单层工业厂房梁板结构

混凝土与砌体结构设计主讲教师：龙旭主要内容•钢筋混凝土结构梁板结构设计•单层厂房结构设计•砌体结构第一部分钢筋混凝土梁板结构-1/11-1/14-1/14-1/14-1/140.450.550.550.550.550.55单向板的计算和配筋•设计要点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％；一、设计要点•经济配筋率0.4%~0.8%，一般不进行抗剪计算•对中间跨的截面弯矩可以考虑减少20％；二、配筋构造•1、受力钢筋:HPB300、HRB335和HRB400；直径通常采用8~12mm，板厚较大时，可用14~18mm。•2、钢筋间距：70~200mm板中构造钢筋①分布钢筋：HPB300、HRB335，直径8、10mm次梁的计算和配筋•设计要点：可按塑性法计算•配筋构造，对于相邻跨跨度相差不大于20%，活载和恒载的比q/g≤3的次梁，可按下图进行配筋布置，否则应按弯矩及剪力包络图确定。•受力钢筋：HRB400、HRB500无弯起钢筋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)90~80()70~60(00mmhhmmhh双排单排主梁的计算要点图10.27主梁的弯矩包络图10.28主梁的剪力包络图支座弯矩和剪力设计值按弹性理论计算连续梁、板内力时，由于实际支座有一定的宽度，因此按计算跨度得到支座截面的弯矩和剪力值比实际支座边缘处的弯矩和剪力值要大，而截面设计应以支座边缘处的梁截面进行。表主梁配筋计算表1）按比例画出主梁的弯矩包络图；2）按同样比例（长度方向）画出主梁纵向配筋图。若不需纵向钢筋弯起抗剪，则纵向钢筋弯起时只需满足正截面受弯承载力要求（材料图覆盖弯矩图）及斜截面受弯承载力要求（弯起钢筋弯起点距该钢筋充分利用点截面距离不小于h0/2）;主梁配筋图3)作材料图，确定纵向钢筋的弯起位置和截断位置，具体做法应满足相关构造规定，例如负弯矩钢筋截断，当其充分利用截面处V0.7ftbh0时，刚从充分利用截面向外的延伸长度不应小于1.2la+h0，且从其强度不需要该钢筋截面延伸不小于20d或h0，并取两者的较大值。梁板结构形式单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖无梁楼盖双向密肋楼盖单向板密肋楼盖肋形楼盖的荷载传递与计算简图L1L2P13111481EILPv23222481EILPv=21313221EIEILLPP21PPPL1L2PL1P1L2P2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；荷载沿刚度大的方向传递大于沿刚度小的方向传递，传递比例与两个方向的抗弯刚度成正比，此即荷载按刚度分配原则。单向板与双向板(a)两对边简支矩形板(b)两对边简支矩形板的弯曲形状单向板四边支承板四边支承板当板的长跨l2与短跨l1之比大于3时，板面荷载沿长跨方向的传递可以忽略，可按沿短跨方向传递考虑。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。主梁与次梁(b)L2梁(c)L1梁(a)交叉梁分析图示交叉梁中L2梁的受力。L2L1L2梁与L1梁交叉点处的弯矩随L1梁与L2梁线刚度比增加而变化(b)两跨连续梁L'2(c)简支梁L'1(a)交叉梁分析图示交叉梁中L2梁的受力。L2L1结论：当L1梁与L2梁的线刚度比大于8时，L2梁在交叉点处的负弯矩与连续梁L2’梁中间支座负弯矩基本接近。L2梁与L1梁交叉点处的弯矩随L1梁与L2梁线刚度比增加而变化(b)两跨连续梁L'2(c)简支梁L'1(a)交叉梁L1梁作为L2梁的中间支座，承担着由L2梁传来的荷载，一般L1梁将其称为主梁，L2梁称为次梁。L2L1从以上分析可知，当满足一定条件时，可以将交叉梁系简化主梁和次梁分别进行计算。肋形楼盖的结构布置包括柱网布置、主梁布置、次梁布置柱网布置决定了主梁的跨度主梁布置决定了次梁的跨度次梁布置决定了板的跨度。