混凝土结构设计原理梁板结构课件.ppt

1、 11 梁板结构梁板结构 11.1 概述概述梁板结构是土木工程中常见的结构形式梁板结构是土木工程中常见的结构形式 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 挡土墙挡土墙 11.1.1 楼盖类型楼盖类型 混凝土楼盖按施工方法可分为混凝土楼盖按施工方法可分为：现浇式楼盖现浇式楼盖 装配式楼盖装配式楼盖 装配整体式楼盖装配整体式楼盖 混凝土楼盖按预加应力情况可分为：混凝土楼盖按预加应力情况可分为：钢筋混凝土楼盖钢筋混凝土楼盖 预应力混凝土楼盖预应力混凝土楼盖 混凝土楼盖按结构型式可分为混凝土楼盖按结构型式可分为：单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖 井式

2、楼盖井式楼盖 密肋楼盖密肋楼盖 无梁楼盖无梁楼盖 单向板肋梁楼盖单向板肋梁楼盖 双向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖 井式楼盖井式楼盖 无梁楼盖无梁楼盖 密肋楼盖密肋楼盖 11.1.2单向板和双向板单向板和双向板单向板单向板在荷载作用下，只在一个方向在荷载作用下，只在一个方向弯曲弯曲 或者主要在一个方向弯曲的板或者主要在一个方向弯曲的板双向板双向板在荷载作用下，在两个方向弯在荷载作用下，在两个方向弯曲，曲，且不能忽略任一方向弯曲的板且不能忽略任一方向弯曲的板 规范规范规定：混凝土板应按下列原则进行计算：规定：混凝土板应按下列原则进行计算：1两对边支承的板和单边嵌固的悬臂板，应按两对边支承的板和单边嵌固

3、的悬臂板，应按单向板计算；单向板计算；2四边支承的板（或邻边支承或三边支承）四边支承的板（或邻边支承或三边支承）应应按下列规定计算：按下列规定计算：（1）当长边与短边长度之比大于或等于当长边与短边长度之比大于或等于3时时，可按沿短边方向受力的单向板计算；可按沿短边方向受力的单向板计算；（2）当长边与短边长度之比小于或等于当长边与短边长度之比小于或等于2时，时，应按双向板计算；应按双向板计算；（3）当长边与短边长度之比介于当长边与短边长度之比介于2和和3之间时之间时，宜按双向板计算；宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造

4、钢筋。应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。11.2 现浇单向板肋梁楼盖现浇单向板肋梁楼盖 单向板肋梁楼盖的设计步骤为单向板肋梁楼盖的设计步骤为：（1）结构平面布置，并对梁板进行分类编号，）结构平面布置，并对梁板进行分类编号，初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；（2）确定板和主、次梁的计算简图；）确定板和主、次梁的计算简图；（3）梁、板的内力计算及内力组合；）梁、板的内力计算及内力组合；（4）截面配筋计算及构造措施；）截面配筋计算及构造措施；（5）绘制施工图。）绘制施工图。11.2.1结构平面布置结构平面布置1单向板肋梁楼盖结构平面布置通常有以下三种方案：单向板肋

5、梁楼盖结构平面布置通常有以下三种方案：主梁沿横向布置主梁沿横向布置 主梁沿纵向布置主梁沿纵向布置 有中间走道有中间走道 2进行楼盖的结构平面布置时，应注意以下问进行楼盖的结构平面布置时，应注意以下问题：题：（1）单向板、次梁和主梁的经济跨度为：）单向板、次梁和主梁的经济跨度为：单向板：（单向板：（1.72.5）m 次次 梁梁 ：（：（46）m 主主 梁梁 ：（：（58）m （2）受力合理）受力合理 （3）满足建筑要求）满足建筑要求 （4）方便施工）方便施工 11.2.2计算简图计算简图222211hblabllnn取小值取小值计算跨度：计算跨度：（1）当按弹性理论计算时：）当按弹性理论计算时：

