混凝土與砌體結(jié)構(gòu)授課教案

第46頁(yè)第11章樓蓋§11.1概述11.1.1單向板及雙向板的定義（1）板──單向板及雙向板取梁板結(jié)構(gòu)中某一區(qū)格的板，四邊（由梁或墻）支承，形成四邊支承板。四邊支承板一般在兩個(gè)方向受力，荷載通過(guò)板在兩個(gè)方向的受彎、受剪向四邊傳遞。現(xiàn)在研究荷載q在長(zhǎng)短跨方向的傳遞情況。取出跨度中點(diǎn)兩個(gè)相互垂直的單位寬度的板帶進(jìn)行分析。教材P1圖12—1、分別為沿短向及長(zhǎng)向傳遞的荷載。隨著邊長(zhǎng)比(跨度比)n=l2/l1的增大，短跨l1方向彎矩M1增大，長(zhǎng)跨l2方向彎矩M2減小。當(dāng)n超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，可近似認(rèn)為全部荷載通過(guò)短跨方向受彎傳至長(zhǎng)邊支座，計(jì)算上可忽略長(zhǎng)跨方向的彎矩，這種板在受力體系上稱為單向板(跨度l1的梁式板)。計(jì)算上必須考慮兩個(gè)方向受彎作用的板，稱為雙向板。設(shè)計(jì)上通常按下列條件劃分這兩種板：當(dāng)n=l2/l1≥3時(shí)，按單向板(跨度l1)設(shè)計(jì)；考慮荷載只沿短跨方向傳遞。單向板的計(jì)算方法及板相同，稱為梁式板，包括：懸臂板、對(duì)邊支承的板及沿一個(gè)方向傳遞荷載的四邊支承的板。當(dāng)n=l2/l1≤2時(shí)，按雙向板設(shè)計(jì)；考慮荷載沿兩個(gè)方向傳遞當(dāng)2≤n=l2/l1≤3，可以按單向板設(shè)計(jì)，但應(yīng)適當(dāng)增加長(zhǎng)跨方向的分布鋼筋，以承擔(dān)長(zhǎng)跨方向的彎矩。抗彎剛度：產(chǎn)生單位曲率的彎矩值，稱為梁的抗彎剛度（EI）產(chǎn)生單位撓度的所需施加的豎向均布荷載，稱為板帶的豎向抗彎剛度（），豎向均布荷載是按照板的兩個(gè)方向的豎向剛度大小分配的。11.1.2樓蓋的結(jié)構(gòu)類型通常有三種分類方法。按結(jié)構(gòu)形式分：（1）肋梁樓蓋（單向板肋梁樓蓋、雙向板肋梁樓蓋）肋形樓蓋由板、次梁和主梁所組成，樓面荷載傳遞路線：板次梁主梁柱或墻基礎(chǔ)。肋形樓蓋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)布置靈活，可以適應(yīng)不規(guī)則的柱網(wǎng)布置及復(fù)雜的工藝及建筑平面要求。其優(yōu)點(diǎn)是用鋼量較低，缺點(diǎn)是支模比較復(fù)雜。（2）井式樓蓋當(dāng)柱網(wǎng)接近于方形，兩個(gè)方向的梁可采用相同的截面，形成交叉梁系。這種樓蓋的結(jié)構(gòu)高度比主次梁肋形樓蓋要小，且具有較好的建筑效果。因此，常用于公共建筑的廳、堂。（3）密肋樓蓋將井式樓蓋中兩個(gè)方向梁的間距減?。▋蓚€(gè)方向梁的間距一般不超過(guò)1米），板的厚度也減小，即形成雙向密肋樓蓋。近來(lái)年采用預(yù)制塑料模殼克服了雙向密肋樓蓋支模復(fù)雜的缺點(diǎn)，使這種樓蓋的應(yīng)用逐漸增多。這種樓蓋的優(yōu)點(diǎn)是省混凝土、自重輕，有良好的建筑效果。兩個(gè)預(yù)制塑料模殼之間放什么呢？（4）無(wú)梁樓蓋當(dāng)柱網(wǎng)接近方形，可不設(shè)置梁，將板直接支承于柱上，做成無(wú)梁樓蓋。無(wú)梁樓蓋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)高度小，凈空大，支模簡(jiǎn)單，但自重大、用鋼量大。常用于倉(cāng)庫(kù)、商店等建筑，當(dāng)柱網(wǎng)較大(6～8m)，且荷載較大時(shí)，需設(shè)置柱帽，以提高板的抗沖切能力。按預(yù)加應(yīng)力情況，樓蓋可分為鋼筋混凝土樓蓋和預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋，預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋可有效減小板厚，降低層高。什么是無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板樓蓋？按施工方法，樓蓋分為現(xiàn)澆樓蓋、裝配樓蓋、裝配整體式樓蓋。裝配樓蓋（預(yù)制空心板）主要用在多層住宅中，在抗震設(shè)防區(qū)，有限制使用裝配式樓蓋的趨勢(shì)。裝配整體式樓蓋是在裝配樓蓋板面上做配筋現(xiàn)澆層，提高整體性。（總體講，現(xiàn)澆樓蓋比裝配樓蓋造價(jià)高，但受力性能好，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，裝配樓蓋用的卻來(lái)缺少了）§11.2現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋11.2.1結(jié)構(gòu)平面布置單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)平面由板次梁主梁柱（或墻）組成，荷載傳遞路線：板次梁主梁柱或墻基礎(chǔ)。因此次梁的間距決定板的跨度；主梁的間距決定次梁的跨度；柱或墻的間距決定主梁的跨度。教材中給出了板、次梁、主梁的常用經(jīng)濟(jì)跨度，不是絕對(duì)的，可以超出此范圍，在課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)中要注意。肋形樓蓋梁、板截面尺寸構(gòu)件種類截面高度h及跨度l比值附注簡(jiǎn)支單向板兩端連續(xù)單向板h/l≥1/35h/l≥1/40單向板h不小于下列數(shù)值：屋頂板60mm民用建筑樓板70mm工業(yè)建筑樓板80mm四邊簡(jiǎn)支雙向板四邊連續(xù)雙向板h/l1≥1/45h/l1≥1/50雙向板h≥80mml1為雙向板的短向跨度多跨連續(xù)次梁多跨連續(xù)主梁?jiǎn)慰绾?jiǎn)支梁h/l=1/18～1/12h/l=1/15～1/10h/l=1/14～1/8梁的高寬比h/b一般取1.5～3.0并以50mm為模數(shù)單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置有3種方案：主梁沿房屋橫向布置結(jié)構(gòu)的橫向尺寸小于縱向，橫向抗側(cè)力構(gòu)件比縱向少，因此橫向抗側(cè)剛度比縱向差。在框架結(jié)構(gòu)中，如主梁沿房屋的橫向布置，主梁及柱形成橫向框架，可增大橫向抗側(cè)剛度，提高結(jié)構(gòu)整體性。（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）；另外外縱墻僅設(shè)次梁，對(duì)采光有利。主梁沿房屋縱向布置如橫向柱距比縱向柱距大的多，主梁沿縱向布置可以減小主梁截面尺寸，增加室內(nèi)凈高。（9×6（橫×縱），如果主梁橫布：主梁h/l=1/12；為750，次梁h/l=1/15；400；如果主梁縱布：主梁h/l=1/12；為500，次梁h/l=1/15；600，主梁梁高需大于次梁高度，這種情況下，可取主梁高度為650。）在多層工業(yè)廠房中，重量較大的設(shè)備應(yīng)直接由梁來(lái)支承。當(dāng)廠房的縱向設(shè)有集中通風(fēng)管道或機(jī)械裝置時(shí)，主梁也可沿房屋的縱向布置（這樣做可避免增加房屋的層高，滿足了凈空的要求）只布置次梁，不布置主梁適用于中間有砌體墻承重的混合結(jié)構(gòu)房屋。樓蓋結(jié)構(gòu)布置應(yīng)注意的問(wèn)題：主梁跨間最好不要只布置1根次梁（減小跨間彎矩分布不均）；不封閉的陽(yáng)臺(tái)、廚房、衛(wèi)生間樓板標(biāo)高低于其他部位（防止積水倒灌）。11.2.2計(jì)算簡(jiǎn)圖板、次梁、主梁組成了樓蓋結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)這一體系時(shí)，必須首先確定計(jì)算簡(jiǎn)圖。