东大工程结构设计原理课件18 混凝土梁板设计

第9页/共23页
3．材料强度和荷载的设计值 （1）标准值与设计值的关系
材料强度设计值 = 材料强度标准值 / 材料分项系数（大于1） 荷载设计值 = 荷载标准值×荷载分项系数（大于1） 引入分项系数的目的：提高结构的安全储备。 （2）设计值的确定 材料强度设计值：直接查表。（例：表2.2 、表 2.3、表 2.4） 荷载设计值的确定： ①确定荷载的标准值； ②荷载设计值 = 荷载标准值×荷载分项系数
取值方法：查《建筑结构荷载规范》。
例如：
由规范可查出民用建筑楼面均布荷载标准值：
住宅、教室 2 kN/m2
食堂 2.5 kN/m2
注：规范值的确定思路：可变荷载载标准值等于其平均值
加上1.645倍标准差；由概率论知，保证率为95%。
第5页/共23页
（2）荷载准永久值
定义：可变荷载中在整个设计基准期内出现时间较长（可理解为
3．概率极限状态设计法 —— 以概率为基础的极限状态设计法，
简称概率极限状态设计法。
第14页/共23页
4．结构的可靠性 —— 结构在规定的时间内和规定的条件下完 成预定功能的能力。 结构可靠度 —— 结构在规定的时间内、规定的条件下，完成 预定功能的概率（它是结构可靠性的概率度量）。 规定时间：设计使用年限； 规定的条件：正常设计、正常施工和正常使用条件。 预定功能：安全、适用、耐久性。
可靠度指标：可靠概率 ；失效概率 ；可靠指标β
ps
pf
第15页/共23页
2.4极限状态实用设计表达式
一．承载能力极限状态实用设计表达式（承载能力极限状态设计
即为强度计算）
≤R
（2.7）
式中： —— 结构0重S要性系数，取值见书40页。
S—0 — 荷载效应组合的设计值。

梁板结构的耐久性优化设计
总结词
通过优化梁板结构的设计和施工工艺，提高建筑的耐久 性。
详细描述
梁板结构的耐久性优化设计主要考虑的是如何通过合理 的结构设计、材料选择和施工工艺，提高建筑的耐久性 和使用寿命。这包括选择高强度、耐腐蚀的材料，优化 防腐、防潮、防火等防护措施，以及加强结构的耐久性 和稳定性等。此外，还需要考虑如何减少建筑在使用过 程中的损伤和老化，如定期进行结构检测和维护等。
有限元分析方法
有限元分析方法是一种基于离散化思想的数值分析方法，它将复杂的结构分解为 若干个简单的子结构，并对每个子结构进行有限元分析，最终得到整个结构的内 力和位移。
该方法适用于各种类型的梁板结构，包括复杂的空间结构和组合结构，计算精度 较高，且能够模拟各种复杂的边界条件和载荷情况。
实验分析方法
梁板结构的环保性优化设计
总结词
通过优化梁板结构的设计和材料选择，降低建筑对环 境的影响。
详细描述
梁板结构的环保性优化设计主要考虑的是如何通过合 理的结构设计和材料选择，降低建筑对环境的影响。 这包括选择可再生、低能耗、低污染的材料，优化建 筑布局和采光、通风等环境因素，以及减少建筑在使 用过程中的能源消耗和排放等。此外，还需要考虑如 何提高建筑的能源效率和环境适应性，如采用太阳能 、风能等可再生能源和技术。
梁板结构的分类
根据梁的布置方式和板的连接方 式，梁板结构可分为简支梁板结 构、连续梁板结构和悬臂梁板结 构等。
梁板结构的特点与应用
梁板结构的特点
梁板结构具有较大的承载能力、较好 的稳定性和抗震性能，且构造简单、 施工方便，广泛应用于工业与民用建 筑、桥梁和其他土木工程中。
பைடு நூலகம்梁板结构的应用

