第一章 梁板结构9.23

建建 筑筑 结结 构构 设设 计计第一章 梁板结构设计主主讲：马远荣荣1主主 要要 内内 容容概述概述1整体式单向板梁板结构整体式单向板梁板结构2整体式双向板梁板结构整体式双向板梁板结构3整体式楼梯和雨蓬整体式楼梯和雨蓬42梁板结构设计有关的概念有关的概念 梁板结构：梁板结构：（板梁）组成的受力体系屋盖、楼盖、阳台、雨蓬、楼梯 楼盖的钢筋及混凝土用量大，而且功能重要，对建筑的安全和经济方面都影响较大。楼盖的设计成为该章讨论的重点水平承重结构水平承重结构（梁板结构）（梁板结构）竖向承重结构竖向承重结构（墙，柱）（墙，柱）底部承重结构底部承重结构（基础，地基）（基础，地基）楼盖（屋盖）楼盖（屋盖）3梁板结构设计楼盖（屋盖）楼盖（屋盖）楼梯楼梯 雨蓬雨蓬 地下室底板地下室底板 挡土土墙 4梁板结构设计楼盖的主要作用：楼盖的主要作用：1、承重：承受竖向荷载和水平荷载 2、传载：将荷载传递给竖向构件；3、连接：竖向结构的水平支承点。对楼盖的结构设计要求：对楼盖的结构设计要求：1、强度：足以抵抗荷载作用下产生的内力。2、刚度：足以抵抗在荷载作用下产生的竖向和水平变形。3、连接可靠：通过构造要求和梁柱节点设计来予以保证。5梁板结构设计楼盖结构的分类楼盖结构的分类按施工方法分装配式整体式装配整体式 整体性好抗震性好防水性好 适于振动荷载防水要求高不规则楼盖整体式楼盖按受力及支承条件分单向板肋形楼盖双向板肋形楼盖井式楼盖无梁楼盖扁梁楼盖双向密肋楼盖6梁板结构设计整体式楼盖类型整体式楼盖类型(a)单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖(b)双向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖(c)井井式式楼楼盖盖(d)密肋楼盖密肋楼盖7梁板结构设计(e)无梁楼盖无梁楼盖(f)扁扁梁梁楼楼盖盖整体式楼盖类型整体式楼盖类型8梁板结构设计9梁板结构设计10梁板结构设计11梁板结构设计12梁板结构设计13梁板结构设计14梁板结构设计现浇板的受力情况现浇板的受力情况 （1）（2）（3）（4）结论：的分配仅与跨度比 或仅与其线刚度比 有关。15梁板结构设计l2/l13时，荷载由短向板带承受的四边支承板称为单向板 l2/l13时，荷载由两个方向板带共同承受的四边支承板称为双向板 单向板、双向板单向板、双向板 16梁板结构设计混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)规定 按单向板设计，沿长边方向应配置足够数量的分布钢筋。单向板、双向板单向板、双向板 （1 1）对两边支承的板，对两边支承的板，应应按单向板计算。按单向板计算。（2 2）对于四边支承的板对于四边支承的板时，可按单向板设计时，可按单向板设计 时，应按双向板设计时，应按双向板设计 时，时，宜宜按双向板设计按双向板设计 l l2 2/l/l1 1 3 3l l2 2/l/l1 1 2 222l l2 2/l/l1 13317梁板结构设计梁的受力情况梁的受力情况 结论：的分配仅与高跨比 或仅与其线刚度比 有关。（1）（2）18梁板结构设计主梁、次梁主梁、次梁当两个方向梁的高跨比或线刚度比相差较大时，高跨比（线刚度）较大方向的梁称作主梁，较小方向的梁称作次梁。当两个方向梁的高跨比（线刚度比）相差不大时，荷载由两个方向梁共同承受，此时两个方向的梁称为双向梁荷载由主梁承受，主梁是次梁的支座。19梁板结构设计小结：小结：现浇混凝土楼盖的分类单向板、双向板的概念 1.荷载由 承受的四边支承板称为单向板，单向板短跨方 向按 配置钢筋，长跨方向按 配置钢筋。2.