第四章1梁板结构概述及单向板的计算原理
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单向板及次梁的配筋计算单向板是指板的荷载主要作用在板的一个方向上的情况,通常采用单向配筋,即在板的一个方向上设置主筋,而在垂直方向上只设置少量的次筋,用来控制开裂和抗剪强度。
次梁是用来加强板的边缘部分,增加其刚度和承载能力的一种构造。
下面将分别介绍单向板和次梁的配筋计算方法。
一、单向板配筋计算:1.确定板的截面尺寸和受力情况:根据板的跨度和荷载确定板的厚度和宽度,并确定受力情况,如受力边界、荷载类型等。
2. 计算开裂控制筋的配筋量:根据截面受拉应变和开裂控制要求,计算主筋的配筋量。
可采用以下公式进行计算:As = (β1 * fctk,0.05* b * d) / (σs - 0.4 * fctk,0.05)其中,As为主筋面积,β1为开裂控制系数,fctk,0.05为0.05倍特征抗拉强度,b为板的宽度,d为板的有效高度,σs为主筋抗拉强度。
3. 计算抗剪配筋量:根据板的剪力以及抗剪设计公式,计算次筋的配筋量。
通常采用抗剪设计公式如下:VEd ≤ (VRd,max - VRd,cf)其中,VEd为设计剪力,VRd,max为剪力承载力的最大值,VRd,cf为剪力承载力的抗剪破坏控制值,可以通过以下公式计算:VRd,cf = VRd,c / γc + VRd,s / γs其中,VRd,c为混凝土的抗剪强度,VRd,s为主筋的抗剪强度,γc和γs为相应的安全系数。
4. 分布筋的配筋量计算:根据板的受力分布情况,计算分布筋的配筋量。
通常采用以下公式计算:Av,min = (0.12 * fctk,0.05 * b * s)/ (fyk / γs)其中,Av,min为分布筋的最小配筋量,fctk,0.05为0.05倍特征抗拉强度,b为板的宽度,s为分布筋的间距,fyk为钢筋的特征屈服强度,γs为安全系数。
5.检查截面尺寸:根据配筋量,检查截面尺寸是否满足要求,如不满足则重新调整板的截面尺寸并重新计算。
二、次梁配筋计算:1.确定次梁的受力情况:根据板的截面尺寸和边缘部分的受力情况,确定次梁的受力情况,如受拉或受压。
1.2 整体式单向板梁板结构1.2.1 结构布置及梁、板基本尺寸确定1、结构布置整体式单向板梁板结构是水平承重结构,由单向板、次梁和主梁等构件组成,其竖向支承结构由柱和墙组成,当楼盖支承在墙上时,板下可以设梁,也可以不设梁。
见图1.2.1。
结构布置的依据:●结构之间的支承关系●结构之间的荷载传递路线水平承重结构之间的支承关系及荷载传递路线,由结构的线刚度决定●支承关系:线刚度较弱的结构,支承于线刚度较强的结构上。
●荷载传递:由线刚度较弱的结构,向线刚度较强的结构传递。
因为,单向板的受弯线刚度弱于次梁的受弯线刚度,次梁的受弯线刚度弱于主梁的受弯线刚度,所以,对于整体式单向板梁板结构,●支承关系:弱线刚度结构支承于强线刚度结构上单向板支承于次梁上次梁支承于主梁上主梁支承于柱或墙上即,整体式单向板梁板结构的支承关系为:●荷载传递路线:由弱线刚度结构向强线刚度结构方向传递单向板上的结构荷载传递给次梁次梁的结构荷载传递给主梁主梁的结构荷载传递给柱或墙体即,荷载传递路线为:由图1.2.1可以看出,●次梁的间距为单向板的跨度●主梁的间距为次梁的跨度●柱或墙沿主梁方向的间距为主梁的跨度。
