梁板结构设计方法(塑性理论)
(第3部分)梁板结构及设计例题

实际配筋面积mm2
0.096 0.101
344
344 Φ8/10@
180 358
0.096 0.101
344
344 Φ8/10@
180 358
0.065 0.067 228
228 Φ8@180
279
0.074 0.077 262
262 Φ8@180
279
边跨中
4.11 0.096 0.101
线恒荷载设计值: g=1.2×2.74KN/m2 =3.29KN/m 线活荷载设计值:q=1.3×6.0KN/m2 =7.8KN/m 合计每米宽荷载设计值:g+q=11.09KN/m
(2)板内力计算 计算跨度(按塑性理论):
边跨: lnh 22 .20 .1 2 0 2 .20 2 .82 .0m 2 ln a 2 2 .2 0 .1 2 0 2 .2 0 .2 1 2 2 .0m 4 2 .0m 2取: l0 2.02m
四周与梁整体连接的单向板,由于拱效应使板中 各计算截面弯矩减少,中间跨的跨中截面和中间支 座计算弯矩都按减少20%计算,其他截面不减少。
3. 板的承载力计算 按照第4章所介绍的方法计算受力纵筋,受力纵筋沿
短跨方向布置。并符合构造要求。
一般不验算斜截面承载力。
4. 梁的承载力计算
梁的跨内在正弯矩作 用下按T计算。 梁的支座在负弯矩作 用下按矩形计算。
251
217.6 Φ8@200
251
计算部位 选配钢筋
表1.2.4 连续板各截面配筋计算
边区板带①--②,⑤--⑥轴线间
边跨中
离端第二 支座
离端第二 垮内,中
间跨内
中间支座
弹性法和塑性法计算板的区别

弹性法和塑性法计算板的区别集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-弹性法和塑性法计算板的区别两个简单认识:1、塑性变形金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形。
通过塑性变形不仅可以把金属材料加工成所需要的各种形状和尺寸的制品,而且还可以改变金属的组织和性能。
一般使用的金属材料都是多晶体,金属的塑性变形可认为是由晶内变形和晶间变形两部分组成。
2、弹性变形材料在受到外力作用时产生变形或者尺寸的变化,而且能够恢复的变形叫做弹性变形。
五种计算理论:1.线弹性分析方法。
我们结构设计大多数都是按线弹性分析的。
国内外所有设计软件在分析的时候,也都是作线弹性分析。
按弹性理论结构分析方法认为,结构某一截面达到承载力极限状态,结构即达到承载力极限状态。
2.塑性重分布方法。
我国规范和软件中,单向板、梁等,都是此种方法。
这种方法其实只是在线弹性分析结果上的一种内力调整。
结构承载力的可靠度低于按弹性理论设计的结构,结构的变形及塑性绞处的混凝土裂缝宽度随弯矩调整幅度增加而增大。
3.塑性极限方法。
双向板一般按这种方法设计。
但是双向板也可以按弹性分析结果设计,在PMCAD里可以选择。
按塑性理论结构分析方法认为,结构出现塑性绞后,结构形成几何可变体系,结构即达到承载力极限状态.机构设计从弹性理论过渡到塑性理论使结构承载力极限状态的概念从单一截面发展到整体结构4.非线性分析方法。
有几何非线性和材料非线性分析之分,原理及内容较多,需看相关书籍。
但一般设计很少做非线性分析,只有少数情形需要,如特殊结构特殊作用。
比如罕遇地震分析,p-delta分析,p u s h分析等。
5.试验分析方法。
国外对复杂结构一般进行模型试验分析。
国内很少做。
规范规定:各种双向板可按弹性进行计算(《混凝土结构设计规范》5.2.7规定),同时应对支座或节点弯矩进行调幅(5.3.1条规定的,其实这也是考虑塑性内力充分布);连续单向板宜按塑性计算(《混凝土结构设计规范》5.3.1条规定),同时尚应满足正常使用极限状态的要求或采取有效的构造措施。
梁板结构——整体式双向板梁板结构

1.3 整体式双向板梁板结构由两个方向板带共同承受荷载,在纵横两个方向上发生弯曲且都不能忽略的四边支承板,称为双向板。
双向板的支承形式:四边支承、三边支承、两边支承或四点支承。
双向板的平面形状:正方形、矩形、圆形、三角形或其他形状。
双向板梁板结构。
又称为双向板肋形楼盖。
图1.3.1。
双重井式楼盖或井式楼盖。
我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)规定:对于四边支承的板,●当长边与短边长度之比小于或等于2时,应按双向板计算;●当长边与短边长度之比大于2,但小于3时,宜按双向板计算;若按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋;●当长边与短边长度之比大于或等于3时,可按沿短边方向受力的单向板计算。
