鋼筋溷凝土平面樓蓋.ppt

1、第11章 鋼筋混凝土樓蓋,11.1 概述 樓蓋結構分為裝配式、整體式和裝配整體式。 整體式樓蓋根據支承和受力的不同，又分為肋梁樓蓋、無梁樓蓋、密肋樓蓋等。,11.2 整體式單向板肋梁樓蓋,11.2.1 單向板與雙向板 四邊支承板的受力分析 雙向板和單向板的區(qū)分（l1和l2之比） 11.2.2 樓蓋結構的布置 （1）柱網（2）梁格（3）板厚（4）主梁的方向 單向板的傳力方式：板-次梁-主梁-柱或墻 單向板肋形樓蓋的設計步驟： （1）確定結構布置方案；（2）確定結構計算簡圖并進行荷載計算；（3）內力分析與計算；（4）截面設計（配筋計算）；（5）根據計算結果及構造措施繪制施工圖。,11.2.3 計算

2、簡圖 （1）支座特點 （2）計算跨度與跨數 按規(guī)范規(guī)定的計算跨度，按彈性理論或是按塑性理論； 若跨度差不超過10%，可按等跨連續(xù)梁來計算； 若跨數超過五跨，按五跨來計算，少于五跨的，按實際跨數來計算,11.2.4 荷載,1.內力系數表 當均布荷載作用時： M=k1gl02+K2ql02 V=k3gl0+K4ql0 當集中荷載作用時： M=k1Gl0+K2Ql0 V=k3G+K4Q 先根據表格查出相應的系數，在利用公式計算。,11.2.5 按彈性理論方法計算內力,2.荷載的最不利組合 恒荷載按實際布置； 活荷載按荷載的不利組合布置： （1）求某跨跨中最大正彎距時，在該跨布置活荷載，然后每隔一跨布

3、置； （2）求某支座最大負彎矩時，在該支座兩側布置活荷載，然后每隔一跨布置； （3）求某支座最大剪力時，活荷載布置與求該支座最大負彎矩布置相同； （4）求某跨跨中最小彎矩時，在該跨的相臨兩跨布置活荷載，然后每隔一跨布置。,3.荷載調整 支座抗扭對次梁、板的內力影響 為消除把板、梁支座簡化為鉸支座所帶來的計算誤差，設計采取增加恒荷載、減小活荷載，即用折算荷載代替實際計算荷載的方法。,4.內力包絡圖,11.2.6 按塑性理論方法計算內力 1.問題的提出 2.塑性鉸、塑性內力重分布 （1）塑性鉸形成前 （2）塑性鉸形成后 3.彎矩調幅法 （1）保證塑性鉸具有足夠的轉動能力 （2）控制支座截面的彎矩調

4、整幅度 （3）結構的跨中截面彎矩值的取值限制 （4）調幅后的彎矩最小值 （5）剪力設計值按靜力平衡條件計算確定,4.計算原則（略） 5.內力計算 均布荷載下等跨連續(xù)板、次梁的內力計算 M=M(g+p)l02 V=V(g+p)ln 根據彎矩和剪力系數圖查出系數，再根據公式進行計算。,6.塑性理論計算方法適用范圍 以下情況應按彈性理論進行計算： （1）直接承受動力荷載作用的構件； （2）在使用階段不允許有裂縫，或對裂縫開展有較高要求的結構； （3）構件處于重要部位，要求有較大的強度儲備。 在肋形樓蓋的計算中，一般板和次梁采用塑性理論的計算方法，而主梁采用彈性理論的計算方法。,11.2.7 截面計算

5、和構造要求 1.板的計算要點（見圖） 計算單元拱的效應、彎矩折減斜截面承載力計算（不計算） 2.板的配筋構造 （1）配筋方式（2）構造鋼筋,3.梁的計算要點（見圖） 跨中按T形截面梁計算，支座處按矩形截面計算。 梁的構造要求,單向板肋形樓蓋設計實例,1.設計資料（略） 2.板的計算 結構平面布置圖（梁格、柱距、構件截面尺寸、主次梁的位置等） 板按塑性理論計算；不考慮剪力影響；要考慮支撐性質對內力的影響。 1、荷載計算 2、內力計算 3、截面強度計算（配筋計算） 注意彎起式和分離式配筋的特點,3.次梁計算 按塑性理論計算 1、荷載計算 2、內力計算 計算跨度 3、截面強度計算 跨中按T形截面梁，

