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混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計之梁板結(jié)構(gòu)ppt演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有137頁\編輯于星期四混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計之梁板結(jié)構(gòu)ppt現(xiàn)在是2頁\一共有137頁\編輯于星期四一、概論梁板結(jié)構(gòu)的定義梁板結(jié)構(gòu)的分類肋梁樓蓋現(xiàn)在是3頁\一共有137頁\編輯于星期四梁板結(jié)構(gòu)的定義梁板結(jié)構(gòu):簡單地說,梁板結(jié)構(gòu)指由梁和板共同組成的受力體系(骨架),廣泛應(yīng)用于屋蓋、樓蓋、樓梯和雨篷等處。其支承體系可為柱或墻體。屋蓋:建筑上也叫屋頂,通常由防水層、(找坡層)、保溫層、(找平層)和結(jié)構(gòu)層組成,在結(jié)構(gòu)概念上特指結(jié)構(gòu)層。樓蓋:建筑上也叫樓層,通常由面層、(找平層)、結(jié)構(gòu)層、頂棚共同組成,在結(jié)構(gòu)概念上特指結(jié)構(gòu)層。小結(jié):樓蓋和屋蓋在建筑概念上有所不同,而在結(jié)構(gòu)概念上基本相同,因此可以統(tǒng)稱為樓(屋)蓋體系。現(xiàn)在是4頁\一共有137頁\編輯于星期四樓蓋(屋蓋)現(xiàn)在是5頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是6頁\一共有137頁\編輯于星期四樓(屋)蓋的主要作用:承受樓面上的豎向荷載并傳到豎向結(jié)構(gòu)上;將水平荷載傳遞或分配到豎向結(jié)構(gòu);作為豎向結(jié)構(gòu)的水平聯(lián)系構(gòu)件或支撐點。對樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求:強度:足以抵抗荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力。剛度:足以抵抗在荷載作用下產(chǎn)生的豎向和水平變形。連接可靠:通過構(gòu)造要求和梁柱節(jié)點設(shè)計來予以保證。現(xiàn)在是7頁\一共有137頁\編輯于星期四按施工方法分按結(jié)構(gòu)型式分梁板結(jié)構(gòu)的分類現(xiàn)在是8頁\一共有137頁\編輯于星期四按施工方法分:
現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式現(xiàn)澆式:整體性好,抗震性強,防水性強適用范圍:布置口有特殊要求的各種樓蓋,如多層廠房中需要布置重型機器設(shè)備或要求開設(shè)較復(fù)雜的孔洞;抵抗動荷載作用的樓蓋;公共建筑的門廳部分、平面布置不規(guī)則局部樓蓋、防水要求較高的樓蓋(如衛(wèi)生間、廚房等);高層建筑及抗震結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在是9頁\一共有137頁\編輯于星期四裝配式:樓板采用混凝土預(yù)制構(gòu)件優(yōu)點:便于工業(yè)化生產(chǎn),在多層民用建筑;多層工業(yè)廠房廣泛應(yīng)用。缺點:整體性、抗震性、防水性較差,不便于開設(shè)孔洞,故對高層建筑有抗震設(shè)防要求的建筑及使用要求防水或開設(shè)孔洞的樓面不宜采用。
按施工方法分:
現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式現(xiàn)在是10頁\一共有137頁\編輯于星期四其整體性較裝配式的要好,較現(xiàn)澆式節(jié)省模板和支撐。但由于用鋼量及焊接量大并二次澆筑混凝土,對施工進度、工程造價帶來不利影響。適用于荷載較大的多層廠房、高層民用建筑及有抗震設(shè)防要求的建筑。按施工方法分:
現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式裝配整體式樓蓋:疊合梁、預(yù)制板現(xiàn)在是11頁\一共有137頁\編輯于星期四按結(jié)構(gòu)形式分:
肋梁樓蓋、無梁樓蓋(板柱結(jié)構(gòu))1.肋梁樓蓋:由梁板組成的現(xiàn)澆樓蓋稱組成:由板、次梁、主梁組成。
用梁將樓板分成多個區(qū)格,從而形成整澆的連續(xù)板和連續(xù)梁,板厚是梁高的一部分,故梁截面形狀為T形,
板區(qū)格:板的四周支撐在次梁、主梁上,一般將四周由主、次梁支撐的板稱為一個板區(qū)格。分類:
單向板肋梁樓蓋
雙向板肋梁樓蓋
密肋樓蓋
井式樓蓋現(xiàn)在是12頁\一共有137頁\編輯于星期四密肋樓蓋密肋樓蓋密肋樓蓋由薄板和間距較小(0.5~1m)的肋梁組成。板厚很小,梁高也較肋梁樓蓋小,結(jié)構(gòu)自重較輕。現(xiàn)在是13頁\一共有137頁\編輯于星期四井式樓蓋井式樓蓋井字梁樓蓋由雙向板和交叉梁系(兩個方向的梁截面相同)組成。能滿足建筑物有較大空間的使用要求,受力合理,其截面高度明顯低于單跨梁,可降低層高,宜用于跨度較大且柱網(wǎng)呈方形的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在是14頁\一共有137頁\編輯于星期四單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋肋梁樓蓋的傳力路線:板-次梁—主梁-柱(墻)-基礎(chǔ)。現(xiàn)在是15頁\一共有137頁\編輯于星期四2、無梁樓蓋:不設(shè)梁,而將板直接支承在柱上的樓蓋無柱帽的無梁樓蓋板直接支承于柱上,其傳力途徑是荷載由板傳至柱或墻。結(jié)構(gòu)高度小,凈空大,樓板底面平整、支模簡單,但樓板厚度大、用鋼量較大,常用于倉庫、商店等柱網(wǎng)布置接近方形的建筑。當(dāng)柱網(wǎng)較小時(3~4m),柱頂可不設(shè)柱帽;當(dāng)柱網(wǎng)較大(6~8m)且荷載較大時,柱頂設(shè)柱帽以提高板的抗沖切能力。有柱帽的無梁樓蓋現(xiàn)在是16頁\一共有137頁\編輯于星期四肋梁樓蓋組成:板(單向、雙向)梁(次梁、主梁)單向板與雙向板次梁與主梁現(xiàn)在是17頁\一共有137頁\編輯于星期四如圖:整體式梁板結(jié)構(gòu),四邊支承板受均布荷載q的作用。分析:在板中央取兩個單位寬度的正交板帶;不考慮平行板帶間的相互影響;依據(jù)跨中變形協(xié)調(diào)條件。現(xiàn)在是18頁\一共有137頁\編輯于星期四由上式可見:由于板帶支承條件和板厚相同(α1=α2),則兩個方向分配的荷載僅與其跨度比或與其線剛度比有關(guān)。