钢筋混凝土现浇楼盖设计

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浙江大学结构工程研究所
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.1 结构布置
一.柱网布置(Column arrangement)
1.柱或承重墙的布置决定主次梁的跨度 2.次梁间距决定板的跨度 3.楼盖中板的混凝土用量占50%~70%,板厚宜取较小值 根据设计经验: 板的经济跨度 次梁的经济跨度 主梁的经济跨度
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
4.荷载的最不利组合 永久荷载g: 位置不变 可变荷载p: 位置不定 应考虑活载如何布置才能使构件各截面上的内力为最不利。
△荷载的最不利位置: (1)求某跨中的最大弯矩时,应在该跨布置活载,然后隔跨布置
(2)求某支座最大的负弯矩时,一般应在该支座左右跨布置荷载然后隔跨布置
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1 单向板肋梁楼盖
一.结构传力途径 肋梁楼盖
板(Slab) 次梁(Secondary beam) 主梁(Main beam) 柱/墙( Column/Wall) 基础(Foundation)
二.肋梁楼盖分类
单向板(One-way spanning ribbed slab) 双向板(Two-way spanning ribbed slab )
1.7~2.7m 4.0~6.0m 5.0~8.0m
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.1 结构布置
二.梁格布置(Beam arrangement)
1.主梁沿横向布置 提高侧向刚度 窗子可较大,有利于室内采光
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.1 结构布置
跨中混凝 土开裂 支座出现 塑性铰
P
MuB MuA
支座 跨中 跨中出现塑性铰
≈MuB
塑性阶段
第二次内力重分布
弹塑性阶段
第一次内力重分布
MuB
支座混凝土开裂
弹性阶段 M
MuA
按弹性理论:破坏荷载P=P1 按塑性理论:破坏荷载P=P1+P2
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.3 塑性理论计算方法
四.结构计算要点
1、板取1m宽,按矩形截面计算配筋。次梁和主梁在跨 中正弯矩作用下按T形截面计算,负弯矩作用时按矩 形计算配筋。 2、内力应按支座边缘处取用: Mc=M-V0×b/2 Vc =V-(g+p)b/2 V0——按简支梁计算的支座剪力 M,V——支座中心截面上的弯矩和剪力
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
一.计算简图
1.计算单元及计算模型
l l
0 0
b
主梁的计算单元
主梁的计算模型
主梁可简化为以柱或墙为支座的多跨连续梁 主梁
柱 砖墙 次梁 取决于梁与柱的线刚度比(框架或铰支) 铰支 铰支
a
min l +b/2+a/2 l +b/2+0.025l
2.主梁沿纵向布置 有利于集中通风 可降低层高 侧向刚度较差 采光较差 3.有中间走廊情况 利用中间纵墙承重 可不设主梁
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
课堂练习及作业
课堂练习: 某仓库平面尺寸为30m×20m,要求按单向板肋梁 楼盖进行结构布置,不设中间纵墙,根据采光要 求,纵墙需开5扇窗。 作业: 某多层厂房平面楼盖的楼面平面定位轴线尺寸为: 长30m,宽15m。使用上,要求在纵墙方向开一扇 大门,宽3m,开4扇窗,每扇宽3m。试按单向板 整体式肋梁楼盖设计二层楼面。
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
3.折算荷载 板梁计算中均假定支座为铰支座,与实际有差别。
θ
板受荷载转动时,带动次 梁扭转,次梁则阻止板的 自由转动,转角θ’<θ , 减少了板的弯矩值。
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θ ’ <θ
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
M中 M 1中
M1
B
M1 ’
M中应根据平衡条件计算, M中尽量不超过包络图
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.3 塑性理论计算方法
1.优点: 由于梁、板在预制构件厂生产,现场组装,故: 施工快 质量好(预制) 劳动生产率高(机械化生产) 2.缺点: 整体刚度较差
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
概 述
三.装配整体式
预制构件与后浇钢筋混凝土层的组合 优点: 相比预制装配式,提高了楼盖的整体刚度 相比现浇楼盖,减少了支模
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.3 塑性理论计算方法
二.塑性内力重分布
钢混构件出现裂缝后刚度变化,塑性铰出现后产生应力重分布
以一两跨连续梁为例,演示应力重分布过程
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.3 塑性理论计算方法
P l/3 l/3 P1 A B l P P1 l P1+P2 P1 P1+P2 P1+P2
二.荷载
1.楼面荷载组成 永久荷载g (构造层、固定设备、自重等) 可变荷载p (人群、不固定设备、堆料等) 2.楼盖荷载形式 均布 板: 次梁: 均布 主梁: 集中
简化假定
(1)计算次梁荷载时,忽略板的 连续性;计算主梁荷载时, 忽略板和次梁的连续性 (2)次要荷载可转化为与主要荷 载相同的荷载形式
0 0
0
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
2.跨度和跨数
(1)跨数 对于各跨荷载相同,跨数超过五跨的等跨、等截面连续梁 (板),简化为按五跨连续梁(板)计算内力。 连续梁、板各跨的计算跨度相差不超过10%时,简化为等 跨。支座负弯矩按相邻两跨的平均值确定,跨中正弯矩仍按本 跨长计算。 (2)跨度 边跨跨度: 板 l=l0+b/2+hb/2 与 l=l0+b/2+a/2 梁 l=l0+b/2+a/2 与 l=l0+b/2+0.025l0 取小值 取小值
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.3 塑性理论计算方法
一.塑性铰
1.塑性铰的定义 即塑性变形集中发展的区域。 钢筋屈服后产生很大的变形,此时弯矩增加很少,曲率激 增,形成塑性铰。
塑性铰使超静定次数减少, 最后结构变为机动可变体系。
2.塑性铰的特点 (1)能承受一定的弯矩Mu (2)可在一定的方向、一定的限度内转动 (3)不是一个点,而是一个区段
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
项 次 1 荷载 情况
