梁板结构解析课件.ppt
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- 板结 解析 课件
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1、 概概 述述 梁板结构是常用的水平结构体系,梁板结构是常用的水平结构体系,由梁由梁+板组成,板组成,亦可有板无梁亦可有板无梁 。形式形式:楼盖楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。楼盖的主要结构楼盖的主要结构功能功能(1 1)结构的水平承重体系,把楼盖上的竖向力传给竖向结构;)结构的水平承重体系,把楼盖上的竖向力传给竖向结构;(2 2)把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构;)把水平力传给竖向结构或分配给竖向结构;(3 3)作为竖向结构构件的水平联系和支撑。)作为竖向结构构件的水平联系和支撑。楼盖的楼盖的结构设计要求结构设计要求(1 1)在竖向荷载作用下
2、,满足承载力和竖向刚度的要求;)在竖向荷载作用下,满足承载力和竖向刚度的要求;(2 2)在楼盖自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性;)在楼盖自身水平面内要有足够的水平刚度和整体性;(3 3)与竖向构件有可靠的连接,以保证竖向力和水平力的传递)与竖向构件有可靠的连接,以保证竖向力和水平力的传递施工方法施工方法现浇式现浇式装配式装配式装配整体式装配整体式整体性好、刚度大、布置灵活,适用于整体性好、刚度大、布置灵活,适用于楼面荷载大、平面形状不规则、抗震要楼面荷载大、平面形状不规则、抗震要求较高的建筑物求较高的建筑物;但耗模板、工期长。但耗模板、工期长。施工速度快,整体性、刚度较差。施工速度快,整
3、体性、刚度较差。部分为预制构件,安装完成后,二次部分为预制构件,安装完成后,二次浇注,集合了现浇式和装配式的优点。浇注,集合了现浇式和装配式的优点。分分 类类(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(d)密肋楼盖密肋楼盖(c)井式楼盖井式楼盖分分 类结构形式类结构形式(e)扁梁楼盖扁梁楼盖楼盖结构类型楼盖结构类型(types of floor systems)(f)无梁楼盖无梁楼盖分分 类结构形式类结构形式单向板:单向板:荷载作用下,只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。荷载作用下,只在一个方向或主要在一个方向弯曲的板。双向板:双向板:荷载作用下,在两个方向弯曲,且
4、不能忽略任一方向弯曲的板。荷载作用下,在两个方向弯曲,且不能忽略任一方向弯曲的板。12qqq41 115384q lvEI 42 225384q lvEI 12vv 441 12 2q lq l 4214412lqqll 4124412lqqll 单向板与双向板单向板与双向板4214412lqqll 4124412lqqll 12/20.9412,0.0588llqq qq2121当当时时:12/30.9878,0.0122llqq qq2121当当时时:(1)对于四边支承的板对于四边支承的板/2l b 时,时,应应按双向板计算;按双向板计算;/3l b 时,时,可可按沿短边方向受力的单向板计
5、算按沿短边方向受力的单向板计算;2/3l b时,时,宜宜按双向板计算。按双向板计算。(2)对两对边支承的板,对两对边支承的板,应应按单向板计算。按单向板计算。单向板单向板楼盖传楼盖传力方式:力方式:板上荷载板上荷载次梁次梁主梁主梁墙、柱墙、柱基础基础双向板双向板楼盖传楼盖传力方式:力方式:板上荷载板上荷载墙、柱墙、柱基础基础两个方向梁两个方向梁单向板肋形楼(屋)盖设计单向板肋形楼(屋)盖设计设计内容与步骤设计内容与步骤1 1)结构平面布置,确定板厚和主、次梁截面尺寸)结构平面布置,确定板厚和主、次梁截面尺寸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)荷载和内力计算荷载和内力计
