梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法塑性理論1說課材料_第1頁
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(1)彈性理論不能反映材料的實(shí)際工作狀況;(2)按內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行配筋,鋼筋配置過多;(3)彈性理論計(jì)算的支座彎矩較大,使得支座配筋過多,施工不便;(4)確定計(jì)算簡(jiǎn)圖后各截面內(nèi)力分布規(guī)律不變化;

問題的提出1單向板肋梁樓蓋按塑性理論方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力

鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的塑性鉸PAsbhM

y

MMyMu0

u塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力MyMu

y

u-ylp塑性鉸與理想鉸的區(qū)別能承受一定的彎矩,近似等于極限彎矩;僅能單向轉(zhuǎn)動(dòng);有一定長(zhǎng)度區(qū)域;轉(zhuǎn)動(dòng)能力有一定限度。

鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)的極限荷載及內(nèi)力重分布的概念l0l01F11F1l0/2l0/2ABAMBuM1M1F2l0/4F2l0/4F2F2AABF1+F2AABF1+F2MBuM1u=M1+F2l0/4+=內(nèi)力重分布的概念:彈性分析時(shí),隨著F的變化,MB/M1=常量;

塑性分析時(shí)隨著F的變化,MB/M1不斷變化,

內(nèi)力在支座和跨中之間不斷重新分配。塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力與內(nèi)力重分布

s

uM塑性鉸的轉(zhuǎn)角

p

u

s

=x/h0*塑性鉸有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,保證結(jié)構(gòu)按預(yù)期的順序,先后形成塑性鉸使結(jié)構(gòu)成為幾何可變體而破壞----充分內(nèi)力重分布*塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)能力有限,其它截面尚未形成塑性鉸,該塑性鉸已“過早”地發(fā)生混凝土壓碎使結(jié)構(gòu)破壞----不充分內(nèi)力重分布斜截面承載力與內(nèi)力重分布*為了保證內(nèi)力重分布達(dá)到預(yù)期的目標(biāo),結(jié)構(gòu)不能發(fā)生因斜截面抗剪承載力不足而引起的破壞。結(jié)構(gòu)的變形、裂縫與內(nèi)力重分布*最先出現(xiàn)的塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)幅度過大,結(jié)構(gòu)的變形會(huì)較大,鉸附近的裂縫會(huì)過寬,而不滿足正常的使用要求。因此,應(yīng)限制塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度。結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法----彎矩調(diào)幅法的基本概念l0l01F1Fl0/2l0/2ABAMB=-0.188Fl0M1=0.156Fl0彈性方法求內(nèi)力

MB=0.038Fl0疊加三角形分布內(nèi)力M1

=0.156Fl0+0.019Fl0=0.175Fl0MB

=-0.150Fl00.5MB

M1

M0調(diào)幅后的彎矩+=彎矩調(diào)幅系數(shù)滿足力的平衡條件結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法----彎矩調(diào)幅法的基本規(guī)定1*連續(xù)梁任一跨調(diào)幅后的兩端支座彎矩MA、MB絕對(duì)值的平均值,加上跨度中點(diǎn)的彎矩M1

之和,應(yīng)不小于該跨按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩M0,即ABMB

MB平衡關(guān)系求得的彎矩最不利彎矩具體地結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法----彎矩調(diào)幅法的基本規(guī)定2、3、4鋼筋:HRB335和HRB400,混凝土C20~C45*

20%*調(diào)幅截面的

0.35保證充分內(nèi)力重分布的條件受剪箍筋比計(jì)算值增大20%

結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法----彎矩調(diào)幅法的基本規(guī)定5箍筋面積增大的區(qū)域1.05h01.05h01.05h0箍筋面積增大的區(qū)域按荷載的最不利位置和調(diào)幅彎矩由平衡關(guān)系計(jì)算的滿足斜截面抗剪承載力要求所需的箍筋面積應(yīng)增大20%。但人為調(diào)整設(shè)計(jì)彎矩不是任意的調(diào)整幅度越大,支座塑性鉸出現(xiàn)就越早,達(dá)到極限承載力時(shí)所需要的塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng)也越大如果轉(zhuǎn)動(dòng)需求超過塑性鉸的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,塑性內(nèi)力重分布就無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法----等跨、不等跨梁板的內(nèi)力計(jì)算*跨度相差不大于10%,q/g=1/3~5,可直接查表求出內(nèi)力系數(shù),再求內(nèi)力,教材附錄13不等跨梁:先按彈性方法求出彎矩包絡(luò)圖,再調(diào)幅,剪力仍取彈性剪力值;不等跨板:先選定大跨內(nèi)的彎矩,由平衡關(guān)系求支座彎矩,再由支座彎矩求相鄰跨的彎矩結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析方法----考慮內(nèi)力重分布方法的適用范圍下列情況不能用內(nèi)力重分布方法:

