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本课件讲解钢筋混凝土梁板结构,重点是整体式单向板肋梁楼盖,包括梁板结构分类与施工方法比较、单向板与双向板的判定、结构布置与计算简图,板、次梁、主梁的内力计算与配筋构造,以及整体式楼梯。
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第9章钢筋混凝土梁板结构
第9章钢筋混凝土梁板结构设计.概述2.整体式单向板肋梁楼盖3.整体式楼梯
概述混凝土梁板结构
.概述混凝土梁板结构主要由板和梁组成的结构体系,其支承结构体系可为柱和墙体。它是工业与民用房屋楼盖、屋盖、楼梯、雨篷等广泛应用的结构形式。此外,它还应用于基础结构、桥梁结构、水工结构等。1.梁板结构分类按施工方法分为:整体式梁板结构、装配式梁板结构和装配整体式梁板结构。整体式梁板结构是混凝土结构最基本的结构形式之一。它大量应用于工业与民用建筑,尤其是高层建筑楼盖和屋结构中,其最大优点是整体性好,使用机械少、施工技术简单;其缺点是模板用量较大,施工周期较长,施工受
冬季和雨季影响
冬季和雨季影响。装配式梁板结构也是混凝土结构最基本的结构形式之一。它大量应用于一般工业与民用建筑的楼盖和屋盖中,其优点是构件工厂预制,模板定型化,混凝土质量容易保证,且不受季节性影响,预制构件现场安装,施工进度快;缺点是结构整体性差,预制构件运输及吊装时需要较大设备。在地震区整体式梁板结构将取代装配式梁板结构。装配整体式梁板结构也已成为混凝土结构的基本形式。它多用于多层及高层房屋结构的楼盖、屋盖中,梁威叠合梁,板为预制板,可利用预制楼板作为现浇结构的模板,为了保证楼盖屋盖的整体性及平面内较大刚度,可采用现浇板带,或者在预制板上做配筋混凝土现浇层。
其优点是整体性较
装配式好,又较整体式结构
装配式好,又较整体式结构模板用量少,但由于用钢量及焊接量较大并二次浇筑混凝土,对施工进度和工程造价带来不利影响。综上所述,确定合理的结构方案时,首先要满足建筑使用要求,并根据结构概念设计充分利用结构性能,同时还要考虑施工机械和施工技术能力等因素。并在上述基础上进行综合经济技术分析,以确定合理的结构材料、结构体系和布置及结构的施工方法。按有无梁分为:梁板结构(肋梁楼盖)、无梁楼盖(板柱结构)。按结构形式分为:单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、
单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖无梁
单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖无梁楼盖密肋楼盖
井式梁楼盖、密梁楼盖、无梁楼盖等
井式梁楼盖、密梁楼盖、无梁楼盖等。梁板结构还应用于其它结构中。如:楼梯雨蓬挡土墙地下室底板
单向板与双向板肋梁楼盖中的板被梁分割成
.单向板与双向板肋梁楼盖中的板被梁分割成许多区格,每一区格板的四边一般均有梁或墙支承,板上的荷载主要通过板的受弯作用传到四边支承的构件上,如图
整体式肋形楼盖——由板、次梁、主梁组成
整体式肋形楼盖——由板、次梁、主梁组成。是常见的梁板结构9.2整体式单向板肋形楼盖
单向板肋梁楼盖的设计
.单向板肋梁楼盖的设计内容)结构平面布置,并对梁板进行分类编号,初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸;2)确定板和主、次梁的计算简图;3)梁、板的内力计算及内力组合;4)截面配筋计算及构造措施;5)绘制施工图。
楼盖的结构
.楼盖的结构布置一般原则(1)应满足房屋的正常使用要求当房屋的宽度不大时,梁可以只沿一个方向布置,如图(a);当房屋的平面尺寸较大时,梁则应布置在两个方向上,并社一、两排或更多的支柱,主梁可以平行于纵向外墙,如图(b),或垂直于纵向外墙,如图(c)。(a)(c)