l2/l1≥3時:q主要由短向板承受,長向板分配的荷載可忽略不計,此時板為單向板;l2/l1<3時:q主要由短向板承受,但長向板分配的荷載不可忽略,此時板為雙向板;令:則:現(xiàn)在是19頁\一共有137頁\編輯于星期四《規(guī)范》規(guī)定:l2/l1≥3時,按單向板設(shè)計;l2/l1≤2時,按雙向板設(shè)計;2<l2/l1<3時,宜按雙向板設(shè)計;若按單向板設(shè)計時,沿長邊方向應(yīng)配置不少于短邊方向25%的受力鋼筋。現(xiàn)在是20頁\一共有137頁\編輯于星期四同理,對于兩正交梁x、y:若x方向梁的高跨比遠大于y方向時,梁的荷載主要由x方向梁承受,而y方向梁所承受的荷載很小,可忽略不計,則稱x方向梁為主梁,y方向梁為次梁。主梁是次梁的支座。現(xiàn)在是21頁\一共有137頁\編輯于星期四二、整體式單向板梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)平面布置及確定基本尺寸計算簡圖結(jié)構(gòu)最不利荷載組合連續(xù)梁、板按彈性理論方法的內(nèi)力計算連續(xù)梁、板按塑性理論方法的內(nèi)力計算單向板肋梁樓蓋的截面設(shè)計與構(gòu)造要求現(xiàn)在是22頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容從總體來說,結(jié)構(gòu)設(shè)計本身包括概念設(shè)計和數(shù)值設(shè)計兩個大的方面。簡單地說,概念設(shè)計就是抗震構(gòu)造設(shè)計,從地震震害角度對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本尺寸作出有關(guān)的規(guī)定,同時提出有關(guān)的構(gòu)造要求;而數(shù)值設(shè)計就是進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析,并根據(jù)內(nèi)力配置鋼筋。設(shè)計步驟:結(jié)構(gòu)布置;確定結(jié)構(gòu)上的荷載及計算單元;確定計算簡圖;結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算;配筋計算;根據(jù)構(gòu)造要求配置鋼筋;繪制結(jié)構(gòu)施工圖。現(xiàn)在是23頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)布置及確定基本尺寸結(jié)構(gòu)布置梁板基本尺寸
現(xiàn)在是24頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)布置單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置通常有以下三種方案:主梁沿橫向布置
主梁沿縱向布置
有中間走道柱網(wǎng)、梁格劃分要注意:盡量規(guī)整,布置越簡單、整齊、統(tǒng)一,越能符合經(jīng)濟和美觀的要求。梁、板結(jié)構(gòu)盡可能劃分為等跨度,便于設(shè)計和施工。主梁跨度范圍內(nèi)次梁根數(shù)宜為偶數(shù),以使主梁受力合理。現(xiàn)在是25頁\一共有137頁\編輯于星期四梁、板結(jié)構(gòu)基本尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力、剛度和裂縫控制等要求確定。單向板梁板結(jié)構(gòu)尺寸建議如下:單向板的經(jīng)濟跨度一般為2-3m;次梁的經(jīng)濟跨度一般為4-6m;主梁的經(jīng)濟跨度一般為5-8m。梁、板一般不做剛度驗算的最小截面尺寸為:板:h=(1/30—1/40)l板次梁:h=(1/12—1/18)l次梁主梁:h=(1/8—1/14)l主梁梁、板構(gòu)件基本尺寸現(xiàn)在是26頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)的荷載及其計算單元
(一)作用在梁板結(jié)構(gòu)上的荷載作用在梁板結(jié)構(gòu)上的荷載包括:永久荷載:包括結(jié)構(gòu)自重、地面及天棚(抹灰)、隔墻及永久性設(shè)備等荷載;可變荷載:包括人群、貨物以及雪荷載、屋面積灰和施工活荷載等;可變荷載的分布通常是不規(guī)則的,在工程設(shè)計中一般折算成等效均布荷載;作用在板、梁上的活荷載在一跨內(nèi)均按滿跨布置,不考慮半跨內(nèi)活荷載作用的可能性。各項荷載的分項系數(shù)和取值詳見《荷載規(guī)范》。現(xiàn)在是27頁\一共有137頁\編輯于星期四(二)荷載計算單元單向板:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受作用在其上的使用活荷載;通常取1m寬度作為荷載計算單元。次梁:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受板傳來的荷載。計算板傳來的荷載時,為簡化計算,不考慮板的連續(xù)性,通常將連續(xù)板視為簡支板,取寬度為次梁跨度的荷載帶作為荷載計算單元。主梁:除承受結(jié)構(gòu)自重、抹灰荷載外,還要承受次梁傳來的集中荷載。為簡化計算,不考慮次梁的連續(xù)性,通常將次梁視為簡支梁,以兩側(cè)次梁的支座反力作為主梁荷載;一般說來,主梁自重及抹灰荷載較次梁傳遞的集中荷載小得多,也可以簡化為集中荷載。現(xiàn)在是28頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁板主梁板的負荷面積主梁集中荷載的負荷面積次梁的負荷面積次梁主梁柱1m次梁的間距現(xiàn)在是29頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)的計算簡圖結(jié)構(gòu)計算單元結(jié)構(gòu)支承條件與折減荷載結(jié)構(gòu)計算跨度結(jié)構(gòu)計算跨數(shù)結(jié)構(gòu)計算簡圖:計算模型:結(jié)構(gòu)計算單元、支承條件、計算跨度和跨數(shù)荷載圖示:荷載單元、荷載性質(zhì)和形式、荷載位置及數(shù)值現(xiàn)在是30頁\一共有137頁\編輯于星期四板:與荷載計算單元相同——1m寬的矩形截面板次梁:取翼緣寬度為次梁間距的T形截面帶主梁:取翼緣寬度為主梁間距的T形截面帶結(jié)構(gòu)計算單元現(xiàn)在是31頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是32頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)支承條件:支承在磚柱和墻上當(dāng)整體式梁板結(jié)構(gòu)的板、次梁或主梁支承在磚柱或墻上時,結(jié)構(gòu)之間均可視為鉸支座,磚柱、墻對它們的嵌固作用比較小,可以在構(gòu)造設(shè)計中予以考慮。支承在柱上對于整體式梁板結(jié)構(gòu),當(dāng)板、梁和柱整體現(xiàn)澆時,板支承在次梁上,次梁支承在主梁上,主梁支承在柱上。則次梁對板,主梁對次梁,柱對主梁將有一定的約束作用,該約束作用在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時必須予以考慮。