单向板肋梁楼盖课程设计指导书.doc

单向板肋梁楼盖设计指导书
某多层厂房的楼盖平面如图1 所示，楼面做法见图2 ，楼盖采用现浇的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试设计之。
设计要求：
1．   板、次梁内力按塑性内力重分布计算；
2．   主梁内力按弹性理论计算；
3．绘出结构平面布置图、板、次梁和主梁的模板及配筋图。
进行钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计主要解决的问题有：（1）计算简图；（2）内力分析；（3）截面配筋计算；（4）构造要求；（5）施工图绘制

图1 楼盖平面图

图2 楼盖做法详图
整体式单向板肋梁楼盖设计步骤：
1．设计资料
（1）楼面均布活荷载标准值：qk=10kN/m2。
（2）楼面做法：楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（=20kN/m3），板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底（=17kN/m3）。
（3）材料：混凝土强度等级采用C30，主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400或HRB335，吊筋采用HRB335，其余均采用HPB235。
2、楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为6.9m，次梁的跨度为6.6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.3m。楼盖结构的平面布置图如图3所示。
按高跨比条件要求板的厚度，对工业建筑的楼板，要求，所以板厚取。
次梁截面高度应满足，取，截面宽
，取。
主梁截面高度应满足,取，截面宽度取为，柱的截面尺寸b×h=400×400 mm2。

图3 楼盖结构平面布置
3、 板的设计——按考虑塑性内力重分布设计
（1）、荷载计算
恒荷载标准值

小计
活荷载标准值：
因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于，所以活荷载分项系数取，

（2）、计算简图
取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图4（a）所示，由图可知：次梁截面为b=，现浇板在墙上的支承长度为a=，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：

板的计算简图4（b）所示。

图4（a） 板的实际结构

图4 (b) 板的计算简图

（3） 弯矩设计值
因边跨与中跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算
由P17表11-1可查得板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见表1

表 1 板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=2.095
l01=2.095
l02=2.05
l02=2.05

(kN.m)
=
-
= -

=

=

（4） 配筋计算——正截面受弯承载力计算
对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表2

表2 板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值（）
6.46
-6.46
4.26
-4.86
αS=M/α1fcbh02
0.125
0.125
0.083
0.094

0.134
0.1<0.134<0.35
0.087
0.1≈0.099<0.35
轴线
①~② ⑤~⑥
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
547
547
355
409
实际配筋（mm2）　
10@140
10@140
8@140
8@120
As=561
As=561
As=359
As=419
轴线②~⑤
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
547
547
0.8×355=284
0.8×409=327
实际配筋（mm2）
10@140
10@140
8@140
8@140
As=561
As=561
As=359
As=359

配筋率验算

（5）板的配筋图绘制
板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图如图图4（c）所示。

图4（c） 板配筋图

4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
（1）荷载设计值：
恒荷载设计值

小计
（2）、计算简图
由次梁实际结构图5（a）图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：

次梁计算简图如图5（b）所示。

图5（a） 次梁的实际结构

图5 (b) 次梁的计算简图

（3） 弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。 由P17表11-1，P18表11-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表3和表4
表3 次梁的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第二支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=
l01=6.45
l02=6.3
l02=6.3
(kN.m)

=

=-

=

=

表 4 次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=6.33
ln1=6.33
ln2=6.3
ln2=6.3

(kN)
=

=

=

=
（4）配筋计算
①正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：
判别跨中截面属于哪一类T形截面

支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表5。

截面
1
B
2
C
弯矩设计值（）
155.4
-155.4
102.0
-116.5
αs=M/α1fcbh02
=0.019
=0.164
=0.0122

=0.123

0.019
0.1<0.18<0.35
0.0123
0.1<0.132<0.35
选
配
钢
筋
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
=1026
=1104.7
=664
=810.1
实际配筋（mm2）
2Ф20+1Ф22
3Ф 22
1Ф22 + 2Ф14
2Ф22+1Ф14
As=1008.1
As=1140
As=688.1
As=913.9
表5 次梁正截面受弯承载力计算
②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸：

所以B和C支座均需要按计算配置箍筋，A支座均只需要按构造配置箍筋

计算所需箍筋

调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围将计算的箍筋面积增加20%，现调整箍筋间距，S=0.8281=224.8mm，为满足最小配筋率的要求，最后箍筋间距S=100mm。
配箍筋率验算：
弯矩调幅时要求配筋率下限为 。 实际配箍率

因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取双肢6@100。
（5）施工图的绘制
次梁配筋如图5（c）所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：
伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：
取650mm.
伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1220=240mm
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=264mm，取300mm.
纵筋的截断点距支座的距离:。

图5（c） 次梁的配筋图
5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：
（1）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）