肋形楼盖的结构布置通常钢筋混凝土主梁的经济跨度为5~8m主梁应尽可能沿柱网短跨方向布置主梁与柱形成框架作为抗侧力体系肋形楼盖中，板的混凝土用量占整个楼盖的50％～60％因此次梁间距一般不宜太大单向板跨度取1.5~3m，双向板的跨度取4~6m较为合适板双向受力比单向受力更为有效，宜优先考虑双向板布置单向板：h/l不小于1/30最小板厚，一般屋面≥60mm一般楼面≥70mm双向板：h/l1不小于1/40连续次梁：h/l不小于1/18~1/12连续主梁或框架梁：h/l不小于1/14~1/10钢筋混凝土梁、板截面尺寸的要求结构的荷载和计算单元梁板结构上的荷载：永久荷载和可变荷载永久荷载：结构自重、地面及天棚抹灰及永久性设备等可变荷载：人群、家具、雪荷载、屋面积灰荷载等单向板肋形楼盖，楼面荷载的传递路径为：单向板→次梁→主梁→柱或墙对于单向板，可取单位板宽（b=1000mm）进行计算通常，板的刚度远小于次梁的刚度，次梁可作为单位板宽板带的不动支座，故可单位板宽板带简化为连续梁计算。对于次梁和主梁组成交叉梁系，当主次梁线刚度比大于8时，主梁可作为次梁的不动支座，次梁可简化为支承于主梁和墙上的连续梁。当主梁线刚度与柱线刚度之比大于3~4时，主梁的转动受柱端的约束可忽略，而柱的受压变形通常很小，则此时柱可作为主梁的不动铰支座，主梁也可简化为连续梁。当主梁与柱形成框架结构时，则按框架计算。折算荷载因忽略了实际支座次梁或主梁扭转刚度的影响计算支座转角大于实际支座转角导致边跨跨中正弯矩计算值大于实际值而支座负弯矩计算值小于实际值折算荷载板：折算恒载折算活载qgg21qq21次梁：折算恒载折算活载qgg41qq43钢筋混凝土楼盖结构通常为现浇整体，连续梁的计算跨度l0应根据支座实际尺寸和受力情况确定。从理论上来说，计算跨度l0是两端支座反力的合力作用点之间的距离计算跨度计算跨数对于等跨度、等刚度、荷载和支承条件相同的多跨连续梁、板，当结构实际跨度多于5跨时，按5跨计算。跨数小于5跨，按实际跨数计算。对于跨度、刚度、荷载或支承条件不同的多跨连续梁、板，按实际跨数计算。结构控制截面控制截面指对构件内配筋量计算起控制作用的截面。对等截面多跨连续梁、板，控制截面为各支座截面及各跨的跨中截面。一、按弹性理论计算活荷载不利布置连续梁上荷载包括恒荷载和活荷载恒荷载保持不变ABCDEF12345ABCDEF12345ABCDEF12345ABCDEF12345ABCDEF12345而活荷载由于其空间位置的随机性，在各跨的布置具有不确定性为确定各跨各个截面可能产生的最大内力，就需要确定针对某一指定截面内力的活荷载最不利布置，并与恒荷载作用下产生的内力组合，得到该截面的内力设计值。ABCDEF12345(a)1、3、5跨跨中最大正弯矩的活荷载布置ABCDEF12345(b)2、4跨跨中最大正弯矩的活荷载布置ABCDEF12345(c)B支座最大负弯矩和最大剪力的活荷载布置ABCDEF12345均布荷载或三角形荷载作用下：集中荷载作用下：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。内力包络图将所有活荷载不利布置情况的内力图与恒载的内力图叠加，并将这些内力图全部叠画在一起，其外包线就是内力包络图。内力包络图给出了连续梁各个截面可能出现的内力的上、下限，是连续梁截面承载力设计计算的依据如弯矩包络图是计算和布置纵筋的依据，也即抵抗弯矩图应包住弯矩包络图；剪力包络图是计算和布置腹筋的依据，也即抵抗剪力图应包住剪力包络图。分析以下两跨连续梁的弯矩包络图G=30kNQ=30kN2m2m2m2m2m2mGG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m80401204080GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m90309030GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m90903030GG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2mGG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2mGG==3300kkNNQQ==3300kkNN2m2m2m2m2m2m12090404090梁板结构形式荷载传递原则单向板、双向板肋形楼盖结构分析模型简化条件——主梁、次梁等效荷载计算跨度活荷载不利布置内力包络图阶段小结