6、1）当板、梁边跨端部搁置在支承构件上）当板、梁边跨端部搁置在支承构件上中间跨：中间跨：blln0 （板和梁）（板和梁）边跨：边跨：222211hblablnn01l取小值取小值（板）（板）2025.12211blablnn01l取小值取小值（梁）（梁）梁板的计算跨度也可按表1-2采用折算荷载折算荷载：板和次梁现浇在一起时考虑板和次梁现浇在一起时考虑连续板连续板 2qgg2qq 连续次梁连续次梁 4qgg43qq 1.2.3连续梁、板按弹性理论方法的内力计算连续梁、板按弹性理论方法的内力计算 1.活荷载的最不利布置及荷载活荷载的最不利布置及荷载的最不利组合的最不利组合 连续梁活荷载最不利布置连续

7、梁活荷载最不利布置的原则的原则：（1）求某跨跨内最大正弯矩时，）求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然应在本跨布置活荷载，然 后隔跨布置后隔跨布置（2）求某跨跨内最大负弯矩时，）求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其本跨不布置活荷载，而在其 左右邻跨布置，然后隔跨布置左右邻跨布置，然后隔跨布置（3）求某支座最大负弯矩或支座左、）求某支座最大负弯矩或支座左、右截面最大剪力时，应在该支座右截面最大剪力时，应在该支座 左右两跨布置活荷载，然后隔跨左右两跨布置活荷载，然后隔跨 布置。布置。2.内力计算内力计算跨数超过五跨的连续梁、板，当各跨荷载相同，且跨度跨数超过五跨的连续梁、板，当

8、各跨荷载相同，且跨度 相差不超过相差不超过10%时，可按五跨的等跨连续梁、板计算时，可按五跨的等跨连续梁、板计算（1）在均布及三角形荷载作用下：）在均布及三角形荷载作用下：2221qlkglkMqlkglkV43（2）在集中荷载作用下：）在集中荷载作用下：QlkGlkM65QkGkV873.内力包络图：内力包络图：将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图 (弯矩图或剪力图弯矩图或剪力图)叠画在同一张图上，其外包线所形叠画在同一张图上，其外包线所形 成的图形称为内力包络图成的图形称为内力包络图 4.支座弯矩和剪力设计值支座弯矩和剪力设计值 弯矩

9、设计值：弯矩设计值：220bVMbVMMccc剪力设计值：剪力设计值：2bqgVVccVV 均布荷载均布荷载集中荷载集中荷载11.2.4连续梁、板按塑性理论方法的内力计算连续梁、板按塑性理论方法的内力计算1塑性铰的概念塑性铰的概念在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到极限承载力，截面在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到极限承载力，截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个能够转动的铰，称为一个能够转动的铰，称为“塑性铰塑性铰”。塑性铰与理想铰的区别塑性铰与理想铰的区别 理想铰不能承受任何弯矩，而塑性铰则能承受理想铰不能承受任何弯矩，而塑性铰则

10、能承受一一 定的弯矩（定的弯矩（MyMMu）；）；理想铰集中于一点，塑性铰则有一定的长度理想铰集中于一点，塑性铰则有一定的长度理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑性铰性铰 则是有限转动的单向铰，只能在弯矩作用则是有限转动的单向铰，只能在弯矩作用方向作有限方向作有限 的转动。的转动。2超静定结构的塑性内力重分布现象超静定结构的塑性内力重分布现象 按弹性理论方法：按弹性理论方法：1.截面间内力的分布规律是不变的；截面间内力的分布规律是不变的；2.任一截面内力达到其内力设计值时，认为整任一截面内力达到其内力设计值时，认为整个结构达到其承载能力。个结构达到其

11、承载能力。实际上：实际上：1.截面间内力的分布规律是变化的。截面间内力的分布规律是变化的。2.任一截面内力达到其内力设计值时，任一截面内力达到其内力设计值时，只是该截面达到其承载能力，出现了塑性铰。只是该截面达到其承载能力，出现了塑性铰。只要整个结构还是几何不变的，结构还能继续承只要整个结构还是几何不变的，结构还能继续承受荷载。受荷载。对于对于超静定结构超静定结构，当结构的某个截面出现塑性铰后，结构，当结构的某个截面出现塑性铰后，结构的内力分布发生了变化，经历了一个重新分布的过程，这的内力分布发生了变化，经历了一个重新分布的过程，这个过程成为个过程成为“塑性内力重分布塑性内力重分布”。3.考虑

