《梁板结构设计》课件

梁板结构设计本课程详细介绍梁板结构设计的基本原理、计算方法和工程应用绪论课程内容与目标梁板结构设计课程简介掌握梁板结构基本理论学习目标与应用范围培养实际工程设计能力本课程在土木工程专业中的地位专业核心课程梁板结构发展简史古代结构现代技术石梁木板结构应用预应力、复合材料应用123工业革命钢结构大跨度梁板常见梁板结构体系简支梁、连续梁单向板、双向板简支梁两端自由转动单向板主要向一个方向受力连续梁跨越多个支点双向板向两个方向均承受弯矩框架-板结构体系梁柱框架支撑板体系整体性好，空间利用率高梁板结构的适用范围与特点适用于建筑类型经济性住宅、办公、商业建筑造价适中，施工便捷与其他结构对比结构性能比剪力墙灵活，比钢结构经济刚度较好，抗震性能适中基本力学概念回顾内力与外力荷载与支撑外力作用下产生内力平衡荷载传递路径至支座材料性能参数强度、弹性模量、泊松比梁的定义与工作原理梁的基本受力状态变形与内力关系梁的类型承受弯矩和剪力弯矩导致弯曲变形裙边梁边缘加固上部受压、下部受拉剪力导致剪切变形暗梁隐藏于板中悬挑梁一端固定一端自由板的定义与工作原理板的主要受力特征板的截面形式单向板种类承受垂直于板面的荷载实心板、空心板简支板、连续板产生弯曲和扭转变形肋形板、波形板悬臂板、嵌固板配筋混凝土梁板结构的特点结构整体性良好的整体受力性能协同工作钢筋承受拉力，混凝土承受压力耐久性适当配筋控制裂缝，提高结构寿命延性与韧性合理设计可具备良好的变形能力梁板结构荷载类型恒载、活载结构自重与使用荷载风荷载、地震作用水平力荷载温度荷载、收缩徐变长期变形影响恒载的取值与计算25kN/m³5-6kN/m²混凝土密度典型楼面自重标准取值含装修层

0.5kN/m²施工附加荷载施工期考虑活载的标准值与设计值建筑类型活载标准值kN/m²住宅

2.0办公楼

2.5商场

3.5-

5.0工业建筑

5.0-

10.0特殊荷载考虑层间位移影响震动与人群荷载二阶效应考量动力荷载分析事故荷载撞击、爆炸、火灾梁板结构的结构布置布置原则梁布置方式板跨尺寸受力明确，构造合理横梁承受主要荷载板跨一般不超过6米纵梁连接支承系统跨高比控制在20-25结构设计流程总览设计输入信息建筑功能、荷载需求、场地条件荷载分析与结构分析确定荷载、分析内力、确定受力模式构件设计与详图绘制截面设计、配筋计算、绘制施工图计算简图的选取结构简化方法支座条件假定将复杂结构简化为基本单元铰接、固定或弹性支座内力分析方法选择板跨荷载分配根据简图复杂度选择计算方法荷载三角形或梯形分布梁结构的计算简图板结构的计算简图单向板计算简图双向板计算简图有限元法视为一系列并列梁采用系数法计算复杂板结构分析长宽比2时适用应用弹性薄板理论通过软件求解支座条件与实际工程考虑固定端铰支端转角位移为零允许转动不允许位移实际工程中难以实现完全固定滚动支座可允许水平位移非理想支座考虑支座弹性考虑支座沉降影响内力计算原理弯矩使截面转动的内力剪力使截面滑移的内力轴力使截面压缩或拉伸的内力梁的内力计算方法板的内力计算方法边界条件短向系数K1长向系数K2四边简支

0.

0480.024两边固定两边简支

0.

0250.014四边固定

0.

