楼盖结构设计

刚性面层：≥ 40 mm混凝土层，内配钢筋网。
▪ 现浇式：板与梁钢筋交织，混凝土同时浇捣。这是本
章学习的重点。
➢现浇式钢筋混凝土楼（屋）盖分类
单向板肋形楼盖
有梁楼盖
双向板肋形楼盖
现浇楼盖
井式楼盖与密肋楼盖
无梁楼盖
第11章 楼盖结构设计
▪ 单向板肋形楼盖
l2 / l1 ≥ 3时按单向板设计
f2
第11章 楼盖结构设计
第11章 楼盖结构设计
关于塑性内力重分布的几点结论：
➢ 1）对弹塑性材料制成的超静定结构来说，到达承载力极限状态的 标志并不是某一截面的内力达到其极限承载力，而是形成破坏机构。
➢ 2）在塑性铰出现之后的加载过程中，结构的内力经历了一个重新 分布的过程，这个过程称为“塑性内力重分布”。（注意计算简图 的改变）
第11章 楼盖结构设计
➢5 计算简图
荷载分配时不考虑结构的连续性
第11章 楼盖结构设计
▪ 计算单元 ▪ 支承条件
墙支承
梁支承
当板的支座为次梁，次梁的支座为主梁时，次梁对板、主梁对次梁具有 一定的嵌固作用，为简化计算通常假定其为铰支座，由此引起的误差通 过折算荷载的办法予以调整。
第11章 楼盖结构设计
（2）一般不宜超过0.25
（3） 不应超过 0.35，不宜小于 0.10
(b) 主梁纵向布置
(c) 只布置次梁
单向板肋梁楼盖布置方案
在进行楼盖结构的平面布置使，应注意以下问题： 1）梁格应尽可能布置得规整、统一，减少梁板跨度的变化，尽量统一 梁、板的截面尺寸，以简化设计、方便施工，获得良好的经济效果和建 筑效果。 2）受力合理。
第11章 楼盖结构设计
➢4 荷载
(1) 恒载：自重、粉灰重等。 恒载标准值＝体积×材料自重
造措施。
第11章 楼盖结构设计
§11.1 楼盖结构分类及布置
➢11.1.1 楼盖分类
▪ 组成：梁+板，可有板无梁。 ▪ 形式：楼盖、屋盖、阳台、雨篷、楼梯、片筏基础等。
钢筋混凝土肋梁楼盖
钢筋混凝土无梁楼盖
第11章 楼盖结构设计
密肋楼盖
井式楼盖
扁梁楼盖
第11章 楼盖结构设计
➢按施工方法分类
▪ 装配式：预制板+现浇（或预制）梁。 ▪ 装配整体式：预制楼面上做刚性面层。
p (u y )lp
式中，u 为极限曲率；y为屈服曲率；lp为塑性铰的
等效长度。
塑性铰可分为拉铰（受拉钢筋屈服）和压铰（受拉 钢筋不屈服），拉铰转动量大于压铰。
第11章 楼盖结构设计
▪ 2. 超静定结构的塑性内力重分布
超静定结构中，某一截面由于裂缝出现、钢筋与混凝土粘 结破坏、钢筋屈服等原因，使截面内力分布与按弹性理论 分析时有所不同的现象，称为出现了内力重分布。 超静定结构才有内力重分布，静定结构只有应力重分布。
板跨 l1＝2.0 ~ 3.0m
次梁
l2＝4 ~ 6m h=(1/12 ~ 1/18)l2 b=(1/2 ~ 1/3)h
主梁
l3＝5 ~ 8m
h=(1/8 ~ 1/14)l3 b=(1/2 ~ 1/3)h
第11章 楼盖结构设计
11.1.3 楼盖设计中的注意事项
（1）楼盖结构体系的选择 建筑物的用途和要求，结构的平面尺寸（柱网布置）
第11章 楼盖结构设计
2. 内力计算
连续梁在各种荷载作用下，可按一般结构力学方法计算内力。
对于等跨连续梁（或连续梁各跨跨度相差不超过10%），可由附表 1~4查出相应的内力系数，利用下列公式计算跨内或支座截面的最大内 力。
在均布及三角形荷载作用下： M k1gl2 k2ql2
V k3gl k4ql
第11章 楼盖结构设计 弯矩调幅法的概念及注意事项：
对结构的弹性弯矩值和剪力值进行适当的调整，用以考虑结构因 非弹性变形所引起的内力重分布。
截面弯矩调整的幅度： Me M
Me
应用弯矩调幅法应遵循以下规定：
（1）纵筋：HPB300、HRB335、HRB400、RRB400；混凝土：C20～C45
基础
第11章 楼盖结构设计
▪ 井式楼盖与密肋楼盖
可无柱，使用方便，但梁跨度
大。楼面刚度弱，变形大。
梁高h ≥
1 18
l0。
井式
肋距≤ 1.5 m，楼面刚度比井 式大，变形比井式小。
传力方式：
密肋
板 梁 墙 基础
第11章 楼盖结构设计
▪ 无梁楼盖
无 梁 楼 盖
传力方式： 板 柱 基础 板不宜薄，h≥150mm。柱距不宜大。
