1、第九章 梁 板 結(jié) 構(gòu)第九章 梁 板 結(jié) 構(gòu) 梁板結(jié)構(gòu)是工業(yè)與民用建筑和構(gòu)筑物中常用的結(jié)構(gòu)，例如樓蓋和屋蓋、筏式基礎(chǔ)、擋土墻、儲液池的底板和頂蓋，以及樓梯、陽臺和雨篷等。樓蓋和屋蓋是最典型的梁板結(jié)構(gòu)。按施工方法分:-樓蓋、屋蓋有：現(xiàn)澆式裝配式裝配整體式三種。現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋的整體性好，剛度大，抗?jié)B性好近年來，在一些新建的高層建筑中，整澆樓 蓋得到了較廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋易于適應(yīng)各種特殊的情況。例如， 平面形狀不規(guī)則，有較重的集中設(shè)備荷載，或者有較復(fù)雜的洞孔等。現(xiàn)澆樓蓋、屋蓋需要現(xiàn)場支模和鋪設(shè)鋼筋，混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)等勞動量大，且工期較長。隨著施工技術(shù)的改 進(jìn)和工具式鋼模板的廣泛應(yīng)用，以上缺

2、點正在逐漸被克服。裝配式樓蓋，裝配整體式樓蓋裝配式樓蓋、屋蓋由預(yù)制構(gòu)件在現(xiàn)場安裝連接而成，有節(jié)約勞動力，加快施工進(jìn)度，便于工業(yè)化生產(chǎn)和機(jī)械化施工等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)的整體性和剛度較差，在我國多層住宅中應(yīng)用 最為普遍。 裝配整體式樓蓋、屋蓋是將各預(yù)制梁或板(包括疊合梁、疊合板中的預(yù)制部分)，在現(xiàn) 場吊裝就位后，通過整結(jié)措施和現(xiàn)澆混凝土構(gòu)成整體。 9.1 概 述樓蓋、屋蓋的結(jié)構(gòu)型式主要有單向板肋梁樓蓋、雙向板肋梁樓蓋、無梁樓蓋和井式樓蓋等四種。9.1.1單向板和雙向板樓板承受著豎向荷載，當(dāng)板面較大時，可設(shè)梁將板劃分成多個區(qū)格。每一板區(qū)格一般四邊都有梁或墻支承著，對于兩對邊支承的板，豎向荷載將通過板的受彎

3、傳到兩對邊的支承梁或墻上.荷載向兩個方向傳遞的多少，將隨著板區(qū)格的長邊計算跨度l02與短邊計算跨度l01的比值而變化。當(dāng)l02 /l01的比值較大時，板上的荷載主要沿l01方向傳遞給支承構(gòu)件，而沿l02方向傳遞的荷載很少，以至可以略去。這種主要沿短跨受彎的板稱單向板，又稱梁式板。單向板的受力鋼筋應(yīng)沿短向配置，沿長向僅按構(gòu)造配筋。 l02l01當(dāng)l02 /l01的比值較小時，沿長跨方向傳遞的荷載將不能略去，這種在兩個方向受彎的板 稱雙向板。雙向板的受力鋼筋應(yīng)沿兩個方向配置。 工程設(shè)計中：l02 /l01 2時 按單向板設(shè)計；l02 /l01 2時 按雙向板設(shè)計。9.1.2 肋梁樓蓋和無梁樓蓋用梁

4、將樓板分成多個區(qū)格，從而形成整澆的連續(xù)板和連續(xù)梁，因板厚也是梁高的一部分，故梁的截面形狀為T形。這種由梁板組成的現(xiàn)澆樓蓋，通常稱為肋梁樓蓋。隨著板區(qū)格平面尺寸比的不同，又可分成單向板肋梁樓蓋和雙向板肋梁樓蓋。肋梁樓蓋一般由板、次梁和主梁組成。傳力路線是：板次梁主梁柱(墻)基礎(chǔ)。肋梁樓蓋中的主梁可以是連續(xù)梁，也可以與柱子構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)。將樓板劃分成若干個正方形或接近正方形的小區(qū)格，兩個方向的梁截面相同，不分主梁和次梁，都是直接承受板傳來的荷載，這種樓蓋稱為井式樓蓋。井式樓蓋的梁是以樓蓋四周的柱或墻作為支承的，兩個方向梁的相交點會產(chǎn)生一定數(shù)量的撓度，整個樓蓋的變形類似一塊很大的雙向板。不設(shè)梁，而將板