荷载由 承受的四边支承板称为双向板，双向板短跨方 向按 配置钢筋，长跨方向按 配置钢筋。3.单向板肋形楼盖中，单向板的长跨方向放置的分布钢筋的作用？4.对于两边支承的板，按 计算，对于四边支承的板，当 时，按单向板设计；当 时，按双向板设计；当 时，宜按双向板设计。主梁、次梁的概念20梁板结构设计整体式单向板梁板结构整体式单向板梁板结构构件：单向板、次梁、主梁支承关系：荷载传递：单向板上的荷载次梁主梁柱或墙体单向板次梁主梁柱或墙体支座支座支座集中荷载集中荷载短向板带均布荷载基础21梁板结构设计楼盖设计的步骤：1)结构布置：确定柱网尺寸，梁格间距及构件尺寸。2)结构计算：确定计算简图，内力分析及组合，配筋计算，构造措施。3)绘制施工图22梁板结构设计结构布置结构布置u柱网布置决定了主梁的跨度u主梁布置决定了次梁的跨度u次梁布置决定了板的跨度。uu肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置23梁板结构设计梁板结构布置梁板结构布置 主梁沿横向布置主梁沿横向布置 主梁沿主梁沿纵向布置向布置 全框架全框架 v主梁应尽可能沿柱网横向布置v主梁与柱形成框架作为抗侧力体系v通常单向板主梁的经济跨度为58m24梁板结构设计梁板结构布置梁板结构布置 v在楼板上有固定的集中荷载时，如隔墙或较重设备等，则必 须在它下面专门布置承重梁v当楼面上开洞时，应在洞口周边设附加钢筋或设梁加强v不封闭的阳台、厨房和卫生间的板面标高宜低于相邻板面主梁沿横向布置主梁沿横向布置 主梁沿主梁沿纵向布置向布置 全框架全框架 25梁板结构设计梁板结构基本尺寸梁板结构基本尺寸v肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的5060v因此次梁间距一般不宜太大v单向板经济跨度取23m，次梁的经济跨度为46m。主梁沿横向布置主梁沿横向布置 主梁沿主梁沿纵向布置向布置 全框架全框架 26梁板结构设计梁板结构尺寸梁板结构尺寸尺寸要求（P11）梁的截面宽度b:主梁:b200mm;次梁:b150mm;应为50mm的倍数矩形梁:h/b=2.03.5;T形梁:h/b=2.54.0主梁的截面高度至少应比次梁的截面高度高50mm，如果主梁下部钢筋为双排配筋，或附加钢筋采用吊筋时，应高出100mm。单向板板厚：民用楼面60mm，工业楼面70mm(刚度要求)扁梁：b/h=13 （设计中应尽量避免）27梁板结构设计荷载计算荷载计算 按实际构造做法及材料容重计算。查荷载规范 按用途考虑。（附录3）注意：结构层钢筋混凝土：面层水泥砂浆：顶棚石灰砂浆：1.等效均布活载一跨内按满跨考虑2.楼面活载折减的情况恒载活载28梁板结构设计荷载计算单元荷载计算单元1）荷载范围：次梁左右各半跨板2）荷 载：均布荷载 恒载：次梁左右各半跨板自重、次梁自重 活载：次梁左右各半跨板上活载 1）荷载范围：主梁左右各半个主梁间距，次梁左右各半个次梁间距 2）荷 载：集中荷载板1）计算单元：1m宽板带（短跨方向）2）荷载：均布荷载次梁主梁29梁板结构设计结构的计算简图结构的计算简图 对实际结构进行力学计算以前，必须加以简化，略去次要的细节，显示其基本特点，用一个简化的图形代替实际结构，我们把这种图形叫结构的计算简图。简化内容包括：结构体系的简化、支座的简化、连接的简化、荷载的简化等。30梁板结构设计结构计算单元结构计算单元计算单元：1m宽矩形截面的多跨连续板带（短跨方向）连 续 梁：次梁、墙作为板的不动铰支座 计算单元：以柱或端部墙体为支座的多跨连续梁截面形式:翼缘宽度为主梁间距l2的T形截面跨中:按T形截面计算;支座:按矩形截面计算 板次梁计算单元：以主梁或端部墙体为支座的多跨连续梁截面形式:翼缘宽度为次梁间距l1的T形截面跨中:按T形截面计算;支座:按矩形截面计算主梁31梁板结构设计32梁板结构设计结构支承条件结构支承条件2、支承在混凝土构件上：1、支承在砌体上：不动铰支座 支承在次梁上的板支承在主梁上的次梁考虑约束作用恒载，活载的调整 （折算荷载）支承在柱上的主梁柱是主梁的不动铰支座，且不考虑荷载的调整按框架进行分析,梁柱为刚节点将柱视为梁的铰支座，对主梁是偏于安全，但对柱是偏于不安全的。