計(jì)算簡(jiǎn)圖包括計(jì)算模型及計(jì)算荷載兩部分，缺一不可（在畢業(yè)答辯時(shí)，相當(dāng)?shù)耐瑢W(xué)都不能夠完整畫出結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖?。?）計(jì)算模型計(jì)算模型包括結(jié)構(gòu)形式、支座情況和跨度。板、次梁、主梁的計(jì)算模型都是連續(xù)板（梁），各自的支座？為計(jì)算簡(jiǎn)化，采用如下假定：1）忽略板、次梁、主梁在支座處的位移。板的支座是次梁、次梁的支座是主梁、主梁的支座是柱或墻上述假定實(shí)際上忽略了次梁撓度對(duì)板的內(nèi)力影響、主梁撓度對(duì)次梁的內(nèi)力影響、以及柱豎向變形對(duì)主梁內(nèi)力的影響。柱的豎向位移主要由軸向變形引起，而軸向變形相對(duì)較小，因而引起的誤差較小。主梁撓度將使次梁產(chǎn)生附加內(nèi)力，相當(dāng)于支座沉降對(duì)連續(xù)梁內(nèi)力的影響。忽略這種影響將導(dǎo)致次梁跨中彎矩偏小，次梁支座彎矩和主梁跨中彎矩偏大。主梁線剛度越大(及次梁線剛度相比)，主梁的撓度就越小，近似的誤差也就越小。如果主梁剛度趨向于無(wú)限大，就完全符合主、次梁計(jì)算模型?！救缫紤]這種影響，需將主梁和次梁作為交叉梁系，用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行內(nèi)力分析。可見(jiàn)，主、次梁分別取為連續(xù)梁模型是交叉梁系模型的一種近似。】次梁撓度對(duì)板內(nèi)力的影響類似。2）可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)這實(shí)際上忽略了次梁、主梁、柱(墻)在支承處分別對(duì)板、次梁、主梁彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)的約束能力。在現(xiàn)澆樓蓋中，梁板柱整體澆注，次梁對(duì)板的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)有約束作用、主梁對(duì)次梁的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)有約束作用、柱對(duì)主梁的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)有約束作用。對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的約束作用減小了支座的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角。在實(shí)際計(jì)算中，必須減小支座的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角才能彌補(bǔ)計(jì)算模型中忽略轉(zhuǎn)動(dòng)約束造成的誤差。對(duì)板和次梁，對(duì)于某一跨來(lái)講增大恒荷載、相應(yīng)減小活荷載（荷載總和不變）可以減小轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角，彌補(bǔ)了計(jì)算模型的誤差。（對(duì)于連續(xù)梁的【某一跨】來(lái)說(shuō)，均布恒載下支座轉(zhuǎn)角比較小而在可變荷載的最不利布置下比較大。）柱子是由其彎曲剛度約束主梁的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)的。柱子對(duì)主梁彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)的約束能力取決于主梁線剛度及柱子線剛度之比，當(dāng)比值較大時(shí)，約束能力較弱。一般認(rèn)為，當(dāng)主梁的線剛度及柱子線剛度之比大于5時(shí)，可忽略這種影響，按連續(xù)梁模型計(jì)算主梁，否則應(yīng)按梁、柱剛接的框架模型計(jì)算?？梢?jiàn)，主梁的連續(xù)梁模型是框架模型的一種近似。3）不考慮薄膜效應(yīng)對(duì)板內(nèi)力的影響連續(xù)板在荷載作用下，跨中截面承受正彎矩頂面受壓，支座截面承受負(fù)彎矩底面受壓，因此板中形成拱形的壓力線(見(jiàn)下圖a)。（也就是說(shuō)：四周及梁整體連接的板，在彎矩作用下，周邊變形受到約束，板內(nèi)將存在軸向壓力，稱為薄膜力。）當(dāng)板的四周有梁(及板整體澆筑)圍住時(shí)，拱的推力將由梁中的拉力所平衡(見(jiàn)下圖b)。板在極限狀態(tài)下的這種拱的作用使承載力得到提高，薄膜效應(yīng)對(duì)板的影響有兩個(gè)方面:一是板內(nèi)的軸向壓力將提高板的受彎承載力；二是板周邊支承構(gòu)件提供的水平推力將減少板在豎向荷載下的截面彎矩。為了利用這一有利作用，根據(jù)不同的支座約束情況，對(duì)板的計(jì)算彎矩可進(jìn)行折減。4）計(jì)算板次梁以及次梁主梁的荷載時(shí)，按簡(jiǎn)支構(gòu)件計(jì)算支座豎向反力當(dāng)梁均勻布置、各區(qū)格板荷載相同時(shí)，所造成的誤差比較小。由于板承受均布荷載按簡(jiǎn)支構(gòu)件計(jì)算的支座反力作為次梁承受的荷載，相當(dāng)于相鄰板跨各一半范圍內(nèi)的荷載傳給次梁，這一范圍稱為負(fù)荷范圍或重屬面積。同理可確定主梁的負(fù)荷范圍和柱的負(fù)荷范圍。負(fù)荷范圍的概念對(duì)方案設(shè)計(jì)階段的結(jié)構(gòu)估算非常重要。5）跨數(shù)小于5跨時(shí)按實(shí)際跨數(shù)計(jì)算，跨數(shù)超過(guò)5跨，中間各跨的內(nèi)力和配筋按第3跨確定。各跨荷載相同單跨度不超過(guò)10%時(shí)，可按等跨連續(xù)梁板計(jì)算。等跨連續(xù)梁的內(nèi)力有現(xiàn)成的圖表可應(yīng)用。（2）計(jì)算單元和從屬面積結(jié)構(gòu)計(jì)算中，為減小計(jì)算工作量，常常不是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，而是從實(shí)際結(jié)構(gòu)中選取有代表性的某一部分作為計(jì)算對(duì)象，稱為計(jì)算單元。板：取1m板帶，主次梁截面為T形截面：截面的負(fù)荷范圍為相鄰梁中心距的一半（需帶圖講授，教材P6圖11-6）（3）計(jì)算跨度某一跨的計(jì)算跨度應(yīng)取該跨兩端支座處轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)（支反力的作用點(diǎn)）之間的距離。中間支座轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)為支座的中點(diǎn)邊支座：對(duì)于板（）min；對(duì)于梁（）min分別為凈跨、板厚、梁邊支座的支承寬度。（4）荷載取值及折算荷載荷載取值樓蓋上的荷載有恒荷載和活荷載。恒荷載包括自重、固定設(shè)備重，按幾何尺寸和材料重力密度計(jì)算，活載包括人群、堆料和臨時(shí)荷載，對(duì)不同類別的民用建筑樓板及工業(yè)建筑樓板，《荷載規(guī)范》中規(guī)定了具體均布活載標(biāo)準(zhǔn)值。荷載組合：荷載規(guī)范3.2.3荷載分項(xiàng)系數(shù)的確定方法：荷載規(guī)范3.2.5折算荷載連續(xù)板：連續(xù)梁：折算荷載：由于樓蓋整體澆注，支座的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)受約束才考慮的。如果板或梁擱置在砌體上或鋼結(jié)構(gòu)上時(shí)，荷載不考慮折算問(wèn)題。11.2.3連續(xù)梁板彈性設(shè)計(jì)法彈性設(shè)計(jì)法實(shí)質(zhì)為內(nèi)力計(jì)算為彈性方法，結(jié)構(gòu)力學(xué)中學(xué)過(guò)內(nèi)力計(jì)算方法：力法/位移法/彎矩分配法等，這些都是彈性設(shè)計(jì)方法。