結(jié)構(gòu)的支承條件及折算荷載現(xiàn)在是33頁\一共有137頁\編輯于星期四折減荷載:在確定單向板肋梁樓蓋梁、板的計算簡圖時,曾假定其支座為鉸支座。如果板或梁支承在墻上時,這種假定是正確的。但是,當(dāng)板與次梁、次梁與主梁整澆在一起時,為了考慮次梁對板、主梁對次梁的約束對其內(nèi)力的影響,就要考慮折算荷載。板與次梁整澆在一起,板的轉(zhuǎn)動將引起次梁扭轉(zhuǎn)。由于次梁抗扭作用,板在支承處不能自由轉(zhuǎn)動,不符合“自由轉(zhuǎn)動的鏈桿支座”的假設(shè),且板的轉(zhuǎn)角變小,減小了板的內(nèi)力。為使板的內(nèi)力計算值更接近于實際,需對其進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這種方法也適用于主梁上的次梁。折算荷載:是為了減少由于支承條件的假定所產(chǎn)生的與實際條件的偏差,而對恒、活載進行調(diào)整后所采用的樓面荷載。現(xiàn)在是34頁\一共有137頁\編輯于星期四恒載在整個樓面和次梁上滿布,使連續(xù)板或連續(xù)梁在支坐處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角為零或者很小可以不計。因此,板或次梁在支承處的轉(zhuǎn)動主要是由活荷載的不均勻布置產(chǎn)生。可以通過減小活荷載來減小板和次梁的轉(zhuǎn)角;同時為保證連續(xù)板和連續(xù)梁的彎矩不減小,將減小的活荷載加到恒載中。在計算板和次梁的內(nèi)力時,采用折算荷載:連續(xù)板g'=g+q/2,q'=q/2連續(xù)梁g'=g+q/4,q'=3q/4折減荷載的確定:標準值--設(shè)計值--折算荷載在均布荷載作用下,板和次梁的內(nèi)力按折算荷載設(shè)計值進行計算。現(xiàn)在是35頁\一共有137頁\編輯于星期四定義:指單跨梁、板支座反力的合力作用線間的距離,一般取近似值。計算跨度的取值原則:(1)中間跨取支承中心線之間的距離;(2)邊跨與支承情況有關(guān)。取值(P13-14):結(jié)構(gòu)計算跨度塑性理論計算:連續(xù)板連續(xù)梁彈性理論計算:多跨梁/板單跨梁/板現(xiàn)在是36頁\一共有137頁\編輯于星期四梁:板:磚墻l01abbln1ln2ln3l01l02l03如按彈性理論計算:現(xiàn)在是37頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)的計算跨數(shù)結(jié)構(gòu)計算中對于等跨度、等剛度、荷載和支承條件相同的多跨連續(xù)梁、板,經(jīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析表明:除端部兩跨內(nèi)力外,其他所有中間跨的內(nèi)力都較為接近,內(nèi)力相差很小,在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以忽略不計。因此,所有中間跨內(nèi)力可以由一跨代表。當(dāng)結(jié)構(gòu)實際跨數(shù)多于五跨時,可以按五跨進行內(nèi)力計算;對于多跨連續(xù)梁、板的跨數(shù)小于五跨的按實際跨數(shù)計算;對于跨度、剛度、荷載及支承條件不同的多跨連續(xù)梁、板,應(yīng)按實際跨數(shù)進行結(jié)構(gòu)分析,如下圖所示。現(xiàn)在是38頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是39頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)最不利荷載組合1.結(jié)構(gòu)控制截面:對結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制作用的截面。如何確定??取決于結(jié)構(gòu)截面的內(nèi)力與抗力的比值(M/Mu),比值最大者的截面即為控制截面。對于等截面的連續(xù)梁板結(jié)構(gòu),若結(jié)構(gòu)截面配筋相同,梁、板的控制截面在支座處和跨中處。包括跨中最大正彎矩、跨中最大負彎矩(絕對值)、支座最大負彎矩(絕對值)、支座最大剪力。內(nèi)力:結(jié)構(gòu)在外力作用下,其內(nèi)部產(chǎn)生的力,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求得。抗力:由結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的屬性(截面大小、混凝土等級、鋼筋配置),按照混凝土設(shè)計原理求得的截面承載力。現(xiàn)在是40頁\一共有137頁\編輯于星期四2.結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合——即確定活荷載的最不利布置
由于結(jié)構(gòu)是超靜定的,某一荷載對不同部位的影響有大小和利弊之分;同樣,不同位置的荷載對某一點的內(nèi)力也有大小和利弊之分。荷載的不利布置是指可得到某截面的最大內(nèi)力(絕對值)的荷載布置。但恒荷載是永久荷載,且滿布在結(jié)構(gòu)上,故在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力是不變的。而活荷載作用于結(jié)構(gòu)上的位置是變化的,因而產(chǎn)生的內(nèi)力也是變化的。則研究結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合,主要研究活荷載的最不利布置。研究方法:依據(jù)結(jié)構(gòu)的彈性變形曲線現(xiàn)在是41頁\一共有137頁\編輯于星期四
現(xiàn)在是42頁\一共有137頁\編輯于星期四活荷載的最不利布置規(guī)律:(a)支座截面最大負彎矩,在左右二跨布置,然后隔跨布置;(b)跨內(nèi)截面最大正彎矩時,在該跨布置,然后隔跨布置;(c)跨內(nèi)最大負彎矩時,該跨不布置,在鄰跨布置,然后隔跨布置;(d)中間跨支座最大剪力時,活荷載布置與(a)相同;(e)邊跨支座截面最大建立,活載布置與(b)相同。荷載不同布置時連續(xù)梁的剪力圖現(xiàn)在是43頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是44頁\一共有137頁\編輯于星期四