1.3.1 双向板的受力特点1、四边支承双向板弹性工作阶段的受力特点整体式双向梁板结构中的四边支承板,在荷载作用下,板的荷载由短边和长边两个方向板带共同承受,各个板带分配的荷载,与长跨和短跨的跨度比值0201l l 相关。
当跨度比值0201l l 接近时,两个方向板带的弯矩值较为接近。
随着0201l l 的增大,短向板带弯矩值逐渐增大,最大正弯矩出现在中点;长向板带弯矩值逐渐减小。
而且,最大弯矩值不发生在跨中截面,而是偏离跨中截面,图1.3.2。
这是因为,短向板带对长向板带具有一定的支承作用。
2、四边支承双向板的主要试验结果 位移与变形双向板在荷载作用下,板的竖向位移呈碟形,板的四角处有向上翘起的趋势。
●裂缝与破坏对于均布荷载作用下的正方形平面四边简支双向板:●在裂缝出现之前,基本处于弹性工作阶段;●随着荷载的增加,由于两个方向配筋相同(正方形板),第一批裂缝出现在板底中央部位,该裂缝沿对角线方向向板的四角扩展,直至因板底部钢筋屈服而破坏。
●当接近破坏时,板顶面靠近四角附近,出现垂直于对角线方向、大体呈圆弧形的环状裂缝。
这些裂缝的出现,又促进了板底对角线方向裂缝的发展。
梁板结构设计方法弹性理论

第九章 混凝土平面楼盖
第九章 混凝土平面楼盖
第九章 混凝土平面楼盖
肋形楼盖的荷载传递与计算简图
P L1
L2
= f1
1 48
P1L13 EI1
f2
1 48
P2 L32 EI2
P1 P2
L32 L13
EI1 EI2
P P1 P2
第九章 混凝土平面楼盖
P
P1
P2
L1
L1
L2
L2
荷载沿短跨方向的传递远大于沿长跨方向的传递,此即荷 载按最短路径传递原则。当L2/L1大于3时,荷载沿长跨方向 的传递可以忽略不计,此时可近似仅按短跨方向的梁进行 受力分析;
第九章 混凝土平面楼盖
内力计算
按弹性理论计算连续梁的内力可采用结构力学方法 对于工程中经常遇到的2~5跨等跨连续梁,在不同
荷载布置下的内力已编制表格供查用。 5跨以上的等跨连续梁可简化为5跨计算,即所有中
间跨的内力均取与第3跨相同。
均布荷载或三角形荷载作用下:
集中荷载作用下:
第九章 混凝土平面楼盖
沿短跨方向传递考虑。
四边支承板
此时除四个板角和短边支座 附近,板的大部分区域呈现 单向弯曲。
在设计中,对l2/l1≥3的板按单向板计算,而忽略长跨方向的 弯矩,仅通过长跨方向配置必要的构造钢筋予以考虑;
对l2/l1≤2的板按双向板计算;
当2<l2/l1<3时,宜按双向板计算,如按单向板计算,则需 注意在长跨方向配置足够的构造钢筋。
单向板:连续,h/l不小于1/40 简支,h/l不小于1/35 最小板厚,一般屋面≥60mm 一般楼面≥70mm
双向板:四边简支,h/l1不小于1/45 四边连续,h/l1不小于1/50
设计第2篇 梁板结构设计

2.2单向板肋梁楼盖的设计计算
第2篇 梁板结构设计
2.2单向板肋梁楼盖的设计计算
第2篇 梁板结构设计
2.2单向板肋梁楼盖的设计计算
b 梁的宽高比( b / h )一般为1/3~1/2, 以50mm为模数
最小板厚: 屋 面 板 h ≥60mm 民用建筑楼板 h ≥70mm 工业建筑楼板 h ≥80mm 高跨比 h / l 中的l 取短向跨度 板厚一般宜为80mm≤ h ≤160mm
高跨比 h / l 中的 h 为肋高 板厚:当肋间距≤700mm, h ≥40mm 当肋间距>700mm,h ≥50mm 板的悬臂长度≤500mm, h ≥60mm 板的悬臂长度>500mm,h ≥80mm
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
F
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
F
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
F
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
F
2.2单向板肋梁楼盖的设计计算
第2篇 梁板结构设计
活荷载在不同跨间时的弯矩图和剪力图
2.2单向板肋梁楼盖的设计计算
第2篇 梁板结构设计
结构最不利荷载组合
恒载一次布置,活载分跨 布置再组合 跨中最大:本跨布置,隔 跨布置 跨中最小:相邻跨布置, 然后隔跨布置 支座最大:左右跨布置, 然后隔跨布置 支座最大剪力:同支弯矩 座最大
2.3梁板结构——双向板肋梁楼盖设计

l lx " 2 y M x M x plx 8 12
3 l ' My My p x 24
3 l x My M" p y 24
简支
2 plx 3l y lx Mx My 24
2.3双向板肋梁楼盖设计
7.分离式配筋 用系数表示各弯矩关系 分离式配筋
gq
第二章 梁板结构
பைடு நூலகம்
g
gA q
gq
g
gq
g
gq
g
= =
