项 目 二 : 肋 梁 楼 盖 设 计 任 务 1 结 构 平 面 布 置 方 案 任 务 2 计 算 简 图 及 荷 载 计 算 任 务 3 内 力 计 算 任 务 4 正 截 面 配 筋 计 算 任 务 5 斜 截 面 配 筋 计 算 任 务 6 楼 盖 设 计 与 构 造 要 求 任 务 7 楼 梯 单 向 板 楼 盖 设 计 实 例 双 向 板 楼 盖 设 计 实 例
任 务 2 计 算 简 图 及 荷 载 计 算 2.1 结 构 设 计 基 本 要 求 2.2 结 构 荷 载 2.3 建 筑 结 构 设 计 方 法 2.4 单 向 板 楼 盖 计 算 简 图 2.5 双 向 板 楼 盖 计 算 简 图
2.1 结 构 设 计 基 本 要 求 结 构 的 功 能 要 求 : 结 构 设 计 的 目 的 是 要 使 所 设 计 的 结 构 在 规 定 的 设 计 使 用 年 限 内 能 完 成 预 期 的 全 部 功 能 要 求, 结 构 功 能 要 求 包 括 安 全 性 适 用 性 耐 久 性 类 别 1 2 3 4 设 计 使 用 年 限 ( 年 ) 5 25 50 100 临 时 性 结 构 示 易 于 替 换 的 结 构 构 件 : 幕 墙 的 结 构 构 件 一 般 是 属 于 易 于 替 换 的, 其 设 计 使 用 年 限 应 可 取 为 25 年 普 通 房 屋 和 构 筑 物 列 纪 念 性 建 筑 和 特 别 重 要 的 建 筑 结 构
结 构 的 功 能 极 限 状 态 承 载 能 力 极 限 状 态 : 对 应 于 结 构 或 结 构 构 件 达 到 最 大 承 载 能 力 或 不 适 于 继 续 承 载 的 变 形 主 要 控 制 结 构 的 安 全 性, 进 行 强 度 验 算 1) 整 个 结 构 或 结 构 的 一 部 分 作 为 刚 体 失 去 平 衡 ( 如 倾 覆 等 ); 2) 结 构 构 件 或 连 接 因 超 过 材 料 强 度 而 破 坏 ( 包 括 疲 劳 破 坏 ) 或 因 过 度 变 形 而 不 适 于 继 续 承 载 ; 3) 结 构 转 变 为 机 动 体 系 ; 4) 结 构 或 结 构 构 件 丧 失 稳 定 ( 如 压 屈 等 ); 5) 地 基 丧 失 承 载 能 力 而 破 坏 ( 如 失 稳 等 ) 正 常 使 用 极 限 状 态 : 对 应 于 结 构 或 结 构 构 件 达 到 正 常 使 用 或 耐 久 性 能 的 某 项 规 定 限 值 主 要 控 制 结 构 的 适 用 性 和 耐 久 性, 进 行 变 形 与 裂 缝 的 验 算 1) 影 响 正 常 使 用 或 外 观 的 变 形 ; 2) 影 响 正 常 使 用 或 耐 久 性 能 的 局 部 损 坏 ( 包 括 裂 缝 ); 3) 影 响 正 常 使 用 的 振 动 ; 4) 影 响 正 常 使 用 的 其 他 特 定 状 态
2.2 结 构 荷 载 1 荷 载 的 分 类 : 永 久 荷 载, 又 称 恒 荷 载 例 如 结 构 自 重 土 压 力 预 应 力 等 可 变 荷 载, 又 称 活 荷 载 例 如 楼 面 活 荷 载 屋 面 活 荷 载 积 灰 荷 载 吊 车 荷 载 风 荷 载 雪 荷 载 等 等 偶 然 荷 载 : 例 如 地 震 爆 炸 撞 击 力 等 等 2 荷 载 的 代 表 值 由 于 各 种 荷 载 具 有 一 定 的 变 异 性, 在 建 筑 结 构 设 计 时, 应 根 据 各 种 极 限 状 态 的 设 计 要 求 取 用 不 同 的 荷 载 量 值, 即 所 谓 的 荷 载 的 代 表 值 永 久 荷 载 的 代 表 值 采 用 标 准 值, 可 变 荷 载 的 代 表 值 有 标 准 值 组 合 值 频 遇 值 准 永 久 值, 其 中 荷 载 标 准 值 为 基 本 代 表 值