一般地,N跨連續(xù)梁、板有N+1種最不利荷載組合。現(xiàn)在是45頁\一共有137頁\編輯于星期四按彈性理論分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力1.假設(shè):混凝土為彈性體;結(jié)構(gòu)荷載與內(nèi)力、荷載與變形、內(nèi)力與變形均成線性關(guān)系。2.內(nèi)力計算:彎矩分配法對于等跨連續(xù)梁(或連續(xù)梁各跨跨度相差不超過10%),可由相關(guān)計算手冊查出相應(yīng)的內(nèi)力系數(shù),利用下列公式計算跨內(nèi)或支座截面的最大內(nèi)力。在均布及三角形荷載作用下:在集中荷載作用下:現(xiàn)在是46頁\一共有137頁\編輯于星期四3、內(nèi)力包絡(luò)圖將同一結(jié)構(gòu)在各種荷載的最不利組合作用下的內(nèi)力圖(彎矩圖或剪力圖)疊畫在同一張圖上,其外包線所形成的圖形稱為內(nèi)力包絡(luò)圖。內(nèi)力包絡(luò)圖反映出各截面可能產(chǎn)生的最大內(nèi)力值,是設(shè)計時選擇截面和布置鋼筋的依據(jù)。例1現(xiàn)在是47頁\一共有137頁\編輯于星期四
現(xiàn)在是48頁\一共有137頁\編輯于星期四
現(xiàn)在是49頁\一共有137頁\編輯于星期四
繪制彎矩包絡(luò)圖的步驟:列出恒荷載及其與各種可能的最不利活荷載布置的組合。對上述每一種荷載組合求出各控制截面的彎矩,并以連線為基線繪出各跨在相應(yīng)荷載作用下的彎矩圖。
將幾種荷載組合下的彎矩圖匯總與同一個坐標下,繪出彎矩圖的外包線。現(xiàn)在是50頁\一共有137頁\編輯于星期四?練習(xí):分析以下兩跨連續(xù)梁的彎矩包絡(luò)圖現(xiàn)在是51頁\一共有137頁\編輯于星期四彈性分析存在的問題:確定計算簡圖后各截面內(nèi)力分布規(guī)律不變化;某一截面的內(nèi)力達到其內(nèi)力設(shè)計值時,就認為整個結(jié)構(gòu)達到其承載力。現(xiàn)在是52頁\一共有137頁\編輯于星期四例2
:已知某單向現(xiàn)澆板建筑布置如下圖示,板厚均為100mm,板上作用活荷載標準值Q=2KN/m2,恒荷載標準值G=4.5KN/m2,試按照彈性計算方法確定板2的跨中最大彎矩和2軸線處支座最大彎矩。現(xiàn)在是53頁\一共有137頁\編輯于星期四解:(1)確定計算簡圖如下
確定欲計算板2的跨中最大彎矩時的最不利活荷載布置方式,并按照彎矩分配傳遞確定此時板2的兩端支座彎矩:現(xiàn)在是54頁\一共有137頁\編輯于星期四其中:g=1.2x4.5+1.4x2/2=6.8
q=1.4x2/2=1.4
g+q=8.2
確定欲計算2軸線處支座最大彎矩時的最不利活荷載布置方式,并按照彎矩分配傳遞確定此時2軸線處的兩端支座彎矩。(具體數(shù)值計算略):現(xiàn)在是55頁\一共有137頁\編輯于星期四建筑平面現(xiàn)在是56頁\一共有137頁\編輯于星期四結(jié)構(gòu)平面現(xiàn)在是57頁\一共有137頁\編輯于星期四整體式單向板梁板梁板結(jié)構(gòu)——考慮內(nèi)力重分布的塑性理論分析現(xiàn)在是58頁\一共有137頁\編輯于星期四在鋼筋屈服截面,從鋼筋屈服到達到極限承載力,截面在外彎矩增加很小的情況下產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)動,表現(xiàn)得猶如一個能夠轉(zhuǎn)動的鉸,稱為“塑性鉸”。適筋梁1.塑性鉸(plastichinge)
塑性鉸塑性彎矩現(xiàn)在是59頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性鉸與理想鉸的比較理想鉸是一種機械裝置,而塑性鉸的轉(zhuǎn)動則是受拉鋼筋和受壓區(qū)混凝土的塑性變形、受拉區(qū)混凝土裂縫開展的結(jié)果;理想鉸不能傳遞彎矩,塑性鉸則可傳遞一定數(shù)值的塑性彎矩;理想鉸為雙向鉸,塑性鉸為單向鉸;理想鉸集中于一點,而塑性鉸有一定長度(約(1~1.5)h)。現(xiàn)在是60頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性鉸的位置連續(xù)梁、板結(jié)構(gòu):塑性鉸一般出現(xiàn)在支座和跨中截面。支座處塑性鉸:一般出現(xiàn)在交界處;若結(jié)構(gòu)中間支座為磚墻、柱時,塑性鉸出現(xiàn)在墻體中心線處。現(xiàn)在是61頁\一共有137頁\編輯于星期四無多余約束幾何不變幾何可變幾何可變塑性鉸先在支座處出現(xiàn):塑性鉸先在跨中出現(xiàn):塑性鉸先在支座處出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)更有利塑性鉸出現(xiàn)的順序?qū)Y(jié)構(gòu)的影響:現(xiàn)在是62頁\一共有137頁\編輯于星期四2.連續(xù)梁、板的塑性內(nèi)力重分布
混凝土結(jié)構(gòu)由于剛度比值改變或出現(xiàn)塑性鉸,引起結(jié)構(gòu)計算簡圖變化,從而使結(jié)構(gòu)內(nèi)力不再服從彈性理論的內(nèi)力分布規(guī)律的現(xiàn)象,稱為塑性內(nèi)力重分布或內(nèi)力重分布超靜定結(jié)構(gòu)存在多余聯(lián)系,其內(nèi)力是按剛度分配的。材料進入彈塑性階段,產(chǎn)生塑性鉸,改變結(jié)構(gòu)的剛度,引起結(jié)構(gòu)計算簡圖變化。現(xiàn)在是63頁\一共有137頁\編輯于星期四開裂到出現(xiàn)第一個塑性鉸;第一個塑性鉸到結(jié)構(gòu)破壞。第一階段內(nèi)力重分布:由裂縫的形成與開展導(dǎo)致截面剛度比變化而引起;第二階段內(nèi)力重分布:主要是塑性鉸的轉(zhuǎn)動所引起。連續(xù)梁板考慮內(nèi)力重分布的內(nèi)力計算:對承載力計算是指第二階段;對裂縫驗算是指第一階段。內(nèi)力重分布過程(從裂縫產(chǎn)生到結(jié)構(gòu)破壞的整個過程):現(xiàn)在是64頁\一共有137頁\編輯于星期四完全的內(nèi)力重分布:已出現(xiàn)的塑性鉸都具有足夠的轉(zhuǎn)動能力,能夠保證最后一個使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體系的塑性鉸的形成。不完全的內(nèi)力重分布:塑性鉸轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)混凝土被壓碎,結(jié)構(gòu)尚未變成幾何可變體系。塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力:與配筋率的大小有關(guān)。配筋率過大,難以形成塑性鉸或出現(xiàn)的塑性鉸轉(zhuǎn)動能力不足,不能保證結(jié)構(gòu)實現(xiàn)完全的內(nèi)力重分布;過小則會使結(jié)構(gòu)承載力過早達到極限。內(nèi)力重分布的程度:——主要取決于塑性鉸的轉(zhuǎn)動能力現(xiàn)在是65頁\一共有137頁\編輯于星期四3.結(jié)構(gòu)設(shè)計中的內(nèi)力分析針對混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況,在設(shè)計中應(yīng)如何處理??采用考慮內(nèi)力重分布的塑性理論分析方法!!如何做到“考慮內(nèi)力重分布”??采用彎矩調(diào)幅法進行內(nèi)力計算!!