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鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計教師:馮云平專業(yè):土木工程緒論結(jié)構(gòu)的定義:廣義定義:房屋建筑和土木工程的建筑物、構(gòu)筑物,及其相關(guān)組成部分的實體。包括主體結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu),對應(yīng)于裝飾裝修。狹義定義:工程實體的承重骨架。即主體結(jié)構(gòu),對應(yīng)于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體關(guān)系:結(jié)構(gòu)和荷載的相互轉(zhuǎn)化。結(jié)構(gòu)的種類:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容1、梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計2、樓梯設(shè)計3、框架梁柱結(jié)構(gòu)設(shè)計4、獨立基礎(chǔ)設(shè)計5、說明及附屬構(gòu)件大樣設(shè)計圖例:梁平法配筋圖設(shè)計圖例:板配筋圖結(jié)構(gòu)的分類1.水平承重結(jié)構(gòu):水平布置,主要承受豎向荷載。2.豎向承重結(jié)構(gòu):豎向布置,主要承受水平承重結(jié)構(gòu)傳來荷載的集合。3.底部承重結(jié)構(gòu):水平布置,主要承受豎向承重結(jié)構(gòu)傳來荷載的集合。*注意:水平承重結(jié)構(gòu),豎向承重結(jié)構(gòu),底部承重結(jié)構(gòu)是一個整體,它們相互作用、相互影響,構(gòu)件可能有交叉,影響可能反向作用。結(jié)構(gòu)的選型和布置原則結(jié)構(gòu)布置原則:1).在滿足使用要求的條件下,沿結(jié)構(gòu)的平面和豎向應(yīng)盡可能地簡單、規(guī)則、均勻、對稱,避免發(fā)生突變;2).荷載傳遞路線明確,結(jié)構(gòu)計算簡圖簡單并易于確定;3).結(jié)構(gòu)的整體性好,受力可靠;4).施工簡便;5).經(jīng)濟合理。建筑平面1建筑平面混凝土結(jié)構(gòu)的分析方法基本原則:按照國家規(guī)范、規(guī)定執(zhí)行;確定最不利狀況;計算模式和計算圖形符合實際;采用合理的計算方法;不輕信計算機計算結(jié)果。附:現(xiàn)國內(nèi)主要采用的計算機結(jié)構(gòu)計算軟件:PKPM系列、理正系列、TBSA系列、SAP系列混凝土結(jié)構(gòu)的分析方法:各種分析方法:線彈性分析方法:考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法:塑性極限分析方法:非線性分析方法:實驗分析方法:第一章梁板結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容:一、基本概念二、單向現(xiàn)澆板三、雙向現(xiàn)澆板四、無梁樓蓋、預制板樓蓋五、樓梯及雨蓬基本概念4、支承問題如下支承如何確定?樓(屋)蓋的主要作用:1、承受樓面上的豎向荷載并傳到豎向結(jié)構(gòu)上;2、將水平荷載傳遞或分配到豎向結(jié)構(gòu);3、作為豎向結(jié)構(gòu)的水平聯(lián)系構(gòu)件或支撐點。對樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求:1、強度:足以抵抗荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力。2、剛度:足以抵抗在荷載作用下產(chǎn)生的豎向和水平變形。3、連接可靠:通過構(gòu)造要求和梁柱節(jié)點設(shè)計來予以保證。梁板結(jié)構(gòu)形式單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋井式樓蓋單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋應(yīng)用最普遍。密肋樓蓋無梁樓蓋