12、塑性内力重分布的意义考虑塑性内力重分布的意义（1）内力计算方法与截面设计方法相协调；）内力计算方法与截面设计方法相协调；（2）可以人为地调整截面的内力分布情况，更合）可以人为地调整截面的内力分布情况，更合适地布置钢筋；适地布置钢筋；（3）充分利用结构的承载力，取得一定的经济效）充分利用结构的承载力，取得一定的经济效益。益。4.影响塑性内力重分布的因素影响塑性内力重分布的因素 塑性铰的转动能力塑性铰的转动能力 斜截面承载能力斜截面承载能力 正常使用条件正常使用条件 截面要有截面要有合适的受压区高度；合适的受压区高度；构件必须要有构件必须要有足足够的受剪承载力。够的受剪承载力。5.考虑内力重分布的

13、适用范围考虑内力重分布的适用范围下列情况不宜采用下列情况不宜采用（1）在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展控）在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展控制较严的混凝土结构；制较严的混凝土结构；（2）处于严重侵蚀性环境中的混凝土结构；）处于严重侵蚀性环境中的混凝土结构；（3）直接承受动力和重复荷载的混凝土结构）直接承受动力和重复荷载的混凝土结构（4）要求有较高承载力储备的混凝土结构；）要求有较高承载力储备的混凝土结构；（5）配置延性较差的受力钢筋的混凝土结构。）配置延性较差的受力钢筋的混凝土结构。6连续梁、板考虑塑性内力重分布的内力计算连续梁、板考虑塑性内力重分布的内力计算 弯矩调幅法弯矩调幅法（1

14、）弯矩调幅法）弯矩调幅法弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，根据需要，适当调整某些截面弯矩值。通常对那些根据需要，适当调整某些截面弯矩值。通常对那些弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整，然后按调整弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整，然后按调整后的内力进行截面设计和配筋构造，是一种适用的后的内力进行截面设计和配筋构造，是一种适用的设计方法。设计方法。截面弯矩调整的幅度用调幅系数截面弯矩调整的幅度用调幅系数表示表示 eaeMMM eaMM)1(（2）采用调幅法应注意的问题）采用调幅法应注意的问题受力钢筋宜采用受力钢筋宜采用HRB400级、级、HRB

15、335级热轧钢筋，混凝土强度等级级热轧钢筋，混凝土强度等级宜在宜在C20C45范围；截面的相对受压区高度范围；截面的相对受压区高度应满足应满足0.10.35；调幅系数调幅系数不宜超过不宜超过0.2；连续梁、板各跨中截面的弯矩应不小于包连续梁、板各跨中截面的弯矩应不小于包络图及下式计算的值络图及下式计算的值 202.10rlMMMM调幅后支座和跨中截面的弯矩值均不宜小于调幅后支座和跨中截面的弯矩值均不宜小于M0的的1/3；剪力设计值按荷载最不利布置和调幅后的支座弯矩由静力平衡条件计算剪力设计值按荷载最不利布置和调幅后的支座弯矩由静力平衡条件计算确定确定（3）用调幅法计算等跨连续梁、板）用调幅法计

16、算等跨连续梁、板等跨连续梁等跨连续梁承受均布荷载时承受均布荷载时：20lqgMMnVlqgV承受间距相同、大小相等的集中荷载时承受间距相同、大小相等的集中荷载时：0lQGMMQGnVV 等跨连续板等跨连续板 20lqgMM对四周与梁整体连接的单向板对四周与梁整体连接的单向板(现浇连续板的内区格就属于现浇连续板的内区格就属于这种情况这种情况)，其，其中间跨的跨中截面及中间支座截面中间跨的跨中截面及中间支座截面的计算弯的计算弯矩可矩可减少减少20，其它截面则不予降低其它截面则不予降低（如板的角区格、边（如板的角区格、边跨的跨中截面及第一内支座截面的计算弯矩则不折减）。跨的跨中截面及第一内支座截面的

17、计算弯矩则不折减）。11.2.5单向板肋梁楼盖的截面设计与构造要求单向板肋梁楼盖的截面设计与构造要求1.单向板的截面设计与构造要求单向板的截面设计与构造要求（1）截面设计要点）截面设计要点1）板的计算单元通常取为）板的计算单元通常取为1m，按单筋矩形截面设计；，按单筋矩形截面设计；2）板一般能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可）板一般能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可 不进行受剪承载力验算；不进行受剪承载力验算；3）板的内拱作用）板的内拱作用（2）构造要求）构造要求 1）板的厚度）板的厚度2）板的支承长度）板的支承长度 3）板中受力钢筋）板中受力钢筋钢筋的直径钢筋的直径 钢筋的间距钢筋的间距

