混凝土结构：3-1单向板肋形结构板的设计.ppt

《混凝土结构：3-1单向板肋形结构板的设计.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构：3-1单向板肋形结构板的设计.ppt（52页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、项目三： 肋形楼盖结构设计,学习任务二：次梁设计,学习任务一：板的设计,学习任务三：主梁设计,项目三： 单向板肋形楼盖结构设计,荷载传递路径,荷载,板,次梁（或墙）,主梁（或墙）,柱（或墙）,基础,地基,单向板肋形结构,双向板肋形结构,l2/l13.0,l2/l12.0,2.0l2/l13.0时，宜按双向板计算； 当按单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。,一般建筑中合理的板、梁跨度为： 板跨：1.52.7m， 次梁：46m，主梁：58m。,【案例】某水电站副厂房楼盖采用现浇钢筋混凝土肋形结构。其平面尺寸为22.5m18.0m，平面布置如图4-1所示。 楼板上层采用20mm厚的水泥

2、砂浆抹面，外墙采用240mm厚砖墙，不设边柱，板在墙上的搁置长度为120mm，次梁和主梁在墙上的搁置长度为240mm。板上可变荷载标准值qk=6 kN/m2。混凝土强度等级为C20，梁中受力钢筋为HRB335级，其余钢筋为PRB235级。该厂房为3级水工建筑物。试为此楼盖配置钢筋并绘出结构施工图。,次梁,主梁300800,柱400400,次梁200500,墙,肋 形 结 构,次梁,板,双向板肋形楼盖,单向板肋形楼盖,装配式,整体式,主梁,施工方法,受力特点,单向板图片二,在板、次梁、主梁、柱的梁格布置中，柱距决定了主梁的跨度，主梁的间距决定了次梁的跨度，次梁的间距决定了板的跨度，板跨直接影响板

3、厚，而板厚的增加对材料用量影响较大。根据工程经验，一般建筑中较为合理的板跨度为1.52.7m。 连续板的截面尺寸按刚度要求：单向板厚hl/40, 双向板厚hl/50。一般建筑的板厚最小为60mm，工业厂房的板厚最小为80mm。 在水工建筑物中，由于板在工程中所处部位及受力条件不同，板厚h可在相当大的范围内变化。一般薄板厚度大于100mm，特殊情况下适当加厚。,板的设计包括计算简图的确定、内力计算、配筋计算与构造、绘制配筋图等内容。 连续板的截面尺寸按刚度要求：单向板厚hl/40, 双向板厚hl/50。一般建筑的板厚最小为60mm，工业厂房的板厚最小为80mm。在水工建筑物中，由于板在工程中所处

4、部位及受力条件不同，板厚h可在相当大的范围内变化。一般薄板厚度大于100mm，特殊情况下适当加厚。 在内力计算之前，先画出计算简图，表示出板或梁的跨数，支座的性质，荷载的形式、大小及其作用位置和各跨的计算跨度等。,（一）计算简图的确定,整体式单向板肋形结构是由板、次梁和主梁整体浇筑在一起的梁板结构。设计时要将其分解为板、次梁和主梁分别进行计算。 在内力计算之前，先画出计算简图，表示出板、梁的跨数，支座的性质，荷载的形式、大小及其作用位置和各跨的计算跨度等。,返回,1.计算跨度与跨数,连续板的弯矩计算跨度l0为相邻两支座反力作用点之间的距离。按弹性方法计算时，以边跨简支在墙上为例计算如下 : 连

5、续板 边跨 l01=ln+b/2+h/2或 l01=lc=ln+a/2+b/21.1ln 中跨 l02 =lc 当b0.1lc时，取l02=1.1ln 式中ln为板的净跨度，lc为支座中心线间的距离，h为板厚，b为次梁的宽度，a为板伸入支座的长度，计算跨度l0分别取其较小值。,在计算剪力时，计算跨度取净跨，即 l0=ln 当等跨连续板或梁的跨数超过五跨时，可按五跨计算，即两边各取两跨及中间任一跨，并将中间这一跨的内力值作为各中间跨的内力值。这样既简化了计算，又满足实际工程精度要求。,梁板的计算简图,(a),(b),(d),(c),-, -,2.荷载计算 作用在板上的荷载划分范围如图46（a）所