因此,整体式单向板梁板结构中,合理的结构布置,柱网、梁格划分,一般按下列原则进行:●在满足建筑物使用的前提下,柱网和梁格划分应尽可能规整,结构布置尽量简单、整齐、统一,以符合经济和美观的要求。
●梁、板结构应尽可能等跨度划分,以便于设计和施工。
●主梁跨度范围内,次梁根数宜为偶数,以使主梁受力合理。
2、梁、板基本尺寸确定常用跨度:●单向板:1.7~2.7m,一般不宜超过3.0m;●次梁:4.0~6.0m;● 主梁:5.0~8.0m 。
最小截面高度(厚度)与截面宽度:● 单向板:111~3040h l ⎛⎫=⎪⎝⎭,应满足附录10的要求; ●悬臂板:1112h l ≥,1l 为单向板的标志跨度,即,次梁间距。
● 内跨板:1140h l ≥,1l 为单向板的标志跨度,即,次梁间距。
1.2 整体式单向板梁板结构1.2.1 结构布置及梁、板基本尺寸确定1、结构布置2、梁、板基本尺寸确定1.2.2 结构的荷载及荷载计算单元1、结构的荷载2、荷载计算单元1.2.3 结构的计算简图1、结构计算单元2、结构支承条件和折算荷载(支座约束影响)3、结构计算跨度4、结构计算跨数1.2.4 结构最不利荷载组合1、结构的控制截面2、结构最不利荷载组合1.2.5 连续梁、板结构按弹性理论的分析方法1、结构力分析2、结构力包络图1.2.6 连续梁、板结构按塑性理论的分析方法按弹性理论计算连续梁板结构的力时,存在两个主要问题:●力重分布或塑性力重分布●结构承载力极限状态力重分布与应力重分布。
●应力重分布,是指构件出现裂缝后,在裂缝截面上,混凝土与钢筋的应力发生重分布的现象。
●力重分布,指超静定钢筋混凝土结构的截面上,力之间的关系不再服从线弹性分布规律。
1、结构塑性铰考察适筋梁从开始加载到破坏的整个过程。
重点第Ⅲ阶段。
在承载力(弯矩值)基本不变的情况下,截面发生较大幅度的转动,犹如形成一个“铰”。
这种转动是受拉钢筋塑性变形、受拉区混凝土裂缝开展及受压区混凝土塑性变形不断积累发展的结果。
我们把这样的“铰”,称为“塑性铰”。
M,称为塑性弯矩;●使“塑性铰”产生转动的弯矩u,称为塑性极限转角,它表示“塑性铰”的塑●截面的塑性转动值u y性转动能力。
在混凝土连续梁、板结构中,塑性铰一般出现在支座截面或跨截面。
●支座截面塑性铰,一般均在板与次梁、次梁与主梁、以及主梁与柱的交界处出现,见图1.2.8a。
●当结构中间支座为砖墙、柱时,一般将在墙体中心线处出现塑性铰,见图1.2.8b。
如果超静定结构中各塑性铰都具有足够的转动能力,保证结构加载后能按照预期的顺序,先后形成足够数目的塑性铰,以致最后形成机动体系而破坏,这种情况称为充分的力重分布。
塑性铰是钢筋混凝土超静定结构实现充分的塑性力重分布的关键。
为了保证实现充分的塑性力重分布,要求:●塑性铰有足够的转动能力●塑性铰的转动幅度不宜过大需要考虑以下三个因素:●塑性铰的转动能力●斜截面的受剪承载力●正常使用条件具体设计时,对于直接承受动力荷载的结构,以及对承载力、构件刚度和裂缝控制有较高要求的结构,不应采用塑性力重分布的分析方法。
单向板和双向板的计算定义
单向板是指只在一侧受力并向另一侧传递荷载的板,通常用于水平面和斜面,根据受力特点,单向板的计算方法分为两种:弯曲理论和拉平理论。
弯曲理论是基于板在荷载作用下发生弯曲的原理,考虑板的截面特性和载荷位置,计算板的受力状态和挠度变形。