18、 配筋方式配筋方式 分离式配筋分离式配筋 弯起式配筋弯起式配筋 钢筋的弯起和截断钢筋的弯起和截断 当当q/g3时，时，a=ln/4 当当q/g3时，时，a=ln/34）板中构造钢筋）板中构造钢筋分布钢筋分布钢筋 垂直于主梁的板面构造钢筋垂直于主梁的板面构造钢筋 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 2.次梁的截面设计与构造要求次梁的截面设计与构造要求（1）截面设计要点）截面设计要点1）截面形式）截面形式2）考塑性内力重分布时，在下列区段内应将计算所需的箍筋）考塑性内力重分布时，在下列区段内应将计算所需的箍筋面积增大面积增大20：对集中荷载，取支座边至最近一个集中荷载之对集中荷载

19、，取支座边至最近一个集中荷载之间的区段间的区段；对均布荷载，取支座边至距支座边为对均布荷载，取支座边至距支座边为1.05h0的区段的区段 ，此处，此处h0为梁截面有效高度。此外，箍筋的配箍率为梁截面有效高度。此外，箍筋的配箍率sv不应小于不应小于0.3 ft/fyv 。3）当次梁的截面尺寸满足表）当次梁的截面尺寸满足表1-5的要求时，一般不必作使用的要求时，一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。阶段的挠度和裂缝宽度验算。（2）构造要求）构造要求1）截面尺寸）截面尺寸2）支承长度）支承长度3）钢筋的直径）钢筋的直径 4）钢筋的间距）钢筋的间距 5）梁侧的纵向构造钢筋）梁侧的纵向构造钢筋 6）配

20、筋方式）配筋方式 3.主梁的截面设计与构造要求主梁的截面设计与构造要求（1）截面设计要点）截面设计要点1）截面形式）截面形式 2）主梁支座截面的有效高度）主梁支座截面的有效高度h0 单排钢筋时单排钢筋时 h0=h(5060)mm双排钢筋时双排钢筋时 h0h一一(7080)mm 3）主梁的内力计算通常按弹性理论方法进行，不考）主梁的内力计算通常按弹性理论方法进行，不考虑塑性内力重分布虑塑性内力重分布 4）当主梁的截面尺寸满足表）当主梁的截面尺寸满足表1-5的要求时，一般不必的要求时，一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。（2）构造要求）构造要求1）截面尺寸）截面

21、尺寸 2）支承长度）支承长度3）钢筋的直径）钢筋的直径 4）钢筋的间距）钢筋的间距 5）梁侧的纵向构造钢筋）梁侧的纵向构造钢筋 6）梁纵筋的弯起和截断）梁纵筋的弯起和截断按弯矩包络图确定按弯矩包络图确定 7）主梁附加横向钢筋）主梁附加横向钢筋1sin2svyvsbyAfnmAfF附加箍筋和吊筋的总截面面积按下式计算：附加箍筋和吊筋的总截面面积按下式计算：11.4 双向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖在荷载的作用下在荷载的作用下,在两个方向上弯曲在两个方向上弯曲,且不能忽略任且不能忽略任一方向弯曲的板称为双向板一方向弯曲的板称为双向板1.双向板的受力分析双向板的受力分析21ppp240221401138

22、453845IElpIElpfccA4010221)(llpp11.4.1 双向板的受力分析和试验研究双向板的受力分析和试验研究4010221)(llpp当当10102ll时，得：时，得：221ppp；当当20102ll时，得：时，得：1716,1712pppp；当当30102ll时，得：时，得：8180,8112pppp当当30102ll,按单向板计算；而当按单向板计算；而当20102ll 按双向板计算按双向板计算 2.双向板的试验研究双向板的试验研究四边搁置无约束四边搁置无约束肋形楼盖肋形楼盖11.4.2双向板内力计算双向板内力计算弹性理论计算方法弹性理论计算方法单块双向板的内力计算单块双