這種分析方法應(yīng)用的前提條件:
1)彈性薄板
2)全截面內(nèi)按照最大位置計算量配筋
此分析方法忽略了鄰近板帶的影響,因此是近似的。四邊支承板上的荷載主要是通過兩個方向的彎曲把荷載傳遞到兩個方向上去的。當l2/l1>2時,在長跨方向分配到的荷載不到6%,故在設(shè)計中可僅考慮板在短跨方向受彎,即在計算中忽略荷載在長跨方向的傳遞,只在構(gòu)造上對長跨方向的受彎作適當處理。結(jié)構(gòu)布置及梁板基本尺寸確定梁板結(jié)構(gòu)主要由板、次梁、主梁組成,而該結(jié)構(gòu)必須支撐在柱或墻上,因此結(jié)構(gòu)的布置就是確定柱網(wǎng)尺寸和主、次梁的位置。由此可見,整體式梁板結(jié)構(gòu)中,合理的柱網(wǎng)(墻體)布置、梁格劃分及基本尺寸確定是結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要問題,它對建筑物的使用、經(jīng)濟和美觀的要求有直接的影響。(一)、梁板結(jié)構(gòu)布置根據(jù)主梁、次梁的不同位置通常有三種不同的單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)布置形式:主梁橫向布置、次梁橫向布置、沒有主梁,只布置次梁,如后圖所示。(a)主梁沿橫向布置(b)主梁沿縱向布置(c)有中間走廊不論采用何種結(jié)構(gòu)布置形式,在布置時應(yīng)該注意以下的要求:1、柱間距與承重墻的布置,首先應(yīng)滿足使用要求;2、在滿足使用要求的前提下,柱網(wǎng)和梁格劃分盡可能規(guī)則,結(jié)構(gòu)布置越簡單、整齊、統(tǒng)一,越能符合經(jīng)濟和美觀的要求;3、主梁應(yīng)布置在整體結(jié)構(gòu)的主要受力方向上。對于框架結(jié)構(gòu),為加強結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,主梁一般應(yīng)沿房屋橫向布置。在混合結(jié)構(gòu)中,梁的支座應(yīng)設(shè)置在窗間墻或壁柱處,避開門窗洞口,否則洞口上的過梁就要加強以承受梁傳來的荷載;4、梁的布置盡可能整齊、貫通;5、梁板結(jié)構(gòu)盡可能劃分為等跨度,以便于設(shè)計和施工;6、主梁跨度范圍內(nèi)次梁根數(shù)宜為偶數(shù),以便主梁受力合理;7、在樓板上有固定的集中荷載時,如隔墻或較重設(shè)備等,則必須在它下面專門布置承重梁;8、當樓蓋中開有較大的洞口時,沿洞口周邊需布置梁。9、不封閉的陽臺、廚房和衛(wèi)生間的板面標高宜低于相鄰板面。(二)、梁、板構(gòu)件的最小尺寸梁、板結(jié)構(gòu)基本尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力、剛度和裂縫控制等要求確定。單向板梁板結(jié)構(gòu)尺寸建議如下:1、單向板的經(jīng)濟跨度一般為2-3m;次梁的經(jīng)濟跨度一般為4-6m;主梁的經(jīng)濟跨度一般為5-8m。2、梁、板一般不做剛度驗算的最小截面尺寸為:板:h=(1/30—1/40)l1板次梁:h=(1/12—1/18)l次梁主梁:h=(1/8—1/14)l主梁結(jié)構(gòu)的荷載及計算單元(一)作用在梁板結(jié)構(gòu)上的荷載作用在梁板結(jié)構(gòu)上的荷載包括:1、永久荷載:包括結(jié)構(gòu)自重、地面及天棚(抹灰)、隔墻及永久性設(shè)備等荷載;2、可變荷載:包括人群、貨物以及雪荷載、屋面積灰和施工活荷載等;可變荷載的分布通常是不規(guī)則的,在工程設(shè)計中一般折算成等效均布荷載;作用在板、梁上的活荷載在一跨內(nèi)均按滿跨布置,不考慮半跨內(nèi)活荷載作用的可能性。各項荷載的分項系數(shù)和取值詳見《荷載規(guī)范》。