5、直接支承在柱上的樓蓋稱為無梁樓蓋,無梁樓蓋與柱構(gòu)成板柱結(jié)構(gòu)，在柱的上端通常還設(shè)置柱帽。9.2 單向板肋梁樓蓋 單向板肋梁樓蓋的設(shè)計步驟為：結(jié)構(gòu)平面布置，并初步擬定板厚和主、次梁的截面尺寸；荷載計算；確定梁、板的計算簡圖；梁、板的內(nèi)力計算；截面計算，配筋及構(gòu)造處理；繪制施工圖9.2.1 結(jié)構(gòu)平面布置 單向板肋梁樓蓋中，次梁的間距決定了板的跨度，主梁的間距決定了次梁的跨度，柱距則決定了主梁的跨度。進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時，應(yīng)綜合考慮建筑功能、造價及施工條件等，合理確定梁的平面布置。對于平面尺寸不大的樓蓋，可不設(shè)柱子，當(dāng)需設(shè)柱時，柱網(wǎng)一般應(yīng)布置成矩形或正方形，梁、板一般均應(yīng)布置成等跨或接近等跨的。根據(jù)工程

6、實踐，單向板、次梁和主梁的常用跨度為：單向板：1.72.5m，一般不宜超過3.0m（荷載較大時宜取較小值）；次梁：46m； 主梁，58m。 主梁沿橫向布置主梁和柱可形成橫向框架，其側(cè)向剛度較大。各榀橫向框架間由縱向的次梁聯(lián)系，故房屋的整體性較好。此外，由于主梁與外縱墻窗戶垂直，窗扇高度可取得大些，對室內(nèi)采光有利。主梁次梁主梁沿縱向布置若橫向柱距大于縱向柱距較多時，也可以沿縱向布置主梁。這樣可減小主 梁的截面高度，從而增大了室內(nèi)凈高。在有中間走廊的房屋中，常可利用中間縱墻承重，可以只布置次梁而不設(shè)主梁次梁主梁9.2.2 荷載 樓蓋上的荷載有恒荷載和活荷載兩類。恒荷載包括自重、構(gòu)造層重、固定設(shè)備重

7、等。活荷載包括人群、堆料和臨時性設(shè)備等。 恒荷載的標(biāo)準(zhǔn)值由所確定的構(gòu)件尺寸和構(gòu)造等，根據(jù)材料單位體積的重量計算。民用 建筑樓面上的均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可以從建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，根據(jù)房屋類別查得。例如，住宅為1.5kNm2教室為2. 5kNm2 、藏書室為5.0 kNm2等。工業(yè)建筑樓面活荷載，在生產(chǎn)、使用或檢修、安裝時，由設(shè)備、管道、 運輸工具等產(chǎn)生的局部荷載，均應(yīng)按實際情況考慮，可采用等效均布活荷載代替確定荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值時，恒荷載的分項系數(shù)取為g=1.2(當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時) 或1.0(當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時)；活荷載的分項系數(shù)一般情況下取q =1.4，當(dāng)樓面活荷載標(biāo)大于4 kNm2， q