1和2的叠加曲线 1和3的叠加曲线 1和4的叠加曲线 外包线
弯矩:
A
B
2
剪力:
3
A B
4
这些外包线围成的图形称为包络图。 包络图
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
1.形式 肋梁楼盖(Ribbed slab) 井式楼盖(Waffle slab) 无梁楼盖(Flat slab)
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楼盖视频
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
பைடு நூலகம்
概 述
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
概 述
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
概 述
0 0 b
板的计算模型
0
a l0 b l0 b l0 b l0 a l0+b
次梁的计算模型
min l0+b/2+a/2 l0+b/2+0.025l
l
0
b
l
0
0
主梁的计算模型
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a
min l +b/2+a/2 l +b/2+0.025l
0 0
0
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
(3)求某跨跨中最小弯矩时,该跨不布置活载,相邻两跨布置及隔跨布置
(4)求某支座截面最大剪力时,其活载布置与求该支座最大负弯矩相同
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
三.计算内力及包络图
内力计算可查附表1确定,不等跨连续梁、板的内力可 采用弯矩分配法或其它方法确定求解。 最不利活载组合产生的内力叠加恒载产生的内力,可求 各截面可能出现的最不利内力。 例:某钢筋混凝土主梁,受自重G和来自次梁的荷载P 作用如图示,求各截面最不利内力。
二.塑性内力重分布
出现一个塑性铰,减少一次约束;截面屈服时结构未破坏。 塑性计算方法可以利用混凝土结构潜在强度,达到节省钢筋 和方便施工的目的。 方便施工 塑性理论计算在以下情况下不宜采用: (1) 直接承受动力荷载的结构 (2) 对裂缝开展有较高要求的结构 (3) 处于侵蚀环境中的结构 (4) 重要结构
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1.1.2 弹性理论计算方法
一.计算简图
1.计算单元及计算模型
板格 主梁
0
h
b
a l bl bl bl bl bl a
0 0
l0+b l0+b
次梁
0
0
min l +b/2+a/2 l +b/2+h /2
0 0 b
板的计算单元
1m
板的计算模型
板带可简化为支撑在次梁上的多跨连续梁 砖墙 铰支 板 次梁 整结(视为铰支,该差异在折算荷载中考虑) 折算荷载
l0——净跨度;b ——第一内支座宽度; a ——在砖墙内的支承长度;hb——板厚 中间跨跨度: 取支座中心线间的距离 l中—中
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
0
h
b
a l bl bl bl bl bl a
0 0
l0+b l0+b
0
0
min l +b/2+a/2 l +b/2+h /2
弯矩图
剪力图
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.3 塑性理论计算方法
弹性计算方法按包络图配筋。但各截面可能出现的最大内 力并不是同时发生,材料不能被充分利用。 弹性方法适用于: 脆性,静定结构
实际情况
砼——弹塑性材料 钢筋——弹塑性材料 钢筋混凝土结构 具有塑性变形性质 塑性
钢筋混凝土构件多为超静定,截面钢筋屈服后具有较 超静定 大的塑性变形能力,结构并未破坏,可继续加载。
l1 l1 l2
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l2
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1 单向板肋梁楼盖
二.肋梁楼盖分类
单向板:板的长边l2比短边l1大很多,板上荷载主要沿短向传递 双向板:板的长短边相差不大,板上荷载沿两个方向传递
l1:计算跨度
1.7~2.7m
l1
l2
l1
l2
1. l2/l1< 2,按双向板计算 2. 2 ≤ l2/l1 ≤ 3,宜按双向板计算,若按单向板计 算,则沿长边方向布置足够数量的构造钢筋 3. l2/l1 >3,按单向板计算
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
概 述
2.优点 整体性好、刚度大、抗震性好、适用性强 3.缺点 费料、施工期长 4.应用范围 较大荷载时 不规则平面布置要求 防渗、防漏要求高 抗震要求高 构件吊装运输较困难
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
概 述
二.装配式(Assembling)
1.1.2 弹性理论计算方法
用折减荷载来调整,即减少可变荷载 p,增加永久荷载g 折减荷载 板: g’=g+p/2 , p’=p/2
θ’
次梁: g’=g+p/4 , p’=3p/4
g, p ——实际永久荷载和实际可变荷载 g’,p’——折算永久荷载和折算可变荷载
θ折 ≈ θ’
注:①主梁不折减(柱对主梁约束很小); ②板搁置在砖墙及钢梁上时,荷载不作调整。
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0
第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
1.1.2 弹性理论计算方法
一.计算简图
1.计算单元及计算模型 次梁可简化为以主梁为支座 的多跨连续梁
次梁的计算单元
a
l0
b l0
b l0 l0+b
b l0
a min l0+b/2+a/2 l0+b/2+0.025l
0
次梁的计算模型
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三.塑性理论计算方法——弯矩调幅法
1.定义 先按弹性理论算出结构各截面的弯矩值,再对某些弯 矩绝对值最大的截面进行调整,即人为地降低其弯矩值。 一般为调小支座弯矩,增大跨中弯矩 调幅值为人为降低的弯矩占原设计弯矩的比例。 调幅值
MB MB’
调幅前的弯矩 调幅后的弯矩 包络图
第1章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
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第一章 钢筋混凝土现浇楼盖设计
概 述
楼盖(Floor system)是房屋结构梁、板、柱受力 体系的重要组成部分,在材料用量和造价方面占较 大比重。 钢筋混凝土楼盖分为现浇式、预置装配式及装配整 体式 一.现浇式(Cast-in-place)
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