2012水工钢筋混凝土结构-第九章

1 1 M C ( M A M B ) M 0 ( p1 p 2 )l02 2 8
(3)塑性内力重分布可由设计者通过控制截面的极限弯 矩Mu (即调整配筋数量)来掌握。
支座极限弯矩指定得低，
塑性铰产生早，为满足力 的平衡条件，跨中极限弯 矩就须调整得高；
支座极限弯矩指定得高，
考虑塑性变形内力重分布方法设计的结构， 钢筋应力高，裂缝宽度及变形大。 下列结构不宜采用： (1)直接承受动力荷载的结构； (2)在使用阶段不允许有裂缝产生或对裂缝开展及 变形有严格要求的结构；
(3)处于侵蚀环境中的结构；
(4)要求有较高承载力储备的结构。
比无关；按塑性内力重分布理论计算，梁的弯 矩不是定值，随截面的配筋比而变化。
(1)超静定结构破坏过程：一个或几个截面上形成塑性铰， 荷载增加，塑性铰继续出现，直到形成破坏机构。破坏 标志不是一个截面屈服而是破坏机构形成。 (2)塑性铰出现后，支座与跨中弯矩的比例改变，但遵守 力的平衡条件：跨中弯矩加两支座弯矩的均值等于简支 梁跨中弯矩M0，均载作用的梁：
矩的比值不大于1.5时，可作为等刚度计算。
实际跨数多于五跨，按五跨计算。 中间支座(D、E)内力取与C支座相同； 中间各跨(4、5跨)跨中内力，取与第3跨相同。 配筋构造按图(c)。
二、连续梁的内力包络图
多跨连续梁的最不利活载布置方式：
求跨中最大正弯矩，该跨布活载，再隔跨布活载； 求跨中最小弯矩，该跨不布活载，邻跨布，隔跨布； 求支座最大负弯矩，该支座左右两跨布活载，隔跨布活载； 求支座最大剪力，布置方式同求支座最大负弯矩。
第三节 单向板肋形结构考虑塑性 内力重分布的计算 一、基本原理
弹性计算认为结构任一截面内力达到承载能力时，整个结构
破坏，对于静定结构或脆性材料的结构是正确的。 具有塑性性能的超静定结构，某一截面达到承载能力并不能 使结构破坏。结构还有强度储备。
钢筋混凝土构件截面承载能力计算中，考虑了
钢筋和混凝土的塑性性质，采用塑性计算理论。 连续梁、板结构内力按弹性理论计算，截面承 载力计算采用塑性理论，二者不统一。 结构中某截面发生塑性变形后，刚度降低，按 弹性方法计算得出内力不能正确反映结构实际内 力分布。 考虑材料塑性性质分析结构内力更加合理、更 符合梁板结构的实际工作状态。 考虑材料塑性性质可充分发挥结构的承载力， 带来一定的经济效果。
l0 ，取支座中心线间的距离 lc ； 支座宽度b较大时： 板 b>0.1lc，l0＝1.1ln； 梁b>0.05lc，l0。＝1.05 ln ln——净跨度。
(a)与支座整体连接 (b)搁置在墩墙上
(三)计算跨度
板或梁计算时作为铰支。 塑形方法弯矩计算的计算跨度
l0： 板 l0＝ln—两端与梁整体连接 l0＝ln+h—两端搁墙敦上 l0＝ln+h/2—一端搁一端整体 梁见P240 ln——净跨度。 剪力计算跨度l0＝ln 。
2 0
2Байду номын сангаас0
V qln 1qln
α1、α2和β1、β2——分别为弯矩系数和剪力系数； l0、ln——分别为板、梁的计算跨度和净跨度。
两端带悬臂的板或梁内力用叠加方法确定。
短悬臂上有荷载时，连续板、梁的弯矩和剪力：
M M A
MA V l0
α′、β′——弯矩系数和剪力系数； MA——由悬臂上的荷载产生的端支座负弯矩。
的弯矩，板的弯矩值算大了。 采用调整荷载即加大恒载减小活载考虑受到的约束作用。 1 g ' g q 2 板 1 q ' q 2 1 g ' g q 4 次梁 3 q ' q 4 g’、q’——折算恒载及活载； g、q——实际恒载及活载。 主梁可不作调整。
(三)计算跨度
板或梁计算时作为铰支。 弹性方法弯矩计算的计算跨度
梁布得密，板跨减少，板厚减薄，自重减轻，但费模
板和费工。
板面积大，板较薄时，材料省，造价低。 避免集中荷载直接作用在板上。 板和梁宜尽量布置成等跨度，材料省，造价经济，计
算和构造简便。
一般建筑板的跨度为1.7～2.5m，板厚为60～120mm。 水电站厂房发电机层的楼板，板厚常用120～200mm。 装配间楼板需要搁置大型设备，板厚有250mm以上。
承受均载单跨固端梁，l＝6m， 各截面尺寸及上下配筋量相同， 正负极限弯矩Mu＝36kN· m。
按弹性方法计算， p1＝12kN／m，
支座弯矩MA＝MB=-36kN· m， 跨中弯矩Mc=18 kN· m。 p1 没使梁破坏，仅使支座形成塑性铰， 承担弯矩Mu=36kN· m，继续加载到p2 ＝4kN／m，跨中弯矩Mc＝36kN· m， 达到Mu形成塑性铰，形成破坏机构。 极限荷载p1 +p2＝16kN／m， 不是弹性方法计算的12kN／m。
主梁跨度5～8m，次梁跨度4～6m。 建筑物平面尺寸大，避免温度变化