应考虑结构
)应考虑结构受力是否合理布置梁板结构时,应尽量避免集中荷载直接支承于板上,如板上有集中荷载作用时,宜在板下设置梁来支承,如图,应尽量避免在门窗洞口上方设置梁,否则门窗过梁就要加强。
考虑节约材料、降低造价的要求
)考虑节约材料、降低造价的要求板的跨度就是次梁的间距,当次梁的间距减小时,次梁的数量就增多,但板跨减小,可使板厚减薄,反之,当次梁的间距增大时,次梁的数量就减少,但板的宽度增大板厚增加。由于楼盖中板的混凝土用量占整个楼盖混凝土用量的比例较大,因此一般板厚越薄,材料总消耗越少,造价也越经济。但板太薄回使挠度过大,且施工难以保证质量,所以板的厚度一般不应小于表中的规定。
设计板时,板的厚度和跨度可根据荷载的大小
设计板时,板的厚度和跨度可根据荷载的大小参考下表来选择,板的合理跨度一般在1.7~2.7m之间。整体梁或板厚度参考表
外,当梁的跨度增大时
此外,当梁的跨度增大时,楼盖的造价随着提高;但当梁的跨度过小时,柱和柱基数量增多,也会提高房屋造价,同时柱子越多,房屋的使用面积越小。板、主、次梁跨度合理范围:板为2~3m,次梁为4~6m,主梁为5~8m。梁板一般不作刚度验算的最小截面高度:板为h1/30~1/40l1;次梁为h1/12~1/18l2主梁为h1/8~1/14l3。
单向板楼盖的计算
.单向板楼盖的计算简图(1)荷载计算当楼面承受均布荷载时,对于板,通常取宽度为1m的板带为计算单元,板所承受的荷载为板的自重及板上的均布活荷载。对于次梁,取相邻板跨中线所分割出来的面积作为它的受荷面积,次梁所承受的荷载为次梁自重及其受荷面积上板传来的荷载。对于主梁,则承受主梁自重及由次梁传来的集中荷载,但由于主梁自重与次梁传来的集中荷载相比往往较小,故可将主梁自重化为集中荷载,加入次梁传来的集中荷载合并计算。
荷载计算单元及计算简图如图。
支座梁、板直接搁置在砖墙、砖柱上时
)支座梁、板直接搁置在砖墙、砖柱上时,将其视为铰22式中g,q为实际恒荷和活荷;g,q为调整后的折算恒荷和活荷.ggq,q3q22支座。梁、板与梁、柱整体连接时,随有一定的嵌固作用,如图但为了简化计算,也视为铰支座,其误差在计算中加以调整。调整的具体方法是采取增加恒荷载,减少活荷载的方式处理,即对于板ggq,qq对于次梁
板与次梁及次梁与主梁整体连接的影响
板与次梁及次梁与主梁整体连接的影响对于主梁不必调整。但是,如果主梁的支座为截面较大的钢筋混凝土柱,当主梁与柱的线刚度比小于4时,以及柱的两边主梁两跨度相差较大时(大于10%),将梁柱视为框架来考虑。
跨数与跨度对于多跨连续板
)跨数与跨度对于多跨连续板、梁(跨度相等或相差不超10%),若跨数超过五跨时,可按五跨计算。如在图中,板实际跨数为六跨,但计算时可按五跨计算。如果小于等于五跨,则按实际跨数计算。连续板、梁的计算跨度,与支座的构造形式、构件的截面尺寸、内力计算方法有关,通常按下表采用。
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主梁l的0截面高度约为主梁的计算
主梁l的0截面高度约为主梁的计算跨度的(1/1l40~1/8);梁截面宽度约为高度的(1/3~1/2)。9.2.4单向板楼盖的内力计算(1)弹性计算法假定结构为弹性匀质材料,按结构力学原理进行计算。为方便计算,对于等跨的荷载规则的20连08-1续0-11板、梁,均第制9章有钢现筋混成凝的土肋表梁格楼,盖见教材附录板、梁截面尺寸一般可参考下列数值进行假定:板厚可按结构布置时对板的要求选定;次梁的截面高度约为次梁的计算跨度的(1/18~l01/12);
活荷载的最不利位置作用