樓(屋)蓋恒荷載確定方法樓(屋)蓋荷載確定方法屋面恒荷載標準值(鋼筋混凝土板單算)20厚1:3水泥砂漿找平層20x0.02=0.41:6水泥膨脹珍珠巖找坡(最薄處0.035,找坡平均厚度為0.072)7x(0.035+0.072)=0.825厚1:3水泥砂漿找平層20x0.025=0.5憎水珍珠巖保溫板60厚4x0.06=0.2420厚1:3水泥砂漿結(jié)合層20x0.02=0.4小平板架空隔熱層(詳西南03J201-1-35-2401b)1.36忽略4mm厚BBS防水卷材自重合計:3.7KN/m2計算取值:4.0kN/m2結(jié)構(gòu)的荷載及計算單元(二)計算單元1、單向板:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受作用在其上的使用活荷載;通常取1m寬度作為荷載計算單元;2、次梁:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受板傳來的荷載,計算板傳來的荷載時,為簡化計算,不考慮板的連續(xù)性,通常將連續(xù)板視為簡支板,取寬度為板跨度的荷載帶作為荷載計算單元;3、主梁:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受次梁傳來的集中荷載,為簡化計算,不考慮次梁的連續(xù)性,通常將連續(xù)梁視為簡支梁,以兩側(cè)次梁的支座反力作為主梁荷載;一般說來,主梁自重及抹灰荷載較次梁傳遞的集中荷載小得多,故主梁結(jié)構(gòu)自重及抹灰荷載也可以簡化為集中荷載。結(jié)構(gòu)的計算簡圖【問題】什么叫結(jié)構(gòu)的計算簡圖?其簡化內(nèi)容包括哪些?答:對實際結(jié)構(gòu)進行力學計算以前,必須加以簡化,略去次要的細節(jié),顯示其基本特點,用一個簡化的圖形代替實際結(jié)構(gòu),我們把這種圖形叫結(jié)構(gòu)的計算簡圖。其簡化內(nèi)容包括:結(jié)構(gòu)體系的簡化、支座的簡化、連接的簡化、荷載的簡化等。結(jié)構(gòu)計算單元1、板:整體式單向板梁板結(jié)構(gòu)中,板結(jié)構(gòu)計算單元與板荷載計算單元相同――取1m寬的矩形截面板帶作為板結(jié)構(gòu)計算單元;2、次梁:取寬度為板標志跨度l1的T形截面帶作為次梁結(jié)構(gòu)的計算單元;3、主梁:取寬度為次梁標志跨度l2的T形截面帶作為主梁結(jié)構(gòu)的計算單元,如圖3所示。計算單元示意圖結(jié)構(gòu)的支承條件及折算荷載1、支承在磚墻上當整體式梁板結(jié)構(gòu)的板、次梁或主梁支承在磚柱或墻上時,結(jié)構(gòu)之間均可視為鉸支座,磚柱、墻對它們的嵌固作用比較小,可以在構(gòu)造設(shè)計中予以考慮。2、支承在柱上對于整體式梁板結(jié)構(gòu),當板、梁和柱整體現(xiàn)澆時,板支承在次梁上,次梁支承在主梁上,主梁支承在柱上。則次梁對板、主梁對次梁、柱對主梁將有一定的約束作用,該約束作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時必須予以考慮。結(jié)構(gòu)的支承條件及折算荷載折算荷載是為了減少由于支承條件的假定產(chǎn)生的與實際條件的偏差而對恒、活載進行調(diào)整后所采用的樓面荷載。在均布荷載作用下,板和次梁的內(nèi)力按折算荷載設(shè)計值進行計算。板與次梁整澆在一起,板的轉(zhuǎn)動將引起次梁扭轉(zhuǎn)。由于次梁抗扭作用,板在支承處不能自由轉(zhuǎn)動,不符合“自由轉(zhuǎn)動的鏈桿支座”的假設(shè),板的轉(zhuǎn)角變小,減小了板的內(nèi)力。為使板的內(nèi)力計算值更接近于實際,需進行適當?shù)恼{(diào)整。這種方法也適用于主梁上的次梁。結(jié)構(gòu)的支承條件及折算荷載恒載(均布)在整個樓面和次梁上滿布,連續(xù)板或連續(xù)梁在支坐處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角為零或者很小可以不計因此,板或次梁在支承處的轉(zhuǎn)動主要是由活荷載的不均勻布置產(chǎn)生。自然,可以減小活荷載來減小板和次梁的轉(zhuǎn)角,要保證連續(xù)板和連續(xù)梁的彎矩不減小,將減小的活荷載加到恒載中。在計算板和次梁的內(nèi)力時,采用折算荷載:連續(xù)板g’=g+q/2,q’=q/2連續(xù)梁g’=g+q/4,q’=3q/4式中q,g---實際作用于結(jié)構(gòu)上的恒載和活荷載設(shè)計值;q’,g’—結(jié)構(gòu)分析時采用的折算荷載設(shè)計值。荷載的數(shù)值確定標準值--設(shè)計值--折算荷載【問題】:當只有一項恒荷載和一項活荷載時,恒荷載和活荷載設(shè)計值的組合系數(shù)(分項系數(shù))是如何確定的?結(jié)構(gòu)計算跨度1、定義:整體式梁板結(jié)構(gòu)中,梁、板計算跨度是指單跨梁、板支座反力的合力作用線間的距離。2、按彈性理論計算時,結(jié)構(gòu)計算跨度按下述規(guī)定取用:對于單跨板和梁:兩端擱支在磚墻上的板兩端與梁整體連接的板單跨梁結(jié)構(gòu)計算跨度對于多跨連續(xù)板和梁:邊跨對于板而言對于梁而言中間跨對于板對于梁結(jié)構(gòu)計算跨度