q 2 q g 2 q g 2 g
q 2 q g 2 q g 2 g
q 2 q g 2 q g 2 g
+ +
q 2 q 2 q 2
q 2 q 2 q 2
q 2 q 2 q 2
单块板按四边固结计算
第二章 梁板结构
2.3.2双向板肋梁楼盖按塑性理论方法计算结构内力
lx 1 2 l mx n y my
2
M x l y mx M y lx my lx mx
' " ' Mx Mx l y mx l y mx ' ' My M" l m lx mx y x y lx my
' x
2
l y lx M x M pl 8 12
' x 2 x
板CDEF
l y lx M x M pl 8 12
" x 2 x
2.3双向板肋梁楼盖设计
5.三角形板受力分析
第二章 梁板结构
整体式单向板梁板结构

A、概述
单向板肋形楼盖
定义 分类 单、双向板
l2 / l1 ≥ 3时按单向板设计
q1 q2 q
4 5q1l1 v1 384 EI 4 5q2l2 v2 384 EI
…1-1 …1-2
…1-3
…1-4
v1 v 2
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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。
实际工程中究竟采用 现浇式钢筋混凝土楼(屋)盖分类 何种楼盖形式,应根据房 单向板肋形楼盖 屋的性质、用途、平面尺 有梁楼盖 双向板肋形楼盖 寸、荷载大小、采光以及 井式楼盖与密肋楼盖 技术和经济等因素进行综 现浇楼盖 合考虑。
主
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1.2 整体式单向梁板 结构
结构布置
B、单向板
进行楼盖的结构平面布置时,应注意以下问题
(1) 受力合理。荷载传递要简捷,梁宜拉通;主梁跨间最好 不要只布置1根次梁,以减小主梁跨间弯矩的不均匀;尽量避免 把梁,特别是主梁搁置在门、窗过梁上;在楼、屋面上有机器设 备、冷却塔、悬挂装置等荷载比较大的地方,宜设次梁;楼板上 开有较大尺寸(大于800 mm)的洞口时,应在洞口周边设置加劲的 小梁。 (2) 满足建筑要求。不封闭的阳台、厨房和卫生间的楼板面标 高宜低于其他部位30 mm~50 mm;当不做吊顶时,一个房间平 面内不宜只放l根梁。 (3) 方便施工。梁的截面种类不宜过多,梁的布置尽可能规则 ,梁截面尺寸应考虑设置模板的方便,特别是采用钢模板时。
12-梁板结构设计方法(塑性理论)哈工大:混凝土结构设计原理

14
16
16
1
1
1
16
11
14
柱
0.50 1 0.55 0.55 1 0.55 0.55 1
14
16
16
(b) 次梁的弯矩系数和剪力系数
M (g q)l02 V (g q)ln
第九章 混凝土平面楼盖
考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承 载力储备,比按弹性理论计算更为合理且节省材料,但会导致 使用阶段构件的变形较大,应力水平较高,裂缝宽度较大。
钢筋,C20~C45级混凝土 受剪箍筋比计算值增大20%
第九章 混凝土平面楼盖
可见,在保持连续梁极限承载力不变的前提下,利用塑性 内力重分布规律,人为调整设计弯矩,减少支座配筋的密 集程度,有利于施工。
但人为调整设计弯矩不是任意的 调整幅度越大,支座塑性铰出现就越早,达到极限承载力
时所需要的塑性铰转动也越大 如果转动需求超过塑性铰的转动能力,塑性内力重分布就
第九章 混凝土平面楼盖
连续双向板的内力计算
A
A
(1) 跨中最大弯矩的计算
=
+
q/2
q/2
-q/2
将各区格内力叠加就是双向
q g
板某一区格跨中最大弯矩
g+q/2 按四对边称固荷支载计(g算+q中/2间) 区格
q/2 -q/2
按反四对边称简荷支载计(q算/2各) 区格
第九章 混凝土平面楼盖
(2)支座最大弯矩的计算
第九章 混凝土平面楼盖
问题的提出
(1)弹性理论不能反映材料的实际工作状况; (2)按内力包络图进行配筋,钢筋配置过多; (3)弹性理论计算的支座弯矩较大,使得支座配筋过
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第10章 钢筋混凝土的梁板结构 等跨连续梁的计算
1 11
墙
M ( g q )l02 V ( g q )l n
1 14 1 16 1 16 1 16
(a) 板的弯矩系数
1 11 1 16 1 14 1 11
1 14 1 16
梁
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
配筋是根据弯矩包络图确定的,
各自所采用的设计弯矩对应的 不是同一个荷载工况。
40 90
40 90
P