)活荷载的最不利位置作用板、梁上的荷载有恒荷和活荷两种,恒荷保持不变,而活荷在各跨的分布则随机的。对于简支梁,当恒荷和活荷同时作用时,产生的内力为最大,即为最不利;对于连续梁板,则不是这样。因而需要考虑活荷最不利位置。以五跨梁为例。当活荷作用在不同跨间时梁的弯矩图和剪力图如图。
活荷最不利位置的布置
活荷最不利位置的布置方法,有如下原则:※当求连续梁的跨中最大正弯矩时,应载该跨布置活荷载,然后向左右两边隔跨布置活荷载。
求连续梁各中间支座最大负弯矩时
当求连续梁各中间支座最大负弯矩时,应载该支座的左右两跨布置活荷载,然后向左右两边隔跨布置活荷载。※当求连续梁各支座截面的最大剪力时,应在该支座的左右两跨布置活荷载,然后向左右两边隔跨布置活荷载。
应用表格计算
)应用表格计算内力活荷载的最不利位置确定后,对等跨连续梁,即可直接应用表格查得内力系数,并按下列公式计算截面的内力:当均布荷载作用时221020MKglKqlVK3glnK4qlnMK1Gl0K2Ql0VK3GK4Q式中g,q均布恒荷和活荷;G,Q集中恒荷和活荷;K1_K4内力系数查表;l0计算跨度;ln梁的净跨度.当集中荷载作用时
内力包络图内力包络图就是在恒荷载内力图
)内力包络图内力包络图就是在恒荷载内力图上叠加以各种不利活荷载位置作用下得出的内力图的外包线所围成的图形。绘制内力包络图的目的,在于能合理地确定钢筋弯起和切断的位置,检查构件截面强度是否可靠,材料用量是否节省。
塑性计算
)塑性计算法1)基本概念塑性计算法求连续梁、板的内力。就是在弹性计算法的基础上,考虑了截面出现塑性铰,发生塑性转动,使整个连续梁引起内力重分布,将某些截面弯矩予以调整降低的一种方法,通常也称弯矩调幅法。采用这种方法,只有在超静定结构中是可能的,因为超静定结构在某些截面出现塑性铰之后,整个结构仍保持几何不变;在静定结构中是不可能的,因为静定结构在出现塑性铰后,整个结构即将成为几何可变体系。采用塑性计算方法能正确反映材料的实际性能,既节约材料,又保证结构安全可靠,同时,由于减少了支座配筋,使支座配筋拥挤状况有所改善,便于施工,所以这是一种较先进的设计方法。
适筋梁在弯矩作用
从适筋梁在弯矩作用下正截面应力与应变分析中可知:结构在荷载作用下正截面经历了三个受力阶段,适筋梁的内力与变形、曲率或转角具有曲线关系,如图
第Ⅲ阶段第Ⅱ阶段第Ⅰ阶段受力阶段主要特点
第Ⅲ阶段第Ⅱ阶段第Ⅰ阶段受力阶段主要特点破坏阶段带裂缝工作阶段未裂阶段习称钢筋屈服,裂缝宽,挠度大有裂缝,挠度还不明显没有裂缝,挠度很小外观特征接近水平的曲线曲线大致成直线弯矩—截面曲率受压区高度进一步减小,混凝土压应力图形为较丰满曲线;后期为有上升段与下降段的曲线,应力峰值不在受压区边缘而在边缘的内侧受压区高度减小,混凝土压应力图形为上升段的曲线,应力峰值在受压区边缘直线受压区混凝土应力图形绝大部分退出工作大部分退出工作前期为直线,后期为有上升段的曲线应力峰值不在受拉区边缘受拉区σs=fy020~30kN/mm2<σs<f0yσs≤20~30kN/mm2纵向受拉钢筋应力Ⅲa阶段用于正截面受弯承载力计算用于裂缝宽度及变形验算Ia阶段用于抗裂验算与设计计算的联系适筋梁正截面受弯三个受力阶段的主要特点
塑性铰
塑性铰:适筋梁截面在第Ⅲ阶段,截面维持一定数值弯矩的情况下,发生较大幅度的转动,犹如形成一个铰链,转动是材料塑性变形及混凝土裂缝开展的表现,故称为塑性铰。使塑性铰产生转动的弯矩称为塑性弯称为塑性极限转角,它表示矩。截面塑性转动n值塑性铰的塑性转动能力。塑性铰与理想铰不同。理想铰不能传递弯矩,但能自由无限转动;而塑性铰能传递一定数值的塑性弯矩,并在塑性弯矩作用下发生有限转动;理想铰是一个点,而塑性铰发生在一个区段内。
塑性铰总是在结构弯矩最大截面处出现。在混凝土连续梁板结构中,塑性铰一般都出现在支座或跨内截面
塑性铰(续)
处。支座处塑性铰一般均在板与次梁、次梁与主梁以及主梁与柱交界处出现,如图a。对于结构中间支座为砖墙、柱时,一般在墙体中线处出现塑性铰,如图b.