及砼干缩裂缝，应设置永久的伸缩缝。
伸缩缝需将梁、柱分开，基础可不
分开。伸缩缝间距根据气候条件、结 构型式和地基特性等情况确定。
结构的建筑高度不同，或上部结构
各部分传到地基上的压力相差大，及 地基情况变化显著时，应设置沉陷缝， 避免地基不均匀沉陷。
第一节 单向板肋形结构的结构布置和计算简图 一、梁格布置
梁格布置首先要满足使用要求。
第九章 钢筋砼肋形结构及刚架结构
9.2 单向板肋形结构的结构布置和计算简图
梁格布置首先要满足使用要求。
梁格布置应求得经济和技术上的合理。 梁布得稀，省模板和省工，但板的跨度加大，板厚增
加，多用砼，自重增大。
跨中弯矩就可调整得低。
控制截面的弯矩可相互
调整的计算方法称为“弯 矩调幅法”。
弯矩调整不是随意的。
如指定的支座弯矩比按弹性方法计算的小得太多，则
塑性铰出现太早，内力重分布的过程太长，塑性铰转动 幅度过大，裂缝开展过宽。
弯矩调整幅度用弯矩调幅系数β=1-Ma／Me表示，
Ma、Me 分别为调幅后的弯矩和按弹性方法计算的弯矩。 (1)保证塑性铰的转动能力，须限制配筋率，要求调幅截 面的ξ≤0.35。宜采用塑性好的I、Ⅱ级和III级钢。 (2) β 不宜超过 0.25 ，即调整后的弯矩不宜小于按弹性方 法计算的75％。 (3)每一跨内，调整后的两支座弯矩的均值加跨中弯矩， 不小于按简支梁计算的跨中最大弯矩M0。
(a)与支座整体连接 (b)搁置在墩墙上
第二节
单向板肋形结构按弹性理论的计算
内力计算有按弹性理论和考虑塑性变形内力重分布 两种。水工建筑中一般按弹性理论计算，就是看作均质 弹性构件用结构力学的方法进行内力计算。
一、利用图表计算连续板、梁的内力
等跨度、等刚度连续板、梁承受均载的弯矩和剪力：
M gl 1ql
从形成塑性铰到成为破坏机构，梁尚有承受
4kN／m均载的潜力。考虑塑性变形的内力计 算能利用材料的潜力。
形成塑性铰前，MA与Mc之比为2：1，形成塑
性铰后，比值逐渐改变，最后成为1：1(Mu)。 材料塑性变形引起内力重分布，故称为“考虑 塑性变形内力重分布的计算方法”。
按弹性理论计算，连续梁的弯矩与截面配筋
固定或移动集中荷载下的等跨连续梁弯矩和剪力：
M Ql0 (或Gl0） V Q(或G )
α、β——弯矩系数和剪力系数； G、Q——固定和移动的集中力。
如连续板或梁的跨度不等，但相差不超过10％，可
用等跨度表计算。求支座弯矩，取相邻两个计算跨度 的均值；求跨中弯矩，用该跨计算跨度。
如板或梁各跨的截面尺寸不同，但相邻跨截面惯性
板和梁上荷载分配范围如下图。
板取单位宽度板条计算，沿板跨方向受均载g或q； 次梁承受板传来的均载gl1或qll及次梁自重； 主梁承受由次梁传来的集载 G ＝ gl1l2 或 Q ＝ ql1l2 及主梁
自重，主梁自重比次梁传来的荷载小得多，可折算成集 载G、Q一并计算。
连续板、梁的折算荷载
板和次梁中间支座假定为铰支，没考虑受到的约束。 板弯曲变形，带动次梁扭转，将阻止板自由变形，降低板
某一截面达到Mu，截面屈服，梁绕截面转动，出现塑性铰。 理想铰能自由转动但不能传递弯矩； 塑性铰能承担弯矩Mu，只在Mu下转动，不能反向转动；不
能无限制转动，压区砼被压碎时，转动幅度达到限值。 静定结构形成一个塑性铰，变成破坏机构。 超静定结构出现一个塑性铰减少—次超静定次数，荷载可继 续增加，直到塑性铰陆续出现变成破坏机构。
沉陷缝从基础直至屋顶全部分开，
沉陷缝可同时起伸缩缝的作用。
二、计算简图
设计时把肋形结构分解为板、次梁和主梁分别计算。 计算简图应表示出板或梁的 跨数，支座性质，荷载形式、 大小及作用位置，各跨的计 算跨度等。
(一)支座的简化
周边搁置在砖墙上，简化为铰支。 板的中间支承为次梁，次梁的中间支承为主梁，
概
述
肋形结构是由板和支承板的梁所组成的板梁结构。 板、次梁和主梁组成的整体式楼面
水电站厂房上部结构是由屋面板、纵梁、屋面大梁及柱组 成的空间结构。
采用手算时，空间结构简
化为平面结构计算。
电站厂房上部结构简化为
由板与梁组成的肋形结构和 由屋面大梁与柱组成的刚架 结构分别进行计算。
（平、立、剖面）
第九章
钢筋砼肋形结构 及刚架结构
第九章
钢筋砼肋形结构及刚架结构
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节
单向板肋形结构的结构布置和计算简图 单向板肋形结构按弹性理论的计算 单向板肋形结构考虑塑性内力重分布的计算 单向肋形结构的截面设计和构造要求 单向肋形结构的设计例题 双向板肋形结构的设计 钢筋混凝土钢架结构 钢筋混凝土牛腿设计 钢筋混凝土柱下结构
内力包络图的绘制
内力包络图的绘制
承受均布荷载的等跨连续梁，可利用附录九的表格直 接绘制弯矩包络图。