33梁板结构设计结构的折算荷载结构的折算荷载次梁次梁抗扭刚度对板的影响抗扭刚度对板的影响板和次梁的折算荷载板和次梁的折算荷载 为了考虑次梁或主梁的为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度抗扭刚度对内力的影响，采用对内力的影响，采用增大恒增大恒载载，减小活载减小活载的办法，即：的办法，即：板板次梁次梁34梁板结构设计结构的计算跨度结构的计算跨度 指单跨梁、板支座反力的合力作用线间的距离。与构件的支承方式，支承长度和构件的刚度等因素有关。采用的是近似值。连续梁、板的计算跨度连续梁、板的计算跨度(a)边边跨跨(a)中间跨中间跨35梁板结构设计结构的计算跨数结构的计算跨数 计算跨数：跨度、刚度、荷载、支承条件相同连续梁的实际跨数 5跨时：按5跨计算,中间跨按第3跨考虑 实际跨数按弹性计算的极限承载力u利用连续梁塑性内力重分布的规律，可以人为将中间支座设计弯矩调低 按弯矩包络图配筋，支座的最大负弯矩与跨中的最大正弯距并并不不是是在在同同一一组组荷荷载载工工况况下下产产生生的的。在在不不增增加加跨中配筋的情况下，减少了支座配筋跨中配筋的情况下，减少了支座配筋。55梁板结构设计弯矩调幅系数弯矩调幅系数 截面弯矩调整的幅度用调幅系数表示 支座截面：弯矩减小，调幅系数有限制跨内截面：弯矩增大，调幅系数无限制56梁板结构设计塑性内力重分布的限制条件：塑性内力重分布的限制条件：（1）纵筋：HPB235、HRB335；混凝土：C20C45（2）(塑性铰转动幅度）（3）（塑性铰转动能力）（4）调整后的结构内力必须满足静力平衡条件：连续梁、板各控制截面的弯矩值不宜小于简支梁弯矩值的1/3（5）应在可能产生塑性铰的区段适当增加箍筋数量，防斜拉破坏）57梁板结构设计弯矩调幅法弯矩调幅法 弯矩调幅法简称调幅法，即先按弹性分析求出结构的截面弯矩后，根据需要，对弯矩绝对值最大的截面（多数为支座截面）进行弯矩调整，然后按调整后的内力进行截面设计和配筋构造。58梁板结构设计ABCDEF12345 承受均布荷载的五跨等跨度，等截面连续梁，两端搁置在墙上，其可变荷载与永久荷载比q/g=3,用调幅法确定各跨的跨中和支座截面的弯矩值。（1）计算折算荷载折算永久荷载折算可变荷载（2）支座B弯矩 A B B C D E F 1 2 3 4 5 59梁板结构设计ABCDEF12345 承受均布荷载的五跨等跨度，等截面连续梁，两端搁置在墙上，其可变荷载与永久荷载比q/g=3,用调幅法确定各跨的跨中和支座截面的弯矩值。（3）第1跨跨内最大弯矩支座调幅后，第1跨跨内最大弯矩值：按弹性方法计算第1跨跨内最大弯矩值：设计时，跨内截面取按弹性方法和塑性方法计算中的大值A B C D E F 1 1 2 3 4 5 A B B 1 60梁板结构设计ABCDEF12345 承受均布荷载的五跨等跨度，等截面连续梁，两端搁置在墙上，其可变荷载与永久荷载比q/g=3,用调幅法确定各跨的跨中和支座截面的弯矩值。作业：求解第2跨跨内最大弯矩值，支座C的最大负弯矩值61梁板结构设计等跨连续梁的内力计算（均布荷载）等跨连续梁的内力计算（均布荷载）111 111-161 141-161 墙 141 111-161 141-161 梁 161-(a)板的弯矩系数a 表1.2.1 弯矩调幅法中的弯矩计算系数，剪力计算系数已考虑了次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用，以及活荷载的不利布置等因素，因此应用时，直接取原荷载。