序 号 1 2 3 4 5 部 分 常 用 材 料 和 构 件 自 重 名 称 自 重 素 混 凝 土 (KN/m 3 ) 22~24 钢 筋 混 凝 土 (KN/m 3 ) 24~25 水 泥 砂 浆 (KN/m 3 ) 20 石 灰 / 混 合 砂 浆 (KN/m 3 ) 17 浆 砌 普 通 砖 砌 体 (KN/m 3 ) 18 备 注 试 计 算 教 室 内 恒 荷 载 自 重 6 水 磨 石 地 面 (KN/m 2 ) 5 10 面 层,30 水 泥 砂 浆 打 底 7 贴 瓷 砖 墙 面 (KN/m 2 ) 包 括 水 泥 砂 浆 打 底, 共 厚 25mm 8 木 框 玻 璃 窗 (KN/m 2 ) 0.2~0.3 9 木 门 (KN/m 2 ) 0.1~0.2
项 次 类 别 标 准 值 (kn/m 2 ) 组 合 值 系 数 Ψc 频 遇 值 系 数 Ψf 准 永 久 值 系 数 Ψq 1 (1) 住 宅 宿 舍 旅 馆 办 公 楼 医 院 病 房 托 儿 所 幼 儿 园 (2) 教 室 试 验 室 阅 览 室 会 议 室 医 院 门 诊 室 2.0 0.4 2 食 堂 餐 厅 一 般 资 料 档 案 室 2.5 3 (1) 礼 堂 剧 场 影 院 有 固 定 座 位 的 看 台 (2) 公 共 洗 衣 房 3.0 3.0 0.3 4 (1) 商 店 展 览 厅 车 站 港 口 机 场 大 厅 及 其 旅 客 等 候 室 (2) 无 固 定 座 位 的 看 台 3.5 3.5 0.3 5 6 (1) 健 身 房 演 出 舞 台 (2) 舞 厅 (1) 书 库 档 案 库 贮 藏 室 (2) 密 集 柜 书 库 试 确 定 教 学 楼 活 荷 载 取 值 4.0 4.0 5.0 12.0 0.9 0.9 0.3 0.8 7 通 风 机 房 电 梯 机 房 7.0 0.9 0.9 0.8 8 汽 车 通 道 及 停 车 库 :(1) 单 向 板 楼 盖 ( 板 跨 不 小 于 2m) : 客 车 消 防 车 (2) 双 向 板 楼 盖 ( 板 跨 不 小 于 6m 6m) 和 无 梁 楼 盖 ( 柱 网 尺 寸 不 小 于 6m 6m) : 客 车 消 防 车 4.0 35.0 2.5 20.0 9 厨 房 (1) 一 般 的 (2) 餐 厅 的 2.0 4.0 10 浴 室 厕 所 盥 洗 室 :(1) 本 表 中 第 1 项 的 民 用 建 筑 (2) 本 表 中 其 他 民 用 建 筑 2.0 2.5 0.4 11 走 廊 门 厅 楼 梯 : (1) 宿 舍 旅 馆 医 院 病 房 托 儿 所 幼 儿 园 住 宅 (2) 办 公 楼 教 学 楼 餐 厅, 医 院 门 诊 部 (3) 当 人 流 可 能 密 集 时 2.0 2.5 3.5 0.4 0.3 12 阳 台 :(1) 一 般 情 况 (2) 当 人 群 有 可 能 密 集 时 2.5 3.5
3 荷 载 的 设 计 值 荷 载 标 准 值 与 荷 载 分 项 系 数 的 乘 积 称 为 荷 载 设 计 值 一 般 情 况 下, 在 承 载 能 力 极 限 状 态 设 计 中, 应 采 用 荷 载 设 计 值 荷 载 类 别 永 久 荷 载 效 应 对 结 构 不 利 永 久 荷 载 效 应 对 结 构 有 利 可 变 荷 载 荷 载 特 征 由 可 变 荷 载 效 应 控 制 的 组 合 由 永 久 荷 载 效 应 控 制 的 组 合 一 般 情 况 倾 覆 滑 移 或 飘 浮 验 算 一 般 情 况 对 标 准 值 >4kN/m 2 的 工 业 房 屋 楼 面 活 荷 载 荷 载 分 项 系 数 1.2 1.35 1.0 0.9 1.4 1.3
2.3 建 筑 结 构 设 计 方 法 1 荷 载 效 应 与 荷 载 效 应 组 合 各 种 作 用 在 结 构 上 产 生 的 内 力 ( 弯 矩 剪 力 扭 矩 压 力 拉 力 等 ) 和 变 形 ( 挠 度 扭 转 弯 曲 拉 伸 压 缩 裂 缝 等 ) 统 称 为 作 用 效 应, 以 S 表 示 当 作 用 为 荷 载 时, 引 起 的 效 应 称 为 荷 载 效 应 (1) 由 可 变 荷 载 效 应 控 制 的 组 合 S = γ G S GK + γ Q 1 S Q 1 K + n i = 2 (2) 由 永 久 荷 载 效 应 控 制 的 组 合 γ Qi ψ ci S QiK S = γ G S GK + n i = 1 γ Qi ψ ci S QiK