現(xiàn)在是66頁\一共有137頁\編輯于星期四“考慮內(nèi)力重分布的塑性理論分析法”的應(yīng)用混凝土超靜定結(jié)構(gòu):混凝土非彈性變形、裂縫的出現(xiàn)和開展、鋼筋的滑移和屈服、塑性鉸的形成和轉(zhuǎn)動等因素的影響,結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度在各受力階段不斷變化。考慮結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布,建立彈塑性的內(nèi)力計算方法,不僅可以使結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析與截面設(shè)計相協(xié)調(diào),使設(shè)計更為合理,而且:能夠正確計算結(jié)構(gòu)承載力和驗算使用階段的變形與裂縫;可以使結(jié)構(gòu)在破壞時有較多的截面達到極限承載力,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力,更有效地節(jié)約材料;利用結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,可以合理調(diào)整鋼筋布置,緩解支座鋼筋擁擠現(xiàn)象,簡化配筋構(gòu)造,方便混凝土澆搗,提高施工效率和質(zhì)量;根據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布現(xiàn)象,在一定條件下可以人為控制結(jié)構(gòu)中的彎矩分布,從而使設(shè)計得以簡化。現(xiàn)在是67頁\一共有137頁\編輯于星期四考慮內(nèi)力重分布的計算方法以形成塑性鉸為前提,因此下列情況不宜采用:在使用階段不允許出現(xiàn)裂縫或?qū)α芽p有較嚴格限制的結(jié)構(gòu),如水池、自防水屋面,以及處于侵蝕性環(huán)境中的結(jié)構(gòu);直接承受動力和重復(fù)荷載的結(jié)構(gòu);要求有較高承載力儲備的結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸的特性只能沿彎矩作用方向,繞不斷上升的中和軸發(fā)生單向轉(zhuǎn)動,而不像普通鉸那樣可沿任意方向轉(zhuǎn)動;只能在受拉區(qū)鋼筋開始屈服到受壓區(qū)混凝土壓壞的荷載范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動,而不像普通鉸那樣自始至終都可以轉(zhuǎn)動;在轉(zhuǎn)動的同時,能承擔(dān)一定的彎矩,其值為:
My≤M≤Mu
現(xiàn)在是68頁\一共有137頁\編輯于星期四截面彎矩調(diào)整的幅度:所謂彎矩調(diào)幅法,就是對結(jié)構(gòu)按彈性方法所求得的彎矩值進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(降低),以考慮結(jié)構(gòu)非彈性變形所引起的內(nèi)力重分布。截面的彎矩調(diào)整幅度用彎矩調(diào)幅系數(shù)β來表示。—調(diào)整后的彎矩設(shè)計值—按彈性方法算得的彎矩設(shè)計值彎矩調(diào)幅法通常是對彎矩較大的截面進行調(diào)整,然后按調(diào)整后的內(nèi)力進行截面設(shè)計和配筋,是一種實用設(shè)計方法。調(diào)幅值:人為降低的彎矩占原設(shè)計彎矩的比例。4.彎矩調(diào)幅法現(xiàn)在是69頁\一共有137頁\編輯于星期四l0l01F1Fl0/2l0/2ABAMB=-0.188Fl0M1=0.156Fl0彈性方法MB=0.038Fl0調(diào)幅彎矩M1
=0.156Fl0+0.019Fl0=0.175Fl0MB=-0.150Fl00.5MBM1M0調(diào)幅后的彎矩彎矩調(diào)幅系數(shù)滿足力的平衡條件例題:現(xiàn)在是70頁\一共有137頁\編輯于星期四兩跨鋼筋混凝土連續(xù)梁如圖所示。跨中截面極限彎矩(正)為Mu。B支座截面彎矩(負)為1.2Mu,試求:(1)按彈性理論計算此梁所能承受的均布荷載quk;(2)按塑性內(nèi)力重分布理論計算此梁所能承受的極限均布荷載qup(3)在qup作用下B支座的調(diào)幅是多少。?課堂練習(xí)現(xiàn)在是71頁\一共有137頁\編輯于星期四現(xiàn)在是72頁\一共有137頁\編輯于星期四應(yīng)用彎矩調(diào)幅法的一般原則:(1)鋼筋宜采用HRB335級和HRB400級熱軋帶肋鋼筋,也可采用HPB235級和RRB400級熱軋光面鋼筋,混凝土強度等級宜在C20~C45范圍內(nèi)選用;(4)調(diào)整后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力必須滿足靜力平衡條件:(2)一般不宜超過0.25,不等跨連續(xù)梁、板不宜超過0.2;(3)不應(yīng)超過0.35,不宜小于0.10;且不小于按彈性方法求得的考慮荷載最不利布置的跨中最大彎矩,同時,連續(xù)梁、板各控制截面的彎矩值不宜小于簡支梁跨中彎矩值的1/3。現(xiàn)在是73頁\一共有137頁\編輯于星期四此外,在調(diào)幅時,應(yīng)盡可能減少支座上部承受負彎矩的鋼筋,盡可能使各跨最大正彎矩與支座負彎矩相等,以便于布置鋼筋。(5)在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段,考慮彎矩調(diào)幅后,連續(xù)梁下列區(qū)段內(nèi)按《規(guī)范》算得的箍筋用量,一般應(yīng)增大20%,增大的范圍為:對于集中荷載,取支座邊至最近一個集中荷載之間的區(qū)段;對于均布荷載,取支座邊至距支座邊l.05
的區(qū)段(為截面的有效高度);(6)應(yīng)在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段適當(dāng)增加箍筋數(shù)量受剪配箍率:(防斜拉)(7)必須滿足正常使用階段變形及裂縫寬度的要求,經(jīng)彎矩調(diào)幅后,構(gòu)件在正常使用階段不應(yīng)出現(xiàn)塑性鉸;(8)不等跨連續(xù)梁、板各跨中截面的彎矩不宜調(diào)整。現(xiàn)在是74頁\一共有137頁\編輯于星期四⑴按彈性理論計算連續(xù)梁、板在各種最不利荷載組合時結(jié)構(gòu)支座截面的彎矩最大值⑵采用調(diào)幅系數(shù)降低各支座截面彎矩,彎矩設(shè)計值:⑶結(jié)構(gòu)支座截面塑性鉸的塑性彎矩值確定之后,超靜定連續(xù)梁、板結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算就可轉(zhuǎn)化為多跨簡支梁、板結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算。(注意:簡支梁、板端部作用有調(diào)幅后的塑性彎矩)結(jié)構(gòu)的跨中彎矩應(yīng)取彈性分析所得的最不利彎矩和按下式計算值中的較大者。⑷校核調(diào)幅后支座和跨中截面的彎矩值,均不宜小于⑸按最不利荷載布置和調(diào)幅后的支座彎矩,由平衡條件求得控制截面的剪力設(shè)計值。⑹繪制連續(xù)梁、板的彎矩和剪力包絡(luò)圖結(jié)構(gòu)考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法具體步驟:現(xiàn)在是75頁\一共有137頁\編輯于星期四用彎矩調(diào)幅法計算等跨連續(xù)梁、板內(nèi)力(1)等跨連續(xù)梁各跨跨中及支座截面的彎矩設(shè)計值均布荷載:間距相同、大小相等的集中荷載:M—彎矩設(shè)計值
