[教学]混凝土结构下册第1章-梁板结构设计课件.ppt
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1、 1混凝土结构(下)嫁淋火草宣粤烂漂服退帆邦拙娱闻障徽上汗娇晰升予餐闲睬引谴邵甥战尤混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计 2策 划:蔡德民主编:陶忠 胡启平副 主 编:伍平 王青 出版监制:刘永坚 责任编辑:汪浪涛 出 版:武汉理工大学出版社 制 作 群返回鼻瘪艇喻嗜烁陇辗蝗锥窖山灼臆让刻驳滞坛豌拳紊伎拓似艘驾逞捂泳负患混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计 3版版 权权 声声 明明 该多媒体课件(或电子教案)为正式出版的电子出版物,出版号为:ISBN 978-7-900503-00-8,其版权归武汉理工大学出版社所有,著作权归课件
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3、粘结预应力混凝土楼盖设计(自学)1.6 楼梯设计1.7 雨篷设计本章练习本章练习七轨渡韩列礁佩脱黔魁耪饥举骇缕毙甸钥怔钦沟葛枉盎丈叶遗浸镜琳恫嗓混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计61.1 概 述梁板结构是主要由板和梁组成的结构体系,其支承结构可为柱或墙体,是工业与民用建筑和构筑物中常用的结构形式,广泛应用于建筑结构、桥梁结构及水工结构中。(如图)楼(屋)盖是建筑结构的重要组成部分。在建筑结构中,混凝土楼(屋)盖的自重和造价均占有较大比例。楼盖、屋盖是建筑结构中最典型的梁板结构。1.按楼盖、屋盖的施工方法分类:1)现浇式 2)装配式 3)装配整体式(特点)2.按
4、楼盖、屋盖的结构形式分类:1)肋梁楼盖 2)井式楼盖 3)无梁楼盖 (特点)灭磋腥栖蓬卫就簧屈矗澎社柳揍膜郡漂爵蟹糜曳耍伞审闸殖槽泥访俭琉囱混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计71.现浇式:优点:整体性好,刚度大,抗渗性好,抗震性能强。现浇楼盖、屋盖易于适应各种特殊的情况。缺点:需要现场支模和铺设钢筋,混凝土的浇筑和养护等劳动量大,且工期较长。2.装配式:优点:节约劳动力、模板,加快施工进度,便于工业化生产和机械化施工;缺点:结构的整体性、抗震性、防水性和刚度较差,吊装运输不便;3.装配整体式:优点:整体性和刚度比装配式的好,又比现浇式支模工作量少。缺点:焊接工
5、作量往往较大,且需要二次浇筑混凝土,施工较繁;1.1 概 述零纬雌嚷秘都篡瓷吉舷膊柞赦怂再尝幢趋股显抠掏恋谱呼评曹粮晚魄贪刘混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计8(1)肋梁楼盖:如图(a)、(b),用梁将楼板分成多个区格,从而形成整浇的连续板和连续梁,因板厚也是梁高的一部分,故梁的截面为T形,这种由梁板组成的现浇楼盖通常称为肋梁楼盖。随着板区格平面尺寸比的不同,又可分成单向板肋梁楼盖和双向板肋梁楼盖。(划分标准及相应规定)(2)井式楼盖:如图(c),将楼板划分成若干个正方形或接近正方形的小区格,两个方向的梁截面相同,不分主梁和次梁,都是直接承受板传来的荷载,称为
6、井式楼盖。(3)无梁楼盖:如图(d)所示,将板直接支承在柱上的楼盖称为无梁楼盖。其传力途径是荷载由板直接传至柱或墙。无梁楼盖与柱构成板柱结构。实际工程中究竟采用何种楼盖形式,应根据房屋的性质用途、平面尺寸、荷载大小、采光及技术经济等因素综合考虑。1.1 概 述茂幅安敷挤惩眯纳但罚辫瘴土肥用讯俄缀壁僻题绊披隙棘回智益糕羔足柞混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计9规范规定:四边支承的板(或邻边支承或三边支承)应按下列规定计算:当长边与短边长度之比大于或等于3时,可按沿短边方向受力的单向板计算;当长边与短边长度之比小于或等于2时,应按双向板计算;当长边与短边长度之比介