1、直接承受動(dòng)力荷載的工業(yè)與民用建筑

2、使用階段不允許出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)

3、輕質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)、特種混凝土結(jié)構(gòu)

4、受侵蝕氣體或液體作用的結(jié)構(gòu)

5、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和疊合結(jié)構(gòu)

6、肋梁樓該蓋中的主梁*考慮內(nèi)力重分布計(jì)算時(shí),板的彎矩的折減板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)固定支座的推力使板中彎矩減少拱作用折算依據(jù)是板四周具有足夠的抗側(cè)剛度0.80.80.80.80.81.01.0*板的常用配筋率:(0.3~0.8)%*板的寬度較大,一般不需要進(jìn)行抗剪計(jì)算對(duì)中間跨的截面彎矩可以考慮減少20%;

板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)*配筋----受力筋直徑:6、8、10、12,板面配筋宜選用10、12間距:70mm200mm,h150mm時(shí)1.5h,h>150mm時(shí)每米板寬內(nèi)不少于3根板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)*配筋----受力筋分離式配筋(不受振動(dòng)、荷載較小的板)彎起式配筋板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)*配筋----分布筋固定受力鋼筋的位置,分散集中荷載每米不少于3根;截面積1/10受力鋼筋截面積。置于受力鋼筋的內(nèi)側(cè)。*配筋----板面附加筋固定受力鋼筋的位置,分散集中荷載l0單向板的計(jì)算跨度②垂直于主梁的板面構(gòu)造鋼筋③嵌入承重墻內(nèi)的板面構(gòu)造鋼筋

次梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)*縱向鋼筋的配筋率:0.6%~1.5%*截面:支座----矩形;跨中----T形(bf’取法已講過,P91表3-5)*0.35(考慮內(nèi)力重分布)*箍筋面積增大20%(考慮內(nèi)力重分布)次梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)*配筋(q/g

3,相鄰跨度相差20%,按圖,其他情況按包羅圖處理)有彎起鋼筋無彎起鋼筋主梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(內(nèi)力按彈性方法計(jì)算)*截面:支座----矩形;跨中----T形(bf’取法已講過)*截面有效高度:支座截面處,單排:h0=h-50~60雙排:h0=h-70~80主梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(內(nèi)力按彈性方法計(jì)算)*縱向鋼筋的布置按彎矩包絡(luò)圖確定*主、次梁相交處的附加箍筋FlFl直接受剪FlFl間接受剪主梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(內(nèi)力按彈性方法計(jì)算)優(yōu)先選用箍筋m-附加箍筋排數(shù)n-附加箍筋肢數(shù)雙向板肋梁樓蓋

1.雙向板肋梁樓蓋的布置和單向板肋梁樓蓋類似2.雙向板的受力特征當(dāng)l02/l01=2時(shí),p2=0.06p,單向板;當(dāng)l02/l01=1時(shí),p2=p1=0.5p,雙向板。p2l02fAp1l01fA11雙向板與單向板受力性能的主要區(qū)別2.雙向板的受力特征雙向板的試驗(yàn)結(jié)果----以受均布荷載的四邊簡(jiǎn)支板為例l01l02l01l02板底裂縫板面裂縫l01l02=l012.雙向板的受力特征雙向板的試驗(yàn)結(jié)果----以受均布荷載的四邊簡(jiǎn)支板為例3.雙向板按彈性理論的內(nèi)力計(jì)算單跨板教材附表14列出均布荷載下雙向板的六種支承情況單位板寬內(nèi)的彎矩均布荷載短跨方向的計(jì)算跨度,計(jì)算同單向板對(duì)鋼筋混凝土,υ=0.2(1)