2 结 构 抗 力 结 构 抗 力 是 指 结 构 或 构 件 承 受 各 种 作 用 效 应 的 能 力, 即 承 载 能 力 和 抗 变 形 能 力, 用 R 表 示 结 构 抗 力 主 要 取 决 于 材 料 强 度, 在 结 构 计 算 中, 材 料 强 度 分 标 准 值 和 设 计 值 材 料 强 度 标 准 值 是 结 构 设 计 时 采 用 的 材 料 强 度 基 本 代 表 值, 主 要 用 于 正 常 使 用 极 限 状 态 的 验 算 材 料 强 度 标 准 值 除 以 材 料 分 项 系 数 称 为 材 料 强 度 设 计 值 在 承 载 能 力 极 限 状 态 设 计 中, 应 采 用 材 料 强 度 设 计 值
3 实 用 设 计 表 达 式 1) 承 载 能 力 极 限 状 态 实 用 设 计 表 达 式 γ 0 S R γ 0 结 构 重 要 性 系 数, 其 数 值 按 结 构 的 安 全 等 级 设 计 使 用 年 限 并 考 虑 工 程 经 验 确 定 的, 对 安 全 等 级 为 一 级 或 设 计 使 用 年 限 为 100 年 及 以 上 的 结 构 构 件,γ0 取 值 为 1.1; 对 安 全 等 级 为 二 级 或 设 计 使 用 年 限 为 50 年 的 结 构 构 件,γ0 取 值 为 1.0; 对 安 全 等 级 为 三 级 或 设 计 使 用 年 限 为 50 年 以 下 的 结 构 构 件,γ0 取 值 为 0.9; 在 抗 震 设 计 中 不 考 虑 结 构 重 要 性 系 数 安 全 等 级 一 级 二 级 三 级 破 坏 后 果 很 严 重 严 重 不 严 重 建 筑 物 类 型 重 要 的 建 筑 物 一 般 的 建 筑 物 次 要 的 建 筑 物 2) 正 常 使 用 极 限 状 态 实 用 设 计 表 达 式 Sd C
1 支 座 2.4 单 向 板 楼 盖 计 算 简 图 板 支 承 在 次 梁 或 砖 墙 上, 为 简 化 计 算, 可 将 次 梁 或 砖 墙 作 为 板 的 不 动 铰 支 座 次 梁 支 承 在 主 梁 ( 柱 ) 或 砖 墙 上, 为 简 化 计 算, 可 将 主 梁 ( 柱 ) 或 砖 墙 作 为 次 梁 的 不 动 铰 支 座 主 梁 支 承 在 砖 墙 砖 柱 上 时, 将 砖 墙 砖 柱 作 为 主 梁 的 不 动 铰 支 座 ; 与 钢 筋 混 凝 土 柱 整 浇 的 主 梁, 其 支 承 条 件 按 梁 柱 抗 弯 刚 度 之 比 而 定, 分 析 表 明, 如 主 梁 与 柱 的 线 刚 度 之 比 大 于 3 时, 可 将 主 梁 视 为 铰 支 于 柱 上 的 连 续 梁 计 算, 否 则 应 按 框 架 计 算
2 计 算 跨 度 与 跨 数 跨 数 单 跨 两 端 简 支 两 端 简 支 支 座 情 形 一 端 简 支 一 端 与 梁 整 体 连 接 两 端 与 梁 整 体 连 接 = l n 板 = l n +h = l n +h 当 a 0.1 l c 时, = l c 当 a>0.1 l c 时, =1.1 l c 计 算 跨 度 梁 = l n +a 1.05 l n 当 a 0.05 l c 时, = l c a>0.05 l c 时, =1.05 l n 符 号 意 义 l n 为 支 座 间 净 距 l c 为 支 座 中 心 间 的 距 离 h 为 板 厚 a 为 边 支 座 宽 度 b 为 中 间 支 座 宽 度 一 端 简 支 按 塑 性 计 算 一 端 与 梁 整 体 连 接 按 弹 性 计 算 = l n +h = l n +(h+b) = l n +a 1.025l n = l c 1.025l n +b 多 跨 两 端 与 梁 整 体 连 接 按 塑 性 计 算 按 弹 性 计 算 = l n = l c = l n = l c