拉平理论是基于板在荷载作用下的拉伸变形,考虑板的长度和宽度的比例关系,以及板的材料性质和加工方法,计算板的安全荷载和强度。
双向板是指在两侧均可承受荷载,通常用于大面积平板结构,根据受力特点,双向板的计算方法分为两种:板塑性理论和板弹性理论。
板塑性理论是基于板的塑性变形方式,考虑板的强度、稳定性和可靠性等因素,计算板的受力状态和挠度变形。
板弹性理论是基于板的弹性变形方式,考虑板的弹性模量和材料特性,以及荷载的位置和分布等因素,计算板的应力分布和挠度变形。
1.2 整体式单向板梁板结构1.2.1 结构布置及梁、板基本尺寸确定1、结构布置2、梁、板基本尺寸确定1.2.2 结构的荷载及荷载计算单元1、结构的荷载2、荷载计算单元1.2.3 结构的计算简图1、结构计算单元2、结构支承条件和折算荷载(支座约束影响)3、结构计算跨度4、结构计算跨数1.2.4 结构最不利荷载组合1、结构的控制截面2、结构最不利荷载组合1.2.5 连续梁、板结构按弹性理论的分析方法1、结构内力分析2、结构内力包络图1.2.6 连续梁、板结构按塑性理论的分析方法按弹性理论计算连续梁板结构的内力时,存在两个主要问题:●内力重分布或塑性内力重分布●结构承载力极限状态内力重分布与应力重分布。
●应力重分布,是指构件出现裂缝后,在裂缝截面上,混凝土与钢筋的应力发生重分布的现象。
● 内力重分布,指超静定钢筋混凝土结构的截面上,内力之间的关系不再服从线弹性分布规律。
1、结构塑性铰考察适筋梁从开始加载到破坏的整个过程。
重点第Ⅲ阶段。
在承载力(弯矩值)基本不变的情况下,截面发生较大幅度的转动,犹如形成一个“铰”。
这种转动是受拉钢筋塑性变形、受拉区混凝土裂缝开展及受压区混凝土塑性变形不断积累发展的结果。
我们把这样的“铰”,称为“塑性铰”。
● 使“塑性铰”产生转动的弯矩u M ,称为塑性弯矩; ● 截面的塑性转动值()uyjj-,称为塑性极限转角,它表示“塑性铰”的塑性转动能力。
在混凝土连续梁、板结构中,塑性铰一般出现在支座截面或跨内截面。
● 支座截面塑性铰,一般均在板与次梁、次梁与主梁、以及主梁与柱的交界处出现,见图1.2.8a 。
● 当结构中间支座为砖墙、柱时,一般将在墙体中心线处出现塑性铰,见图1.2.8b 。
如果超静定结构中各塑性铰都具有足够的转动能力,保证结构加载后能按照预期的顺序,先后形成足够数目的塑性铰,以致最后形成机动体系而破坏,这种情况称为充分的内力重分布。
塑性铰是钢筋混凝土超静定结构实现充分的塑性内力重分布的关键。
单向板:(dan xiang ban) one-way slab
楼板一般是四边支承,根据其受力特点和支承情况,又可分为单向板和双向版。
在板的受力和传力过程中,板的长边尺寸L2与短边尺寸L1的比值大小,决定了板的受力情况。
根据弹性薄板理论的分析结果,当区格板的长边与短边之比超过一定数值时,荷载主要是通过沿板的短边方向的弯曲(及剪切)作用传递的,沿长边方向传递的荷载可以忽略不计,这时可称其为“单向板”。
《混凝土结构设计规范》GB50010规定:沿两对边支承的板应按单向板计算;对于四边支承的板,当长边与短边比值大于3时,可按沿短边方向的单向板计算;当长边与短边比值小于3时,宜按双向板计算;当长边与短边比值介于2与3之间时,亦可按沿短边方向的单向板计算,但应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋;当长边与短边比值小于2时,应按双向板计算。