—連續(xù)梁考慮塑性內(nèi)力重分布的彎矩系數(shù);按表1.3采用、—沿梁單位長度上的恒荷載設(shè)計值、活荷載設(shè)計值
—計算跨度
—集中荷載修正系數(shù)為了簡化計算,也可對各截面均取相同值,跨中中點處作用一個集中荷載,取2,三分點處作用兩個集中荷載,取3,四分點處作用有三個集中荷載時,取4。現(xiàn)在是76頁\一共有137頁\編輯于星期四(2)等跨連續(xù)梁的剪力設(shè)計值均布荷載:間距相同、大小相等的集中荷載:(3)等跨連續(xù)單向板,各跨跨中及支座截面的彎矩設(shè)計值均布荷載:
—考慮塑性內(nèi)力重分布的剪力系數(shù)
—跨內(nèi)集中荷載的個數(shù)
—連續(xù)板考慮塑性內(nèi)力重分布的彎矩系數(shù)現(xiàn)在是77頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁對板、主梁對次梁的轉(zhuǎn)動約束作用,以及活荷載的不利布置等因素,在按彎矩調(diào)幅法分析結(jié)構(gòu)時均已考慮。按塑性理論計算內(nèi)力中幾個問題的說明跨度值:計算跨中彎矩和支座剪力:取本跨跨度;計算支座彎矩:取相鄰兩跨較大跨度公式適用于:的等跨連續(xù)梁、板或相鄰兩跨跨度相差小于10%的不等跨連續(xù)梁、板。現(xiàn)在是78頁\一共有137頁\編輯于星期四對于相鄰兩跨跨度相差大于10%的不等跨連續(xù)梁、板,按彎矩調(diào)幅法計算步驟進行,但不能直接使用上述表格;對不等跨連續(xù)板也可以采用以下計算方法:從較大跨度板開始計算,在下列范圍內(nèi)選定跨中的彎矩設(shè)計值。邊跨:中間跨:然后,按照選定的跨中彎矩設(shè)計值,由靜力平衡條件,來確定較大跨度的兩端支座彎矩設(shè)計值,再以此支座彎矩設(shè)計值為已知值,重復(fù)上述條件和步驟確定鄰跨的跨中彎矩和相鄰支座的彎矩設(shè)計值。現(xiàn)在是79頁\一共有137頁\編輯于星期四有一承受均布荷載的五跨等跨連續(xù)梁,兩端擱置在墻上,其活荷載與恒荷載之比q/g=3,用調(diào)幅法確定各跨的跨中和支座截面的彎矩設(shè)計值。
例解:(1)折算荷載折算恒荷載折算活荷載現(xiàn)在是80頁\一共有137頁\編輯于星期四
(2)支座B彎矩連續(xù)梁按彈性理論計算,當(dāng)支座B產(chǎn)生最大負彎矩時,荷載應(yīng)布置在1,2,4跨,故:規(guī)程實際取考慮調(diào)幅20%,即β=0.2,則:,相當(dāng)于支座調(diào)幅值為:現(xiàn)在是81頁\一共有137頁\編輯于星期四
(3)邊跨跨中彎矩簡支梁跨中彎矩當(dāng)下調(diào)后,B支座截面塑性彎矩已知,超靜定連續(xù)梁的第一跨梁則成為靜定梁(簡支梁),在均布荷載與共同作用下,根據(jù)第一跨梁靜力平衡條件,相應(yīng)跨內(nèi)最大正彎矩出現(xiàn)在距端支座處,其值為:現(xiàn)在是82頁\一共有137頁\編輯于星期四
按彈性理論,當(dāng)活荷載布置在1,3,5跨時,邊跨跨內(nèi)出現(xiàn)最大彎矩,則:取、兩者的大值,作為跨中截面的彎矩設(shè)計值。為方便起見,彎矩系數(shù)取為1/11校核調(diào)幅后支座和跨中截面的彎矩值,均不宜小于:現(xiàn)在是83頁\一共有137頁\編輯于星期四單向板的截面設(shè)計與構(gòu)造要求單向板肋梁樓蓋的截面設(shè)計與構(gòu)造要求截面設(shè)計
1)板的計算單元通常取為1m,按單筋矩形截面設(shè)計;2)板一般能滿足斜截面受剪承載力要求,設(shè)計時可不進行受剪承載力驗算;3)對四周與梁整體連接的單向板,其中間跨的跨中截面及中間支座截面的計算彎矩可減少20%,其它截面則不予降低(如板的角區(qū)格、邊跨的跨中截面及第一內(nèi)支座截面的計算彎矩則不折減)。現(xiàn)在是84頁\一共有137頁\編輯于星期四對于四周與梁整體相連的板,在荷載作用下跨中下部及支座上部將出現(xiàn)裂縫,使板的實際軸線呈拱形。因支座不能自由移動,則使板在豎向荷載作用產(chǎn)生橫向推力(稱為薄膜力),此推力將使板的內(nèi)力有所降低(在板面荷載作用下,板對次梁產(chǎn)生主動水平推力)。板的薄膜效應(yīng)(內(nèi)拱作用)現(xiàn)在是85頁\一共有137頁\編輯于星期四薄膜效應(yīng)對板的承載能力有著很大的影響:板的極限承載力q由兩部分組成,一部分為根據(jù)彈塑性理論計算求得的極限荷載q1,另一部分為形成的混凝土拱的極限承載力q2。總的極限荷載為q=q1+q2。在支承邊界受到水平約束時,鋼筋混凝土板的受壓區(qū)高度明顯高于未受水平約束板的受壓區(qū)高度,它的大小等于純彎時板的受壓區(qū)高度與水平受約束板內(nèi)形成的混凝土拱厚度之和。現(xiàn)在是86頁\一共有137頁\編輯于星期四因此,對于中間跨的跨中截面及中間支座,可按計算所得彎矩減少20%。板的內(nèi)拱作用可以提高構(gòu)件的受彎承載力。現(xiàn)在是87頁\一共有137頁\編輯于星期四配筋構(gòu)造1)板的受力鋼筋鋼筋種類一般采用HPB235、HRB335常用直徑6mm、8mm、10mm、12mm,負鋼筋宜采用較大直徑間距一般不小于70mm板厚h≤150mm時,不宜大于200mm板厚h>150mm時,不宜大于1.5h,且不宜大于250mm
彎起式錨固好,整體性好,節(jié)約鋼筋,施工復(fù)雜分離式錨固較差,用鋼量稍高,但施工方便(工程應(yīng)用較多)鋼筋彎鉤板底鋼筋:半圓彎鉤,負鋼筋:直鉤(撐在底模上)彎起、截斷一般按構(gòu)造處理板相鄰跨度相差超過20%或各跨荷載相差較大時,應(yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定
板中受力鋼筋配筋構(gòu)造現(xiàn)在是88頁\一共有137頁\編輯于星期四連續(xù)板受力鋼筋兩種配置方式上彎點距支座邊緣的距離為ln/6,彎起角度一般為30°,h>120㎜時,可為45°當(dāng)q/g≤3時,a=ln/4當(dāng)q/g>3時,a=ln/3板在砌體墻上支承長度不宜小于120㎜,并大于板厚h伸入支座的跨中正彎矩鋼筋,間距不應(yīng)大于400㎜且截面積不得少于受力筋的1/3,下部縱向受力鋼筋伸入支座的錨固長度不應(yīng)小于5d.當(dāng)連續(xù)板內(nèi)溫度、收縮應(yīng)力較大時,伸入支座的錨固長度宜適當(dāng)增加。整澆嵌固在砌體墻內(nèi)現(xiàn)在是89頁\一共有137頁\編輯于星期四其它說明:⑴當(dāng)多跨單向板、多跨雙向板采用分離式配筋時,跨中正彎矩鋼筋宜全部伸入支座;支座負彎矩鋼筋向跨內(nèi)的延伸長度應(yīng)覆蓋負彎矩圖,并滿足鋼筋錨固的要求。⑵當(dāng)板厚>120㎜且承受的動荷載較大時,不宜采用分離式配筋。⑶鋼筋彎起一般采用隔一彎一或隔一彎二。彎起鋼筋直徑不宜小于12mm,且每方向不宜少于3根。⑷為了方便施工,選擇板內(nèi)正、負筋時,一般宜使它們的間距相同而直徑不同,通過調(diào)整鋼筋直徑來滿足鋼筋面積的要求,但鋼筋直徑不宜多于兩種。現(xiàn)在是90頁\一共有137頁\編輯于星期四2)構(gòu)造鋼筋:包括分布鋼筋、垂直于主梁的附加負鋼筋、垂直于承重墻的附加負鋼筋、板角附加短鋼筋板中分布鋼筋構(gòu)造要求