P
P
P
2m
如果仅有一种荷载工况
显然按弹性计算的内力配筋, 跨中和中间支座几乎同时达到
2m
2m
2m
120
2m
2m
极限弯矩而形成塑性铰,故不
40 80 40 80
会产生塑性内力重分布。
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
=
g+q/2
+
q/2 -q/2 q/2 -q/2 q/2
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
(2)支座最大弯矩的计算
近似认为恒载和活载满布在连续双向板所有区格时,支 座产生最大负弯矩; 中间支座视为固支,周边支座视为简支,即可求得各区 格板的支座弯矩; 相邻支座弯矩不等时,取平均值。
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
P
钢筋混凝土塑性铰概念
能承受一定的弯矩,近似等于极 Nhomakorabea弯矩; 仅能单向转动; 有一定长度区域; 转动能力有一定限度。
Mu
My
塑性铰与理想铰的区别
fy fu-fy
P
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
Q=30kN G=30kN 2m 2m 2m
120
2m 2m
前面例子中,跨中和中间支座
2m
14
1 0.55 0.55 16
1 16
(b) 次梁的弯矩系数和剪力系数
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
考虑塑性内力重分布方法虽然利用了连续梁塑性铰出现后的承 载力储备,比按弹性理论计算更为合理且节省材料,但会导致 使用阶段构件的变形较大,应力水平较高,裂缝宽度较大。
因此在下列情况不能适用,应按弹性理论进行设计。
① ② ②
④ ③
④
④ ①
(a) 板面裂缝 (b) 板底裂缝
④
四边固定板
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
单区格双向板按弹性理论计算
单跨双向板
M 系数 ( g q)l
2 x
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
需指出:附录中系数是根据材料的波桑比υ=0制定 的。当υ≠0时,可按下式计算跨中弯矩
m
( ) x
( ) y
mx my
my mx
m
对钢筋混凝土,υ=0.2
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
多区格双向板跨中正弯矩最大时的活荷载不利布置
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
连续双向板的内力计算
(1) 跨中最大弯矩的计算 将各区格内力叠加就是双向
q
A
A
g
板某一区格跨中最大弯矩
对称荷载 (g+q/2) 按四边固支计算中间区格 按四边简支计算各区格 反对称荷载 (q/2)
设计方法。 截面弯矩调整的幅度用调幅系数β表示
Me Ma Me
0.2
M a (1 )M e
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
应使调幅后的跨中截面弯 矩接近原包络图弯矩值
取按弹性理论计算的弯矩 包络图的跨中弯矩值和按 下式计算的较大值。
1 l M M0 M M r 2
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
1.已知:两端固定的单跨梁,其净跨为6米,截面尺寸 b×h=200 × 500mm,采用C20级混凝土,为承受支座负弯 矩和跨中正弯矩,均配置3根直径18mm的HRB335钢筋(As
=763mm2)。
求:用塑性内力重分布的方法求该梁破坏时所能承受的均布
荷载设计值。
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
配筋率越小,塑性铰转动能力越大。 工程中对按塑性内力重分布进行设计的连续梁(或超静定结 构),一般是通过控制相对受压区高度x 来保证预期塑性铰 位置具有足够的转动能力。
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
保证充分内力重分布的条件
相对受压区高度x≤0.35
调幅系数不超过20% 宜用HRB235和HRB335级 钢筋,C20~C45级混凝土 受剪箍筋比计算值增大20%
(1) 直接承受动力荷载作用的构件;
(2) 裂缝控制等级为一级和二级的构件;
(3) 重要结构构件,如主梁
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
板的计算要点