结构承载力
结构承载力极限状态弹性理论分析方法认为:当结构的某一个截面达到承载力极限状态,则整个结构达到承载力极限状态。结构塑性铰的出现,使混凝土结构承载力极限状态的概念得到扩展。对于混凝土静定结构,出现一个塑性铰后,结构变为几何可变体系,即达到承载力极限状态,如图a。但对混凝土超静定结构,如两跨连续梁,在荷载作用下,如果结构支座B处首先出现塑性铰,则结构由两跨超静定连续梁变成两个静定简支梁,但结构并没有称为几何可变
体系,它还能继续承受荷载
体系,它还能继续承受荷载,只有当两个简支梁的跨中的某一跨内出现塑性铰,使结构局部变为几何可变体系时,结构才达到承载力极限状态,如图b。塑性理论分析方法认为:混凝土超静定结构出现一个塑性铰,超静定结构只减少一个多余约束,即减少一次超静定,但结构还能极限承受荷载,只有当结构出现若干个塑性铰,使结构局部或整体成为几何可变体系时,结构才达到承载力极限状态。所以,塑性理论分析方法把极限
状态的概念
状态的概念从弹性理论的某一个节目的承载力极限状态扩展道整个结构的承载力极限状态,这就可充分挖掘和利用结构实际潜在的承载能力,因而可以使结构设计更经济合理。结构塑性内力重分布混凝土超静定结构在出现塑性铰之前,其内力分布规律与按弹性理论获得的结构内力分布规律基本相同;在塑性铰出现之后,结构内力分布与弹性理论获得的结构内力分布有显著的不同。按弹性理论分析时,结构内力与荷载呈线性关系;而按塑性理论分析时,结构内力与荷载为非线性关系。
结构内力分布规律相对于弹性内力分布的变化称为内力重分布。内力重分布主要是由于结构塑性变形及混凝土裂缝开展引起的,又称为结构塑性内力重分布。
结构塑性内力重分布的限制条件
结构塑性内力重分布的限制条件塑性铰是弹塑性材料超静定结构实现塑性内力重分布的关键。为保证塑性内力重分布的实现,一方面要求塑性铰有足够的转动能力,另一方面要求塑性铰的转动幅度不宜过大。为保证塑性铰有足够的转动能力,即塑性铰有较大的塑性极限转动角度,要求钢筋应具有良好的塑性,混凝土应有较大的极限压应变值,因此工程结构中宜采用HPB235,HRB335级钢筋和较低强度等级的混凝土,宜在C30~C45内。
除此之外,CEC5:1993《钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规范》规定:塑性铰处截面的相对受压区高度应满足0.10.35的要求。研究表明:提高截面高度、减小截面相对受压区高度是提高塑性铰转动能力的有效措施。
塑性铰转动幅度与塑性铰处弯矩调整幅度有关
塑性铰转动幅度与塑性铰处弯矩调整幅度有关:一般建议弯矩调整幅度20%,对于活荷载和恒荷载之它可以保证结构在正常使用荷载作用下不出现塑性铰,并可以保证塑性铰处混凝土裂缝宽度及结构变形值在允许限值范围内。除上述要求外,塑性铰截面尚应有足够的受剪承载力,不致因为斜截面受剪破坏而使结构不能实现完全的内力重分布。因此,应采用按弹性和塑性理论计算的剪力中的较大值,进行受剪承载力计算,并在塑性铰区段内适当加密箍筋,这样不但能提高结构斜截面受剪承载力,而且还能较为显著地改善混凝土的变形能力,增加塑性铰的能力。
比q/g1/3的结构,弯矩调整幅度宜控制在15%
塑性计算
确保结构
确保结构安全可靠。由于连续梁出现塑性铰后,是按简支梁工作的,因此每一跨调整后的两个支座弯矩的平均值加上跨中的弯矩值之和应不小于相应的简支梁跨中弯矩,如图,即2Z0MAMBMM
外,调整后的所有支座和跨中塑性铰上的弯
此外,调整后的所有支座和跨中塑性铰上的弯矩的绝对值,对于承受均布荷载的梁均应满足0124Mgqlb)等跨连续板、梁的内力值。在均布荷载作用下等跨连续板、次梁按塑性计算的内力简化公式如下:
塑性铰上的弯矩调整(续)
●弯矩Mgql式中弯矩系数;板和次梁分别按下图(a)(b)所示数据采用;g,q分别为均布恒荷载和活荷载;l0计算跨度。对于跨度相差不超10%的不等跨的连续板梁也可用上述方法计算。但在计算支座弯矩时,应取相邻两跨的较大跨度计算;在计算跨中弯矩时,则应取该跨的计算跨度。
剪力板内剪力相对较小
剪力板内剪力相对较小,在一般情况下都能满足的条件,故不需进行计V0.7ftbh0算。次梁的剪力可按下式计算Vgqln剪力系数,按下图数据采用;ln次梁净跨
c)塑性计算
楼盖中的连续板和次梁,无特殊要求
楼盖中的连续板和次梁,无特殊要求,一般按塑性计算。但主梁是楼盖中的重要构件,为了使其具有较大的承载力贮备,按弹性计算法计算。9.2.5单向板的截面计算与构造在一般情况下,连续梁板截面尺寸满足刚度要求,可不进行变形和裂缝的验算,只需进行承载力计算。(1)单向板的截面配筋计算现浇楼盖中的四边与梁整体连接的板,在正负弯矩作用下,会在支座上部和跨中下部产生裂缝,使板形成一个具有一定矢高的拱,而板的四周梁则成为具有抵抗横向位移能力的拱支座。
楼盖中的连续板和次梁,无特殊要求(续)
此时,板在竖向荷载作用下,一部分荷载通过拱的作用以压力的形式传至周边,与拱支座所产生的推力相平衡,从而可折减板中各截面的弯矩。因此一般规定,对于四周与整体梁连接的板的中间跨的跨中截面及中间支座截面,弯矩折减系数为0.8,其它情况不予折减。
单向板的构造
受力钢筋的布置
受力钢筋的布置方式:弯起式和分离式,如图。弯起式:将跨中一部分受力钢筋(1/2~1/3)在支座前弯起,作为承担支座负弯矩之用,如不足可另加钢筋。此法省钢筋,但施工麻烦。
分离式
分离式:在支座处所须承担负弯矩的钢筋,不是从跨中弯起,而是另外单独配制。施工简单,但较费钢筋。
连续板内受力钢筋的弯起和截断位置
连续板内受力钢筋的弯起和截断位置,可不必由弯矩包络图和材料图确定,而直接按图所示位置确定。但当板相邻跨差超过20%或各跨荷载相差较大时,仍按弯矩包络图和材料图确定。2)构造钢筋的位置●分布钢筋:单向板内单位长度上分布钢筋的截面面积,不应小于单位长度受力钢筋截面面积的10%,其间距不应大于300mm。分布钢筋应垂直布置与受力钢筋的内侧,在受力钢筋弯起处应设置。
构造钢筋
构造钢筋:对于嵌固在墙内的现浇板,在板的上部应配制间距不应大于200mm,直径不小于6mm的构造钢筋,其伸出墙边的长度不应小于板短边长度的1/7,如图。同时,对于两边嵌固的板角部分,为了防止垂直于对角线的板面裂缝,板上部离板角点范范围内也应双向布置构造钢筋,其伸出墙边长度不小于板短边的1/4。此外,构造钢筋的截面面积不宜小于跨中受力钢筋的1/3~1/2。
板与主梁的构造
板与主梁的构造钢筋:在主梁上部的板内,应`配置垂直于主梁的构造钢筋。其间距不大于200mm,直径不应小于8mm,单位长度内总截面面积不应小于板中单位长度受力钢筋截面面积的1/3,伸入板中的长度从主梁肋边缘算起,每边不应小于板计算跨度的1/4。
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次梁的计算
次梁的计算与构造(1)次梁计算1)按正截面抗弯承载力确定纵向受拉钢筋时,通常跨中按T形截面计算,支座按矩形计算。2)按斜截面抗剪承载力确定抗剪腹筋。当荷载、跨度较小时,一般只利用箍筋抗剪;当荷载、跨读较大时,可在支座附近设置弯起钢筋,以减少箍筋用量。3)截面尺寸满足前述高跨比和高宽比的要求时,一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验2008算-10-1。1