第11章 楼盖结构设计 11.1.2 楼盖结构布置
结构平面布置方案
(a) 主梁横向布置
(b) 主梁纵向布置
单向板肋梁楼盖布置方案
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(c) 只布置次梁
第11章 楼盖结构设计
➢结构布置方法：包括柱网、承重墙、梁和板的布置
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：
第11章 楼盖结构设计
➢3 楼盖结构平面布置
板跨 l1＝2.0 ~ 3.0m
次梁 l2＝4 ~ 6m h=(1/12 ~ 1/18)l2 b=(1/2 ~ 1/3)h
主梁 l3＝5 ~ 8m h=(1/8 ~ 1/14)l3 b=(1/2 ~ 1/3)h
第11章 楼盖结构设计
现浇钢筋混凝土板的最小厚度（mm）
传力方式： 板上荷载
次梁
主梁
墙、柱
基础
除与边长比有关外，还与支承梁的线刚度比有关。
第11章 楼盖结构设计
▪ 双向板肋形楼盖
l2 / l1 ≤ 2时按双向板设计
梁无主次之分，荷载两向传递。 2 l2 / l1 3时宜按双向板设计
亦可按短边方向的单向板计算，但长边方向应布置 足够的构造钢筋，只配分布钢筋不够。 传力方式：板上荷载 两个方向梁 墙、柱
第11章 楼盖结构设计
塑性内力重分布的定义：
钢筋混凝土超静定结构在弹性工作阶段的内力分布 是由各截面弹性刚度确定，而构件开裂之后，裂缝 截面的刚度将小于未开裂截面，各截面间内力分布 不同于弹性工作阶段，尤其当内力最大的截面出现 塑性铰后，结构的计算简图也将改变，各截面内力 间的关系改变得更大，即在钢筋混凝土超静定结构 中，由于构件开裂以及塑性铰的出现，结构的内力 分布状态与弹性阶段相比有较大的不同，这种现象 称为塑性内力重分布。
l l（0 梁）
(3) 荷载：用实际恒载与实际活载。
第11章 楼盖结构设计
▪ 1. 钢筋混凝土受弯构件的塑性铰
混凝土开裂后，截面的应力分布发生了变化，称应力发 生了重分布。钢筋屈服后，在荷载无明显增加的情况下， 截面的变形可以急剧增大，称出现了“塑性铰”。
第11章 楼盖结构设计
塑性铰与普通铰的区别是： (a) 塑性铰是单向铰，只能沿Mu方向转动； (b) 塑性铰可以传递弯矩, M≤Mu ； (c)理想铰集中于一点，而塑性铰则有一定的长度。
▪ 计算跨度
连续梁、板的计算跨度
第11章 楼盖结构设计
对多跨连续梁板
l0
ln
a 2
b ，且 2
边 跨
l0
ln
h 2
b 2
(板）
l0
1.025ln
b（梁） 2
中 l0 lc 间 l0 ln h(板） 跨 l0 1.025l（n 梁）
第11章 楼盖结构设计
➢6 按弹性理论方法计算内力
1. 活荷载的最不利组合
在集中荷载作用下：
M k5Gl k6Ql
V k7G k8Q
第11章 楼盖结构设计
3. 内力包络图
由内力叠合图形的外包线构成，它反映出各截面可能产生的最大 内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的依据。
（a）弯矩包络图 （b）剪力包络图
第11章 楼盖结构设计
4. 支座截面内力的计算
配筋计算方法按《混凝土结构设计原理》有关章节进行。配筋时用的弯 矩和剪力值按如下方法确定：
次梁抗扭刚度对板的约束影响
考虑主梁对次梁、次梁的抗扭刚度对板的约束影响。
板 次梁
g' g 1 q 2
g' g 1 q 4
q' 1 q 2
q' 3 q 4
当梁板直接搁置在砖墙或砖柱上时，按实际恒载和实际活载计算。
第11章 楼盖结构设计
▪ 计算跨数
相邻两跨跨长相差≤10％时，按等跨计算。五跨以上按五跨计算（刚 度、荷载以及支承条件相同）。小于5跨按实际跨数考虑。
第11章 楼盖结构设计
本章重点
1. 掌握现浇单向梁板结构的内力按弹性及考虑塑性内力重分 布的计算方法；建立折算荷载、塑性铰、内力重分布、弯 矩调幅等概念；掌握连续梁板截面设计特点及配筋构造要 求。
2. 掌握现浇双向梁板结构的内力弹性设计方法；掌握其配筋 构造要求。
3. 熟悉楼梯结构类型、受力特点、内力计算和配筋构造要求。 4. 雨篷结构受力特点、荷载计算、内力分析、配筋方案和构
M
边＝M中－
b 2