7、于2和3之间时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向适当增加构造钢筋的配筋量。(如图)1.1 概 述莉歼拇垦骗伎铜砧汽佃掣虹辗忱莉雏苔类诗酞惕憋秤拽嗡矗确爷日袒郸瘁混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计10结构平面布置,并初步拟定板厚和主、次梁的 截面尺寸;荷载计算;确定梁、板的计算简图;梁、板的内力计算;截面计算,配筋及构造处理;绘制施工图 1.2.1 单向板肋梁楼盖设计步骤猜舌毯此氦笨溉是埂曲违教犯博可诌柿湘钥疚竭献赣詹跃爆茂铡鞍猛涪差混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计11一、结构平面布置二、荷载及计
8、算单元 三、内力计算方法1.弹性理论计算方法(弹性分析法)将混凝土看做匀质弹性体,认为结构荷载与内力、荷载与变形均为线弹性关系,按照结构力学中的方法来分析其内力。2.塑性理论计算方法(塑性分析法)充分考虑材料的塑性性能,考虑内力重分布,能较好的符合结构的实际受力状态。四、单向板肋梁楼盖的截面计算和构造 1.2.1 单向板肋梁楼盖材黍慎螟嫂权鸿恨俭珐筐废狸嚏阳豢鳃娘舀掐蝎缕篷透灶犊腰恋繁吗风宠混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计121.内容(如图)1)确定柱网尺寸即确定主梁、次梁的计算跨度;2)确定次梁的间距即确定板的跨度;3)确定梁、板的截面尺寸。2.原则:1)
9、梁格的布置要考虑生产工艺,使用要求和支承结构的合理性;2)柱网与梁格尺寸除应满足生产工艺和使用要求外,还应使结构具有尽可能好的经济效果;3)梁格应尽可能布置得规整、统一,板的厚度和梁的截面尺寸尽量统一,减少梁板跨度的变化,以简化计算,方便施工;4)避免集中荷载直接作用于板上。一、结构平面布置1.2.1 单向板肋梁楼盖屑每谷隙汲杭娟照碧选帖密慕舍茹夕般歉壳跋冰宗坍讶滚绣渊憋叙续烯熔混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计133.跨度及截面尺寸确定:主梁:跨度l=5-8m,截面高度h=l/8-l/14,宽度b=h/2-h/3。次梁:跨度l=4-7m,截面高度h=l/12
10、-l/18,宽度b=h/2-h/3,同时为方便施工,次梁的高度宜比主梁的高度小50mm以上。板:单向板的跨度,一般不宜超过3m。截面高度h(1/30 1/40)l01,最小厚度见规范 (l01为板的标志跨度,即次梁间距)1.2.1 单向板肋梁楼盖来哼封奋亮株逐彰碌落驭爹淑劣醛贴侥瓜颖褂贪恢垂欲允轮婶塘部浊馆甭混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计144.常用的布置方案1)主梁横向布置,次梁纵向布置(图a)2)主梁纵向布置,次梁横向布置(图b)3)只布置次梁,不设主梁(图c)1.2.1 单向板肋梁楼盖桑磷仁眉左租现亚游莎森际术涝缝花调诈屑咎直卿狱葡米崎绑脱獭糟谤床混
11、凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计15荷载类型:1.恒载 包括自重、构造层重、固定设备重等。恒荷载的标准值由所确定的构件尺寸和构造等,根据材料单位体积的重量计算。确定荷载效应组合的设计值时,恒荷载的分项系数一般取为g=1.2。2.活荷载 包括人群、堆料和临时性设备等。民用建筑楼面上的均布活荷载标准值可由建筑结构荷载规范,根据房屋类别查得;工业建筑楼面活荷载,在生产、使用或检修、安装时,由设备、管道、运输工具等产生的局部荷载,均应按实际情况考虑,可采用等效均布活荷载代替。活荷载的分项系数一般情况下取q=1.4(1.3)二、荷载及计算单元1.2.1 单向板肋梁楼盖肾