式中l(wèi)c――支座中心線間的距離;l――梁、板的計算跨度l0――梁、板的凈跨度;h――-板的厚度;a――梁、板在墻體上的支承長度;b――梁、板的中間支座寬度。按塑性理論計算時,多跨連續(xù)板、梁計算跨度應(yīng)由塑性鉸的位置確定,詳見教材P14頁。結(jié)構(gòu)的計算跨數(shù)結(jié)構(gòu)計算中對于等跨度、等剛度、荷載和支承條件相同的多跨連續(xù)梁、板,經(jīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析表明:除端部兩跨內(nèi)力外,其他所有中間跨的內(nèi)力都較為接近,內(nèi)力相差很小,在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以忽略不計。因此,所有中間跨內(nèi)力可以由一跨代表。1、當結(jié)構(gòu)實際跨數(shù)多于五跨時,可以按五跨進行內(nèi)力計算;2、對于多跨連續(xù)梁、板的跨數(shù)小于五跨的按實際跨數(shù)計算;3、對于跨度、剛度、荷載及支承條件不同的多跨連續(xù)梁、板,應(yīng)按實際跨數(shù)進行結(jié)構(gòu)分析,如下圖所示。內(nèi)力計算(一)、結(jié)構(gòu)最不利荷載組合1、結(jié)構(gòu)控制截面結(jié)構(gòu)控制截面的確定取決于結(jié)構(gòu)截面的內(nèi)力與抗力的比值(M/Mu),截面的比值最大者即為控制截面。對于等截面的連續(xù)梁板結(jié)構(gòu),若結(jié)構(gòu)截面配筋相同,梁、板的控制截面在支座處和跨中處。包括跨中最大正彎矩、跨中最大負彎矩(絕對值)、支座最大負彎矩(絕對值)、支座最大剪力??沽Φ拇_定【提問】:1.若某單筋矩形截面梁的截面尺寸和混凝土強度等級都已確定,則該梁的最大抗彎承載能力就已確定,而與受拉鋼筋實際配筋量無關(guān);以上說法是否準確?抗力的確定答:對。由于存在最大ξb的關(guān)系,因此混凝土最大受壓區(qū)域有最大值,若單筋矩形截面梁的截面尺寸、混凝土強度等級都已確定,則受壓區(qū)混凝土對于受拉鋼筋截面形心的彎矩就已確定,即最大抗彎承載能力就已確定。此時過多增加受拉鋼筋配筋量會使構(gòu)件形成超筋梁,是沒有意義的,而且是不允許的。2、活荷載的最不利布置由于結(jié)構(gòu)是超靜定的,某一活荷載對不同部位的影響有大小和利弊之分;根據(jù)互等定理,不同位置的活荷載對某一點的內(nèi)力也有大小和利弊之分。活荷載的不利布置是指可得到某截面的最大內(nèi)力(絕對值)的荷載布置?;詈奢d的最不利布置規(guī)律:(a)支座截面最大負彎矩(最小彎矩),在左右二跨布置活荷載,然后隔跨布置;(b)跨內(nèi)截面最大正彎矩時,在該跨布置活荷載,然后隔跨布置;(c)跨內(nèi)最小正彎矩(或最大負彎矩)時,該跨不布置,在鄰跨布置,然后隔跨布置;(d)支座左、右邊的最大剪力(絕對值)時,活荷載布置與(a)相同。單跨承載時五跨連續(xù)梁的彎矩M和剪力V(二)、支座彎矩及剪力的修正按彈性理論計算連續(xù)梁、板內(nèi)力時,中間跨的計算跨度取支座中心線間的距離,這樣求得的支座彎矩及剪力都是支座中心處的。當梁、板與支座整體連接時,取支座邊緣的內(nèi)力作為設(shè)計依據(jù),并按以下公式計算:均布荷載Mb=M+V0b/2Vb=V-(g+q)b/2集中荷載Mb=MVb=V(三)、內(nèi)力包絡(luò)圖當求出了支座截面和跨內(nèi)截面的最大彎矩、最大剪力后,就可進行截面設(shè)計,確定鋼筋用量。如果要確定梁上部縱向鋼筋的切斷與下部縱向鋼筋的彎起還需要知道最大彎矩和最大剪力沿跨度的變化情況,這就要求畫出彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖。根據(jù)活荷載的不同布置情況,每一跨都可以畫出四種彎矩圖,分別對應(yīng)于跨內(nèi)最大正彎矩、跨內(nèi)最小正彎矩(或負彎矩)和左、右支座截面的最大負正彎矩。當邊支座為簡支時,邊跨只能畫出三種彎矩圖形。這些彎矩圖形全部疊畫在一起其外包線所構(gòu)成的圖形即為彎矩包絡(luò)圖。它給出了一個截面可能出現(xiàn)的彎矩設(shè)計值的上、下限。同樣可畫出剪力包絡(luò)圖。(四)、內(nèi)力計算--連續(xù)梁、板按彈性理論的內(nèi)力計算有:(a)等截面、等跨度、支座是簡支的連續(xù)梁、板的彈性內(nèi)力計算;(b)均布荷載作用下,等截面不等跨,簡支的連續(xù)梁、板的彈性內(nèi)力計算;(c)不等截面不等跨連續(xù)梁、板的彈性內(nèi)力計算。實用彎矩分配法實用彎矩分配法的特點:(1)要同時算出兩種荷載,即總荷載(恒+活)以及恒荷載作用下,支座截面的兩個固端彎矩值;(2)計算支座不平衡彎矩時,在兩個固端彎矩值中按照活荷載不利布置選擇其中一個進行計算;(3)只考慮相鄰支座的彎矩傳遞,并且只傳遞一次。符號規(guī)定:作用在桿端的彎矩或剪力使桿件繞另一端順時針轉(zhuǎn)動為正,反之為負。彎矩傳遞系數(shù)就是正的1/2。1、求出各跨梁的線剛度及分配系數(shù)2、分別算出恒荷載與總荷載作用下的固端彎矩值,3、對相鄰支座不平衡彎矩進行分配,再把分配的彎矩到計算支座,即先分配后傳遞,故稱為分傳彎矩。4、分傳彎矩與支座左右兩側(cè)固端彎矩總面相加,構(gòu)成新的固端彎矩(相加彎矩之和)5、兩個固端彎矩相加為支座的不平衡彎矩,再計算分配彎矩6、把分配彎矩與“相加之和”彎矩值合并,得支座最大負彎矩。
【提問】:跨中彎矩如何計算?注意:一是要結(jié)合活荷載的不利布置來選取固端彎矩值;二是采取了一步到位的分傳彎矩的方法,簡化了計算表格。例已知某單向現(xiàn)澆板建筑及結(jié)構(gòu)布置如下圖示,板厚均為100mm,板上作用活荷載標準值Q=2KN/m2,恒荷載標準值G=4.5KN/m2,試按照彈性計算方法確定板2的跨中最大彎矩和2軸線處支座最大彎矩。例例例解:(1)確定計算簡圖如下例
確定欲計算板2的跨中最大彎矩時的最不利活荷載布置方式,并按照彎矩分配傳遞確定此時板2的兩端支座彎矩:例其中:g=1.2x4.5+1.4x2/2=6.8q=1.4x2/2=1.4g+q=8.2節(jié)點桿件線剛度:節(jié)點桿件分配系數(shù):桿件遠端傳遞系數(shù):例再算出板2的跨中最大彎矩(具體數(shù)值略)例確定欲計算2軸線處支座最大彎矩時的最不利活荷載布置方式,并按照彎矩分配傳遞確定此時2軸線處的兩端支座彎矩。(具體數(shù)值計算略):---連續(xù)梁、板考慮內(nèi)力重分布的計算(1)內(nèi)力重分布的概念超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力不僅與荷載有關(guān),而且還與結(jié)構(gòu)的計算簡圖以及各部分抗彎剛度的比值有關(guān)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料的非線性,其截面的受力全過程有:開裂前的彈性階段、開裂后的帶裂縫階段和鋼筋屈服后的破壞階段。a彈性階段,剛度不變,內(nèi)力與荷載成正比。b帶裂縫階段,各截面間的剛度比值發(fā)生改變,故各截面間內(nèi)力的比值也將隨之改變。c個別截面受拉鋼筋屈服后進入破壞階段而形成塑性鉸,引起結(jié)構(gòu)計算簡圖改變,使內(nèi)力的變化規(guī)律發(fā)生變化。
混凝土結(jié)構(gòu)由于剛度比值改變或出現(xiàn)塑性鉸引起結(jié)構(gòu)計算簡圖變化,從而引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力不再服從彈性理論的內(nèi)力規(guī)律的現(xiàn)象稱為塑性內(nèi)力重分布或內(nèi)力重分布。內(nèi)力重分布與應(yīng)力重分布區(qū)別應(yīng)力重分布是指截面上各纖維層間的應(yīng)力變化規(guī)律不同于彈性理論而言的,對靜定、超靜定結(jié)構(gòu)都存在。內(nèi)力重分布是指結(jié)構(gòu)上各個截面間內(nèi)力變化規(guī)律不同于彈性理論而言的,只有超靜定結(jié)構(gòu)才有內(nèi)力重分布現(xiàn)象。因為靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與截面剛度無關(guān),沒有的內(nèi)力重分布,而且出現(xiàn)一個塑性鉸就意味著結(jié)構(gòu)的破壞。a、內(nèi)力重分布的兩個階段Mc=-qul2/12