（1）活載的不利布置連續(xù)梁(板)承受的荷載包括恒載和活載兩部分。恒載的作用位置是保持不變的，而活載在各跨的分布可有可無(wú)，是隨機(jī)的。因此，為了確定連續(xù)梁各控制截面可能產(chǎn)生的最不利內(nèi)力，就有一個(gè)活載如何布置，即活載的最不利組合問(wèn)題。畫圖說(shuō)明不同活載位置時(shí)的內(nèi)力分布規(guī)律，如上圖所示，最不利活載位置的原則如下：①求某跨跨中最大正彎矩時(shí)，除應(yīng)在該跨布置活載外，兩邊應(yīng)每隔一跨布置活載；②求某支座截面最大負(fù)彎矩，除應(yīng)在該支座兩側(cè)兩跨布置活載外，然后向兩邊每隔一跨布置活載；③求某支座截面最大剪力時(shí)，活載布置同上④求某跨跨中最小彎矩(最大負(fù)彎矩)時(shí)，其活載位置及求該跨跨中最大正彎矩時(shí)的布置完全相反。（2）內(nèi)力計(jì)算重點(diǎn)講解公式中字母意義。（教材中11-3有誤，要糾正）均布載：集中荷載：在不同荷載布置作用下的內(nèi)力已制成表格可供查用。（3）內(nèi)力包絡(luò)圖在結(jié)構(gòu)力學(xué)中已經(jīng)講過(guò)這個(gè)概念。在恒載內(nèi)力圖上疊加以按各種最不利活載位置得出的內(nèi)力圖的外包線，即為內(nèi)力包絡(luò)圖。內(nèi)力包絡(luò)圖反映了各截面可能出現(xiàn)的內(nèi)力最大值和最小值。內(nèi)力包絡(luò)圖可反映連續(xù)梁板各個(gè)截面最大彎矩和最大剪力的變化情況。彎矩包絡(luò)圖是計(jì)算和布置縱筋的依據(jù)、彎起鋼筋的依據(jù)，剪力包絡(luò)圖是計(jì)算和布置箍筋的依據(jù)。5跨連續(xù)梁板，中間各跨有4個(gè)彎矩圖；邊跨有3個(gè)彎矩圖。（4）支座處彎矩和剪力設(shè)計(jì)值彎矩設(shè)計(jì)值：剪力均布荷載：11.2.4連續(xù)梁板彈性設(shè)計(jì)法（1）應(yīng)力重分布和內(nèi)力重分布應(yīng)力重分布：適筋梁在初始受力階段，截面上應(yīng)力沿截面高度的分布近似為直線，截面上鋼筋和混凝土的應(yīng)力變化速度一致，到了裂縫階段和破壞階段，混凝土應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)非線形，應(yīng)力沿截面高度的分布就不再是直線了。這種由于鋼筋混凝土的非彈性性質(zhì)，使截面上應(yīng)力的分布不再服從線彈性分布規(guī)律的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力重分布。應(yīng)力重分布是指截面上應(yīng)力之間的非彈性關(guān)系，它是靜定的和超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都具有的一種基本屬性。支座反力和內(nèi)力可以由靜力平衡條件確定的結(jié)構(gòu)是靜定結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)中，各截面內(nèi)力，如彎矩、剪力、軸向力等是及荷載成正比的，各截面內(nèi)力之間的關(guān)系是不會(huì)改變的。超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布由靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件確定。超靜定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在末裂階段各截面內(nèi)力之間的關(guān)系是由各構(gòu)件彈性剛度（EI）確定的；到了裂縫階段，裂縫截面的剛度小于未開裂截面的，也即各截面剛度比值發(fā)生改變了，引起內(nèi)力分布改變（這是第一階段的內(nèi)力重分布）；當(dāng)內(nèi)力最大的截面進(jìn)入破壞階段出現(xiàn)塑性鉸后，結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖也改變了，致使各截面內(nèi)力間的關(guān)系改變得更大。這種由于超靜定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的非彈性性質(zhì)而引起的各截面內(nèi)力之間的關(guān)系不再遵循線彈性關(guān)系的瑪象，稱為內(nèi)力重分布或塑性內(nèi)力重分布。可見(jiàn)，塑性內(nèi)力重分布不是指截面上應(yīng)力的重分布，而是指超靜定結(jié)構(gòu)截面內(nèi)力間的關(guān)系不再服從線彈性分布規(guī)律而言的，靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不存在塑性內(nèi)力重分布。（2）混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸混凝土受彎構(gòu)件截面曲線，在第二階段末，受拉鋼筋己屈服，塑性應(yīng)變?cè)龃蠖摻顟?yīng)力維持不變。曲線大致是一條水平線。這樣，在彎矩基本維持不變的情況下，截面曲率激增，形成了一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的“鉸”，這種鉸稱為塑性鉸。塑性鉸及結(jié)構(gòu)力學(xué)中的理想鉸相比較，有三個(gè)主要區(qū)別:理想鉸不能承受任何彎矩，而塑性鉸承受基本不變的彎矩值；理想鉸集中于一點(diǎn)，塑性鉸則有一定的長(zhǎng)度；理想鉸在兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而塑性鉸有限轉(zhuǎn)動(dòng)。塑性鉸有鋼筋鉸和混凝土鉸兩種。各自的形成過(guò)程（以適筋梁和超筋梁為例講授）（3）內(nèi)力重分布的過(guò)程三個(gè)階段內(nèi)力彈性分布由于截面剛度比值發(fā)生變化產(chǎn)生內(nèi)力充分布塑性鉸出現(xiàn)后，計(jì)算簡(jiǎn)圖發(fā)生變化產(chǎn)生的內(nèi)力重分布。由上述分析可知，超靜定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布可概括為兩個(gè)過(guò)程:第一過(guò)程發(fā)生在受拉混凝土開裂到一個(gè)塑性鉸形成之前，主要是由于結(jié)構(gòu)各部分彎曲剛度比值的改變而引起的內(nèi)力重分布；第二過(guò)程發(fā)生于第一個(gè)塑性鉸形成以后直到形成機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)破壞，由于結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的改變而引起的內(nèi)力重分布。顯然，第二過(guò)程的內(nèi)力重分布比第一過(guò)程顯著得多。嚴(yán)格地說(shuō)，第一過(guò)程稱為彈塑性內(nèi)力重分布，第二過(guò)程才是塑性內(nèi)力重分布。（4）影響內(nèi)力重分布的因素出現(xiàn)塑性鉸是超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力重分布的前提。充分的內(nèi)力重分布包含以下兩層意思：①形成足夠數(shù)目的塑性鉸（n次超靜定便需要出現(xiàn)n-1個(gè)塑性鉸后，超靜定結(jié)構(gòu)才變成靜定結(jié)構(gòu)）②塑性鉸按照預(yù)期順序出現(xiàn)，也即塑性鉸出齊之前，局部不形成機(jī)構(gòu)。達(dá)到上述要求，各塑性鉸都需具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。由上述可見(jiàn)，內(nèi)力重分布需考慮以下三個(gè)因素：之一：塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力主要取決于縱向鋼筋的配筋率、鋼材的品種和混凝土的極限壓應(yīng)變值。