8、=1.3板帶的荷載范圍計算單元的確定主梁的荷載范圍次梁的荷載范圍柱次梁主梁9.2.3 鋼筋混凝土連續(xù)梁、板 -按彈性方法的內(nèi)力計算 鋼筋混凝連續(xù)梁、板的內(nèi)力計算方法有：按彈性方法計算；按考慮內(nèi)力重分布；按彈性方法計算時，梁、板的內(nèi)力可按結(jié)構(gòu)力學(xué)中講述的方法計算。 1計算簡圖 連續(xù)梁、板的計算簡圖，應(yīng)解決支承條件、計算跨數(shù)和計算跨度三個問題。按彈性方法計算支承條件：對于板和次梁，不論其支承是砌體還是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土梁，均可簡化成集中于一點的支承鏈桿。梁板能自由轉(zhuǎn)動，但忽略支承構(gòu)件的豎向變形，即支座無沉降。主梁可支承于磚柱上，也可與鋼筋混凝土柱現(xiàn)澆在一起。對于前者，可視為鉸支承；對于后者，應(yīng)根據(jù)梁

9、和柱的抗彎線剛度比值而定，如果梁比柱的抗彎線剛度大很多(如大于5)，仍可將主梁視為鉸支于鋼筋混凝土柱上的連續(xù)梁進(jìn)行計算，否則應(yīng)按框架橫梁設(shè)計。計算跨數(shù)： 對連續(xù)梁、板的某一跨來說，與其相鄰兩跨以遠(yuǎn)的其余跨上的荷載，對該跨內(nèi)力的影響已很小，所以對于等剛度、等跨度的連續(xù)梁、板。 當(dāng)實際跨數(shù)超過五跨時，可簡化為五跨計算，即所有中間跨的內(nèi)力和配筋均按第三跨的處理。當(dāng)梁、板的跨數(shù)少于五跨時，則按實際跨數(shù)計算。按彈性方法計算121233312123計算跨度計算跨度：梁、板的計算跨度l。是指計算彎矩時所采用的跨間長度，該值與支座反力分布有關(guān)，即與構(gòu)件的擱置長度a和構(gòu)件的剛度有關(guān)。中間跨的計算跨度，就是支承中

10、心線間的距離；對于邊跨，伸進(jìn)邊支座的計算長度可在0.025ln1和a2兩者中取較小值。按彈性方法計算或abb2活荷載不利布置和內(nèi)力包羅圖 (1)活荷載不利布置：活荷載是按一整跨為單位來改變其位置的，因此在設(shè)計連續(xù)梁、板時，應(yīng)研究活荷載如何布置將使梁內(nèi)某一截面的內(nèi)力為最不利。按彈性方法計算活荷載不利布置的法則 1)求某跨跨內(nèi)最大正彎矩時，應(yīng)在該跨布置活荷載，然后向其左右，每隔一跨布置活荷載； 2)求某跨跨內(nèi)最大負(fù)彎矩時(即最小彎矩)，該跨不 應(yīng)布置活荷載，而在兩相鄰跨布置活荷載，然后每隔一跨布置；3)求某支座最大負(fù)彎矩時，應(yīng)在該支座左右兩跨布置 活荷載，然后每隔一跨布置；4)求某支座截面最大剪力

11、，其活荷載布置與求該支座 最大負(fù)彎矩時的布置相同。 恒荷載應(yīng)按實際情況分布按彈性方法計算當(dāng)活荷載不利布置明確后，等跨連續(xù)梁、板的內(nèi)力可由附錄附表13查出相應(yīng)的彎矩及剪力系數(shù)，利用公式計算跨內(nèi)或支座截面的最大內(nèi)力：按彈性方法計算恒荷載g活荷載1：第一跨Mmax活荷載2：第二跨Mmax不同荷載作用下的內(nèi)力圖按彈性方法計算活荷載3：第三跨Mmax活荷載4：第一內(nèi)支座跨-Mmax活荷載5：第二內(nèi)支座跨-Mmax不同荷載作用下的內(nèi)力圖按彈性方法計算(2)內(nèi)力包羅圖內(nèi)力包羅圖由內(nèi)力（恒+活）疊合形成承受均布荷載的五跨連續(xù)梁的彎矩包羅圖來說明，研究其中的第二跨。第二跨可能出現(xiàn)跨內(nèi)彎矩最大(M2max)、跨內(nèi)