Mc=-qul2/12
Mo=qul2/24
qul2/16
qul2/16
qul2/16
b、當荷載達到qu時,兩端支座截面產(chǎn)生裂縫,導致支座截面附近區(qū)段內(nèi)的剛度下降,而跨中截面尚未開裂,還保持原來的剛度。c、隨著荷載的增加,支座截面的彎矩增長減緩(忽略)而跨中彎矩增長則加快。由于平衡條件,兩者仍應(yīng)保持平衡d、隨后,跨中截面開裂出現(xiàn)剛度下降,如果支座和跨中截面都有足夠的塑性變形能力,那么在支座區(qū)段的鋼筋屈服時,就可以把支座截面看作是能夠轉(zhuǎn)動,且能承擔彎矩Mu的塑性鉸。這樣,梁就成為兩端鉸支的靜定梁,跨中彎矩按簡支梁的規(guī)律增加,出現(xiàn)明顯的內(nèi)力重分布。e、最后,跨中彎矩達到Mu使梁成為幾何可變體系時,梁便不能繼續(xù)承擔荷載。超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布過程:從裂縫產(chǎn)生到結(jié)構(gòu)破壞的整個過程。a、開裂到出現(xiàn)第一個塑性鉸;b、第一個塑性鉸到結(jié)構(gòu)破壞。第一階段內(nèi)力重分布:各部分的剛度變化所引起的第二階段內(nèi)力重分布:主要是塑性鉸的轉(zhuǎn)動所引起(明顯)在連續(xù)板考慮內(nèi)力重分布的內(nèi)力計算中,對承載力計算是指第二階段,對變形裂縫驗算是指第一階段。內(nèi)力重分布的程度主要取決于塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力。完全的內(nèi)力重分布:如果已出現(xiàn)的塑性鉸都具有足夠的轉(zhuǎn)動能力,能夠保證最后一個使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系的塑性鉸的形成。不完全的內(nèi)力重分布:如果在塑性鉸轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)混凝土被壓碎,而這時結(jié)構(gòu)尚未成為幾何可變體系。塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力與配筋率的大小有關(guān)。配筋率過大,難以形成塑性鉸或出現(xiàn)塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力不足,難以保證結(jié)構(gòu)實現(xiàn)完全的內(nèi)力重分布,過小則會過早達到極限。
②內(nèi)力重分布的應(yīng)用混凝土靜定結(jié)構(gòu)設(shè)計:構(gòu)件截面設(shè)計按極限狀態(tài)設(shè)計原則,結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析采用彈性理論,構(gòu)件剛度不隨荷載大小和作用時間長短而改變,內(nèi)力與荷載之間呈線性關(guān)系?;炷脸o定結(jié)構(gòu):混凝土非彈性變形、裂縫的出現(xiàn)和開展、鋼筋的滑移和屈服、塑性鉸的形成和轉(zhuǎn)動等因素的影響,結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度在各受力階段不斷變化。考慮結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布,建立彈塑性的內(nèi)力計算方法,不僅可以使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與截面設(shè)計相協(xié)調(diào),設(shè)計合理,而且:(a)能夠正確計算結(jié)構(gòu)承載力和驗算使用階段的變形與裂縫;(b)可以使結(jié)構(gòu)在破壞時有較多的截面達到極限承載力,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力,更有效地節(jié)約材料(例見教材P21);(c)利用結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,可以合理調(diào)整鋼筋布置,緩解支座鋼筋擁擠現(xiàn)象,簡化配筋構(gòu)造,方便混凝土澆搗,提高施工效率和質(zhì)量;(d)根據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,在一定條件下可以人為控制結(jié)構(gòu)中的彎矩分布,從而使設(shè)計得以簡化。