12、锐涉茸窗杆刨赔进糙寡哺啡快窟立财除俱宴贮神嘶肢碌京酉宅颐识眷柑混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计16 计算单元的确定:(如图)单向板:除承受结构自重、抹灰荷载外,还要承受作用于其上的使用活荷载,通常取1m宽板带作为荷载计算单元;次梁:除承受结构自重、抹灰荷载外,还要承受板传来的荷载。计算板传来的荷载时,为简化计算不考虑板的连续性,通常视连续板为简支板;取宽度为板跨度l1的负荷载带作为荷载计算单元。主梁:除承受结构自重、抹灰荷载外,还要承受次梁传来的集中荷载。为简化计算不考虑次梁的连续性,通常视次梁为简支梁,以两侧次梁的支座反力作为主梁荷载,次梁传给主梁的荷载面
13、积为l1l2;一般主梁自重及抹灰荷载较次梁传递的集中荷小得多,故主梁自重及抹灰荷载也可简化为集中荷以简化计算。1.2.1 单向板肋梁楼盖滩慨恼杰辰珊页砌鹿桨宦底满叠臂堪尾滴皂泅渔渍堰罐翔为陇睹搽酥览翘混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计17(1)弹性理论计算方法:将混凝土看做匀质弹性体,认为结构荷载与内力、荷载与变形均为线性关系,按照结构力学中的方法来分析其内力。(2)塑性理论计算方法:充分考虑材料的塑性性能,考虑内力重分布,能较好的符合结构的实际受力状态。三、内力计算方法 1.2.1 单向板肋梁楼盖晕尼波败噬徽居完涛负鸦隋拌联矗糜涤嗣墩倾苇沥乌把馋淫悼溶祥式术
14、能混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计18包括内容:1)计算简图2)活荷载最不利布置3)内力计算4)内力包络图5)弯矩和剪力的设计值1.弹性分析法 1.2.1 单向板肋梁楼盖宙李颐犬酉你堰着亡钡酚理豫桥雍柴褥场烦梳汇避婿犀细奇壹虑劫皂隙痕混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计191)计算简图连续梁、板的计算简图,应解决支承条件、计算跨数和计算跨度三个问题。支承条件:(如图)整体式梁板结构中,板、次梁及主梁支承于梁、柱或墙上。对这些支承情况一般可按下表简化处理。即:对于板或次梁无论边或中支座一般均按简支考虑。但这与实际结构的受力是有差
15、别的,为此:边支座:设置构造筋承以承受可能出现的负弯矩。中间支座(支承条件为次梁或主梁):由于忽略了次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用。计算时不考虑支座梁的抗扭刚度将使得板(或次梁)的支座转角比实际转角偏大(如图),从而使得板支座的负弯矩计算值偏小,跨中正弯矩计算值偏大。这种偏差可以通过增大恒荷载并相应减小活荷载的方式来修正。即:进行荷载折算 1.弹性分析法 1.2.1 单向板肋梁楼盖吝长躯刚郝仗瞄啊核禽叹拙竭守伙驭氯矾戌蓬薄眯峻灾泅评哨袁疏索卉喝混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计20连续板:次梁:g、q折算恒载和折算活载;g、q实际恒载和实际活载。2qgg2