12、彎矩最小(M2min)、左支座截面彎矩最大 (-MBmax)、右支座截面彎矩最大(-MCmax )四種情況。按彈性方法計算D：g+q（2，4跨）第二跨出現(xiàn)跨內(nèi)彎矩最大(M2max)按彈性方法計算跨內(nèi)彎矩最小(M2min)按彈性方法計算左支座截面彎矩最大 (-MBmax)、按彈性方法計算右支座截面彎矩最大(-MCmax )按彈性方法計算彎矩疊合圖形的外包線所對應(yīng)的彎矩值代表了各截面可能出現(xiàn)的彎矩設(shè)計值的上、下限，故由彎矩疊合圖形的外包線所構(gòu)成的彎矩圖叫做彎矩包羅圖。現(xiàn)將這四個彎矩分布圖一一畫在同一基線上，則第二跨應(yīng)出現(xiàn)四條彎矩曲線，這就是彎矩疊合圖。按彈性方法計算用類似的方法可以繪制剪力包羅圖包

13、羅圖中跨內(nèi)和支座截面的彎矩、剪力設(shè)計值，就是連續(xù)梁相應(yīng)截面進(jìn)行受彎、受剪承載力計算的內(nèi)力依據(jù)；彎矩包羅圖也是確定縱向鋼筋彎起和截斷的依據(jù)。(3)折算荷載和彎矩、剪力的設(shè)計值按彈性方法計算1)折算荷載在計算簡圖中，把與支座整體澆筑的梁、板假定為鉸支承，計算跨度取為支承中心線間的距離。這樣處理使計算和實際情況存在一定差異，對此可用折算荷載和調(diào)整支座截面彎矩、剪力的設(shè)計值給予適當(dāng)彌補(bǔ)。考慮次梁抗扭對連續(xù)板內(nèi)力的有利影響，通過增大恒荷載并相應(yīng)地減小活荷載的方式來修正，即計算連續(xù)板內(nèi)力時，采用折算恒荷載g，和折算活荷載q進(jìn)行。連續(xù)板連續(xù)梁按彈性方法計算活荷載2)彎矩和剪力的設(shè)計值由于計算跨度取至支承中心

14、，忽略了支座寬度，故所得支座截面負(fù)彎矩和剪力值都是在支座中心位置的。板、梁、柱整澆時，支座中心處截面的高度較大，所以危險截面應(yīng)在支座邊緣，內(nèi)力設(shè)計值應(yīng)按支座邊緣處確定.按彈性方法計算剪力設(shè)計值彎矩設(shè)計值均布荷載集中荷載例：一等跨等截面的三跨連續(xù)梁，計算跨度l0=4.5m，承受均布恒荷載 ，均布活荷載 。試采用彈性方法確定該梁的內(nèi)力。梁的計算簡圖(2)用彎矩調(diào)幅法計算等跨連續(xù)梁、板承受均布荷載時1)等跨連續(xù)梁各跨跨內(nèi)及支座截面的彎矩承受集中荷載時2)等跨連續(xù)梁剪力設(shè)計值承受均布荷載時承受間距相同、大小相等的集中荷載時3)承受均布荷載的等跨連續(xù)單向板，各跨內(nèi)及支座截面的彎矩設(shè)計值9.2.5 單向板

15、肋梁樓蓋的截面計算和構(gòu)造 1板的計算要點 (1)板的混凝土用量占全樓蓋的一半以上，板厚應(yīng)在滿足建筑功能和方便施工的條件下，盡可能薄些。工程設(shè)計中一般取板厚為 一般屋面 h50mm； 一般樓面 h60mm； 工業(yè)房屋樓面h80mm為了保證剛度，單向板的厚度尚不應(yīng)小于跨度的140(連續(xù)板)、135(簡支板)以及112(懸臂板)。 單向板的常用配筋率為(0.30.8)。 (2)板的寬度較大而外荷載值相對較小，對于一般的工業(yè)與民用建筑的樓(屋)蓋，僅混凝土就足以承擔(dān)剪力，可不必進(jìn)行斜截面受剪承載力計算。1板的計算要點(3)連續(xù)單向板按考慮內(nèi)力重分布計算，板帶形成拱形破壞機(jī)構(gòu)：支座截面在負(fù)彎矩作用下上部