考慮內(nèi)力重分布的計算方法以形成塑性鉸為前提,因此下列情況不宜采用:(a)在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p有較嚴格限制的結(jié)構(gòu),如水池,自防水屋面,以及處于侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu);(b)直接承受動力和重復荷載的結(jié)構(gòu);(c)要求有較高承載力儲備(安全等級較高)的結(jié)構(gòu)。③鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸的特性(a)只能沿彎矩作用方向,繞不斷上升的中和軸發(fā)生單向轉(zhuǎn)動,而不像普通鉸那樣可沿任意方向轉(zhuǎn)動;(b)只能在受拉區(qū)鋼筋開始屈服到受壓區(qū)混凝土壓壞的荷載范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動,而不像普通鉸那樣自始至終都可以轉(zhuǎn)動;(c)在轉(zhuǎn)動的同時,能承擔一定的彎矩,其值為:My≤M≤Mu。(2)用調(diào)幅法計算連續(xù)梁、板的內(nèi)力①原則彎矩調(diào)幅法:對結(jié)構(gòu)按彈性方法所求得的彎矩值和剪力值進行適當?shù)恼{(diào)整(降低),以考慮結(jié)構(gòu)非彈性變形所引起的內(nèi)力重分布。截面的彎矩調(diào)整幅度,用彎矩調(diào)幅系數(shù)β來表示.采用彎矩調(diào)幅法的主要原則:(a)鋼筋宜采用HRB335級和HRB400級熱軋帶肋鋼筋,也可用HPB235級和RRB400級熱軋光面鋼筋,混凝土強度等級宜在C20~C45范圍內(nèi);(b)彎矩調(diào)幅系數(shù)β不宜超過0.25,不等跨連續(xù)梁、板不宜超過0.2;(c)截面相對受壓區(qū)高度調(diào)幅后應(yīng)滿足0.1≤ξ≤0.35;(d)不等跨連續(xù)梁、板各跨中截面的彎矩不宜調(diào)整;(e)正常使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸,且變形和裂縫寬度應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定;(f)箍筋:在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段,考慮彎矩調(diào)幅后,連續(xù)梁箍筋用量增大20%的范圍:集中荷載,取支座邊至最近一個集中荷載之間的區(qū)段;均布荷載,取支座邊至距支座邊1.05ho的區(qū)段;(g)為防止構(gòu)件發(fā)生斜拉破壞,箍筋的配箍率應(yīng)滿足要求(h)連續(xù)梁、板彎矩經(jīng)調(diào)整后,仍應(yīng)滿足靜力平衡條件,梁、板的任意一跨調(diào)整后的兩支座彎矩的平均值與跨中彎矩之和應(yīng)略大于該跨按簡支梁計算的彎矩值,且不小于按彈性方法求得的考慮荷載最不利布置的跨中最大彎矩。連續(xù)梁、板承載力按調(diào)幅法的計算
支承情況截面位置端支座邊跨跨中離端第二支座離端第二跨中中間支座中間跨中AⅠBⅡCⅢ梁板擱置在墻上01/112跨連續(xù):-1/103跨以上:-1/111/16-1/141/16板與梁整澆連接-1/161/14梁-1/24梁與柱整體現(xiàn)澆-1/161/14說明1、對于相同均布荷載作用下的等跨度、等截面連續(xù)梁、板的彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)是根據(jù)連續(xù)梁、板,q/g=3,彎矩調(diào)幅系數(shù)為15%-25%左右等條件下確定的。2、如果q/g=1/3--5,結(jié)構(gòu)跨數(shù)大于或小于5跨,各跨跨度相對差值小于10%時,上述系數(shù)原則上仍適用。