次梁的构造
)次梁的构造要求1次梁的钢筋组成及布置可参考图示。伸入墙内的长度一般不应小于240mm。2当次梁相邻跨度相差不超过20%时,且均布恒荷载与均布活荷载之比小于等于3时,其纵向钢筋的弯起和切断可按图进行。否则应按弯矩包络图确定。
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主梁的计算
主梁的计算与构造(1)主梁的计算1)正截面抗弯计算与次梁相同,通常跨中按T形截面计算,支座按矩形计算。当跨中出现负弯矩时,跨中也按矩截面计算。
于支座处板、次梁和主梁的钢筋重叠交错
)由于支座处板、次梁和主梁的钢筋重叠交错,且主梁负筋位于次梁和板的负筋之下,如图,故截面有效高度在支座处有所减小。此时主梁截面有效高度应取:受力钢筋为一排时h0=h-(50~60)mm;受力钢筋为两排时h0=h-(70~80)mm。
主梁最危险截面在支座边缘处,如图
)主梁最危险截面在支座边缘处,如图。因此,支座截面配筋计算应取支座边缘的弯矩值,而不是支座中心处的弯矩值。
式中Mb
式中Mb支座边缘处的弯矩;Mb支座中心处弯矩;b支座宽度;V0视该跨为简支梁时的支座剪力.0bMbMbV
主梁主要承受集中荷载,剪力图为矩形
)主梁主要承受集中荷载,剪力图为矩形。如果在斜截面抗剪计算中,要利用弯起钢筋抵抗部分剪力,则应考虑跨中有足够的钢筋可供弯起。若跨中钢筋可供弯起的根数不够,则应在支座处专门设置抗剪的鸭筋,如图。
截面尺寸满足前述高跨比和宽高比要求
)截面尺寸满足前述高跨比和宽高比要求时,一般不必作使用阶段挠度和裂缝宽度验算。(2)主梁的构造要求1)主梁钢筋的组成及布置可参考图示。主梁伸入墙内的长度一般应不小于370mm。2)主梁纵向受力钢筋的弯起和截断,应使其材料图覆盖弯矩包络图,并满足有关构造要求。3)不管是主梁还是次梁,其下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度,应按下述原则选取。
连续梁下部纵向受力钢筋伸入边支座的锚固长
连续梁下部纵向受力钢筋伸入边支座的锚固长度与简支梁的规定相同。●连续梁下部纵向受力钢筋伸入中间支座的锚固长度,当计算中不利用其强度时,其伸入长度与简支梁当V>0.7ftbh0时的相同;当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时,其伸入支座的锚固长度不应小于la;当计算中充分利用钢筋的抗压强度时,其伸入支座的锚固长度不应小于0.7la。
连续梁上部纵向受力钢筋应贯穿其中间支座或
连续梁上部纵向受力钢筋应贯穿其中间支座或中间节点范围。4)在次梁和主梁相交处,由于主梁承受由次梁传来的集中荷载,其腹部可能出现斜裂缝,并引起局部破坏,如图(a)。因此,规范规定应在集中荷载附近范围内设置附加横向钢筋,以便将全部集中荷载传至梁的上部,如图(b)。
第一道附加箍筋离次梁边50mm
第一道附加箍筋离次梁边50mm。如集中荷载全部由附加箍筋承受,则需附加箍筋截面总面积为svyvFAf如集中荷载全部由吊筋承受,其总截面面积为sbyv2fsinFA如集中荷载同时由附加吊筋和附加箍筋承受时,应满足下列条件
式中Asb
式中Asb承受集中荷载所需的附加吊筋的总面积;Asv1附加箍筋单肢的截面面积;n同一截面附加箍筋的肢数;m附加箍筋的根数;F集中荷载设计值;F2fyvAsbsinmnAsv1fyv附加横向钢筋的抗拉强度设计值;fyv附加吊筋弯起部分与梁轴线的夹角一般取450,当梁高大于800mm时取600.