6、算 4)截面承载力计算(配筋),有时需变形和裂缝验算截面承载力计算(配筋),有时需变形和裂缝验算 5)绘制施工图绘制施工图 单向板肋梁楼盖结构平面布置单向板肋梁楼盖结构平面布置结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置结构布置包括柱网、承重墙、梁和板的布置结构平面布置方案结构平面布置方案(a)主梁横向布置主梁横向布置(b)主梁纵向布置主梁纵向布置(c)只布置次梁只布置次梁单向板肋梁楼盖布置方案单向板肋梁楼盖布置方案 应综合考虑建筑功能、造价及施工条件等,合理确定结应综合考虑建筑功能、造价及施工条件等,合理确定结构的平面布置。根据工程实践,常用跨度为:构的平面布置。根据工程实践,常用跨度为:单向板单
7、向板:(:(23)m 次次 梁梁 :(:(46)m 主主 梁梁 :(:(58)m构件种类构件种类高跨比(高跨比()备备 注注多跨连续次梁多跨连续次梁多跨连续主梁多跨连续主梁单跨简支梁单跨简支梁1/181/121/141/81/141/8梁的宽高比(梁的宽高比()一般为)一般为1/31/2,以以50mm为模数为模数单向板单向板简简 支支连连 续续1/351/40最小板厚:最小板厚:屋屋 面面 板板 h60mm 民用建筑民用建筑楼板楼板 h 70mm 工业建筑楼板工业建筑楼板 h 80mm双向板双向板四边简支四边简支四边连续四边连续1/451/50高跨比高跨比 h/l 中的中的 l 取短向跨度取短
8、向跨度板厚一般宜为板厚一般宜为80mm h 160mm梁、板截面的常用尺寸梁、板截面的常用尺寸 b/h l/b h梁、板截面尺寸梁、板截面尺寸支撑条件的简化:支撑条件的简化:板、梁支撑在砌体上板、梁支撑在砌体上:板、次梁支撑在梁上:板、次梁支撑在梁上:主梁支撑在柱上:主梁支撑在柱上:铰支座铰支座 刚性刚性支座支座:铰支座5cbii:固定支座5cbii考虑实际存在的负考虑实际存在的负弯矩,应配一定数弯矩,应配一定数量的构造钢筋量的构造钢筋结构的荷载和计算简图结构的荷载和计算简图连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、跨度、刚度及荷载有关,但连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、跨度、刚度及荷载有关,但
9、对某一跨来说,与其相隔两跨以上的其余跨内的荷载对其影响很小。对某一跨来说,与其相隔两跨以上的其余跨内的荷载对其影响很小。对于对于跨数超过跨数超过5跨跨的连续梁板,当的连续梁板,当各跨荷载相同且跨度相差不超过各跨荷载相同且跨度相差不超过10%时,按时,按5 5跨等跨连续梁跨等跨连续梁计算计算边支座边支座第一内支座第一内支座中间支座中间支座计算跨数计算跨数边跨边跨中间跨中间跨(1)板板1)计算单元:)计算单元:1m宽板带宽板带2)荷荷 载载 :均布荷载(恒荷载和活荷载):均布荷载(恒荷载和活荷载)3)连连 续续 梁梁:次梁、墙作为板的不动铰支座次梁、墙作为板的不动铰支座 4)计算跨度:)计算跨度:
10、中间跨中间跨:边跨:边跨:0c1.1nlll0nn2222abhblll(2)次梁次梁 1)荷载范围)荷载范围:次梁左右各半跨板次梁左右各半跨板 2)荷)荷 载载 :恒载:次梁左右各半跨板自重、次梁自重恒载: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活载:次梁左右各半跨板上活载 3)连连 续续 梁梁:时,时,认为主梁是次梁的不动铰支认为主梁是次梁的不动铰支座,否则应取座,否则应取交叉梁系交叉梁系进行分析。进行分析。4)计算跨度:)计算跨度:中间跨中间跨:边跨边跨:8ii主次0nn1.025222bablll0c1.05nlll(3)主梁主梁 1)荷载范围)荷载范围:主梁左右各