截面的極限曲率，配筋率越低，受壓區(qū)高度就越小，故極限曲率大，塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力越大；混凝土的極限壓應(yīng)變值越大，塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力也越大。（混凝土極限壓應(yīng)變值隨強(qiáng)度等級(jí)提高而減?。┢胀彳堜摻罹哂忻黠@的屈服臺(tái)階，有助于提高塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力。之二：斜截面承載能力。要想實(shí)現(xiàn)預(yù)期的內(nèi)力重分布，其前提條件之一是在破壞機(jī)構(gòu)形成前，不能發(fā)生因斜截面承載力不足而引起的破壞，否則將阻礙內(nèi)力重分布繼續(xù)進(jìn)行。因此，為了保證連續(xù)梁內(nèi)力重分布能充分發(fā)展，結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須要有足夠的受剪承載能力。之三：正常使用條件。如果塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)幅度過(guò)大，塑性鉸附近截面的裂縫就可能開展過(guò)寬，結(jié)構(gòu)的撓度過(guò)大，不能滿足正常使用的要求。因此，在考慮內(nèi)力重分布時(shí)，應(yīng)對(duì)塑性鉸的允許轉(zhuǎn)動(dòng)量予以控制，也就是要控制內(nèi)力重分布的幅度。一般要求在正常使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸。（5）考慮內(nèi)力重分布的意義和適用范圍在超靜定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析及構(gòu)件截面設(shè)計(jì)是不相協(xié)調(diào)的，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析仍采用傳統(tǒng)的彈性理論，而構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)考慮了材料的塑性性能。實(shí)際上，超靜定混凝土結(jié)構(gòu)在承載過(guò)程中，由于混凝土的非彈性變形、裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展、塑性鉸的形成和轉(zhuǎn)動(dòng)等因素的影響，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度在各受力階段不斷發(fā)生變化，從而使結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi)力及變形明顯地不同于按剛度不變的彈性理論算得的結(jié)果。所以在設(shè)計(jì)混凝土連續(xù)梁、板時(shí)，恰當(dāng)?shù)乜紤]結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布，不僅可以使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析及截面設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，而且具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）內(nèi)力分布更符合實(shí)際情況，從而能更正確地估計(jì)結(jié)構(gòu)的承載力和使用階段的變形、裂縫；（2）調(diào)整控制截面的內(nèi)力，從而調(diào)整鋼筋布置，這樣可以克服支座鋼筋擁擠現(xiàn)象，方便混凝土澆搗。（3）根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布規(guī)律，在一定條件和范圍內(nèi)可以人為控制結(jié)構(gòu)中的彎矩分布，給設(shè)計(jì)人員更多自由。（4）可以使結(jié)構(gòu)在破壞時(shí)有較多的截面達(dá)到其承載力，從而充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力，有效地節(jié)約材料考慮內(nèi)力重分布是以形成塑性鉸為前提的，因此下列情況不宜采用:（1）在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p開展有較嚴(yán)格限制的結(jié)構(gòu)，如水池池壁、自防水屋面，以及處于侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu)；（2）直接承受動(dòng)力和重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu)；（3）預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和二次受力疊合結(jié)構(gòu);（4）要求有較高安全儲(chǔ)備的結(jié)構(gòu)。11.2.5連續(xù)梁板塑性設(shè)計(jì)法首先看簡(jiǎn)例兩跨連續(xù)梁，按照力法（彈性方法）計(jì)算得到的M圖如圖，支座截面內(nèi)力比跨中截面內(nèi)力大。如支座截面B和跨中截面配筋相同，支座截面首先達(dá)到極限彎矩，此時(shí)外力為F。（也就是說(shuō)，外載為F時(shí)，支座截面破壞）。按照彈性方法設(shè)計(jì)，承載力即為F?，F(xiàn)減小B截面配筋。外載為F1時(shí)，支座截面B出現(xiàn)塑性鉸。顯然，F(xiàn)1<F。支座截面達(dá)到屈服時(shí)，兩跨連續(xù)梁還沒(méi)有成為機(jī)動(dòng)體系，可以繼續(xù)承擔(dān)外荷載。繼續(xù)增加外荷載F2后，隨著跨中截面也出現(xiàn)塑性鉸，致使結(jié)構(gòu)破壞。考慮塑性內(nèi)力重分布后，承載力變成F1+F2，可以達(dá)到F的水平，而配筋量卻比原來(lái)少。1.調(diào)幅法的概念和原則彎矩調(diào)幅法是一種實(shí)用設(shè)計(jì)方法，它把連續(xù)梁、板按彈性理論算得的彎矩值和剪力值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，通常是對(duì)那些彎矩絕對(duì)值較大的截面彎矩進(jìn)行調(diào)整，然后按調(diào)整后的內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。我國(guó)頒布的《鋼筋混凝土連續(xù)梁和框架梁考慮內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)規(guī)程》(CECS51:93)也推薦用彎矩調(diào)幅法來(lái)計(jì)算鋼筋混凝土連續(xù)梁、板和框架的內(nèi)力。彎矩調(diào)幅法為多數(shù)國(guó)家的設(shè)計(jì)規(guī)范所采用。分別為按彈性理論算得的彎矩值以及調(diào)幅后的彎矩值。2.調(diào)幅法計(jì)算內(nèi)力教材P15、簡(jiǎn)例2.調(diào)幅法的計(jì)算規(guī)定（1）按考慮塑性狀態(tài)內(nèi)力重分布的分析方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，尚應(yīng)滿足正常使用極限的要求或采取有效的構(gòu)造措施。（2）受力鋼筋宜采用HRB335級(jí)、HRB400級(jí)熱軋鋼筋。因?yàn)闊彳堜摻钣忻黠@的流幅，有利于塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)（3）混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜在C2O－C45范圍?