位置與受力鋼筋垂直,均勻布置于受力鋼筋的內(nèi)側(cè)作用①澆筑混凝土?xí)r固定受力鋼筋的位置②承受混凝土收縮和溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力③承擔(dān)并分布板上局部荷載產(chǎn)生的內(nèi)力④對四邊支承板,可承受在計算中未計及但實際存在的長跨方向的彎矩直徑不宜小于6mm間距不宜大于250mm,集中荷載較大或露天構(gòu)件,
分布鋼筋間距≤200mm。數(shù)量單向板中單位長度上的分布鋼筋,截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%,且不宜小于該方向板截面面積的0.15%(≥15%As
且≥0.15%bh。現(xiàn)在是91頁\一共有137頁\編輯于星期四垂直于主梁的附加負鋼筋數(shù)量:沿主梁方向每米不少于5根,直徑不宜小于8㎜,且單位長度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位寬度內(nèi)受力鋼筋截面面積的1/3。現(xiàn)在是92頁\一共有137頁\編輯于星期四垂直于墻的附加負鋼筋:現(xiàn)澆樓蓋周邊與混凝土梁或混凝土墻整體澆筑的單向板,鋼筋自梁邊或墻邊伸入板內(nèi)的長度:≥l0/5(雙向板中,≥l0/4)每米不少于58且其截面面積不宜小于板跨中相應(yīng)方向縱向鋼筋截面面積的1/3(≥As/3).嵌固在砌體墻內(nèi)的現(xiàn)澆混凝土板,其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長度:≥l0/7現(xiàn)在是93頁\一共有137頁\編輯于星期四板嵌入承重墻時的板面裂縫分布在板角部分,除因傳遞荷載使板在兩個正交方向引起負彎矩外,由于溫度收縮影響產(chǎn)生的角部拉應(yīng)力,也促使板角發(fā)生斜向裂縫。現(xiàn)在是94頁\一共有137頁\編輯于星期四板角附加短鋼筋:沿板的受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋,每米不少于58且其截面面積不宜小于該方向跨中受力鋼筋截面面積的1/3;沿非受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋,可根據(jù)經(jīng)驗適當(dāng)減少。鋼筋伸儀板內(nèi)的長度從墻邊算起不宜小于l0/4(短邊跨度)。現(xiàn)在是95頁\一共有137頁\編輯于星期四板的溫度、收縮鋼筋:在溫度、收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi),鋼筋間距宜取為150—200mm,并應(yīng)在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋。板的上、下表面沿縱、橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置,也可另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng),并與原有鋼筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固.現(xiàn)在是96頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁的截面設(shè)計與構(gòu)造要求
設(shè)計內(nèi)容:(1)正截面受彎承載力計算(2)斜截面受剪承載力計算(3)受力鋼筋的彎起和截斷設(shè)計要點:(1)由于次梁與板整體澆筑,正截面承載力計算中,跨中截面按T形截面考慮,支座截面按矩形截面考慮;(2)當(dāng)荷載、跨度較小時,一般可僅設(shè)置箍筋抗剪;否則,宜在支座附近設(shè)置彎起鋼筋,以減少箍筋用量;(3)滿足高跨比(1/18~1//12)、寬高比(1/3~1/2)的要求,一般不需驗算撓度和裂縫寬度截面設(shè)計現(xiàn)在是97頁\一共有137頁\編輯于星期四配筋構(gòu)造1)配筋形式:分離式(常用)彎起式(跨度較大或有較大動荷載時)宜優(yōu)先采用箍筋作為斜截面受剪鋼筋,次梁在砌體墻上的支承長度a≥240mm2)受力鋼筋的彎起和截斷:原則上應(yīng)按彎矩包絡(luò)圖確定。但對于相鄰跨度不超過20%,承受均布荷裁且活荷載與恒荷載之比q/g≤3的次梁,可按下圖確定鋼筋彎起和截斷的位置。現(xiàn)在是98頁\一共有137頁\編輯于星期四次梁彎起式配筋現(xiàn)在是99頁\一共有137頁\編輯于星期四由于混凝土收縮量的增大,在梁的側(cè)面產(chǎn)生收縮裂縫的現(xiàn)象時有發(fā)生。裂縫一般呈棗核狀,兩頭尖而中間寬,向上伸至板底,向下至于梁底縱筋處,截面較高的梁,情況更為嚴重。《規(guī)范》規(guī)定,當(dāng)梁的腹板高度hw≥450mm時,在梁的兩個側(cè)面沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋(腰筋),每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋(不包括梁上、下部受力鋼筋及架立筋)的截面面積不應(yīng)小于腹板截面面積bhw的0.1%,且其間距不宜大于200mm。此處,腹板高度hw,矩形截面為有效高度;對T形截面,取有效高度減去翼緣高度;對I形截面,取腹板凈高。3)梁側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋:現(xiàn)在是100頁\一共有137頁\編輯于星期四(1)正截面受彎承載力計算(2)斜截面受剪承載力計算(3)受力鋼筋的彎起和截斷(按彎矩包絡(luò)圖確定)(4)主梁在砌體墻上的支承長度a≥370mm(5)截面有效高度:(6)附加橫向鋼筋附加箍筋(宜優(yōu)先選用)附加吊筋主梁的截面設(shè)計與構(gòu)造要求
單排鋼筋時h0=h—(55~60)mm雙排鋼筋時h0=h—(80~90)mm主梁支座處的截面有效高度現(xiàn)在是101頁\一共有137頁\編輯于星期四附加橫向鋼筋布置末端水平段長度在受拉區(qū)不應(yīng)小于20d,在受壓區(qū)不應(yīng)小于10d主次梁高度差,若過小,s宜適當(dāng)增大現(xiàn)在是102頁\一共有137頁\編輯于星期四附加箍筋和吊筋的總截面面積按下式計算:F——由次梁傳遞的集中力設(shè)計值;