11、半个主梁间距:主梁左右各半个主梁间距,次梁左右各半个次,次梁左右各半个次 梁间距梁间距 2)荷荷 载载 :集中集中荷载荷载 3)连连 续续 梁梁 :当:当 较小,可将柱作为主梁的不动铰支座较小,可将柱作为主梁的不动铰支座 框框 架架 :时,时,应考虑应考虑柱对主梁的柱对主梁的 转动约束转动约束作用作用 4)计算跨度)计算跨度:与次梁相同与次梁相同柱i()()3iiii左梁右梁上柱下柱)荷载荷载(1)恒载:自重、粉灰重等。恒载:自重、粉灰重等。恒载标准值体积恒载标准值体积材料自重材料自重(2)活荷载:人群、家具等。活荷载:人群、家具等。板和次梁一般以板和次梁一般以均布荷载均布荷载为主。为主。活荷
12、载标准值可查活荷载标准值可查荷载规范荷载规范承载力计算荷载用设计值,要将荷载标准值乘以承载力计算荷载用设计值,要将荷载标准值乘以荷载分项系数荷载分项系数G 或或Q。1、板和次梁的折算荷载、板和次梁的折算荷载 次梁次梁抗扭刚度对板的影响抗扭刚度对板的影响 为了考虑次梁或主梁的为了考虑次梁或主梁的抗扭刚抗扭刚度度对内力的影响,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qgg21qq21次梁次梁14ggq 34qq 活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图2 2、活荷载不利布置、活荷载不利布置2 2、活荷载不利布置、活荷载不利布置
13、结构的控制截面:结构的控制截面:M/Mu最大的截面;若最大的截面;若Mu相同,即为相同,即为M最大截面。最大截面。求控制截面的最危险内力,需研究结构的最不利荷载组合,即活求控制截面的最危险内力,需研究结构的最不利荷载组合,即活荷载的最不利布置。荷载的最不利布置。活荷载不利布置规律:活荷载不利布置规律:(1 1)求某跨跨中)求某跨跨中 ,该跨布置活荷载,然后隔跨布置,该跨布置活荷载,然后隔跨布置(2 2)求某跨跨中)求某跨跨中 或或 ,左、右跨布置活荷载,然后隔跨布置,左、右跨布置活荷载,然后隔跨布置(3 3)求某支座)求某支座 ,该支座左、右跨布置活荷载,然后隔跨布置,该支座左、右跨布置活荷载
14、,然后隔跨布置(4 4)求某边支座)求某边支座 ,与活荷载布置与求该跨跨内最大正弯矩时相同;,与活荷载布置与求该跨跨内最大正弯矩时相同;当求中间跨支座最大剪力时,与(当求中间跨支座最大剪力时,与(3 3)相同。)相同。maxMminMmaxMmaxMmaxV内力包络图内力包络图 将各种活荷载的不利布置方案形成的内力图叠画在同一坐标上,将各种活荷载的不利布置方案形成的内力图叠画在同一坐标上,其外包线称为内力包络图,其外包线称为内力包络图,它反映出各截面可能产生的最大内力值,它反映出各截面可能产生的最大内力值,是设计时是设计时选择截面选择截面和和布置钢筋布置钢筋的依据。的依据。均布荷载作用下五跨连
15、续梁的内力均布荷载作用下五跨连续梁的内力叠合图和内力包络图叠合图和内力包络图控制截面及其内力控制截面及其内力 控制截面:对受力钢筋计算起控制作用的截面控制截面:对受力钢筋计算起控制作用的截面 梁跨以内:包络图中正弯矩最大值(配正钢筋)梁跨以内:包络图中正弯矩最大值(配正钢筋)负弯矩绝对值最大值负弯矩绝对值最大值(配负钢筋)(配负钢筋)支支 座座 :支座:支座边缘处边缘处负弯矩最大值负弯矩最大值支座边缘处弯矩值:支座边缘处弯矩值:2ccbVMM支座边缘处剪力值:支座边缘处剪力值:2)(cbqgVV(均布荷载)(均布荷载)(集中荷载)(集中荷载)cVV按弹性理论计算按弹性理论计算 按结构力学方法计