；炷翉?qiáng)度等級(jí)不能太高，否則延性差，不利于塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)（4）截面的相對(duì)受壓區(qū)高度虧應(yīng)滿足0.1≤ξ≤0.35。為了保證在調(diào)幅截面能夠形成塑性鉸，且具有足夠的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，必須限制配筋率或含鋼特征ξ。試驗(yàn)表明，如果ξ≥O.35時(shí)，截面的塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力不足，如果ξ≤O.1時(shí)，截面的轉(zhuǎn)動(dòng)太大，會(huì)造成正常使用階段裂縫過(guò)寬。（5）為了避免截面過(guò)早地屈服，裂縫有過(guò)大的開展，以致超過(guò)允許的寬度，調(diào)幅值不應(yīng)過(guò)大。試驗(yàn)表明，一般情況下連續(xù)梁板支座截面彎矩的調(diào)整幅度不應(yīng)大于20％。（6）支座截面彎矩計(jì)算：（7）跨中彎矩取下列計(jì)算較大者彈性分析的最不利彎矩M0:按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩值為調(diào)幅之后的左、右支座彎矩值3.用調(diào)幅法的計(jì)算等跨連續(xù)梁板（1）等跨連續(xù)梁均布載：集中載：集中載下：代表集中荷載彎矩修正系數(shù)；：跨內(nèi)集中荷載的個(gè)數(shù)。注意P17，表11-1下“注：”（2）等跨連續(xù)板計(jì)算跨度按表11-4取值。注意：內(nèi)力計(jì)算系數(shù)中考慮了：荷載折算、最不利荷載布置、彎矩調(diào)幅4．用調(diào)幅法的計(jì)算不等跨連續(xù)梁板（1）不等跨連續(xù)梁計(jì)算步驟：1）按荷載的最不利布置，用彈性理論分別求出連續(xù)梁各控制截面的彎矩最大值2）在彈性彎矩的基礎(chǔ)上，對(duì)支座截面彎矩進(jìn)行調(diào)幅，調(diào)幅系數(shù)不宜超過(guò)0.2，在進(jìn)行正截面受彎承載力計(jì)算時(shí)，連續(xù)梁各支座截面的彎矩設(shè)計(jì)值可按下列公式計(jì)算:當(dāng)連續(xù)梁擱置在墻上時(shí):用當(dāng)連續(xù)梁及梁柱整體澆注時(shí)：3）連續(xù)梁各跨中截面的彎矩不宜調(diào)整，其彎矩設(shè)計(jì)值取考慮荷載最不利布置并按彈性理論求得的最不利彎矩值和按算得的彎矩之間的大值；4)連續(xù)梁各控制截面的剪力設(shè)計(jì)值，可按荷載最不利布置，根據(jù)調(diào)整后的支座彎矩用靜力平衡條件計(jì)算，也可近似取考慮活荷載最不利布置按彈性理論算得的剪力值。（2）不等跨連續(xù)板步驟：較大跨的跨中彎矩（11-20）（11-21）——→較大跨的支座彎矩（根據(jù)靜力平衡條件確定）—→鄰跨的跨中（11-20）（11-21）—→鄰跨的支座（根據(jù)靜力平衡條件確定）11.2.6單向板肋梁樓蓋的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造1·單向板的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造(1)設(shè)計(jì)要點(diǎn)為了保證剛度，單向板的厚度應(yīng)不小于跨度的1/40(連續(xù)板)、1/35(簡(jiǎn)支板)以及1/12(懸臂板)。因?yàn)榘宓幕炷劣昧空颊麄€(gè)樓蓋50%以上，因此在滿足構(gòu)造規(guī)定的前提下，板厚應(yīng)盡可能薄些。板的配筋率一般為0.3%～0.8%。連續(xù)單向板支座處因承受負(fù)彎矩，板面開裂;跨內(nèi)則承受正彎距，板底開裂，這使板內(nèi)各正截面的實(shí)際中和軸連線為拱形，拱是有水乎推力的，周邊有梁約束的板，梁能對(duì)板提供這種水平推力，從而減少了彎矩值。為了考慮四邊及梁整體連接的中間區(qū)格單向板拱作用的有利因素，對(duì)中間區(qū)格的單向板，其中間跨的跨中截面彎矩及支座截面彎矩可各折減20%，但邊跨的跨中截面彎矩及第一支座截面彎矩則不折減?，F(xiàn)澆板在砌體墻上的支承長(zhǎng)度不宜小于12Omm。由于板的跨高比遠(yuǎn)比梁小，對(duì)于一般工業(yè)及民用建筑樓蓋，僅混凝土就足以承擔(dān)剪力，可不必進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算。(2)配筋構(gòu)造1)板中受力筋:由計(jì)算確定的受力鋼筋有承受負(fù)彎矩的板面負(fù)筋和承受正彎矩的正筋兩種。(繪圖說(shuō)明)2）板中構(gòu)造筋分布鋼筋·在平行于單向板的長(zhǎng)跨，及受力鋼筋垂直的方向設(shè)置分布筋，分布筋放在受力筋的內(nèi)側(cè)。分布筋的截面面積不應(yīng)少于受力鋼筋的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%；分布鋼筋的間距不宜大于25Omm，直徑不小于6mm?！ぐ迕尕?fù)筋也應(yīng)配置分布鋼筋?！ぎ?dāng)板中溫度應(yīng)力較大時(shí)，宜按計(jì)算的溫度應(yīng)力力確定溫度鋼筋的數(shù)量。當(dāng)不計(jì)算溫度時(shí)，在可能產(chǎn)生溫度拉應(yīng)力方向按構(gòu)造溫度鋼筋，其配筋率不宜小于0.2%，間距不宜大于2OOmm。溫度鋼筋宜以鋼筋網(wǎng)的在板的上、下表面配置?？缍却笥?m的連續(xù)板且采用泵送混凝土?xí)r，亦宜按上述原在板的上、下表面配置雙向構(gòu)造鋼筋網(wǎng)?！し植冀罹哂幸韵轮饕饔?①澆筑混凝土?xí)r固定受力鋼筋的位置；②承受混凝土收縮和溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力；③承受并分布板上局部荷載產(chǎn)生的內(nèi)力；可承受在計(jì)算中未計(jì)及但實(shí)際存在的長(zhǎng)跨方向的彎矩。及主梁垂直的附加負(fù)筋力總是按最短距離傳遞的，所以靠近主梁的豎向荷大部分是傳給主梁而不是往單向板的跨度方向傳遞。所以主梁梁肋附近的板在一定的負(fù)彎矩，因此必須在主梁上部的板面配置附加短鋼筋。其數(shù)量不少每5Φ6，且沿主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度內(nèi)的總截面面積不少于板中單位寬度內(nèi)受力鋼筋積的1/3，伸人板中的長(zhǎng)度從主梁梁肋邊算起不小于板計(jì)算跨度的1/4。及承重砌體墻垂直的附加負(fù)筋嵌人承重砌體墻內(nèi)的單向板，計(jì)算時(shí)按簡(jiǎn)支考慮，但實(shí)際上有部分嵌固作用，將產(chǎn)生局部負(fù)彎矩。為此，應(yīng)沿承重砌體墻每米配置不少于5Φ6的附加短負(fù)筋，伸出墻邊長(zhǎng)度≥板角附加短鋼筋簡(jiǎn)支板角部裂縫圖角區(qū)格的角部受荷后有翹起的趨勢(shì)(見(jiàn)上圖)，如支座處有磚墻壓住，限制了板的翹起，角部板的頂面將出現(xiàn)見(jiàn)如上圖所示斜裂縫。為了控制這種裂縫的發(fā)展，應(yīng)在板面雙向配置附加的短負(fù)鋼筋。其中，沿受力方向配置的負(fù)鋼筋截面面積不宜小于該方向跨中受力鋼筋截面面積的1/3～1/2，并一般不少于5Φ6,另一方向的負(fù)鋼筋一般不少于5Φ6,每一方向伸出墻邊長(zhǎng)度≥。2·次梁(1)設(shè)計(jì)要點(diǎn)次梁的跨度一般為(4一6)m，梁高為跨度的1/18～1/12；梁寬為梁高的1/3～1/2?？v向鋼筋的配筋率一般為（0.6～1.5）%。在現(xiàn)澆肋梁樓蓋中，板可作為次梁的上翼緣。在跨內(nèi)正彎矩區(qū)段，板位于受壓區(qū)，故應(yīng)按T形截面計(jì)算，（翼緣計(jì)算寬度的確定）。支座附近的負(fù)彎矩區(qū)段，板處于受拉區(qū)，應(yīng)按矩形截面計(jì)算。當(dāng)次梁考慮塑性內(nèi)力重分布時(shí)，調(diào)幅截面的相對(duì)受壓區(qū)高度應(yīng)滿足ξ≤0.35h0的限制，在斜截面受剪承載力計(jì)算中，為避兔梁因出現(xiàn)剪切破壞而影響其內(nèi)力重分布，應(yīng)將計(jì)算所需的箍筋面積增大20%。