3、對于超出上述范圍的連續(xù)梁、板,結(jié)構(gòu)內(nèi)力應(yīng)按考慮塑性內(nèi)力重分布的一般分析方法自行調(diào)幅計算,并確定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力包絡(luò)圖單向板肋梁樓蓋的截面設(shè)計與配筋構(gòu)造肋梁樓蓋的設(shè)計:A、板的設(shè)計;B、梁的設(shè)計設(shè)計:初選截面、荷載計算、內(nèi)力計算、截面配筋、構(gòu)造(1)單向板的設(shè)計(截面設(shè)計、配筋構(gòu)造)①截面設(shè)計板通常按單筋矩形截面設(shè)計。板跨內(nèi)拱的作用使板的實際承載力高于計算值。周邊與梁整體連接的板,單向板中間跨的跨中彎矩及支座彎矩可各減少20%。
A.板中受力鋼筋
板面承受負彎矩的受力筋負鋼筋板底承受正彎矩的受力筋正鋼筋1、直徑:一般采用6、8、10、12mm2、間距:當板厚h≤150mm時,不宜大于200mm,當板h>150mm時,不宜大于1.5h,且不宜大于250mm。3、彎起與截斷:跨中承受正彎矩的鋼筋不宜截斷和彎起,支座承受負彎矩的鋼筋可以在距支座邊緣不小于a處截斷。當q/g≤3時,a=l0/4,當q/g>3時,a=l0/3。4、鋼筋的錨固:簡支板或連續(xù)板下部縱向受力鋼筋伸入支座的錨固長度不應(yīng)小于5d,d為下部縱向受力鋼筋的直徑。配筋構(gòu)造B、構(gòu)造鋼筋1、分布鋼筋:作用:綁扎固定受力鋼筋;承受板中的溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力;將作用于板上的集中或局部荷載分散給更多的受力鋼筋承受。布置:在垂直于受力鋼筋的方向,單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于受力鋼筋截面面積的15%,且不宜小于該方向板截面面積的0.15%,間距不宜大于250mm,直徑不宜小于6mm,對集中荷載較大的,其間距不宜大于200mm。2、附加鋼筋:(1)鋼筋混凝土現(xiàn)澆板應(yīng)沿支承周邊配置上部構(gòu)造鋼筋,其間距不宜大于200mm,直徑不宜小于8mm,并符合下列規(guī)定:1)、周邊現(xiàn)澆的板:在板邊上部設(shè)置垂直板邊的構(gòu)造鋼筋,其截面面積不宜小于板跨中相應(yīng)方向縱向鋼筋截面面積的1/3,該鋼筋自梁邊或墻邊伸入板內(nèi)的長度,在單向板中不宜小于短方向計算跨度的1/5,在雙向板中不宜小于短方向計算跨度的1/4;在板角處該鋼筋應(yīng)沿兩個垂直方向布置或按放射狀布置。上述構(gòu)造鋼筋應(yīng)按受拉鋼筋錨固在梁內(nèi)或墻內(nèi)和柱內(nèi)。2)、嵌固在砌體墻內(nèi)的板:其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長度,從墻邊算起不宜小于板短方向跨度的1/7;在梁邊嵌固于墻內(nèi)的板角部分,應(yīng)配置雙向上部構(gòu)造鋼筋,該鋼筋伸入板內(nèi)的長度,從墻邊算起不宜小于板短方向跨度的1/4;沿受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋,其截面面積不宜小于該方向跨中受力鋼筋截面面積的1/3,沿非受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋可以適當較少。(2)、現(xiàn)澆板的受力筋與梁平行時,應(yīng)沿梁長度方向配置間距不大于200mm且與梁垂直的上部構(gòu)造鋼筋,其直徑不宜小于8mm,且單位長度內(nèi)的總截面面積不宜小于單位寬度內(nèi)受力鋼筋截面面積的1/3。該鋼筋伸入板內(nèi)的長度,從梁邊算起不宜小于板計算跨度的1/4。C、板的支承長度:1、板的支承長度應(yīng)滿足受力鋼筋在支座內(nèi)的錨固長度;2、現(xiàn)澆板擱置在磚墻上的支承長度一般不小于板厚,且不小于120mm;在鋼筋混凝土梁上的支承長度不小于80mm。注意:--負鋼筋直徑一般不宜太細,施工時設(shè)置馬凳筋(鐵碼)支撐--板內(nèi)正、負鋼筋間距宜相同而直徑不同,直徑不宜多于兩種--實際面積和計算面積相差一般不超過±5%注:實
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