6、支座處按矩形截面梁計算 注意跨中和支座處鋼筋的協(xié)調,4.主梁計算 主梁按彈性理論計算 1、荷載計算 簡化為集中荷載計算 2、內力計算 注意計算跨度的計算 彎矩圖、剪力圖及荷載的最不利組合 3、配筋計算 跨中按T形截面計算；支座處按矩形截面計算。 注意鋼筋（跨中縱筋、支座縱筋、彎起筋）的協(xié)調配合,4、關于主梁配筋圖的幾點說明 （1）縱筋的截斷 （2）箍筋尺寸的計算 （3）縱筋伸進支座的尺寸計算 （4）附加吊筋（箍筋）的計算,11.3 整體式雙向板肋梁樓蓋,11.3.1 雙向板的受力特征及試驗結果 破壞過程及形式 四邊支座壓力的分布不均勻,11.3.2 雙向板按彈性理論方法的計算 1單區(qū)格雙向板的

7、內力計算 （1）鋼筋混凝土板是勻質彈性體； （2）板厚與板跨之比很小，可以認為是薄板。,M=表中系數（qg）l2 M跨中或支座截面單位板寬內的彎矩； q單位面積上的均布荷載； l板的較小跨度。,若0，撓度計算不變，彎矩計算如下式： mx（）=mxmy my（）=mymx mx，my=0時的彎矩 對混凝土材料，可取=0.2,2多區(qū)格等跨雙向板的內力計算 連續(xù)雙向板的彈性計算更為復雜，在實用計算中，是在對板上最不利活荷載布置進行調整的基礎上，將多跨連續(xù)板化為單跨板，然后利用上述單跨板的計算方法進行計算，,該近似方法假定： 板的支承梁抗彎剛度很大，其垂直變形可略去不計；支承梁的抗扭剛度很小，支座可以

8、轉動。即可視支承梁為雙向板的不動鉸支座。同時規(guī)定同一方向相鄰最小跨與最大跨之比不小于0.8。,（1） 跨中最大彎矩 當求某區(qū)格跨中最大彎矩時，活荷載不利位置為棋盤布置，實際各板沿周邊為彈性嵌固，為利用已有的單區(qū)格板的計算表格，將活載p與恒載g分成gp/2與p/2兩部分，分別作用于相應區(qū)格，疊加后即為恒載g滿布，最后將兩部分荷載作用下的跨中彎矩疊加，即得各區(qū)格板的跨中最大彎矩。,（2）支座最大負彎矩 為簡化計算，假定全板各區(qū)格均作用有gp，求支座最大彎矩。這樣，內區(qū)格可按四邊固定雙向板計算支座彎矩。邊區(qū)格沿樓蓋周邊的支承條件可按實際情況確定。,11.3.3 雙向板按塑性理論方法的計算,板的破壞特

9、點 均布荷載作用下四邊簡支板的試驗表明，裂縫出現(xiàn)前，板基本處于彈性階段工作，板中作用有雙向彎矩和扭矩，以短跨方向為大。隨荷載增大，板底平行于長邊首先出現(xiàn)裂縫，裂縫沿450方向延伸。隨荷載加大，與裂縫相交處的鋼筋相繼屈服，將板化成四個板塊。破壞前，板頂四角也出現(xiàn)呈圓形的裂縫，促使板底裂縫開展迅速，最后板塊繞屈服線轉動，形成機構，達到極限承載力而破壞。,整個破壞過程反映鋼筋混凝土板具有一定的塑性性質，破壞主要發(fā)生在屈服線上，此屈服線稱為塑性鉸線。在此破壞線上，所能承受的內力矩即為極限力矩。,塑性鉸線的確定 基本假定： （1）塑性鉸線發(fā)生在彎矩最大的地方，整個板由塑性鉸線劃分成若干個板塊； （2）均