16、開裂，跨內(nèi)則由于正彎矩的作用在下部開裂，這就使跨內(nèi)和支座實際的中和軸成為拱形。當(dāng)板的周邊具有足夠的側(cè)向剛度能提供水平推力，例如，各板區(qū)格的四周有梁時，水平推力將減小該板在豎向荷載作用下的截面彎矩。 1板的計算要點對于那些四周都與梁整體連接的板區(qū)格，其彎矩設(shè)計值可減少20%。單向板肋梁樓蓋中，當(dāng)樓蓋的四周支承在砌體上時，其內(nèi)區(qū)格板的彎矩設(shè)計值(或縱向鋼筋截面面積)可減少20對于邊區(qū)格板，它們?nèi)吪c梁澆筑在一起，角區(qū)格板僅兩 邊與梁澆筑，故彎矩一律不予折減1板的計算要點2板的配筋構(gòu)造 (1)板中受力鋼筋：配置板中受力鋼筋需要解決的內(nèi)容有：選定受力縱筋的直徑、間 距，明確配筋方式并確定彎起鋼筋的數(shù)量

17、，以及鋼筋的彎起和截斷位置。 鋼筋直徑：受力鋼筋一般采用I級鋼筋，常用直徑為6、8、10、12等。為便于施 工架立，板面配筋宜采用較大直徑的鋼筋。 鋼筋間距：鋼筋間距不小于70mm；當(dāng)板厚h150mm，間距不應(yīng)大于200mm；當(dāng)板 厚h150mm時，間距不應(yīng)大于1.5h，且每m板寬內(nèi)不應(yīng)少于3根鋼筋。鋼筋的彎起：承受正彎矩的受力鋼筋可以彎起1223以承擔(dān)負(fù)彎矩，彎起角度一般 為300，當(dāng)h 120mm時，可采用45o。鋼筋末端一般做成半圓彎鉤(1級鋼筋)，但板的上 部鋼筋應(yīng)做成直鉤以便撐在模板上，這樣在施工時有利于保持板的有效高度。(1)板中受力鋼筋下部伸人支座的鋼筋至少要保留13跨內(nèi)受力鋼筋

18、的截面面積，間距不得大于400mm。 鋼筋的截斷：跨內(nèi)承受正彎矩的鋼筋，當(dāng)部分截斷時，截斷位置可取在距支座邊ln10 處； 支座承受負(fù)彎矩的鋼筋，可在距支座邊a處截斷，取值為： 當(dāng) qg3時，a ln 4 當(dāng) qg 3時， a ln 3 (1)板中受力鋼筋完全簡支可不用配筋方式：連續(xù)板中的受力鋼筋可采用彎起式或分離式配筋彎起式：配筋可先按跨內(nèi)正彎矩需要，確定所需鋼筋的直徑和間距，在支座 附近彎起1323，如鋼筋面積不滿足支座截面的需要，可另加直鋼筋補(bǔ)充不足。(1)板中受力鋼筋分離式配筋彎起式配筋與分離式相比，彎起式節(jié)約鋼筋且鋼筋的錨固較好；分離式配筋則對于設(shè)計時選擇鋼筋和施工備料都較簡便，適用

19、于不受震動的板和較薄的板。(1)板中受力鋼筋(2)板中構(gòu)造鋼筋 1)分布鋼筋：單向板除沿彎矩方向布置受力鋼筋外，還要在垂直于受力鋼筋的方向布置分布鋼筋。分布鋼筋的作用是：澆筑混凝土?xí)r固定受力鋼筋的位置；抵抗收縮或溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力；承擔(dān)并分布板上局部荷載引起的內(nèi)力；對四邊支承的單向板，可承擔(dān)在長跨板內(nèi)實際存在的一些彎矩。 分布鋼筋應(yīng)配置在受力鋼筋的內(nèi)側(cè)，每m不少于3根，并不得少于受力鋼筋截面面積的110。此外，在受力鋼筋的每一彎折點內(nèi)側(cè)也應(yīng)該布置分布鋼筋。對于無防寒或隔熱措施屋面板和外露結(jié)構(gòu)，分布鋼筋可適當(dāng)加密。 2)嵌入承重墻內(nèi)的板面附加鋼筋：垂直于板跨度方向，有部分荷載將就近傳給支承墻，