16、算。下例情况下按弹性理论方法计算。按结构力学方法计算。下例情况下按弹性理论方法计算。(1)直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的楼盖;直接承受动力荷载和疲劳荷载作用的楼盖;(2)在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较高要求在使用阶段不允许出现裂缝或对裂缝开展有较高要求的楼盖;的楼盖;(3)处于侵蚀性环境及负温下的楼盖。处于侵蚀性环境及负温下的楼盖。按塑性理论计算方法按塑性理论计算方法3、按弹性理论计算内力、按弹性理论计算内力按弹性理论计算内力存在的问题按弹性理论计算内力存在的问题 (1)混凝土超静定结构实际内力分布与弹性分析混凝土超静定结构实际内力分布与弹性分析 结果不同结果不同(2)内力计算与截
17、面设计不协调)内力计算与截面设计不协调(3)浪费材料浪费材料(4)支座钢筋过密,施工质量不易保证支座钢筋过密,施工质量不易保证4、按塑性理论计算内力、按塑性理论计算内力影响超静定结构内力的原因影响超静定结构内力的原因荷载、计算简图、各部分刚度比值荷载、计算简图、各部分刚度比值塑性内力重分布的定义塑性内力重分布的定义塑性内力重分布的定义塑性内力重分布的定义 计算简图、各部分刚度比值发生变化时,都会使内力发计算简图、各部分刚度比值发生变化时,都会使内力发生变化生变化 由于刚度比值变化,或塑性铰的形成,使构件计算简图由于刚度比值变化,或塑性铰的形成,使构件计算简图发生变化,从而引起结构内力不再服从弹
18、性理论的内力规发生变化,从而引起结构内力不再服从弹性理论的内力规律的现象。律的现象。内力重分布与应力重分布内力重分布与应力重分布内力重分布:内力重分布:结构上结构上各个截面各个截面内力变化规律发生改变内力变化规律发生改变应力重分布:应力重分布:同一截面上同一截面上各个纤维层间的应力发生变化各个纤维层间的应力发生变化只存在于超静定结构中只存在于超静定结构中超静定、静定结构均有发生超静定、静定结构均有发生 塑性铰的形成塑性铰的形成 在钢筋屈服截在钢筋屈服截面,从面,从钢筋屈服钢筋屈服到达到到达到极限承载极限承载力力,截面在外弯,截面在外弯矩增加很小的情矩增加很小的情况下产生很大转况下产生很大转动,
19、表现得犹如动,表现得犹如一个能够转动的一个能够转动的铰,称为铰,称为“塑性塑性铰铰”。钢筋混凝土受弯构件的钢筋混凝土受弯构件的塑性铰塑性铰塑性铰的特点塑性铰的特点 塑性铰能承受定值弯矩,即截面的屈服弯矩;塑性铰能承受定值弯矩,即截面的屈服弯矩;塑性铰只能塑性铰只能定定向转动;向转动;塑性铰的转动能力有限。塑性铰的转动能力有限。塑性内力重分布塑性内力重分布 混凝土混凝土开裂开裂刚度变化刚度变化内力重分布内力重分布纵筋屈服纵筋屈服塑性铰形成塑性铰形成计算简图改变计算简图改变内力重分布内力重分布内力重分布的程度与塑性铰转动能力有关:内力重分布的程度与塑性铰转动能力有关:完全内力重分布:完全内力重分布
20、:使结构成为几何可变体系的所有塑性铰都出现使结构成为几何可变体系的所有塑性铰都出现不完全内力重分布:不完全内力重分布:塑性铰转动过程中混凝土被压碎,结构尚未成为塑性铰转动过程中混凝土被压碎,结构尚未成为几何可变体系几何可变体系与配筋率、混凝土强度有关与配筋率、混凝土强度有关塑性铰的转动能力塑性铰的转动能力影响塑性铰转动能力的因素:影响塑性铰转动能力的因素:(1 1)钢筋种类钢筋种类。受拉纵筋采用软钢(。受拉纵筋采用软钢(HPB300,HRB335,HRB400、RRB400级钢筋)时,级钢筋)时,较大。较大。(2)受拉纵筋受拉纵筋配筋率配筋率。较低时,较低时,较大。较大。值直接与塑性值直接与塑
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