6、示。板通常是取1m宽的板带作为计算单元，板上单位长度的荷载包括永久荷载gk和可变荷载qk。,3.支座的简化与修正 图4-5所示的多跨连续板，其周边直接搁置在砖墙上，应视为铰支座。板的中间支承为次梁，计算时假设为铰支座，这样，板简化为以边墙和次梁为铰支座的多跨连续板。 以上对支座的简化，忽略了支座（次梁）抗扭刚度的影响，这与实际情况不符，支座的实际转角小于铰支座的转角。在实际工程中通常采用折算荷载（加大永久荷载和减小可变荷载）来代替实际荷载（见图4-6）。 连续板的折算荷载：g=gk+1.15qk/2 q=1.15qk/2 式中 g、q折算永久荷载、可变荷载计算值； gk、qk 实际的永久荷载、

7、可变荷载标准值； g、q 实际的永久荷载、可变荷载计算值， 一般g= gk，q=1.15qk。,图4-6 梁板整体性对内力的影响,(a) 理想铰支座的变形 ； (b) 支座弹性约束的变形 ； (c) 采用折算荷载的变形 ；,（二）内力计算,1.利用图表计算内力 水工建筑中连续板或梁的内力一般按弹性法计算。实际工程中常采用现成图表计算。下面介绍几种常用的等跨度、等刚度连续板与梁的内力计算表。 对于承受均布荷载、集中荷载的等跨连续板、梁，其弯矩和剪力利用附录四的表格按下列公式计算： M=1 gkl021.152qkl02 （4-1 ) V=1gkln1.152qkln （4-2） M=1Gkl01

8、.152Qkl0 （4-3） V=1Gk1.152Qk （4-4） 如果连续板、梁的跨度不相等，但相差不超过10%，也可用等跨度的内力系数表进行计算。求支座弯矩时，计算跨度取相邻两跨计算跨度的平均值；求跨中弯矩用该跨计算跨度。,2.最不利荷载组合 可变荷载的相应布置与永久荷载组合起来，会在某一截面上产生最大的内力，这就是该截面的最不利荷载组合。 根据连续板或梁内力影响线的变化规律，多跨连续板、梁最不利可变荷载的布置方式为： （1）求某跨跨中最大正弯矩时，应在该跨布置可变荷载，然后向其左右隔跨布置可变荷载； （2）求某跨跨中最小正弯矩时，应在该跨不布置可变荷载，然后向其左右隔跨布置可变荷载； （

9、3）求某支座截面的最大负弯矩时，应在该支座左右两跨布置可变荷载，然后再隔跨布置可变荷载； （4）求某支座截面的最大剪力时，可变荷载的布置与求该支座截面最大负弯矩时相同。,五跨连续板或梁各截面最大（或最小）内力时均布可变荷载的最不利位置见下表4-1所示。,A,B,C,D,E,F,qk,qk,q,q,qk,qk,qk,qk,qk,1,2,3,2,1,内力包络图是各截面内力最大值的连线所构成的图形。用来反映连续板、梁各个截面上弯矩变化范围的图形称为弯矩包络图；用来反映连续梁各个截面上剪力变化范围的图形称为剪力包络图。,支座边缘截面弯矩近似按下式计算,M=Mc0.5bV0 （4-5） V0支座边缘处的

10、剪力，可近似按单跨简支梁计算； b支座宽度，当支承宽度较大时（板用l0=1.1ln ，梁采用l0= 1.05ln）, b=0.1ln（板）或0.05ln（梁）。 如果板或梁直接搁置在墩墙上时如图4-10（b），则不存在上述问题。,（三）板的设计要点与构造规定,1.设计要点 （1）板的计算对象是垂直次梁方向的单位宽度的连续板带，次梁和端墙视为连续板的铰支座； （2）当板按弹性方法计算内力时，要采用折算荷载，并按最不利荷载组合来求跨中和支座的弯矩； （3）板按跨中和支座截面的最大弯矩（绝对值）进行配筋，其步骤同前面的单筋矩形截面梁，经济配筋率为0.4 %0.8 %； （4）板一般不需要绘制弯矩包络