62梁板结构设计等跨连续梁的内力计算（均布荷载）等跨连续梁的内力计算（均布荷载）111 111-161 141-161 墙 0.50 0.55 0.55 0.55 0.55 141 111-161 141-161 梁 241-0.50 0.55 0.55 0.55 0.55 141 111-161 141-161 柱 161-(b)次梁的弯矩系数 和剪力系数 0.450.60 0.55 0.55 0.55表1.2.1表1.2.263梁板结构设计弯矩调幅法适用范围弯矩调幅法适用范围 下列情况不能应用塑性理论，应按弹性理论进行设计。(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的构件；(2)裂缝控制等级为一级和二级的构件；(3)重要结构构件，如主梁(4)处于侵蚀性环境中的结构64梁板结构设计1.1.注意塑性理论与弹性理论的差别注意塑性理论与弹性理论的差别2.2.塑性铰的概念；塑性铰的概念；3.3.塑性铰与理想铰的区别塑性铰与理想铰的区别4.4.塑性设计的调幅法概念塑性设计的调幅法概念65梁板结构设计（1）配筋计算 考虑板的内拱作用效应，四周与梁整体连接的板区格，计算所得的弯矩值可根据情况予以减少。中间跨的跨中及中间支座截面:20%单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求单向板肋梁楼盖配筋计算及构造要求 板可以按不配置箍筋的一般板类受弯构件进行斜截面受剪承载力验算板66梁板结构设计（2 2）配筋构造配筋构造 1 1）受力钢筋）受力钢筋钢筋种类一般采用HPB235、HRB335常用直径6mm、8mm、10mm、12mm，负钢筋宜采用较大直径间 距一般不小于70mm板厚h150mm时，不宜大于200mm板厚h 150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm弯 起 式锚固好，整体性好，节约钢筋，施工复杂分 离 式锚固较差，用钢量稍高，但施工方便钢筋弯钩板底钢筋：半圆弯钩，上部负弯矩钢筋：直钩弯起、截断一般按构造处理板相邻跨度相差超过20%或各跨荷载相差较大时，应按弯矩包络图确定板中受力钢筋配筋构造板中受力钢筋配筋构造单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖板的配筋板的配筋67梁板结构设计连续板受力钢筋两种配置方式连续板受力钢筋两种配置方式单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖板的配筋板的配筋68梁板结构设计2）构造钢筋:包括分布钢筋、嵌入承重墙内的板面构造钢筋、垂直于梁肋的板面构造钢筋、板的温度收缩钢筋 板中分布钢筋构造要求板中分布钢筋构造要求 位 置与受力钢筋垂直，均匀布置于受力钢筋的内侧作 用浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置抵抗收缩和温度变化产生的内力承担并分布板上局部荷载产生的内力直 径不宜小于6mm间 距不宜大于250mm数 量单向板中单位长度上的分布钢筋，截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖板的配筋板的配筋69梁板结构设计嵌入承重墙内的板面构造钢筋嵌入承重墙内的板面构造钢筋垂直于梁肋的板面构造钢筋垂直于梁肋的板面构造钢筋板嵌入承重墙时的板面裂缝分布板嵌入承重墙时的板面裂缝分布单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖板的配筋板的配筋70梁板结构设计（1）正截面受弯承载力计算（2）斜截面受剪承载力计算（3）受力钢筋的弯起和截断 