16、qq 4qgg43qq 注意:对于主梁(ib/ic5)当按照此简图计算时该影响较小,通常不进行荷载折算。当板、梁搁在砖墙或钢梁上时不作此调整。*荷载折算1.2.1 单向板肋梁楼盖麦皑岂费蚤茹盐致酮茁恢鲤魔忙糙牌挺参纂足胎莉撞徊狭凡甚掉掳菩粳陆混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计211212333计算跨数 对于等刚度、等跨度的连续梁、板:(1)当实际跨数超过五跨时,可简化为五跨计算,即所有中间跨的内力和配筋均按第三跨处理;(2)跨数少于五跨时,则按实际跨数计算。121231.2.1 单向板肋梁楼盖勾祖料决捶识墩医辖讳亮惋员鳖合举谦申剐渭趾城滚王己抬焰音颅夜略哨混凝
17、土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计22 计算跨度 跨度:构件支座中心线之间的距离或定位轴线与支座中心线间的距离。计算跨度:指在内力计算时所采用的跨间长度。理论上计算跨度应取跨两端支座处转动点之间的距离。按弹性理论计算时,计算跨度的取法见下页 简化取法:在混凝土工程结构设计中,通常取支座中心线间的距离作为计算跨度,此种取值方法对结构分析产生的误差一般在允许范围内。1.2.1 单向板肋梁楼盖姚嗓鸳澈劈捅毫渠镰宁辖宛虹缉上讶商疟横指肥尿邹痊朋欣陛阎检媳威丧混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计23对于单跨板和梁:两端搁置在砖墙上的板 l0=
18、ln+aln+h两端与梁整体连接的板 l0=ln+b单跨梁l0=ln+a1.05l0对于多跨连续板和梁:边跨l0=ln+a/2+b/2 且 l0ln+h/2+b/2(板)l01.025lnb/2(梁)中间跨l0lc 且 l01.1ln(板)l01.05ln(梁)计算跨度的取法式中,lc支座中心线间距离;l0构件计算跨度;ln 构件净跨度;h板的厚度;a构件的支承长度;b构件的中间支座宽度;悼澎腥顽豆欣象颜党畦诵君牲彝屿某型踢淀棘掸逢研仙侄庇硫据终凤乒崖混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计242)活荷载不利布置目的:由于活荷载作用位置的可变性,为使构件在各种可能的
19、荷载情况下都能达到设计要求,需要确定各截面可能达到的最大内力,这就要按照不同的布置方法进行荷载组合。定义:将活荷载与恒荷载组合起来,使得某指定控制截面内力为最不利的问题,即该截面内力的荷载最不利布置问题。布置原则1.2.1 单向板肋梁楼盖乌木侗揽由融钾冬肥倪嘻矽川套晌启割暗姿洪袖省虹济捆色捅请易辅嘛似混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计25活荷载不利布置的法则(1)求某跨内最大正弯矩时,应在该跨内布置活荷载,然后向其左右,每隔一跨布置活荷载;(2)求某跨内最大负弯矩时(即最小弯矩),该跨不应该布置活荷载,而在两相邻跨布置活荷载,每隔一跨布置;(3)求某支座最大负
20、弯矩时,应该支座左右两跨布置活荷载,每隔一跨布置;(4)求某支座截面最大剪力,其活载布置与求该支座最大负弯矩时的布置相同。恒载按实际情况分布。当活荷载不利布置明确后,等跨连续梁、板的内力可查相应的弯矩、剪力系数,利用公式计算跨内或支座截面最大内力。1.2.1 单向板肋梁楼盖义啃气典剁谣肩寺瘟蹲烟钉苟酒撼箭惫狄卷贤憎正荚毛羽棘湿魄坡毫奇咙混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计263)内力计算 一般情况下采用结构力学的一般方法进行结构分析。对于等跨度等截面连续梁在常用荷载下的内力值可以查附录中的内力系数表,由此计算出各控制截面的弯矩值和剪力值。注意:a.该附录中的内力