•混凝土的泊松比μc，一般可取0.2
•混凝土的剪切模量为
Gc
Ec
2(1 c )
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
徐变----混凝土在持续不变荷载的长期作用下，其变形随时间
P
而不断增长的现象；
徐变变形---长期荷载作用下混凝土结构随时间推移而增加的
应变。
(×10-5)
250
•原因之一，胶凝体
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
混凝土的弹性模量的试验方法（150×150 × 300标准试件）
0.5fc
5~10 次
此线和原点切线基 本平行，取其斜率 作为Ec
e
Ec
105 2.2 34.74
(N/mm2 )
fcu,k
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
混凝土的泊松比和剪切模量
e ×10-3
6
8
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
影响混凝土应变曲线的主要因素
*混凝土的强度：上升段影响较小，下降段影响较大。 强度越高，延性越差。延性是材料承受变形的能力）
*应变速率：应变速率小，峰值应力fc降低，ecu增大
*测试技术和实验条件
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
单调、短期荷载作用下混凝土的变形性能----应力-应变关系
*弹簧或千斤顶作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段
二、混凝土的强度和变形
3. 混凝土的变形性能
(MPa)
C
30
B
20
D A
10
0
2
4
A点以前线弹性阶段，微裂 缝基本无扩展；

要一个方向受力的板。 重要概念：荷载按构件刚度分配,按短跨方向传递。
《规范》规定：混凝土板应按下列原则进行计算：
1．两对边支承的板和单边嵌固的悬臂板，应按单向板计算；
2．四边支承的板（或邻边支承或三边支承）应按下列规定计 算：
（1）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；
（梁净长）1/3
(梁净长)1/4
（梁净长）1/3 (梁净长)1/4
6900 6 22 2/4
250 6 22 4/2
1800 150 150 6 22 4/2
2 20
250 6 22 4/2
内力重分布的过程
三个阶段： （1）弹性体系； （2）支座和跨中截面先后出现裂缝； （3）支座塑性铰形成。
超静定钢筋砼结构内力重分布的两个过程： 第一：受拉砼开裂至第一个塑性铰形成； 第二：第一个塑性铰形成直到结构破坏。
连续梁的设计弯矩按弹性计算，截面配筋按极限状态计算， 两者不一致？
超静定结构塑性内力重分布的概念
3.跨中弹性最不利弯矩和
M 跨中
1.02M0
1 2
(M
l
M
r
)
4.调幅后支座和跨中截面弯矩均不小于1/3Mo；
5.各控制截面的剪力设计值按荷载最不利布置和调 幅后支座弯矩由静力平衡条件计算确定。
例：按弯矩调幅法计算如图所示双 跨连续梁的支座及跨中弯矩。（图 中给出的是用线弹性方法计算出的 最不利支座及跨中弯矩，调幅系数 β=0.2，F=100kN,l=6m）
结构； （2）处于严重侵蚀性环境中的混凝土结构； （3）直接承受动力和重复荷载的混凝土结构 （4）要求有较高承载力储备的混凝土结构； （5）配置延性较差的受力钢筋的混凝土结构。

彈性方法求內力 疊加三角形分佈內力
調幅後的彎矩
M B M B ' 0.038 0.2 20%
MB
0.188
彎矩調幅係數
1 0.5M B ' M1' 0.075Fl0 0.175Fl0 0.250Fl0 4 Fl0 M0
滿足力的平衡條件
三、單向板肋梁樓蓋
4. 按塑性方法計算鋼筋混凝土連續梁板的內力
結構內力的分析方法----等跨、不等跨梁板的內力計算
* 跨度相差不大於10%，q/g = 1/3~5，可直接查表 求出內力係數，再求內力，教材表2-3、表2-4
•不等跨梁：先按彈性方法求出彎矩包羅圖，再調 幅，剪力仍取彈性剪力值；
•不等跨板：先選定大跨內的彎矩，由平衡關係求 支座彎矩，再由支座彎矩求相鄰跨的彎矩
三、單向板肋梁樓蓋
5. 單向板肋梁樓蓋的截面設計和構造
板的設計要點 * 板的常用配筋率：（0.3~0.8）%
* 板的寬度較大，一般不需要進行抗剪計算
三、單向板肋梁樓蓋
5. 單向板肋梁樓蓋的截面設計和構造
板的設計要點
* 考慮內力重分佈計算時，板的彎矩的折減
拱作用
固定支座的推力使板 中彎矩減少
0.8
結構內力的分析方法----彎矩調幅法的基本規定1
*連續梁任一跨調幅後的兩端支座彎矩MA、MB絕對值的平均值，加
上跨度中點的彎矩M1 之和，應不小於該跨按簡支梁計算的跨中彎
矩M0，即
M A M B
/ 2 M1'
M0
M1'
M0
MA
2
MB
具體地
MB
MB
弹性分析得出的最不利弯矩
M1'