11、图，受力钢筋按构造规定布置。板的剪力由混凝土承受，不设腹筋； （5）对于四周与梁整体连接的板，考虑拱的作用，其中间跨的跨中截面及中间支座截面的计算弯矩可减小20%。,2.板的构造规定,板中受力钢筋的配筋方式,弯起式,分离式,在配筋时可先选配跨中钢筋，然后将跨中钢筋的一半（最多不超过2/3）在距支座边缘ln/6处弯起并伸过支座长度a （当qk/gk3时, a=ln /4 ；qk/gk3时，a=ln /3）。中间支座有从左右两跨弯起的钢筋来承担负弯矩，如果不足，则需另加直钢筋。 弯起钢筋的弯起角度不宜小于30，厚板中的弯起角可为45或60。,在板的跨中和支座分别采用直钢筋，上下单独配筋，下部的受力

12、钢筋可以几跨直通或全通，支座受力钢筋伸过支座边缘的长度a同弯起式。 分离式配筋的优点是构造简单、施工方便，缺点是用钢量比弯起式多，整体性较差，不宜用于承受动力荷载的板。,受 力 钢 筋 伸 入 支 座 的 长 度, 简支板或连续板的下部纵向受力钢筋（绑扎钢筋） 伸入支座的锚固长度la,不应小于5d。 当采用焊接网配筋时，其末端至少应有一根横向钢筋配置在支座边缘内。若不能符合上述要求，应在受力钢筋末端制成弯钩或加焊附加的横向锚固钢筋。 与梁整体连接的板的下部钢筋伸入支座的锚固长度la，除不应小于5d外，还应伸至支座（墙或梁）的中心线。 若不能符合上述要求，应在受力钢筋末端制成弯钩或加焊附加的横向

13、锚固钢筋，如图411所示；,对于上部钢筋，为了保证施工时钢筋的设计位置，当板厚小于120mm时，宜作成直抵板底的直钩。本例中板的厚度为100mm，上部钢筋作成直抵板底的直钩。 嵌固在砌体内的简支板，或与边梁整浇但按简支设计的板，其上部钢筋（绑扎）伸入支座长l=a15（mm），a为板在砌体上的支承长度或梁宽；与边梁整浇的嵌固板的上部钢筋伸入边梁的长度应不小于la。 板中伸入支座下部的钢筋，其间距不大于400 mm，其截面面积不应小于跨中受力钢筋截面面积的1/3。,图414 板上部钢筋的锚固长度,(a) 简支板; (b) 与梁整浇但按简支设计；(c) 嵌固板,(a),(b),(c),构 造 钢 筋

14、,分布钢筋,嵌入墙内的板边附加钢筋,垂直于主梁的板面附加钢筋,板内孔洞周边的附加钢筋, 分布钢筋,（a）垂直受力钢筋的方向布置分布钢筋，承受单向板沿 长跨方向实际存在的一些弯矩,单向板中分布钢筋的截面面积不 应小于上受力钢筋截面面积的 15%（集中荷载时为25%）； 分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm； 当集中荷载较大时，间距不宜大于200mm。 （b）承受分布荷载的厚板，其分布钢筋的配置可不受上述 规定的限制。此时，分布钢筋的直径可用1016mm， 间距可为200mm400mm。, 分布钢筋,（ c）承受分布钢筋的厚板，其分布钢筋的配置可不受上述规定的限制。此时，分布钢筋的

15、直径可用10mm16mm，间距可为200mm400mm； （d）当板处于温度变幅较大或处于不均匀沉陷的复杂条件，且在与受力钢筋垂直的方向所受约束很大时，分布钢筋宜适当增加。, 嵌入墙内的板边附加钢筋,板边嵌固于砖墙内的板，计算时支座按简支考虑，但实际上板在支承处可能产生负弯矩。在板的顶部沿板边需配置垂直板边的附加钢筋，其数量按承受跨中最大弯矩绝对值的1/4计算。单向板垂直于板跨方向的板边，一般每米宽度内配置5根直径6mm的钢筋，钢筋应从支座边伸出至少为1/5跨度的长度（l1为单向板的跨度或双向板的短边跨度）； 单向板平行于板跨方向的板边，其顶部垂直板边的钢筋可按构造适当配置； 在墙角处，板顶面