（2）计算简图

计算简图如图6（b）所示。

图6 (a) 主梁的实际结构

图6 (b) 主梁的计算简图

（3）、内力设计值计算及包络图绘制
因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。
①弯矩值计算：
，式中k1和k2由P384附表6查得

表6 主梁的弯矩设计值计算（）
项次
荷载简图

弯矩图示意图
1
恒载

2
活载

3
活载

4
活载

5
活载

组合项次
Mmin(kN·m)
①+③
84.4
①+④
-586.5
①+②
-141.3
①+⑤
-586.5

组合项次
Mmax(kN·m)
①+②
542.3
①+⑤
　-282.1
①+③
312.3
　①+④
-282.1

*注：此处的弯矩可通过取脱离体，由力的平衡条件确定。根据支座弯矩，按下面简图确定

图7 主梁取脱离体时弯矩图
②、剪力设计值：
不同截面的剪力值经过计算如表7所示。

表7 主梁的剪力计算（kN）
项次
荷载简图

①
恒载

②
活载

④
活载

⑤
活载

组合项次
Vmax(kN)
①+②
234.1
①+⑤
-126.8
①+④
327.4
组合项次
Vmin(kN)
①+⑤
45.6
①+④
-368
①+②
86.2
③弯矩、剪力包络图绘制
荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载作用下的简支梁弯矩图：
则第一个集中荷载下的弯矩值为，
第二集中荷载作用下弯矩值为。
中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－342.4KN·m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为。
荷载组合①+④时支座最大负弯矩，其它两个支座的弯矩为，在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：
则集中荷载处的弯矩值依次为461kN·m，265.5kN·m，167.3KN·m，268.7KN·m。同理，当最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。
荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时，，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为85.4KN·m，
-28.7kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为
①+5情况的弯矩按此方法计算。
所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见图8。
荷载组合①+②时，，至第二跨荷载处剪力降为234.1-283.6=－49.5kN；至第二集中荷载处剪力降为 ―49.5―283.6=－333.1kN，荷载组合①+④时，最大，其，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）199.2KN,－84.4KN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见图8。

图8 主梁弯矩包络图和剪力包络图

（4）配筋计算承载力计算
纵向钢筋HRB400,其中。
①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算
跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因
翼缘计算宽度按，中较小值确定，取。Ｂ支座处的弯矩设计值：
。
判别跨中截面属于哪一类T形截面

正截面受弯承载力的计算过程表8

表8 主梁正截面受弯承载力及配筋计算
截面
1
B
2
弯矩设计值（kN.m）
542．3
－529.9
312.3
－141.3
αs=M/α1fcbh02

0.048<0.518
0.484<0.518
0.025<0.518
0.096<0.518
选配
钢筋
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
2587
3345
1405
686.4
实际配筋(mm2)
6Ф25(弯2)
6Ф25(弯3)
2Ф18
3Ф25(弯1)
2Ф25
As=2945
As=3454
As=1473
As=982

②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算
验算截面尺寸：
满足要求。
验算是否需要计算配置箍筋。
故需进行配置箍筋计算。
计算所需腹筋；采用8@100 双肢箍。

=327.3kN>(VA=234. 1kN和VBr=327.4 kN)
< VBl=368 kN
因此应在B支座截面左边应按计算配置弯起钢筋，主梁剪力图呈矩形，在B截面左边的2.3m范围内需布置3排弯起钢筋才能覆盖此最大剪力区段，现先后弯起第一跨跨中的
2Ф25和支座处的一根1Ф25鸭筋），`
As=490.9 mm2,弯起角取

③次梁两侧附加横向钢筋计算。

m=(950-2500)/100+1=8,次梁两侧各布置4排，另加吊筋Ф18，

（5）主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断
① 按比列绘出主梁的弯矩包络图
②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图（材料图），并满足以下构造要求：
弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距Smax；钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h0/2，如2、3和5号钢筋。
按第四章所述的方法绘材料图，并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点，确定钢筋的理论截断点（即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面）。
当时，且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h0或20d，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。
若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。
如5号钢筋的截断计算：
因为剪力 ，且钢筋截断后仍处于负弯矩区，所以钢筋的截断点距充分利用点的距离应大于等于，即：
且距不需要点的距离应大于等于1.3h0或20d，即：

通过画图可知 从（）中减去钢筋充分利用点与理论截断点（不需要点）的距离后的长度为1840mm>(754mm和500mm)，现在取距离柱边1960mm处截断5号钢筋。
其它钢筋的截断如图9所示。
主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：
梁顶面纵筋的锚固长度：
取880mm.
梁底面纵筋的锚固长度：12d=1225=300mm，取300mm
③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。
主梁的材料图和实际配筋图如图9所示

图9 主梁材料图与配筋图

图10 楼盖结构平面布置图及配筋图