整体式单向板肋梁楼盖设计
整体式单向板肋梁楼盖设计实例1设计资料某设计使用年限为50年工业厂房楼盖,采用整体式钢筋混凝土结构,楼盖梁格布置如图。
楼面构造
楼面构造层做法:20mm厚水泥砂浆面层,20mm厚混合砂浆天棚抹灰。2活荷载:标准值为6kN/m2。3恒荷载分项系数为1.2;活荷载分项系数为1.3。4材料选用:混凝土采用C25(fc11.9kN/mm,ft1.27kN/mm);22钢筋梁中受力筋采用HRB335级其余采用HPB235级。2板的计算板按塑性内力重分布方法计算。l2/l16000/22002.733宜按双向板设计。本题按单向板设计,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。
板的厚度取80mm>2200/40=55mm。次梁截面高度取450mm>6000/15=400mm,截面宽度取200mm,板的尺寸及支承情况如图。
荷载计算
)荷载计算恒荷载标准值20mm厚水泥砂浆面层80mm厚钢筋混凝土板20mm厚混合砂浆天棚抹灰.02200.4kN/m20.08252.0kN/m20.02170.34kN/m2
荷载计算(续)
gk2.74kN/mg1.22.7413.29kN/mq1.3617.8kN/mgq11.09kN/m线恒荷载设计值线活荷载设计值(2)内力计算计算跨度边跨lnh/22.20.120.2/20.08/22.02mlna/22.20.120.2/20.12/22.04m取l02.02ml02.20.202.0m中间跨计算跨度差(2.02-2.0)/2.0=1%<10%,按等跨连续板计算。
统一取计算
统一取计算。板各截面弯矩计算见下表。l02.02m(3)截面承载力计算b1000mm,h80mm,h0802060mm11.0,fc11.9N/mm,fy210N/mm22板各截面的配筋计算过程见下表。
规定,否则导致用钢量比弹性方法
板中不考虑0.10规定,否则导致用钢量比弹性方法还多。
中间区板带②~⑤轴线间
次梁计算
.次梁计算次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。取主梁的梁截面高度650mm>6600/12=550mm,梁截面宽度250mm。次梁有关尺寸及支承情况如图示。
荷载计算
)荷载计算恒载设计值:由板传来次梁自重梁侧抹灰.292.27.24kN/m1.2250.20.450.082.22kN/m1.2170.020.450.08=0.30kN/mg=9.76kN/mq7.82.217.16kN/mgq=26.92kN/m活荷载设计值:由板传来(2)内力计算计算跨度边跨l60.120.25/25.755mnlna/25.7550.24/2=5.875m1.025ln1.0255.7555.899m取ln5.875m
荷载计算(续)
中间跨l0ln60.255.75m跨度差5.875-5.75/5.75=2.2%<10%,按等跨梁计算内力。
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截面承载力
)截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算,翼缘计算宽度为:边跨按计算跨度考虑按梁净距考虑按翼缘高度考虑离端第二跨、中间跨l0/35875/31960mmbs020020002200mm/h080/4150.1930.10取bf1960mml0/35750/31920mmbfbfhfbf判别T形截面类型:1fcbfhfh0hf/2111.919608041540699.72kNm>M1fcbfhfh0hf/2111.919208041540685.44kNm>M
均属于第一类T形截面
均属于第一类T形截面。支座截面按矩形截面计算,第一内支座按两排筋考虑,截面有效高度为390mm,其它按一排筋考虑。次梁正截面承载力计算
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主梁计算
.主梁计算主梁按弹性理论计算。柱高4.5m,设柱截面尺寸为300mm×300mm。主梁的有关尺寸及支承情况如图(a)示。
荷载计算
)荷载计算恒荷载设计值由次梁传来主梁自重(集中荷载)活荷载设计值合计(2)内力计算计算跨度边跨9.76658.56kN1.2250.250.65-0.082.29.41kN梁侧抹灰(集中荷载)1.2170.020.65-0.0822.21.02kNG=69.0kNQ=17.166=103.0kNGQ172.0kN中间跨ln6.60.120.3/26.33ml01.025lnb/21.0256.330.3/26.64mlna/2b/26.330.36/20.3/26.66mln6.600.306.30ml0lnb6.600.306.60m
荷载计算(续)
跨度差(6.64-6.60)/6.60=0.61%<10%,主梁与柱线刚度比为92126600124500lzi/i12506503/130045.84可按等跨连续梁计算。计算简图如图示。
各种不同分布的荷载作用
在各种不同分布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行,跨内和支座截面最大弯矩和最大剪力按下式计算:MKGl0KQl0VKGKQ式中系数K由附录7查得,具体计算见下表。主梁计算跨度边跨取6.64m;中跨取6.60m;对支座处取6.62m。
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以上最不利荷载组合