16、常发生与墙大约成45的裂缝，应双向配置构造钢筋网，其伸出墙边的长度不小于l1/4（图414）。,图4-15 嵌固于墙内的板边附加钢筋,l1/5, 垂直于主梁的板面附加钢筋,现浇板的受力钢筋与主梁的肋部平行时，板与梁的连接处 也会产生负弯矩，计算时没考虑，应沿梁肋方向每米长度 内配置不少于5根与梁肋垂直的构造钢筋， 直径不小于8mm; 面积不应小于受力钢筋截面面积的1/3， 伸入板中的长度从肋边算起每边不小于板l/4。,图 4-16 板中与梁肋垂直的构造钢筋,1主梁； 2次梁； 3板的受力钢筋； 4间距不大于200mm、直径不小于6mm的构造筋, 板内孔洞周边的附加钢筋,板中孔洞削弱板的整体作用

17、。在孔洞周围应予以加强。 （a）当b或d（b为垂直于板的受力钢筋方向的孔洞宽度，d为圆孔直径）小于300mm，并小于板宽的1/3时，可不设附加钢筋，只将受力钢筋间距作适当调整，或将受力钢筋绕过孔洞边，不予切断。 （b）当b或d=3001000mm时，应在洞边每侧配置附加钢筋，每侧的 附加钢筋截面面积不应小于洞口宽度内被切断钢筋截面面积的1/2，且不小于210的钢筋； 当板厚大于200mm时，宜在板的顶、底部均配置附加钢筋。,（c）当b或d1000mm时，除按上述规定配置附加钢筋外，在矩形孔洞四角尚应配置45方向的构造钢筋；在圆孔周边尚应配置210的环向钢筋，搭接长度为30d，并设置直径8mm、

18、间距300mm的放射形径向钢筋。 （d）当b或d大于1000mm，并在孔洞附近有较大的集中荷载作用时，宜在洞边加设肋梁。当b或d大于1000mm，而板厚小于0.3b或0.3d时，也宜在洞边加设肋梁。,板的设计案例,计算简图的确定,内力计算,配筋计算,绘制配筋图,1.荷载计算 作用在板和梁上的荷载划分范围如图4-5（a）所示。板通常取1m 宽的板带作为计算单元，板上单位长度的荷载包括永久荷载gk和可变荷载qk。 永久荷载: 100mm厚钢筋混凝土板自重 251.00.1=2.5kN/m 20mm厚水泥砂浆面层重 201.00.02=0.4kN/m 永久荷载标准值 : gk=2.50.4=2.9k

19、N/m 可变荷载： 可变荷载的标准值 qk=6.0kN/m,本例中板的跨度比2l2/l1=6000/2500=2.43，按单向板设计。板的跨度为2.5m，按刚度要求，板厚hl/40=2500/40=63mm，初步假定板厚100mm。,（一）计算简图的确定,板的尺寸及其支承情况如图4-8（a）所示。 计算跨度：边跨 ln1=2500120200/2=2280mm l01=ln1b/2h/2=2280200/2100/2=2430mm l01=ln1a/2b/2=2280120/2200/2=2440mm l01=1.1ln1=1.12280=2508mm 应取 l01= 2430mm，但为了计算

20、方便和安全，取l01=2500mm 中间跨 l02=lc=2500mm l02=1.1ln2=1.12300=2530mm 取 l01= 2000mm。 两跨相差（l02l01）/l02 = (25002430) /2500=2.8 %10 % ，应按 等跨来考虑，9跨按5跨计算。板的计算简图如图4-8（b）所示。,（二 ）内力计算,表4-2 板的弯矩计算表,支座边缘的弯矩值： V0 = (gk+qk )ln/2 = (5.9+3.0) 2.3/2 =10.24 kN MB=（MB0.5bV0）=（6.440.50.210.24） =5.42 kNm MC=（MC0.5bV0）=（5.300.50.210.24） =4.28 kNm,（三）配筋计算,基本资料：b=1000mm, h=100mm, h0=75mm, fc=9.6N/mm2, fy=210N/mm2，安全系数K=1.25，计算结果见表4-3。,板 的 配 筋 图,板和次梁的钢筋表见下表,