梁計算的跨中最大彎矩M0的1.02倍。支座和跨中截面的彎矩值均應(yīng)不小于M0的1/3。 4、應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)彎矩調(diào)幅所要求的內(nèi)力重分布之前不發(fā)生剪切破壞。,彎矩調(diào)幅法的原則,彎矩調(diào)幅法的原則,按塑性理論方法,44,直接承受動力和重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)。 在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p開展有嚴格限制的結(jié)構(gòu) 處于侵蝕環(huán)境中的結(jié)構(gòu)。 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和二次受力疊合結(jié)構(gòu)。 要求有較高安全儲備的結(jié)構(gòu)。,不宜考慮內(nèi)力重分布的情況,按塑性理論方法,45,按塑性理論方法,（1）等跨連續(xù)梁 承受均布荷載時M=mb(g+q)l02 V=vb(g+q)ln 承受集中荷載時M=mb(G+Q)l0 V= vbn(G+Q),調(diào)整后的內(nèi)力計算,mb：考慮塑性內(nèi)力重分布時的彎矩計算系數(shù)，見表9-3。,vb：考慮塑性內(nèi)力重分布時的剪力計算系數(shù)，見表9-4。,：集中荷載修正系數(shù)，見表9-5。,n：跨內(nèi)集中荷載個數(shù)。,（2）等跨連續(xù)板 承受均布荷載M=mp(g+q)l02,mp：考慮塑性內(nèi)力重分布時的彎矩計算系數(shù)，見表9-2。,46,適用條件？ 不等跨？ 處理原則？,板 的 配 筋,配筋計算,根據(jù)計算得的內(nèi)力，按照鋼筋混凝土基本理論中的方法進行配筋計算。,對于跨內(nèi)正彎矩，鋼筋應(yīng)配置在板底（板底正筋） 對于支座負彎矩，鋼筋應(yīng)配置在板頂（板面負筋）,單向板，算得的鋼筋應(yīng)沿著板的短跨方向布置。,板受力鋼筋的配筋方式有彎起式和分離式兩種。,板不直接承受集中荷載作用，一般不進行斜截面受剪承載力計算。,48,彎 起 式,分離 式,一端彎起,兩端彎起,板 的 配 筋,配筋計算,49,跨中和支座鋼筋分別配，全部采用直鋼筋。 跨中直筋可連續(xù)幾跨不切斷，也可每跨都斷開。 qg3，aln4；qg3，aln3。 板較薄，負彎矩受力筋端部可做直角彎鉤，抵至板底。,分 離 式,板 的 配 筋,配筋計算,50,板 的 配 筋,構(gòu)造鋼筋,配筋計算,51,8,8,8,250,8,連 續(xù) 梁 的 配 筋,跨中正彎矩，應(yīng)按T形截面設(shè)計；支座負彎矩，應(yīng)按矩形梁計算。,鋼筋的彎起和切斷原則上應(yīng)按彎矩和剪力包絡(luò)圖確定，畫抵抗彎矩圖校核，確定支座頂面縱筋的切斷位置。,伸入支座內(nèi)的跨中縱筋不少于2根 。,先配各跨中縱筋，部分可根據(jù)斜截面承載力彎起后伸入支座，承擔支座負彎矩，不滿足支座正截面承載力需要時，另加直筋。,配筋計算,若箍筋和彎起筋不滿足斜截面承載力時，另加斜筋或鴨筋。,52,As/4,As/4,As/4,連 續(xù) 梁 的 配 筋,配筋計算,主梁、次梁相交處，主梁承受次梁傳來的集中荷載，須設(shè)附加橫向鋼筋（箍筋或吊筋）承擔集中荷載。,附加箍筋和吊筋,附加箍筋或吊筋的布置范圍：s=2h1+3b,54,Asv：附加橫向鋼筋的總截面面積； K：承載力安全系數(shù) F：次梁傳給主梁的集中荷載設(shè)計值； fyv：附件橫向鋼筋的抗拉強度設(shè)計值； ：吊筋與梁軸線的夾角； m：附加箍筋的排數(shù)； n：同一截面內(nèi)附加箍筋的肢數(shù)。,配筋計算,連 續(xù) 梁 的 配 筋,55,9.3 現(xiàn)澆雙向板肋梁樓蓋,一、雙向板的受力特點,雙向板,當l02/l012時，板在荷載作用下，縱、橫兩個方向的彎曲都不能忽略的板,雙向板的受力和變形比較復(fù)雜，實際工程中常用實用的簡化方法。,整體式雙向板中的四邊支承板，板的荷載由短邊和長邊兩個方向共同承受，各板帶分得的荷載值與l02/l01有關(guān)。,l02/l01值較接近時，兩個方向承擔的彎矩較接近；隨l02/l01值增大，短向板帶彎矩值逐漸增大，長向板帶彎矩值逐漸減小。,實際上相鄰板帶之間不是獨立的，而是存在約束，存在扭轉(zhuǎn)作用。,56,四邊簡支正方形或矩形雙向板在均布荷載作用下：,雙向板變形圖,二、雙向板試驗結(jié)果,裂縫出現(xiàn)前，板基本處于彈性工作階段，短跨方向的最大正彎矩出現(xiàn)在中點，長跨方向的最大正彎矩偏離跨中截面。,板的豎向位移呈碟形，四角有翹起的趨勢，板傳給支座的壓力不沿邊長均勻分布，中部大，兩邊小。,57,接近破壞時，因支座處負彎矩作用，板頂四角出現(xiàn)與對角線大致垂直的圓弧形裂縫。,荷載增加，在跨中正彎矩作用下，第一批裂縫出現(xiàn)在板底中間且平行于長邊方向，伸向板角處裂縫與板邊大致呈45角。,最后，跨中及對角線方向受力筋屈服，混凝土達到抗壓強度，板破壞。,58,按理論分析，鋼筋應(yīng)垂直于裂縫的方向配置。 試驗表明鋼筋布置方向?qū)ζ茐暮奢d無顯著影響。 平行于板邊配筋，施工方便，因此鋼筋平行于板邊布置。 分別算出兩個方向的彎矩，分別進行配筋。 配筋率相同，采用較細的鋼筋有利； 鋼筋數(shù)量相同，板中間鋼筋排列較密比均布有利。,三、雙向板配筋方案,59,彈性計算方法根據(jù)薄板小撓度理論假定進行。 工程設(shè)計根據(jù)板的荷載及支承情況利用表格（附錄10）計算。,四、按彈性方法計算雙向板內(nèi)力,均載下單塊矩形雙向板：,單塊板,60,多跨連續(xù)雙向板,跨中最大彎矩,思路：簡化為單塊板。,棋盤式布置活荷載,荷載布置方式：,支 座 簡 化：,將荷載布置簡化為滿布的g和一上一下作用的q的疊加。,g =g+q2，g作用下中間支座