增大范圍如下:當(dāng)為集中荷載時(shí)，取支座邊至最近一個(gè)集中荷載之間的區(qū)段;當(dāng)為均布荷載時(shí)，取1.O5h。，此處機(jī)為梁截面有效高度。(2)支座處上部受力鋼筋總面積為As，則第一批截?cái)嗟匿摻蠲娣e不得超過(guò)As/2，延伸長(zhǎng)度從支座邊緣起不小于ln/5+2Od(d為截?cái)噤摻畹闹睆?；第二批截?cái)嗟匿摻蠲娣e不得超過(guò)As/4，延伸長(zhǎng)度不小于ln/3。所余下的縱筋面積不小于As/4，且不少于兩根，可用來(lái)承擔(dān)部分負(fù)彎矩并兼作架立鋼筋，其伸人邊支座的錨固長(zhǎng)度不得小于。3·主梁主梁的內(nèi)力計(jì)算通常按彈性理論方法進(jìn)行，不考慮塑性內(nèi)力重分布。這是因?yàn)橹髁菏侵匾臉?gòu)件，對(duì)使用荷載下的撓度及裂縫控制較嚴(yán)。當(dāng)主梁作為框架結(jié)構(gòu)的橫梁時(shí)，除承受彎矩以外，還承受軸向壓力的作用，而軸向壓力的存在會(huì)降低塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。當(dāng)主梁的線剛度大于柱線剛度的5倍時(shí)，在計(jì)算豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，可簡(jiǎn)化為鉸支于柱上的連續(xù)梁，計(jì)算跨度取支座中至中的距離(見(jiàn)下圖)。主梁的跨度一般在(5一8)m為宜；梁高為跨度的1/15～1/10。主梁除承受自重和直接作用在主梁上的荷載外，主要是次梁傳來(lái)的集中荷載。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將主梁的自重等效成集中荷載，其作用點(diǎn)及次梁的位置相同。梁、板整體澆筑，故主梁跨內(nèi)截面按T形截面計(jì)算，翼緣計(jì)算寬度應(yīng)符合《規(guī)范》的相應(yīng)規(guī)定。支座截面按矩形截面計(jì)算。主梁的鋼筋布置應(yīng)根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖，通過(guò)作抵抗彎矩圖來(lái)確定。在計(jì)算主梁支座截面負(fù)彎矩鋼筋時(shí)，要考慮到由于主、次梁負(fù)彎矩鋼筋的交叉，主梁的縱筋應(yīng)位于次梁縱筋的下面，所造成的主梁有效高度h0的減小。當(dāng)主梁支座負(fù)彎距鋼筋為單排時(shí)，取h0=h-(55～60)mm；當(dāng)主梁縱筋為雙排時(shí)，取h0=h-(80～90)mm。吊筋及附加箍筋主梁作為次梁的支座承受由次梁傳來(lái)的荷載。而次梁在支座處的受壓區(qū)位于主梁的腹部，荷載是通過(guò)受壓區(qū)混凝土傳給主梁的，故次梁傳給主梁的荷載屬于間接加載(懸掛荷載)，需設(shè)置吊筋或附加箍筋將次梁荷載傳至主梁的頂部受壓區(qū)混凝土(見(jiàn)下圖)，以避免主梁梁腹出現(xiàn)水平受拉裂縫。吊筋及附加箍筋的截面面積按下列公式計(jì)算：F≤2fyAsbsinα+mfyvAsv式中F—次梁傳給主梁的集中荷載；Asb—吊筋的截面面積；fy—吊筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；α—吊筋及梁軸線的夾角；m—附加箍筋的個(gè)數(shù)；Asv—一個(gè)附加箍筋的截面面積，Asv=nAsv1，此處n為箍筋的肢數(shù)，Asv1為單肢箍筋的截面面積；fyv—箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。吊筋構(gòu)造要求附加箍筋構(gòu)造要求圖附加箍筋應(yīng)布置在集中荷載下兩側(cè)各s/2長(zhǎng)度的范圍內(nèi)，s=3b+2h1(見(jiàn)上圖)。§11.3雙向板肋梁樓蓋11.3.1受力點(diǎn)和主要試驗(yàn)結(jié)果跨中彎矩雙向板跨中彎矩的最不利活載位置圖多跨連續(xù)雙向板也需要考慮活載的最不利位置。當(dāng)求某跨跨中最大彎矩時(shí)，應(yīng)在該跨布置活載，并在其前后左右每隔一區(qū)格布置活載，形成如上圖(a)所示棋盤格式布置?？蓪D(b)的活載分解為圖(c)的對(duì)稱荷載情況和圖(d)的反對(duì)稱荷載情況，將圖(c)及(d)疊加即為及圖(b)等效的活載分布。在對(duì)稱荷載作用下，板在中間支座處的轉(zhuǎn)角很小，可近似地認(rèn)為轉(zhuǎn)角為零，中間支座均可視為固定支座。因此，所有中間區(qū)格均可按四邊固定的單跨雙向板計(jì)算；如邊支座為簡(jiǎn)支，則邊區(qū)格按三邊固定、一邊簡(jiǎn)支的單跨雙向板計(jì)算；角區(qū)格按兩鄰邊固定、兩鄰邊簡(jiǎn)支的單跨雙向板計(jì)算。在反對(duì)稱荷載作用下，板在中間支座處轉(zhuǎn)角方向一致，大小相等接近于簡(jiǎn)支板的轉(zhuǎn)角，所有中間支座均可視為簡(jiǎn)支支座。因此，每個(gè)區(qū)格均可按四邊簡(jiǎn)支的單跨雙向板計(jì)算。將上述兩種荷載作用下求得的彎矩疊加，即為在棋盤式活載不利位置下板的跨中最大彎矩。支座彎矩支座彎矩的活載不利位置，應(yīng)在該支座兩側(cè)區(qū)格內(nèi)布置活載，然后再隔跨布置，考慮到隔跨活載的影響很小，可假定板上所有區(qū)格均滿布荷載(g+p)時(shí)得出的支座彎矩，即為支座的最大彎矩。這樣，所有中間支座均可視為固定支座，邊支座則按實(shí)際情況考慮，因此可直接由單跨雙向板的彎矩系數(shù)表查得彎矩系數(shù)，計(jì)算支座彎距。當(dāng)相鄰兩區(qū)格板的支承情況不同或跨度(相差小于20％)不等時(shí)，則支座彎距可偏安全地取相鄰兩區(qū)格板得出的支座彎矩的較大值。雙向板支承梁的計(jì)算雙向板傳給兩個(gè)方向支承梁的荷載，可按下述近似方法計(jì)算：從板的四角作45o線，將每一區(qū)格板分為四塊，每塊面積內(nèi)的荷載傳給及其相鄰的支承梁上(見(jiàn)上圖a)。因此，板傳給長(zhǎng)邊支承梁的荷載為梯形分布(見(jiàn)上圖b)，傳給短邊支承梁的荷載為三角形分布(見(jiàn)上圖c)。(a)、(b)、(c)雙向板支承梁的荷載圖(d)梯形或三角形分布荷載圖(e)等效均布荷載圖承受梯形或三角形分布荷載的連續(xù)梁(見(jiàn)上圖d)，其內(nèi)力分析可根據(jù)固端彎矩相等的條件，換算成等效的均布荷載q（換算公式見(jiàn)上圖e)。多跨連續(xù)梁可利用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法或教材附表計(jì)算等效荷載q作用下的支座彎矩。再根據(jù)求得的支座彎矩和每跨的實(shí)際荷載分布，按平衡關(guān)系求各跨的跨中彎矩。當(dāng)考慮塑性內(nèi)力重分布時(shí)，可在按彈性理論計(jì)算求得的支座彎矩基礎(chǔ)上，應(yīng)用調(diào)幅法選定支座彎矩，再按實(shí)際荷載分布計(jì)算跨中彎矩。雙向板支承梁的截面配筋計(jì)算和構(gòu)造要求及單向板樓蓋中的梁相同。第12章鋼筋混凝土柱單層廠房§12.1單層廠房結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)組成和結(jié)構(gòu)布置12.1.1單層廠房結(jié)構(gòu)形式我國(guó)目前混凝土單層廠房主要有排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu)(1)排架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)是由“屋面板—屋架(屋面梁)—柱”組成的單層工業(yè)廠房傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式，也稱之為“板—架—柱”結(jié)構(gòu)體系。柱及屋架鉸接、及基礎(chǔ)剛接。