10、布荷載下，塑性鉸線一般呈直線；集中力作用下，塑性鉸線一般呈扇形、環(huán)狀分布,（3）板塊本身的變形遠小于塑性鉸線處的變形，可視板塊為剛性體，整個板的變形集中于塑性鉸線上，破壞時，板塊均繞塑性鉸線轉動； （4）板的破壞圖形可能不止一個，在所有可能的破壞圖形中，最危險的是相應于極限荷載最小的塑性鉸線破壞圖形； （5）在最危險的塑性鉸線上，扭矩和剪力均極小，可視為零。外彎矩全部由塑性鉸線截面上的極限彎矩來抵抗，板塊在旋轉過程中，假定極限彎矩為常數。,塑性鉸線的位置與很多因素有關，如板的平面形狀，邊界條件，荷載類型，縱橫方向跨中與支座配筋情況等，下列規(guī)律可供確定塑性鉸線時參考： （1）根據彈性理論得出的雙

11、向板短跨的跨中最大正彎矩的位置，可作為塑性鉸線的起點。 （2）負彎矩塑性鉸線往往發(fā)生在固定邊界。 （3）塑性鉸線通過相鄰板塊轉動軸的交點。,按極限平衡法計算雙向板 公式的推導 以四邊固定的矩形板為例，由于各支座配筋及條件不同，應按如圖所示的塑性絞線位置推導公式，,公式的應用 要利用式求其配筋，需補充條件： = my/ mx x= mx/ mx x= mx/ mx y= my/ my y= my/ my,x，x，y，y在12.5之間變化，通常取2； 的確定應盡量使板兩個方向的彎矩值比值與彈性跨中兩方向彎矩的比值接近或一致。 my/mx=( lx/ly )2 可作為確定值的依據,鋼筋切斷和彎起的影

12、響 以上情況為板內鋼筋均勻布置，在跨中不切斷、不彎起，因此板中mx，my在塑性鉸線上的值不變。如果板中鋼筋均勻布置，但跨中鋼筋按構造彎起或切斷，這時，彎起和切斷的鋼筋不通過塑性鉸線，在lx/4,ly/4的角隅部，相應的極限彎矩值應減少一半。這時，可重新推出公式，推導方法同前。,多跨連續(xù)雙向板計算 與按彈性理論計算相同，仍假定支承梁的抗彎剛度無窮大，豎向位移忽略，支承梁抗扭剛度很小，板在支座處可轉動，內區(qū)格板按相應支承條件（四邊固定或簡支）的單塊板計算，邊角板按實際支承條件的單塊板計算。計算時，可由中間區(qū)格開始，求出跨中支座的極限彎矩，將支座極限彎矩作為相鄰板的已知支座彎矩，依次由內向外，使每一

13、支座的彎矩都滿足平衡條件。,11.3.4 雙向板的截面設計與構造要求,1截面設計 對于周邊與梁整體連接的雙向板，無論按彈性方法還是塑性方法計算，與單向板類似，板中彎矩值可以減少： （1）對中間區(qū)格的跨中截面及中間支座截面可減少20 （2）對邊區(qū)格的跨中截面及第一內支座截面，當 lb/l1.5時， 減少20%； 1.5 lb/l2時，減少10%； lb/l2時， 不折減。 （3）樓板的角區(qū)格不應減少。,截面的有效高度 雙向板跨中鋼筋縱橫疊置，沿短跨方向的鋼筋應爭取較大的有效高度，即短跨方向的底筋放在板的外側，縱橫兩個方向應分別取各自的有效高度： 短跨方向 h0=h20（） 長跨方向 h0=h30

14、（）,2鋼筋配置 配筋形式和構造與單向板相同，有分離式和彎起式。 可將整個板按縱橫兩個方向劃分成兩個邊緣板帶和各一個中間板帶在中間板帶均勻布置按最大正彎矩求得的板底鋼筋，邊緣板帶內則減少一半，但每米寬度內不得少于3根。在支座邊界，板頂負鋼筋要承受四角扭矩，鋼筋沿全支座寬度均勻布置，即按最大支座負彎矩求得的配筋，在邊緣板帶內不減少。,按塑性理論計算時，則根據設計假定，均勻布置鋼筋，跨中鋼筋可以部分彎起。 對簡支雙向板，考慮到實際結構的支座有嵌固作用，可將跨中鋼筋彎起1/3伸入支座。對固定支座雙向板或連續(xù)雙向板，可將跨中鋼筋彎起1/21/3作為支座截面負鋼筋，不足再另加板頂負筋。沿墻邊、墻角及板角