跨中最大彎矩的計(jì)算對(duì)稱荷載(g+q/2)反對(duì)稱荷載(q/2)AAgqg+q/2q/2-q/2q/2q/2-q/2+=按四邊固支計(jì)算中間區(qū)格按四邊簡(jiǎn)支計(jì)算各區(qū)格將各區(qū)格內(nèi)力疊加就是雙向板某一區(qū)格跨中最大彎矩3.雙向板按彈性理論的內(nèi)力計(jì)算(2)支座最大彎矩的計(jì)算近似認(rèn)為恒載和活載滿布在連續(xù)雙向板所有區(qū)格時(shí),支座產(chǎn)生最大負(fù)彎矩;中間支座視為固支,周邊支座視為簡(jiǎn)支,即可求得各區(qū)格板的支座彎矩;相鄰支座彎矩不等時(shí),取平均值。3.雙向板按彈性理論的內(nèi)力計(jì)算鋼筋屈服后出現(xiàn)塑性鉸4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法塑性鉸線的概念及其位置的確定方法鋼筋屈服后出現(xiàn)塑性鉸線4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法塑性鉸線的概念及其位置的確定方法*負(fù)塑性鉸線沿固定邊界產(chǎn)生*塑性鉸線出現(xiàn)在彎矩最大處負(fù)塑性鉸線正塑性鉸線1)對(duì)稱結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱的塑性鉸線分布;2)正彎矩部位出現(xiàn)正塑性鉸線,負(fù)塑性鉸線則出現(xiàn)在負(fù)彎矩區(qū)域;

3)塑性鉸線應(yīng)滿足轉(zhuǎn)動(dòng)要求。每條塑性鉸線都是兩相鄰剛性板塊的公共邊界,應(yīng)能隨兩相鄰板塊一起轉(zhuǎn)動(dòng),因而塑性鉸線必須通過相鄰板塊轉(zhuǎn)動(dòng)軸的交點(diǎn);4)塑性鉸線的數(shù)量應(yīng)使整塊板成為一個(gè)幾何可變體系。4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法塑性鉸線的概念及其位置的確定方法4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法塑性鉸線法的假定*板即將破壞時(shí),塑性鉸線發(fā)生在彎矩最大處;*分布荷載下,塑性鉸線是直線;*節(jié)板為剛性板,板的變形集中在塑性鉸線上;*在所有可能的破壞圖示中,必有一個(gè)是最危險(xiǎn)的,其極限荷載最??;*塑性鉸線上只有一定值的極限彎矩,沒有其它內(nèi)力。4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法雙向板的極限荷載(以四邊固定板為例)假定雙向板的破壞圖示虛功原理求極限荷載發(fā)生虛位移

4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法l01/2l01l02

M1uM2uM1uIIM1uIM2uIM2uIIl02l0145o雙向板的極限荷載(以四邊固定板為例)pu=極限荷載(均布)4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法M1uM2uM1uIIM1uIM2uIM2uIIl02l0145o45omum2u/2m1u/245o1雙向板的極限荷載(以四邊固定板為例)45o斜向塑性鉸線上單位長(zhǎng)度截面的受彎承載力4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法

l01/22/l012/l01l01/2l01/2

2/l01l01/2

/l012/l01M1uM2uM1uIIM1uIM2uIM2uIIl02l0145oIIIIIIIIIIII雙向板的極限荷載(以四邊固定板為例)內(nèi)力所做的功4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法雙向板的極限荷載(以四邊固定板為例)4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法雙向板的極限荷載(以四邊固定板為例)塑性鉸線的角度不確定時(shí)(設(shè)為

)4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法單塊板的內(nèi)力計(jì)算(以四邊固定板為例)一個(gè)方程求多個(gè)參數(shù)?4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法單塊板的內(nèi)力計(jì)算(以四邊固定板為例)4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法單塊板的內(nèi)力計(jì)算(以四邊固定板為例)取值時(shí)考慮和彈性方法求出的

相似,宜取=1/n2節(jié)約鋼材和配筋方便,宜取=1.5~2.5,通常取=2不同支承條件下的雙向板,只要按實(shí)際情況,帶入不同的M1I、M1II

、M2I、M2II后,即可求出m1

4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法連續(xù)雙向板的內(nèi)力計(jì)算指定

活載滿布:p=g+q由中間區(qū)格向外擴(kuò)展M1、M2M1IM1IIM2IIM2I已知已知已知已知4.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算----塑性鉸線法防止其它破壞形式l02l01由于鋼筋彎起不當(dāng)引起的破壞形式預(yù)防措施:控制彎起鋼筋的數(shù)量;控制彎起鋼筋的位置5.雙向板支承梁的內(nèi)力分析梁的內(nèi)力可按彈性方法或內(nèi)力重分布法進(jìn)行計(jì)算l02l02l02l02l01l01l01l01l01/2l01/2pep’pep’等效荷載3.雙向板按塑性理論的內(nèi)力計(jì)算6.雙向板的截面設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求內(nèi)力的折減----穹頂作用(四周都與梁固結(jié)的板)*中間跨跨中和支座:減少20%*邊跨跨中、邊緣算起第二支座截面:

lb/l0<1.5,減少20%

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