按照跨數(shù)的多少可分為單跨和多跨排架；按廠房高度不同又可分為等高和不等高排架；按照屋蓋結(jié)構(gòu)的組成可分為無(wú)檁屋蓋、有檁屋蓋。目前，在我國(guó)工業(yè)建設(shè)中主要采用的是鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，故本章將僅限于討論這種單廠結(jié)構(gòu)。（2）門式剛架結(jié)構(gòu)門式剛架是一種梁柱合一的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，常作為中小型廠房的主體結(jié)構(gòu)，它的跨度一般在9～21米，吊車起重不超過(guò)10噸為宜。門式剛架有三鉸、二鉸、無(wú)鉸三種型式，可做成單跨或多跨結(jié)構(gòu)。目前鋼結(jié)構(gòu)門式剛架用途廣泛。12.1.2單層廠房的組成及傳力路線1.結(jié)構(gòu)組成（1）屋蓋結(jié)構(gòu)單層廠房的屋蓋結(jié)構(gòu)分無(wú)檁體系和有檁體系兩種。無(wú)檁體系由大型屋面板（包括天溝板）、天窗架、屋架和屋蓋支撐組成。有檁體系由小型屋面板(或瓦材)、檁條、天窗架、屋架和屋蓋支撐組成。（2）橫向平面排架橫向剖面是由屋架、柱、基礎(chǔ)組成的橫向平面骨架，稱為橫向排架。它是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)，廠房的主要荷載（豎向荷載、橫向水平荷載及橫向水平地震作用）是通過(guò)它傳給地基的。橫向平面排架結(jié)構(gòu)上主要荷載的傳力途徑如下：★豎向荷載──①雪、屋面荷載→屋面板→屋架→橫向排架柱→基礎(chǔ)→地基；②吊車輪壓→吊車梁→柱牛腿→橫向排架柱→基礎(chǔ)→地基；③墻體荷載→墻梁(或基礎(chǔ)梁)→橫向排架柱→基礎(chǔ)→地基?！锼胶奢d──①風(fēng)荷載→墻體→橫向排架柱→基礎(chǔ)→地基；②吊車橫向水平制動(dòng)力→吊車梁→橫向排架柱→基礎(chǔ)→地基（3）縱向平面排架縱向剖面是由連系梁、吊車梁、縱柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)組成的縱向平面骨架，稱為縱向排架。作用在廠房上的縱向荷載，如山墻上的風(fēng)荷載、吊車縱向制動(dòng)力、縱向水平地震作用等，均是由它傳到地基的?？v向平面排架結(jié)構(gòu)上主要荷載的傳力途徑如下：★水平荷載──①風(fēng)荷載→山墻→抗風(fēng)柱→屋蓋橫向水平支撐→連系梁(或受壓系桿)→縱向排架柱(柱間支撐)→基礎(chǔ)→地基；②吊車縱向水平制動(dòng)力→吊車梁→縱向排架柱(柱間支撐)→基礎(chǔ)→地基。（4）吊車梁吊車梁一般為預(yù)制，簡(jiǎn)支在柱的牛腿上，吊車梁是直接承受吊車動(dòng)力荷載的構(gòu)件。主要承受吊車豎向荷載、橫向或縱向水平荷載，并將它們分別傳至橫向或縱向平面排架。（5）支撐。單層廠房的支撐包括屋蓋支撐和柱間支撐兩種，其作用有3個(gè)方面：是加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)的空間剛度，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝和使用階段的穩(wěn)定和安全，同時(shí)起著把風(fēng)荷載、吊車水平荷載或水平地震作用等傳遞到相應(yīng)承重構(gòu)件的作用。（6）基礎(chǔ)?；A(chǔ)承受柱和基礎(chǔ)梁傳來(lái)的荷載并將它們傳至地基。（7）圍護(hù)結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括縱墻、橫墻（山墻）。這些構(gòu)件所承受的荷載，主要是墻體和構(gòu)件的自重以及作用在墻面上的風(fēng)荷載等。（8）屋蓋。隨著技術(shù)進(jìn)步和我國(guó)鋼產(chǎn)量的大幅度增加，現(xiàn)在我國(guó)大多數(shù)單層廠房都已采罔鋼屋蓋，所以在本章中將不再講述混凝土屋蓋的內(nèi)容。2．傳力路線單層廠房結(jié)構(gòu)的傳力路線。單層廠房給構(gòu)所承受的豎向荷載和水平荷載，基本上都是傳遞給排架柱，再由柱傳至基礎(chǔ)及地基的。主要荷載的傳力路線：屋面豎向荷載→屋面板→屋面梁或屋架→排架柱→基礎(chǔ)→地基吊車豎向荷載→吊車梁→牛腿（柱）→基礎(chǔ)→地基吊車橫向剎車力→吊車梁→排架柱→基礎(chǔ)→地基吊車縱向剎車力→柱間支撐→排架柱→基礎(chǔ)→地基山墻風(fēng)荷載→山墻→抗風(fēng)柱→→地基12.1.3單層廠房的結(jié)構(gòu)布置同時(shí)為了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化種定型化，還應(yīng)遵守統(tǒng)一模數(shù)制的要求。（2）縱向定位軸線（3）橫向定位軸線橫向定位軸線一般通過(guò)柱截面的幾何中心，用編號(hào)①、②、③…表示。在廠房縱向盡端處饣橫向定位軸線位于山墻內(nèi)邊緣，并把端柱中心線內(nèi)移600mm，同樣在伸縮縫兩側(cè)的柱中心線也須向兩邊各移600mm，伸縮縫中心線及橫向定位軸線重合。2．變形縫變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫。如果廠房長(zhǎng)度和跨度過(guò)大，當(dāng)氣溫變化時(shí)，由于溫度變形將使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，嚴(yán)重的可使墻面、屋面和構(gòu)件等拉裂，影響使用。為減少?gòu)S房結(jié)構(gòu)中的溫度應(yīng)力，可設(shè)置伸縮縫將廠房結(jié)構(gòu)分成若干溫度區(qū)段。伸縮縫應(yīng)從基礎(chǔ)頂面開始，將兩個(gè)溫度區(qū)段的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全分開，并留出一定寬度的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫有變化時(shí)，水平方向可以較自由地發(fā)生變形，不致引起房屋開裂。溫度區(qū)段的長(zhǎng)度（伸縮縫之間的距離），取決于結(jié)構(gòu)類型和溫度變化情況?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大距離作了規(guī)定，見(jiàn)本書附錄8。沉降縫：在有些情況下，為避免廠房因基礎(chǔ)不均勻沉降而引起開裂和損壞，需在適當(dāng)部位用沉降縫將廠房劃分成若干剛度較一致的單元。在一般單層廠房中可不做沉降縫，只有在特殊情況下才考慮設(shè)置，如廠房相鄰兩部分高度相差很大（如10m以上），兩跨間吊車噸位相差懸殊，地基承載力或下臥層土質(zhì)有巨大差別，或廠房各部分的施工時(shí)間先后相差很長(zhǎng)，地基土的壓縮程度不同等情況。沉降縫應(yīng)將建筑物從屋頂?shù)交A(chǔ)全部分開，以使在縫兩邊發(fā)生不同沉降時(shí)不致?lián)p壞整個(gè)建筑物，沉降縫可兼做伸縮縫。防震縫是為了減輕廠房震害而采取的措施之一。在地震區(qū)，當(dāng)廠房平、立面布置復(fù)雜，結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大，以及在廠房側(cè)邊貼建生活間、變電所、爐子間等披屋時(shí)，應(yīng)設(shè)置防震縫將相鄰兩部分分開。地震區(qū)的伸縮縫和沉降縫均應(yīng)符合防震縫要求，3縫合一。3單層廠房的支撐就整體而言，支撐的主要作用是：增強(qiáng)廠房的整體穩(wěn)定性和空間剛度；把縱向風(fēng)荷載、吊車縱向水平荷載及水平地震作用等傳遞到主要承重構(gòu)件；保證在施工安裝階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定。在裝配式混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)中，支撐雖然不是主要的承重構(gòu)件，但卻是聯(lián)系各種主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件并把它們構(gòu)成整體的重要組成部分。