将以上最不利荷载组合下得四种弯矩图及剪力图分别叠画在同一坐标图上,得到主梁弯矩包络图及剪力包络图,如图示。
主梁承载力
)主梁承载力计算主梁跨内截面按T形截面计算,其翼缘计算宽度为:l0/36600/32200mmbfbfbs06000mm/h080/6150.130.10取bf2200mmhf按计算跨度考虑按梁净距考虑按翼缘高度考虑判别T形截面类型:1fcbfhfh0hf/2111.9220080615401204.28kNm>M属于第一类T形截面。
支座截面按矩形截面计算,取截面有效高度为570mm。跨内负弯矩作用下按矩形截面计算取有效高度590mm。
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主梁吊筋计算
)主梁吊筋计算由次梁传至主梁得全部集中力为:GQ58.56103161.56kNGQ161560381mm223000.707sy2fsinA1选26()。主梁配筋示意图如下图。2sA402mm
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整体式楼梯楼梯按结构
整体式楼梯楼梯按结构受力状态分为:板式楼梯,梁式楼梯,螺旋式和剪刀式楼梯等。9.3.1现浇板式楼梯1组成:由梯段板、平台板、平台梁组成。
特点构造
弯起式
板一端与梁整体连接
平台梁
踏步板
踏步板(续)
t2coshcc为踏步最大高度;为梯段的倾斜角度
受力钢筋的数量除按计算
截面配筋计算
截面配筋计算时,当斜梁设置在踏步板之下时,可考虑坦白从宽板与斜梁共同点工作,按倒L形截面计算;当斜梁位于踏步板之上时,仍按矩性截面计算。斜梁配筋示意图117nl,ln分别为斜梁的计算跨度和净跨.●弯矩和剪力计算公式M1ql28V1qlcos
平台板4)平台梁与板式楼梯的平台板相同
)平台板4)平台梁与板式楼梯的平台板相同。与板式楼梯内力计算、配筋计算相同。计算简图有所不同。梁式楼梯的平台梁承担1/2平台板宽度范围的传来的荷载、平台梁自重及斜梁传来的集中力。还应注意,平台梁的底面应位于斜梁底面之下或与斜梁底面平齐,以保证斜梁的主筋在支座处能伸入平台梁中进行锚固。同时,由于平台梁承受了斜梁传来的集中力,因此,在该集中力的位置上,还应设置构造钢筋,以防止应力集中处产生裂缝。平台梁计算简图
底面为20mm厚混合砂浆抹灰层
底面为20mm厚混合砂浆抹灰层,采用C20混凝土段斜梁。9.3.3梁式楼梯设计实例某教学楼楼梯结构平面布置图及剖面图如图所示。楼梯使用活荷载标准值为2.5kN/m2,踏步面层采用30mm厚水磨石cf9.6N/mm2tf1.1N/mm2y其余钢筋采用HPB235级,f210N/mm2。试设计踏步板和梯y;梁纵向受力筋采用HRB335级,f300N/mm2
踏步板TB-1计算
.踏步板TB-1计算(1)荷载计算踏步尺寸300mm×150mm,斜板厚度取40mm,2cos20.894ct15040h120mm15023002300cos3353000.8941.20.120.3251.08kN/m1.2(0.150.3)0.650.35kN/m1.20.3350.03170.14kN/m恒荷载:踏步自重踏步面层重踏步抹灰重g1.57kN/mq1.42.50.31.05kN/m使用活荷载:
踏步板TB-1计算(续)
踏步板TB-1计算(续)
12s1120.0320.0331cAsbh0min{0.002;0.45ft/fy0.451.1/3000.00165}=0.002minsminyf210sAbh0.002030012072mm2Af0.03330010019.645mm22s28(A101mm)故按构造配筋,每个踏步采用,取踏步。内斜板分布筋8@3002.楼梯斜梁计算(1)荷载计算踏步板传来荷载212.621.5320.1517.99kN/m0.311.20.30.040.15251.31kN/m0.894斜梁自重
踏步板TB-1计算(续)
斜梁抹灰1.20.30.040.021710.24kN/m0.894gq9.54kN/ml0lnb3.600.203.80m总计(2)内力计算取平台梁截面尺寸200mm×400mm,斜梁水平方向的计算跨度为:123001188gql9.543.8017.22kNm22V1gqlcos19.543.800.89415.35kNM斜梁跨中截面弯矩和支座剪力分别为:
按梁的跨度考虑按翼缘宽度
按梁的跨度考虑按翼缘宽度考虑按翼缘高度考虑取(3)承载力计算斜梁按T形截面进行配筋计算,h030035265mm。翼缘有效宽度按倒L形计算:bfl/63800/6633mmbfbs0/21501530/2915mmhf/h040/2650.1510.10bf633mm判断T形截面类型1fcbfhfh0hf/219.6633402652059.55kNm>M属于第一类T形截面,故s21c0M172200000.0419.66332652112s1120.040.041fbh
按梁的跨度考虑按翼缘宽度(续)
cAsbh0min{0.002;0.45ft/fy0.451.1/3000.00165}=0.002minsmin3000.04163326519.6220mm2ysAbh0.002030015090mm2AffA226mm20.7ftbh00.71.115026530.61kN>V按构造配置箍筋,选用双肢箍筋8@2001选用22(s)svminAsv250.30.34%bs150200svyvf2100.24ft0.241.10.13%配筋图如图所示。
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