高性能混凝土的研究和应用，使得混凝土 结构的性能更加优异，满足了更加复杂和 多样化的工程需求。
02 混凝土结构设计基本原则
结构设计原则
01
02
03
04
Hale Waihona Puke 结构完整性确保混凝土结构在各种工况下 的整体性，避免出现裂缝、断
裂等损伤。
承载能力
根据预期的载荷和应力要求， 设计混凝土结构的承载能力。
耐久性
考虑环境因素和预期使用寿命 ，确保混凝土结构在使用期间
工现场进行搅拌、浇注和养护的混凝土构件。
按受力特点分类
混凝土结构可以分为框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。框架结构的受力特 点是主要承受横向和纵向的荷载，通过梁和柱的连接实现；剪力墙结构的受力特点是主 要承受横向荷载，通过剪力墙的连接实现；框架-剪力墙结构的受力特点是结合了框架
和剪力墙的特点，形成了一种混合结构形式。
05 混凝土结构设计中的问题 及解决措施
混凝土裂缝问题及解决措施
总结词
混凝土裂缝是混凝土结构设计中 常见的问题，会导致结构承载能
力下降和耐久性降低。
原因分析
混凝土裂缝产生的原因包括施工过 程控制不当、结构设计不合理、材 料质量不合格等。
解决措施
针对不同原因采取相应的解决措施， 如加强施工过程控制、优化结构设 计、选用优质材料等。
混凝土结构发展历程
19世纪中叶
20世纪初
随着水泥和混凝土技术的发展，混凝土开 始被应用于建筑和桥梁工程中。
钢筋混凝土的发明和应用，使得混凝土结 构的强度和稳定性得到了显著提高。
20世纪50年代
21世纪初
预应力混凝土的出现，进一步提高了混凝 土结构的承载能力和耐久性，为现代大型 混凝土结构的建造奠定了基础。

' 1 1 '' 1
' 2 2

ห้องสมุดไป่ตู้
1
1
'' m2 m2
3、截面设计及构造 （1）板厚：简支板：h/l01≥1/45；连续板：h/l01≥1/50 （2）考虑拱效应：跨中截面及中间支座截面，减小20%， 其它截面折减<20%。 （3）构造要求
2019/1/12 工程结构设计原理
2 pl01 (n 1 / 3) m1 8 [n n ]
2019/1/12 工程结构设计原理
第78讲：混凝土楼盖设计 (14/ 19) 二、混凝土单向板肋梁楼盖设计（4/6）
(2) 等跨连续梁、板的计算方法 2 V ( g q)l M mb ( g q)l0 连续梁：均布荷载下： 集中荷载下：M (G Q)l V n(G Q) 连续板 M mP ( g q)l02 （3）不等跨连续梁、板的计算方法 连续梁 按荷载最不利布置，用弹性方法求控制截面的最不利Me 支座弯矩：对支座弯矩调幅（小于20%） 跨中弯矩：取大值:与调幅相应弯矩，弹性求出最不利弯矩 支座剪力：根据调整后的支座弯矩用静力平衡条件计算。
2 0 2 0
20
16
按选定的跨中弯矩，根据静力平衡确定两端支座弯矩 以此支座弯矩为已知值，继续确定邻跨跨中和支座弯矩 4板、次梁、主梁的截面设计及构造 （1）板 截面尺寸： 连续板>1/40跨度；简支板>1/35；悬臂板>1/12 拱效应的影响：四边与梁整浇，中间跨可折减 20% 2019/1/12 工程结构设计原理
第79讲：混凝土楼盖设计 (17/ 19) 三、混凝土双向板设计要点（1/2）
1、计算方法：弹性方法和塑性方法 2、双向板塑性设计方法 （1）塑性设计方法的问题：多解 m m m m （2）处理方法：增加约束条件： m m m m （3）基本设计公式：带入塑性铰线法计算公式

xba h0
混凝土结构设计原理
5-3-1．界限相对受压区高度


RC
软钢 根据平截面假定：

硬钢
cu cu y

xba h0
混凝土结构设计原理
·


PRC
与 成平截面假定关系是 故同理有，
混凝土结构设计原理
5-3-2.最小配筋率

Mcr可由截面平衡条件及平截面假定求得
混凝土结构设计原理
混凝土结构设计原理
混凝土结构设计原理
的取值比较
混凝土结构设计原理
几点注意：



在实用简化计算中，材料强度一般都取用材料强度设 计值，而美国规范采用材料强度标准值（美国规范没 有材料分项系数）； 混凝土强度等级：欧共体规范、及欧洲规范和美国规 范均按混凝土圆柱体抗压强度标准值确定，而中国和 英国规范则按混凝土立方体抗压强度标准值确定； 等效矩形应力强度： 我国02规范 （其中 为脆性系 数），英国规范取 ，欧共体规范及欧洲规 范 ，而可见这几 个规范 的取值是一致的。美国规范 ，相当 于棱柱体抗压抗压强度标准值；
混凝土结构设计原理
预应力混凝土构件弯曲破坏形态