0180.018连续梁及板的内力分配计算方法弹性理论或极限平衡法超静定结构求解力法、位移法、矩阵法内力分配支座负弯矩与跨中正弯矩平衡复杂结构分析方法计算软件应用SATWE、PKPM、YJK等模型建模原则合理简化，精确反映关键特性误差与校核手算校核，误差控制截面设计基本原则1承载能力极限状态2正常使用极限状态3构造要求满足结构强度要求满足裂缝、挠度控制满足最小尺寸与施工要求梁的截面类型与尺寸确定混凝土梁截面分析正截面承载力计算斜截面承载力钢筋屈服行为配筋率μ=As/b·h0剪跨比影响钢筋屈服先于混凝土压溃相对受压区高度ξ=x/h0剪力承载力校核保证延性破坏钢筋布置原则主筋箍筋承受拉力，底部和顶部布置抵抗剪力，加密区特殊布置保护层锚固与弯折防腐蚀，防火保证受力传递板的截面厚度设计1/30100mm板厚跨度比最小板厚最小板厚与跨度比例一般住宅楼板120mm公共建筑板厚荷载较大区域板的配筋计算合理配筋率经济高效，满足要求双向分布主筋与分布筋合理布置最小配筋率满足规范最低要求支座负筋设置板端支托裂缝控制支座区加强配筋合理配筋密度防止支座负弯矩破坏避免集中裂缝形成锚固处理负筋伸入支座足够长度弯钩锚固或直锚剪力与抗剪设计梁剪力计算支座区剪力最大V=Asfy/cotθ·s剪跨比影响剪跨比小时斜压破坏λ=L/h影响设计方法抗剪构造箍筋间距不大于

0.75h支座区箍筋加密梁板结构裂缝宽度控制裂缝影响因素裂缝宽度限值控制措施配筋率及分布一般环境

0.3mm增加钢筋数量减小直径混凝土保护层厚度腐蚀环境

0.2mm控制荷载水平钢筋应力水平特殊要求

0.15mm提高混凝土抗拉强度挠度与刚度验算地震与风荷载作用下安全性抗震设计原则强柱弱梁，先弯后剪延性设计提供足够塑性变形能力节点加强梁柱节点核芯区增强风荷载考虑考虑风振效应梁板结构施工工艺简介1支模系统2钢筋绑扎设置模板支撑体系按图纸布置主筋与箍筋3混凝土浇筑4养护与拆模连续浇筑，避免冷缝保湿养护，按规范拆模钢筋加工与安装要点钢筋下料与弯制精确尺寸，合理弯折角度钢筋连接技术绑扎、焊接或机械连接安装与检验位置准确，保护层均匀混凝土浇筑与养护浇筑顺序振捣由一端向另一端连续浇筑避免漏振和过振温度控制养护冬夏季特殊措施保湿养护7-14天梁板结构施工常见质量问题蜂窝麻面裂缝变形与下沉振捣不足导致收缩应力或荷载过大支模不牢或早拆模结构验收与检测方法承载力检验钢筋检测回弹法、钻芯法外观检查雷达探测、局部剥离检查必要时荷载试验表面质量、尺寸偏差设计变更与施工配合变更原因变更流程技术服务地质条件变化提出需求现场技术指导功能需求调整设计变更关键节点检查施工工艺限制审批与执行图纸交底梁板结构常见病害与预防钢筋锈蚀保护层不足或碳化渗漏施工缝处理不当裂缝过载或收缩应力修复措施灌浆、表面处理、加固工程实例高层办公楼梁板设计1工程背景结构体系设计参数25层办公楼核心筒+框架8度抗震框架-剪力墙结构大跨度梁板梁跨

7.5米板厚120mm工程实例主要设计计算1荷载分析恒载

5.2kN/m²，活载

2.5kN/m²内力计算有限元软件整体分析配筋设计梁底配筋率

0.8%，板配筋ϕ10@200工程实例施工与应用成效1工程实例地下室板梁结构设计2防水设计严格控制裂缝与渗漏加大板厚地下室顶板250mm特殊荷载考虑上部结构及土压力排水系统4设置排水坡度与集水设施工程实例综合分析2创新点工程难点后浇带特殊设计地下水处理2成效解决方法结构稳定，无渗漏防水混凝土技术结构设计软件应用介绍PKPM YJKETABS国产主流结构设计软件高层建筑分析优势国际通用分析软件梁板结构设计发展趋势新材料应用高性能混凝土，复合材料绿色建造低碳环保，结构减重智能施工BIM技术，3D打印超高层结构超高层与大跨度结构创新总结与课后思考题课程回顾掌握梁板结构基本原理与设计方法能力提升培养结构分析与设计技能拓展阅读混凝土结构设计规范与专业期刊作业完成一个小型结构设计实践。