工程實(shí)踐表明，如果支撐布置不當(dāng)，不僅會(huì)影響廠房的正常使用，甚至可能引起工程事故，應(yīng)給予足夠的重視。屋蓋上、下弦水平支撐是指布置在屋架（屋面梁）上、下弦平面內(nèi)的水平支撐。支撐節(jié)間的劃分應(yīng)及屋架節(jié)間相適應(yīng)。水平支撐一般采用十字交叉的形式。交叉桿件的交角一般為30°～60°。屋蓋垂直支撐是指布置在屋架（屋面梁）間的支撐。系桿分剛性（壓桿）和柔性（拉桿）兩種。柔性系桿只承擔(dān)拉力，剛性系桿既承擔(dān)拉力又承擔(dān)壓力。屋蓋支撐的構(gòu)成思路是這樣的：在每一個(gè)溫度區(qū)段內(nèi)，由上、下弦水平支撐分別在溫度區(qū)段的兩端構(gòu)成橫向的上、下水平剛性框。再用垂直支撐和水平系桿把兩端的水平剛性框連接起來(lái)。柱間支撐一般包括上部柱間支撐、中部及下部柱間支撐。柱間支撐通常宜采用十字交叉形支撐；它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力直接和剛度較大等特點(diǎn)。交叉桿件的傾角一般在35°～50°之間。在特殊情況下，因生產(chǎn)工藝的要求及結(jié)構(gòu)空間的限制，可以采用其他型式的支撐。除交叉支撐外，還有人字形支撐、八字形支撐；有各自的使用范圍。柱間支撐的作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向剛度和穩(wěn)定，并將水平荷載（包括天窗端壁部和廠房山墻上的風(fēng)荷載、吊車縱向水平制動(dòng)力以及作用于廠房縱向的其他荷載）傳至基礎(chǔ)。凡屬下列情況之一者，應(yīng)設(shè)置柱間支撐：（1）廠房?jī)?nèi)設(shè)有懸臂吊車或3t及以上懸掛吊車；（2）廠房?jī)?nèi)設(shè)有重級(jí)工作制吊車，或設(shè)有中級(jí)、輕級(jí)工作制吊車，起重量在10t及以上；（3）廠房跨度在18m以上或柱高在8m以上；（4）縱向柱列的總數(shù)在7根以下；（5）露天吊車棧橋的柱列。柱間支撐應(yīng)布置在伸縮縫區(qū)段的中央或臨近中央（在廠房?jī)啥说谝粋€(gè)柱距內(nèi)也應(yīng)同時(shí)設(shè)置上部柱間支撐），這樣有利于在溫度變化或混凝土收縮時(shí)，廠房可較自由變形而不致產(chǎn)生較大的溫度或收縮應(yīng)力。圈梁的作用是增強(qiáng)房屋的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大振動(dòng)荷載等對(duì)廠房的不利影響。圈梁置于墻體內(nèi)，和柱連接，柱對(duì)它僅起拉結(jié)作用。圈梁的布置及墻體高度、對(duì)廠房剛度的要求以及地基情況有關(guān)。一般單層廠房圈梁布置的原則是：對(duì)無(wú)橋式吊車的廠房，當(dāng)墻厚≤240mm、檐口標(biāo)高為（5～8）m時(shí)，應(yīng)在檐口附近布置一道，當(dāng)檐高大于8m時(shí)，宜增設(shè)一道；對(duì)有橋式吊車或較大振動(dòng)設(shè)備的廠房，除在檐口或窗頂布置圈梁外，尚宜在吊車梁標(biāo)高處或其他適當(dāng)位置增設(shè)一道；外墻高度大于15m時(shí)還應(yīng)適當(dāng)增設(shè)。圈梁宜連續(xù)地設(shè)在同一水平面上，并形成封閉圈。當(dāng)圈梁被門窗洞口截?cái)鄷r(shí)，應(yīng)在洞口上部增設(shè)相同截面的附加圈梁，附加圈梁及圈梁的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于其垂直距離的二倍，且不得小于1.0m。圈梁的截面寬度宜及墻厚相同，當(dāng)墻厚h≥240mm時(shí)，其寬度不宜小于2h／3。圈梁高度應(yīng)為砌體每層厚度的倍數(shù)，且不小于120mm。圈梁的縱向鋼筋不宜小于4Φ10，箍筋間距不大于250mm。當(dāng)圈梁兼作過(guò)梁時(shí)，過(guò)梁部分配筋應(yīng)按計(jì)算確定。聯(lián)系梁的作用除連系縱向柱列，增強(qiáng)廠房的縱向剛度并把風(fēng)荷載傳遞到縱向柱列外，還承受其上部墻體的重力。連系梁通常是預(yù)制的，兩端擱置在柱牛腿上，其連接可采用螺栓連接或焊接連接。過(guò)梁的作用是承托門窗洞口上的墻體重力。在一般廠房中，通常用基礎(chǔ)梁來(lái)承托圍護(hù)墻的重力，而不另做基礎(chǔ)。基礎(chǔ)梁底部離地基土表面應(yīng)預(yù)留100mm的孔隙，使梁可隨柱基礎(chǔ)一起沉降而不受地基土的約束，同時(shí)還可防止地基土凍結(jié)膨脹時(shí)將梁頂裂。基礎(chǔ)梁及柱一般可不連接（一級(jí)抗震等級(jí)的基礎(chǔ)梁頂面應(yīng)以增設(shè)預(yù)埋件及柱焊接），將基礎(chǔ)梁直接擱置在柱基礎(chǔ)杯口上，或當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，放量在基礎(chǔ)上面的混凝土墊塊上，基礎(chǔ)梁支承處應(yīng)坐漿?！?2.2排架計(jì)算（1）柱下端固接于基礎(chǔ)頂面，上端及屋面梁或屋架鉸接；（教材P139圖12－62及基礎(chǔ)固接、P92圖12－15及屋架鉸接。由于柱插入基礎(chǔ)杯口有一定深度，并用細(xì)石混凝土及基礎(chǔ)緊密地澆搗成一體，而且地基變形是有限制的，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)一般較小，因此本假定通常是符合實(shí)際的。（2）屋面梁或屋架沒(méi)有軸向變形。因此知，橫梁或屋架兩端的水平位移相等。對(duì)于組合式屋架或兩鉸、三鉸拱架則應(yīng)考慮其軸向變形對(duì)排架內(nèi)力和變形的影響，這種情況稱為“跨變”。本章是指沒(méi)有“跨變”的排架計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖中，柱的計(jì)算軸線取上部和下部柱截面重心的連線，屋面梁或屋架用一根沒(méi)有軸向變形的剛桿表示，也就是說(shuō)這里研究的是沒(méi)有跨變的鉸接排架。(a)排架結(jié)構(gòu)(b)變截面排架柱的實(shí)際軸線(c)排架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖作用在排架上的荷載分恒荷載和活荷載兩類。恒荷載一般包括屋蓋自重F1，上柱自重F2，下柱自重F3，吊車梁和軌道零件自重F4，以及有時(shí)支承在牛腿上的圍護(hù)結(jié)構(gòu)等重力F5等?；詈奢d一般包括屋面活荷F6，吊車荷載Tmax、Dmax、Dmin，均布風(fēng)載ql、q2，以及作用在屋蓋支承處的集中風(fēng)荷載等。圖12—19所示為上述作用在排架上的荷載。(a)屋蓋荷載及上、下柱的關(guān)系(b)計(jì)算簡(jiǎn)圖下面講述排架上各項(xiàng)荷載的具體計(jì)算。1．恒荷載在排架計(jì)算中，取恒荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)γg＝1.2考慮到構(gòu)件安裝順序，吊車梁和柱等構(gòu)件是在屋面粱（或屋架）沒(méi)有吊裝之前就位的，這時(shí)排架還沒(méi)有形成，因此對(duì)吊車梁和柱自重產(chǎn)生的內(nèi)力不應(yīng)按排架計(jì)算，而應(yīng)按懸臂柱來(lái)分析（有的設(shè)計(jì)單位仍按排架計(jì)算，不過(guò)這部分內(nèi)力值不大，因此兩種分析方法的最終結(jié)果差別不大）。2．屋面均布活荷載作用在建筑物或構(gòu)筑物頂面上計(jì)算用的雪壓，稱為雪荷載。屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：式中sk——雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN／m2）；m2一遇