V0
均布荷载作用
V边＝V中－
b 2
(
g
q)
集中荷载作用
V边＝V中
第11章 楼盖结构设计
11.2.2 连续梁，板考虑内力重分布的计算
▪ 计算单元及荷载
(1) 计算单元：与弹性方法相同。
(2) 计算跨度： 边跨
l
l0
a ，且 2
l
l0
h 2
(板）
l
1.025l（0 梁）
中间跨
第11章 楼盖结构设计
§11.2
单向板肋梁楼盖设计
11.2.1连续梁，板按弹性理论的内力计算
➢1 单向板与双向板的概念
对两边支承的板，应按单向板计算。
➢2 单向板肋梁楼盖的设计步骤
1）进行结构布置，并初步拟定板厚和主次梁的截面尺寸； 2）进行荷载计算； 3）确定板梁的计算简图； 4）进行板、次梁、主梁的内力计算； 5）进行板、次梁、主梁的截面配筋计算； 6）按配筋计算和构造要求绘制结构施工图。
内力按结构力学方法 计算。内力要根据荷 载最不利布置组合计 算。
恒载一次布置，活 载分跨布置再组合
第11章 楼盖结构设计
活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图
第11章 楼盖结构设计
活荷载不利布置规律： （1）求某跨跨中 +Mmax ，该跨布置活荷载，然后隔跨布置； （2）求某跨跨中 +Mmin 或 -Mmax ，左、右跨布置活荷载，然 后隔跨布置； （3）求某支座 -Mmax ，该支座左、右跨布置活荷载，然后隔 跨布置； （4）求某支座 Vmax ，与（3）相同。
f1
q1 q2 q
f1
5q1l14 384EI
f2
5q2l24 384EI
f1 f2
q1l14 q2l24
q1
l14
l24
l24
q
q2
l14
l14
l24
q
第11章 楼盖结构设计
当l2 / l1 2时:q1 0.9412q,q2 0.0588q 当l2 / l1 3时:q1 0.9878q,q2 0.0122q
➢ 3）弹塑性材料的超静定结构从出现塑性铰至形成破坏机构之间， 其承载力还有相当的储备。如果在设计中利用这部分强度储备，就 可以节省材料，提高经济效益。
➢ 4）塑性铰出现的位置、次序及内力重分布程度可以根据需要人为 地控制。
➢ 5）梁在产生塑性内力重分布以后，由于塑性铰截面转动，梁的变 形及塑性铰区各截面的裂缝开展都较大，所以要控制塑性内力重分 布的程度，应保证变形和裂缝宽度满足正常的使用。
常用的材料和构件自重见《建筑结构荷载规范》。
(2) 活荷载：人群、家具、风荷载、雪荷载、屋面活荷载等。 民用建筑楼面活载标准值见《建筑结构荷载规范》。 板和次梁一般以均布荷载为主。 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γG 或γQ 。 对于标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构，γQ=1.3。
第11章 楼盖结构设计
▪ 3. 连续梁、板按考虑塑性内力重分布的内力计算
(弯矩调幅法)
《钢筋混凝土连续梁和
框架考虑内力重分布设 计规程》(CECS51:93)规 定：调幅系数一般为0.2， 且不宜超过0.25。
内力重分布使弹性计算中弯矩最大截面内力减少，弯矩 较小截面的内力增大，相当于弯矩调幅。由于塑性铰的转 动是有限的，因此调幅量也有限。
是确定楼盖结构体系的主要依据。 （2）结构计算模型的确定
将实际的建筑结构抽象为可以进行分析计算的力学 模型，是结构设计的重要任务。 （3）梁板构件截面尺寸的确定
板的尺寸确定首先应满足规范规定的最小厚度要求， 其次尚应满足一定的高跨比要求。
第11章 楼盖结构设计
（4）楼盖结构的设计步骤 ➢ 结构布置 ➢ 建立计算模型，画出计算简图 ➢ 荷载分析计算 ➢ 结构及构件内力分析计算 ➢ 构件截面设计 ➢ 施工图设计
板的类型
单向板
屋面板
民用建筑楼板
工业建筑楼板
行车道下的楼板
板的类型
双向板
密肋楼盖
面板
肋高
悬臂板（根部）
悬臂长度不大于500mm
悬臂长度1200mm
无梁楼盖
现浇空心楼盖
最小厚度 60 60 70 80
最小厚度 80 50 250 60 100 150 200
第11章 楼盖结构设计
结构平面布置方案
(a) 主梁横向布置