15、內的構造鋼筋與單向板要求相同。,11.4 無梁樓蓋,11.4.1 概述 無梁樓蓋是一種板柱結構，可用于倉庫、商店、圖書館、書庫等要求充分利用樓層空間的建筑，一般以等跨和跨度在6m以內經濟效果較好。 無梁樓蓋的樓面荷載是直接通過柱傳給基礎，不設梁。其結構體系簡單，傳力途徑短捷，可增加樓層的凈高；但樓板較厚，混凝土與鋼筋用量較多。 當樓面荷載較大時，需設置柱帽，以提高板柱節(jié)點受沖切承載力并減小板的撓度。,無梁樓蓋有各種類型： 按樓面結構形式分為平板式和雙向密肋式，后者在空隙內填輕質材料； 按有無柱帽分為無柱帽輕型無梁樓蓋和有柱帽樓蓋； 按施工方法分為現(xiàn)澆式和裝配整體式樓蓋； 按平面布置可分為設置懸

16、臂板和不設置懸臂板樓蓋。,11.4.2 內力計算簡述,無梁樓蓋的受力概念 無梁樓蓋由柱中心線劃分成矩形區(qū)格，分柱上板帶和跨中板帶。板在柱頂為峰形凸區(qū)面，在區(qū)格中部為碗形凹曲面，柱頂處承受負彎矩，鋼筋放在板的頂部；跨中區(qū)承受正彎矩，鋼筋放在板的底部。,無梁樓蓋的近似分析是在每一方向上假定板象“扁梁”一樣與柱聯(lián)接成框架，忽略板平面內軸力、剪力等薄膜力和扭矩影響，整個無梁樓蓋和柱共同形成一個雙向交叉的“板帶柱”框架體系。 實際工程中，當無梁樓蓋具有較規(guī)則的柱網時，可采用等代框架法或經驗系數法兩種近似方法分析（彈性方法）,1總彎矩法 也稱直接設計法，它給出了一整套總彎矩分配系數，計算時，首先求出總彎矩

17、，再根據分配系數將其分給柱上板帶和跨中板帶。 實際計算中不考慮活荷不利布置，采用全部恒載活載。應用經驗系數法應滿足下列條件： （1）每個方向至少應有三個連續(xù)跨； （2）同一方向最大跨度與最小跨度之比1.2，且兩端跨的跨度不大于與其相鄰的內跨； （3）區(qū)格為矩形、長方形，區(qū)格l長/l短1.5； （4）活載不大于恒載的3倍； （5）為保證無梁樓蓋不承受水平荷載（如風、地震力），在該樓蓋的結構體系中應設有抗側支撐或剪力墻。,2等代框架法 無梁樓蓋和柱作為等代框架。由于扁梁的寬度大大超過柱寬，故僅有部分荷載（柱或柱帽寬度內）產生的彎矩可直接通過板傳給柱，其余部分要通過扭矩傳遞，假定柱兩端與柱（柱帽）等

18、寬的板為扭臂，柱寬以外部分荷載使扭臂受扭，扭臂將扭矩傳給柱，使柱受彎。因此在等代框架中，應取柱的抗彎剛度和扭臂的抗扭剛度作為等代剛度。,（1）將無梁樓蓋結構分別沿縱橫柱列方向劃分為縱橫兩個方向的等代框架； （2）等代框架的寬度取板跨中心線間的距離，等代梁的高度取板厚； （3）等代柱的截面取本身截面，等代柱的計算高度取層高減去柱帽高度。底層取基頂至板底的高度減去柱帽高度； （4）當僅有豎向荷載時，等代框架的內力可采用分層計算法。,11.4.3 無梁樓蓋的構造（略） 11.4.4 柱帽設計計算 節(jié)點破壞特征 由于板柱連接面的面積不大，而樓面荷載較大，無梁樓蓋可能因板柱連接面抗剪能力不足而發(fā)生破壞。破壞現(xiàn)象是沿柱周邊產生45方向的斜裂縫，板柱之間發(fā)生錯位，這種破壞稱為沖切破壞，混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定設計中應進行抗沖切驗算 。,沖切承載力計算 不配置箍筋或彎起鋼筋的混凝土板，受沖切承載力按下式計算：,11.5 裝配式鋪板樓蓋（略）