——附加吊筋的抗拉強度設(shè)計值;
——附加箍筋的抗拉強度設(shè)計值;
——一根附加吊筋的截面面積;
——附加單肢箍筋的截面面積;n——在同一截面內(nèi)附加箍筋的肢數(shù);m——附加箍筋的排數(shù);
——附加吊筋與梁軸線間的夾角,一般為45°,當(dāng)梁高h>800mm時,采用60°
—附加橫向鋼筋總面積當(dāng)采用附加吊筋時,應(yīng)為左右彎起段截面面積之和新規(guī)范現(xiàn)在是103頁\一共有137頁\編輯于星期四主次梁交接處主梁中的附加鋼筋現(xiàn)在是104頁\一共有137頁\編輯于星期四三、整體式雙向板梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計雙向板的受力分析和試驗研究雙向板內(nèi)力計算雙向板的截面設(shè)計與構(gòu)造要求雙向板支承梁的設(shè)計現(xiàn)在是105頁\一共有137頁\編輯于星期四雙向板:縱橫兩個方向的受力都不能忽略的板。一般形式:均布荷載作用下的四邊支承矩形板;內(nèi)力計算:在工程中,對于四邊支承的矩形板,當(dāng)其縱橫兩個方向的跨度比<2(按彈性理論計算);<3(按塑性理論分析)時現(xiàn)在是106頁\一共有137頁\編輯于星期四1雙向板的受力分析和試驗研究雙向板的受力分析現(xiàn)在是107頁\一共有137頁\編輯于星期四①當(dāng)時,得:②當(dāng)時,得:③當(dāng)時,得:當(dāng),按單向板計算;而當(dāng)按雙向板計算
現(xiàn)在是108頁\一共有137頁\編輯于星期四四邊擱置無約束的雙向板肋形樓蓋雙向板的試驗研究角處有向上翹的趨勢現(xiàn)在是109頁\一共有137頁\編輯于星期四雙向板的受力狀態(tài):正方形四邊簡支雙向板矩形四邊簡支雙向板現(xiàn)在是110頁\一共有137頁\編輯于星期四2雙向板內(nèi)力計算彈性理論計算方法四邊支承的板,有六種邊界條件:四邊簡支;一邊固定,三邊簡支;兩對邊固定,兩對邊簡支;兩鄰邊固定,兩鄰邊簡支;三邊固定,一邊簡支。四邊固定;單塊雙向板的內(nèi)力計算現(xiàn)在是111頁\一共有137頁\編輯于星期四單位板寬內(nèi)的彎矩均布荷載短跨方向的計算跨度,計算同單向板泊松比=0時的數(shù)值(詳見P288附錄8)。當(dāng)
0時:m1=m1+m2;m2=m1+m2混凝土:
=0.2有自由邊的板不能用上述公式查表計算!現(xiàn)在是112頁\一共有137頁\編輯于星期四連續(xù)雙向板的內(nèi)力計算(多區(qū)格雙向板)基本假定:雙向板支承梁抗彎線剛度很大,其豎向位移可忽略不計;支承梁抗扭線剛度很小,可以自由轉(zhuǎn)動,忽略梁對板的約束作用。即:將支承梁視為雙向板的不動鉸支座。適用條件:同一方向相鄰跨度相對差值小于20%。思想:確定結(jié)構(gòu)的控制截面(支座、跨中截面);確定結(jié)構(gòu)控制截面產(chǎn)生最危險內(nèi)力時的最不利荷載組合。利用單跨板的計算表格。現(xiàn)在是113頁\一共有137頁\編輯于星期四板跨中最大正彎矩計算(活荷載棋盤式布置)棋盤式荷載布置在正對稱荷載作用下,連續(xù)板的各中間支座兩側(cè)的荷載相同,可認為支承處板的轉(zhuǎn)角為零,當(dāng)作固定支座,則中間區(qū)格可視為四邊固定在反對稱荷載作用下,連續(xù)板的支承處左右截面旋轉(zhuǎn)方向一致,即板在支承處的轉(zhuǎn)動變形基本自由,可將板的各中間支座當(dāng)作簡支支座,中間各區(qū)格板均可視為四邊簡支。邊區(qū)格和角區(qū)格按樓蓋周邊實際支承情況確定。兩種荷載作用下的彎矩疊加,即得跨中最大彎矩。現(xiàn)在是114頁\一共有137頁\編輯于星期四支座處板最大負彎矩計算荷載布置:理論:活荷載的最不利布置與單向板相似,但計算更為復(fù)雜;實際:為簡化計算,近似地按滿跨布置(與理論計算結(jié)果相差甚微)。支承情況:各區(qū)格板中間支座視為固定支座(內(nèi)區(qū)格
按四邊固定計算);邊支座視按樓蓋周邊實際支承情況而確(邊區(qū)格和角區(qū)格:按實際情況計算)。現(xiàn)在是115頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性理論計算方法——塑性鉸線法理由:混凝土為彈塑性材料,因此彈性方法和試驗結(jié)果有較大的差異、條件要求相對嚴格,且經(jīng)濟性較差。計算方法:極限平衡法(塑性鉸線法)、機動法、條帶法等。鋼筋屈服后出現(xiàn)塑性鉸塑性鉸線的概念及其位置的確定方法鋼筋屈服后出現(xiàn)塑性鉸線板中一些連續(xù)截面均出現(xiàn)塑性鉸,連在一起稱為塑性鉸線現(xiàn)在是116頁\一共有137頁\編輯于星期四塑性鉸線正塑性鉸線——裂縫出現(xiàn)在板底的塑性鉸線負塑性鉸線——裂縫出現(xiàn)在板頂?shù)乃苄糟q線*塑性鉸線出現(xiàn)在彎矩最大處:現(xiàn)在是117頁\一共有137頁\編輯于星期四板中塑性鉸線的分布形式的影響因素:板的平面形狀;周邊支承條件;兩方向跨中、支座的配筋量;荷載形式等。塑性鉸線位置的確定規(guī)則①塑性鉸線發(fā)生在彎矩最大處②塑性鉸線是直線,對稱結(jié)構(gòu)具有對稱的塑性鉸線分布;③正彎矩部位出現(xiàn)正塑性鉸線,負彎矩部位出現(xiàn)負塑性鉸線④當(dāng)板塊產(chǎn)生豎向位移時,板塊必繞一旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動;⑤轉(zhuǎn)動軸線必通過支承板的柱;板的支承邊也是轉(zhuǎn)動軸。⑥兩塊板之間的塑性鉸線必通過兩塊板轉(zhuǎn)動軸的交點;⑦塑性鉸線的數(shù)量應(yīng)使整塊板成為一個幾何可變體系。現(xiàn)在是118頁\一共有137頁\編輯于星期四上限定理:結(jié)構(gòu)出現(xiàn)足夠多的塑性鉸形成破壞機構(gòu),各塑性鉸處的彎矩等于屈服彎矩,且滿足邊界條件,若塑性鉸對于位移的微小增量所作的內(nèi)功等于給定外荷載對此位移的微小增量所作的外功,則此荷載為實際承載能力的上限。塑性鉸線法——在塑性鉸線位置確定的前提下,利用虛功原理建立外荷載(外力)與作用在塑性鉸線上的彎矩(內(nèi)力)二者間的關(guān)系式,從而求出各塑性鉸線上的彎矩值,并依此對各截面進行配筋計算的一種方法。理論上,塑性鉸線法計算得到的是一個上限解,即板的承載力將小于等于該解。塑性鉸線法現(xiàn)在是119頁\一共有137頁\編輯于星期四板即將破壞時,“塑性鉸線”發(fā)生在彎矩最大處;塑性鉸線將板分成若干個以鉸線相連接的板塊,使板成為可變體系(破壞機構(gòu))。各板塊的彈性變形遠小于塑性鉸處的變形,可忽略不計,即將各板塊視為剛性,整個板的變形都集中在塑性鉸線上,破壞時各板塊都繞塑性鉸線轉(zhuǎn)動;板在理論上存在多種可能的塑性鉸線形式,但只有相應(yīng)于極限荷載為最小的塑性鉸線形式才是最危險的;塑
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