应考虑板中拱的作用; 对中间跨的截面弯矩可以考虑减少20%;
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
板中构造钢筋 ①分布钢筋
等效荷载
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
楼梯配 筋图
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
问题的提出
(1)弹性理论不能反映材料的实际工作状况;
(2)按内力包络图进行配筋,钢筋配置过多;
(3)弹性理论计算的支座弯矩较大,使得支座配筋过
多,施工不便;
1. 注意塑性理论与弹性理论的差别
2. 塑性铰的概念;
3. 塑性铰与理想铰的区别
4. 塑性设计的调幅法概念
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
梁的构造要求
对于次梁,当各跨跨度相差不超过20%,且活荷载与恒荷载
的比值小于等于3时,可不必画材料图,按构造规定确定钢 筋的切断和弯起。
有弯起钢筋
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
无弯起钢筋
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
附加横向钢筋
P Asv mnf yv
m-附加箍筋排数
等跨连续梁的计算
1 11
墙
M ( g q )l02
1 14 1 16 1 16 1 14 1 16
V ( g q )l n
1 11 1 24
0.50
1 11
梁
1 0.55 0.55 1 0.55 0.55 14 16 1 11 1 14
1 16
柱
0.50 1 0.55 0.55
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
可见,在保持连续梁极限承载力不变的前提下,利用塑性 内力重分布规律,人为调整设计弯矩,减少支座配筋的密 集程度,有利于施工。
但人为调整设计弯矩不是任意的
调整幅度越大,支座塑性铰出现就越早,达到极限承载力 时所需要的塑性铰转动也越大
如果转动需求超过塑性铰的转动能力,塑性内力重分布就 无法实现
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
②垂直于主梁的板面构造钢筋
③嵌入承重墙内的板面构造钢筋
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
主梁截面有效高度 应减小
按弹性理论计算 跨中按T形截面计 算,支座按矩形截 面计算
单排 h0 h (50 ~ 60mm) 双排 h0 h (70 ~ 80mm)
按塑性计算极限承载力>按弹性计算的极限承载力,因 此按弹性分析方法是偏于安全的;
弹性理论即符合平衡条件,又符合变形协调条件;而塑性 理论虽符合符合平衡条件, 但不再符合变形协调条件;
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
利用连续梁塑性内力重分布的规律,可以人为将中间支 座设计弯矩调低
塑性铰转动能力与配筋率有关
2.已知一钢筋混凝土双跨连续梁如图所示,考虑塑性内力 重分布,支座和跨中截面均按最大配筋量配筋。求破坏荷载
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
调幅法
弯矩调幅法简称调幅法,它是在弹性弯矩的基础上, 根据需要,适当调整某些截面弯矩值。通常对那些 弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整,然后按调整
后的内力进行截面设计和配筋构造,是一种适用的
n-附加箍筋肢数
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
P
P As 2 f y sin
F 2 f y Asb sin m n f yv Asv1
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
双向板传力路径
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
双向板破坏形式
② ② ① ② ②
lx
ly
四边简支矩形板
第10章 钢筋混凝土的梁板结构
几点具有普遍意义的结论
超静定结构达到承载能力极限状态的标志不是一个截面 达到屈服,而是出现足够多的塑性铰,使结构形成破坏 机构;
超静定结构出现第一个塑性铰后,结构中的内力分布不 再服从弹性分析结果,与弹性内力结果存在差别的现象 称为“塑性内力重分布”;
考虑塑性内力重分布,更符合实际内力分布规律;