20、但由于墻的嵌固約束，也會產(chǎn)生一定的負(fù)彎矩；板角部分除荷載會引起負(fù)彎矩外，由于混凝土的干縮、溫度變化等影響，會引起拉應(yīng)力。這些計算中未曾考慮的因素，有時會引起沿墻邊緣的裂縫或板角的斜向裂縫。沿承重墻邊緣應(yīng)在板面配置附加短鋼筋：計算簡圖與實際情況不完全一致：板的短跨邊支座為磚墻時，計算按簡支考慮，但因承重墻的嵌固作用可能產(chǎn)生一定的負(fù)彎矩(2)板中構(gòu)造鋼筋次梁主梁承重墻雙向因此，應(yīng)沿墻于板面配置間距不大于200mm(包括彎起鋼筋)，直徑不小于6mm的鋼筋，其伸出墻邊緣的長度不應(yīng)小于l07；對于兩邊均嵌固在墻內(nèi)的板角部分，在角區(qū)l0 4范 圍內(nèi)應(yīng)雙向配置上述構(gòu)造鋼筋；其伸出墻邊緣的長度不小于l0 4(

21、此處l0為單向板的計算跨度)。(2)板中構(gòu)造鋼筋3)主梁上的板面附加鋼筋當(dāng)現(xiàn)澆板的受力鋼筋與梁肋平行時，靠近主梁梁肋附近的板面荷載將直接傳遞給主梁而引起負(fù)彎矩，引起板與梁相接的板面產(chǎn)生裂縫。故應(yīng)沿主梁梁肋的板面配置每米不少于56的構(gòu)造筋，其單位長度內(nèi)的總截面面積應(yīng)不小于板中單位長度內(nèi)受力鋼筋截面面積的13，伸出梁邊長度不小于板計算跨度lo的14。次梁主梁3次梁的計算要點次梁的跨度一般為46m，梁高為跨度為118112；梁寬為梁高的13l2，因梁與板整結(jié)在一起，故梁寬可取偏小值；縱向鋼筋配筋率一般為0.61.5。 在現(xiàn)澆肋梁樓蓋中，板可作為次梁的上翼緣，在跨內(nèi)正彎矩作用下，板位于受壓區(qū)，故次梁的

22、跨內(nèi)截面應(yīng)按T形截面計算；在支座附近的負(fù)彎矩區(qū)段，板處于受拉區(qū)，仍應(yīng)按矩形截面計算縱向受拉鋼筋。 當(dāng)次梁按考慮內(nèi)力重分布方法設(shè)計時，不考慮支座處水平推力對彎矩的影響；調(diào)幅截面的相對受壓區(qū)高度應(yīng)滿足x0.35h。的限制4次梁的構(gòu)造要求 當(dāng)梁各跨內(nèi)和支座截面的配筋數(shù)量確定后，沿梁長縱向鋼筋的彎起和截斷，原則上應(yīng)按彎矩及剪力包羅圖處理。但根據(jù)工程經(jīng)驗總結(jié)，對于相鄰跨跨度相差不超過20，活荷載和恒荷載的比值qg3的連續(xù)次梁，可參照圖布置鋼筋。 但不少于2根 位于連續(xù)次梁下部彎起后剩余的縱向鋼筋，應(yīng)全部伸入支座，不得在跨間截斷。 連續(xù)次梁因截面上、下均配置有受力縱筋，所以一般均沿梁全長配置封閉式箍筋，第一根箍筋可距支座邊50mm處開始布置，同時在簡支端的支座范圍