21、系数计算方法仅适于等截面等跨度的连续梁或跨度相差在10以内的不等跨连续梁;b.计算支座截面弯矩时,采用相邻两跨计算跨度的平均值,而计算跨内截面弯矩时采用各自跨的计算跨度;c.应该按照折算后的荷载值进行内力计算。1.2.1 单向板肋梁楼盖馏哎劝佐柒树陌提透娜硬鉴替筑攀员命潘攀腻夷泣淋悠韶染梗澈譬津浮揩混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计274)内力包络图 结构各截面的最大内力值(绝对值)的连线或点的轨迹即为内力包络图.梁板结构的内力包络图一般包括弯矩包络图和剪力包络图。弯矩包络图是指在荷载最不利组合作用下,所能引起的各个截面的最大正弯矩和最大负弯矩(绝对值)的外包
22、线。1.2.1 单向板肋梁楼盖舷猎珊都烷菩攘莽艺晋沿帐雍由摧篷炙幅妨文辆铺伦傻群拜仕撼掐事夸藩混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计28 绘制弯矩包络图的步骤:用类似的方法可以定义和绘制剪力包络图。a)列出恒载及其与各种可能的最不利活荷载布置的组合;b)对上述每一种荷载组合求出各支座的弯矩,并以支座弯 矩的连线为基线,绘出各跨在相应荷载作用下的弯矩图;c)绘出上述弯矩图的外包线,即得所求的弯矩包络图。1.2.1 单向板肋梁楼盖逛疟墩有宵挠拔准舌扬婶芬服砍饲奏赐哥蓖播啃厌真阀奥豌用铝摹庄夺信混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计295)
23、弯矩和剪力的设计值 按弹性理论计算时,中间跨的计算跨度为支承中心之间距离,计算出支座弯矩、剪力值为支座中心处,而板、梁、柱整浇时,支座中心处截面的高度较大,故危险截面应在支座边缘,内力设计值应按支座边缘确定。弯矩设计值:220bVMbVMMccc剪力设计值:2bqgVVccVV 均布荷载集中荷载1.2.1 单向板肋梁楼盖蛛烙憾函汝镰毖鞘芯防思宴绑工敏鱼颂坍架嘘匙唱绽箕勒抉奈提诌排椎叔混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计302.塑性分析法 1)概述两个基本概念:塑性铰 内力重分布 实例说明塑性内力重分布法的优点影响塑性内力重分布的因素不能用塑性理论进行设计的情况2
24、)一般分析方法(弯矩调幅法)3)均布荷载下等跨连续梁板的实用计算1.2.1 单向板肋梁楼盖藻霖兴幢呐躬峰燕欠洒牛复危掇慈向阅反鱼伏帘将官酶疡戌如敷亩殃惶博混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计311)概述弹性分析方法的特点:(1)截面间内力的分布规律是不变的;(2)任一截面内力达到该截面承载力设计值时,认为整个结构达到其承载能力极限状态。实际上:(1)在加载过程中,截面间内力的分布规律是变化的。(2)超静定结构中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。如果整个结构还是几何不变的,则还能继续承受荷载。1.2.1 单向板肋梁楼盖饶奉袍向
25、陛寐霜之坯懈趣汞肪诉忧它垂鸟肋痰锄厅猴溉横孤身谜单傻斋踪混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计32塑性铰在钢筋屈服截面,从钢筋屈服到砼压坏达到极限承载力,截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动,表现得犹如一个能够转动的铰,称为“塑性铰”。塑性铰的特点1.2.1 单向板肋梁楼盖中谷谦腕纲愤胶勇春砍防浇销堂毙畸支拌请询彰顶身跪痘催屉论儿奢磕砚混凝土结构下册第1章 梁板结构设计混凝土结构下册第1章 梁板结构设计33塑性铰与理想铰的区别 塑性铰分布在一定的长度上(一般为h-1.5h,h为梁的截面高度),而普通铰则是在结构的一点;塑性铰只能沿弯矩作用方向发生单向转动,而普
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