适筋梁

混凝土压坏，预应力筋接近破坏强度，非 预应力钢筋屈服，裂缝宽度很宽 在超静定结构设计中，为了保证弯矩（内 力）完全重分布，要求配筋率低一些
返回

混凝土结构设计原理
受力全过程及各阶段的应力分析
1 2
施工阶段
荷载作用 阶段
混凝土结构设计原理
受力全过程及各阶段的应力分析
英国“CP110”：最少配筋面积不小于横截面面积的 0.15％ 美国“ACI318－08”：规定最少配筋面积不小于混凝 土毛截面受拉一侧面积的0.4％

混凝土结构设计原理
混凝土结构设计原理的课件，详细介绍了设计原理的定义与作用、混凝土的 组成与性质、混凝土结构设计的基本步骤等内容。
设计原理的定义与作用
设计原理是指在混凝土结构设计中，遵循的基本原则和规范，以确保结构的稳定性、安全性和可靠性。
混凝土的组成与性质
混凝土由水泥、砂、石子等材料按一定比例混合而成，具有较高的抗压强度、 耐久性和耐火性。
模板设计
为混凝土构件设计适当的模板， 以确保结构的准确性和美观性。
浇筑与养护
在浇筑后进行适当的养护，以提 高混凝土的强度和耐久性。
混凝土结构设计的常见问题及解决方 案
裂缝问题
通过加强混凝土的配筋和控制温度变化来解决。
荷载超限
检查结构设计的合理性，必要时进行荷载重新计算和构件加固。
使用寿命受限
使用防水、防霉和防腐等材料，增加结构的使用寿命。
压力
混凝土结构中的柱和墙受到 压力的作用。
剪力
混凝土结构中的梁和板受到 剪力的作用。
混凝土结构设计中的荷载计算
1 自重荷载
结构本身与构件的重力所 产生的荷载。
2 活载
3 风荷载
来自使用人员、家具设备 和其他可移动物体的荷载。
建筑物在风力作用下受到 的荷载。
混凝土结构的构造与施工要求
施工材料
选用高质量的混凝土材料，并确 保施工环境符合要求。
混凝土结构设计的基本步骤
1
结构需求分析
确定结构的用途、设计要求和荷载条件。
2
构件选择与布置
选择适合的构件类型和尺寸，并进行布置。
3
受力分析与设计
根据荷载作用下的受力情况，进行结构的承载能力计算和设计。
4
细部构造设计

使用应变计算法，确定结构的应变分布和变形情况，以满足设计要求。
结构形式和构件设计
1
砖混结构
2
采用砖混结构，充分利用砖和混凝土的
特点，提高结构的耐久性。
3
框架结构
采用框架结构，具有良好的刚度和承载 力，适用于大跨度建筑。
板-柱结构
采用板-柱结构，方便施工和装修，提高 建筑的使用效率。
配筋设计和构造措施
混凝土结构设计原理(课 件)
本课件介绍混凝土结构设计的重要性、混凝土的基本性质和材料特点，以及 混凝土结构设计的基本原理。
荷载分析和设计准则
1 作用力研究
通过分析建筑物所承受的各种力，确定荷载大小和作用位置。
2 设计准则
根据国家和地区的规范，制定合适的设计准则，确保结构的安全性和稳定性。
3 结构应变计算
2 施工工艺
采用高强度水泥和添加剂， 提高混凝土的强度和耐久 性。
采用适当的施工工艺，控 制混凝土的质量和强度发 展。
3 结构设计
根据高强混凝土的性能要 求，进行结构设计和配筋 计算。
钢筋混凝土设计原理
钢筋配筋
根据混凝土结构的荷载和使用要 求，设计合适的钢筋配筋方案。
结构分析
采用弹性分析和塑性分析方法， 对钢筋混凝土结构进行计算和优 化。
按照国家和地区的规范要求，制定设计和施工方案。
3
性能设计
根据结构的使用要求，进行性能设计，确保结构的可靠性和安ห้องสมุดไป่ตู้性。
预应力混凝土设计原理
预应力原理
通过预应力杆件施加预先调整的应力，改善混 凝土结构的承载能力。
设计方法
根据结构的荷载和预应力要求，进行预应力混 凝土的配筋设计。
高强混凝土设计原理