对 于 多 跨 连 续 板 或 连 续 梁 ( 跨 度 相 等 或 相 差 不 超 过 10%), 若 跨 数 超 过 五 跨 时, 只 按 五 跨 计 算 此 时 除 连 续 梁 ( 板 ) 两 边 的 第 一 第 二 跨 外, 其 余 的 中 间 各 跨 跨 中 及 中 间 支 座 的 内 力 值 均 按 五 跨 连 续 梁 ( 板 ) 的 中 间 跨 和 中 间 支 座 采 用 如 跨 数 未 超 过 五 跨, 则 计 算 时 应 按 实 际 跨 数 考 虑, 见 图 1.2.3 连 续 梁 ( 板 ) 的 计 算 跨 数
3 计 算 单 元
4 折 算 荷 载 在 确 定 连 续 板 梁 的 计 算 简 图 时, 一 般 假 设 其 支 座 均 为 铰 接, 即 忽 略 支 座 对 板 梁 的 约 束 作 用 但 对 于 梁 板 整 浇 的 现 浇 楼 盖, 这 种 假 设 与 实 际 情 况 并 不 完 全 相 符, 实 际 支 承 其 影 响 使 板 ( 梁 ) 跨 中 的 弯 矩 值 降 低 为 减 少 由 此 而 引 起 的 误 差, 一 般 在 荷 载 计 算 时, 采 取 保 持 荷 载 总 值 不 变 的 前 提 下 用 降 低 活 荷 载 比 例 的 方 法 加 以 调 整 即 在 连 续 梁 板 内 力 计 算 时, 用 调 整 后 的 折 算 恒 荷 载 g' 折 算 活 荷 载 q' 代 替 实 际 恒 荷 载 g 实 际 活 荷 载 q, 折 算 荷 载 的 取 值 如 下 : 对 于 板 g'=g+q/2, q'=q/2 对 于 次 梁 g'=g+q/4, q'=3q/4 在 连 续 主 梁 及 支 座 均 为 砖 墙 的 连 续 板 梁 中, 上 述 影 响 较 小, 因 此 不 需 要 进 行 荷 载 折 算
2.2.5 双 向 板 楼 盖 计 算 简 图 1 单 跨 双 向 板 的 支 座 单 跨 双 向 板 按 其 四 边 支 承 情 况 不 同, 可 形 成 不 同 的 计 算 简 图, 在 附 表 1.2.26 中 列 出 常 见 的 七 种 边 界 条 件 : 1 四 边 简 支 ; 2 一 边 固 定, 三 边 简 支 ; 3 两 对 边 固 定 两 对 边 简 支 ; 4 两 邻 边 固 定, 两 邻 边 简 支 ; 5 三 边 固 定 一 边 简 支 ; 6 四 边 固 定 ; 7 三 边 固 定 一 边 自 由
2 多 跨 连 续 双 向 板 的 支 座 (1) 求 跨 中 最 大 弯 矩 : 在 折 算 恒 荷 载 g'(g'=g+q/2) 满 布 作 用 下, 由 于 区 格 板 的 内 支 座 两 边 结 构 对 称 的, 荷 载 对 称, 各 内 支 座 转 动 变 形 很 小, 可 近 似 认 为 转 角 为 零, 故 内 支 座 可 视 为 嵌 固 边, 所 有 中 间 区 格 板 均 按 四 边 固 定 考 虑 ; 对 于 边 区 格 板, 其 外 边 界 的 支 座 按 实 际 情 况 考 虑 如 边 支 座 为 简 支, 则 边 区 格 为 三 边 固 定 一 边 简 支 的 情 况 ; 而 角 区 格 为 两 邻 边 固 定, 两 邻 边 简 支 的 情 况 在 反 对 称 折 算 活 荷 载 q'(q'=q/2) 作 用 下, 板 在 中 间 支 座 处 左 右 截 面 转 角 方 向 一 致, 大 小 接 近 相 等, 可 认 为 支 座 处 的 约 束 弯 矩 为 零, 这 样 所 有 内 区 格 近 似 按 四 边 简 支 来 确 定 (2) 求 支 座 最 大 弯 矩 : 按 简 化 计 算, 一 般 均 假 定 g+q 满 布 各 跨, 这 样, 对 所 有 中 间 区 格 板 均 按 四 边 固 定 考 虑, 而 外 边 界 的 支 座 按 实 际 情 况 考 虑
3 双 向 板 肋 梁 楼 盖 支 承 梁 计 算 简 图 按 支 座 弯 矩 等 效 的 原 则, 按 下 式 把 三 角 形 荷 载 和 梯 形 荷 载 等 效 为 均 布 荷 载 p e ; 三 角 形 荷 载 作 用 时 : 5 p e = p 8 p = ( g + q ) l 短 2 梯 形 荷 载 作 用 时 : p e = ( 1 2 α 2 + α 3 ) p 1 1 α = 1 l / 2 l 短 长