23、向板的内力计算四边支承的板四边支承的板,有六种边界条件有六种边界条件:(1)四边简支；四边简支；(2)一边固定，三边简支；一边固定，三边简支；(3)两对边固定，两对边简支；两对边固定，两对边简支；(4)四边固定；四边固定；(5)两邻边固定，两邻边简支；两邻边固定，两邻边简支；(6)三边固定，一边简支。三边固定，一边简支。单位板宽内的弯矩设计值为单位板宽内的弯矩设计值为:2lqmm跨中或支座单位板宽内的弯矩设计值跨中或支座单位板宽内的弯矩设计值(kNmm)；q板上作用的均布荷载设计值板上作用的均布荷载设计值(kNm2),l短跨方向的计算跨度短跨方向的计算跨度(m)查附录查附录2附表附表2-12-

24、6所得弯矩系数。所得弯矩系数。需指出：附录需指出：附录2中附表是根据材料的波桑比中附表是根据材料的波桑比0制定制定的。当的。当0时，可按下式计算时，可按下式计算跨中弯矩跨中弯矩 yxxmmm)(xyymmm)(对钢筋混凝土，对钢筋混凝土，=0.2连续双向板的内力计算连续双向板的内力计算(1)跨中最大弯矩的计算跨中最大弯矩的计算活荷载的不利布置如图活荷载的不利布置如图所示：所示：在正对称荷载在正对称荷载(g+q/2)作用下：作用下：中间支座近似的看作固定支座中间支座近似的看作固定支座 中间区格均可视为四边固定的双向板中间区格均可视为四边固定的双向板 在反对称荷载在反对称荷载(q/2)作用下：作用

25、下：中间支座视为简支支座中间支座视为简支支座，中间各区格板均可视为四边简支板的双向板。，中间各区格板均可视为四边简支板的双向板。(2)支座最大弯矩的计算支座最大弯矩的计算 假定永久荷载和可变荷载都满布连续双假定永久荷载和可变荷载都满布连续双向板所有区格时，支座弯矩出现最大值向板所有区格时，支座弯矩出现最大值 即在正对称荷载即在正对称荷载(g+q)作用下：作用下：中间区格均可视为四边固定的双向板中间区格均可视为四边固定的双向板 对于边、角区格，外边界条件应按实际情况考虑。对于边、角区格，外边界条件应按实际情况考虑。11.4.3 双向板的截面设计与构造要求双向板的截面设计与构造要求 1.双向板的截

26、面设计要点双向板的截面设计要点 (1)截面的弯矩设计值截面的弯矩设计值考虑板内拱作用，对弯矩进行折减考虑板内拱作用，对弯矩进行折减 连续板中间区格的跨中及中间支座截面，折减连续板中间区格的跨中及中间支座截面，折减系数为系数为0.8;边区格的跨中及自楼板边缘算起的第二支座截边区格的跨中及自楼板边缘算起的第二支座截面，当面，当l bl 1.5时，折减系数为时，折减系数为0.8；当；当1.5l bl 2.0时，折减系数为时，折减系数为0.9。l b为区格沿楼板为区格沿楼板边缘方向的跨度，边缘方向的跨度，l 为区格垂直于楼板边缘方向为区格垂直于楼板边缘方向的跨度。的跨度。角区格的各截面不折减。角区格的

27、各截面不折减。(2)截面有效高度截面有效高度 短跨方向短跨方向 h0h一一20(mm)长跨方向长跨方向 h0h一一30(mm)(3)配筋计算配筋计算 取取1m板带，按单筋矩形截面设计板带，按单筋矩形截面设计 2.双向板的构造要求双向板的构造要求（1）双向板的厚度）双向板的厚度 表表1-5(2)钢筋的配置钢筋的配置弯起式和分离式弯起式和分离式沿墙边及墙角的板内构造钢筋与单向板楼盖相同沿墙边及墙角的板内构造钢筋与单向板楼盖相同。受力钢筋的直径、间距、弯起点及截断点的位置等均可受力钢筋的直径、间距、弯起点及截断点的位置等均可参照单向板配筋的有关规定参照单向板配筋的有关规定 p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be写在最后感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语讲师：XXXXXX XX年XX月XX日