次梁的配筋构造次梁单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖次梁的配筋次梁的配筋支座截面：矩形截面计算跨内截面：T形截面计算 71梁板结构设计（1）正截面受弯承载力计算（2）斜截面受剪承载力计算（3）受力钢筋的弯起和截断 （按弯矩包络图确定）（4）附加横向钢筋附加箍筋（优先采用）或附加吊筋 主梁支座处的截面有效高度主梁支座处的截面有效高度单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖主梁的配筋主梁的配筋主梁支座截面：矩形截面计算跨内截面：T形截面计算附加吊筋附加箍筋72梁板结构设计附加横向钢筋布置附加横向钢筋布置单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖主梁的配筋主梁的配筋73梁板结构设计板底配筋74梁板结构设计板面负筋75梁板结构设计板面配筋76梁板结构设计整体式双向板梁板结构整体式双向板梁板结构构件：双向板、长边支承梁、短边支承梁荷载传递：双向板荷载均布形式长边支承梁梯形分布短边支承梁三角形分布柱或墙体四边支承双向板变形：77梁板结构设计整体式双向板梁板结构受力特点整体式双向板梁板结构受力特点 试验研究 双向板破坏时的裂缝分布双向板破坏时的裂缝分布弹性 开裂 与裂缝相交的钢筋屈服 形成塑性铰线 形成机构 78梁板结构设计单跨双向板单跨双向板 单区格双向板按弹性理论计算单区格双向板按弹性理论计算 附录中系数是根据材料的泊桑比m0制定的。对钢筋混凝土，m=0.2跨内弯矩79梁板结构设计多区格双向板多区格双向板跨中正弯矩最大时的活荷载不利布置跨中正弯矩最大时的活荷载不利布置gg+qgg+qgg+qgg+qgg+qggg+qgg+qgg+qgg+qg+q80梁板结构设计连续双向板的内力计算连续双向板的内力计算(1)跨中最大弯矩的跨中最大弯矩的计算算对称荷称荷载(g+q/2)反反对称荷称荷载(q/2)按按四边固支四边固支计算中间区格计算中间区格按按四边简支四边简支计算中间区格计算中间区格将各区格将各区格内力叠加内力叠加就是双向就是双向板某一区格跨中最大弯矩板某一区格跨中最大弯矩AAgqg+q/2q/2q/2q/2q/2q/281梁板结构设计(2)支座最大弯矩的支座最大弯矩的计算算 近似认为恒载和活载满布在连续双向板所有区格时，支座产生最大负弯矩；中间区格看成四边固支视的板，边区格、角区格按实际支承条件确定，即可求得各区格板的支座弯矩；相邻支座弯矩不等时，取平均值。82梁板结构设计双向板截面设计及构造要点双向板截面设计及构造要点（1）双向板厚度：（2）截面有效高度：短跨方向 长跨方向（3）弯矩设计值：考虑板的内拱作用效应，四周与梁整体连接的板区格，计算所得的弯矩值，可根据下列情况予以减少：a.中间跨的跨中及中间支座截面:20%b.边跨的跨中及从楼板边缘算起的第二支座截面:c.角区格不应减少（4）配筋计算：双向板的配筋计算双向板的配筋计算 20%10%83梁板结构设计 双向双向板的配筋构造板的配筋构造（1）按弹性理论计算时：正弯矩钢筋（中间板带，边板带）负弯矩钢筋（沿支座均匀配置）（2）按塑性理论计算时：配筋应符合内力计算的假定中间板带与边板带的正弯矩钢筋配置84梁板结构设计 双向板梁板结构支承梁内力计算双向板梁板结构支承梁内力计算 连续双向板支承梁计算简图连续双向板支承梁计算简图85梁板结构设计等效荷载等效荷载86梁板结构设计