單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì) 某多層廠房的樓蓋平面如圖1-31 所示樓面做法見圖

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1、單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì) 某多層廠房的樓蓋平面如圖1-31 所示，樓面做法見圖1-32 ，樓蓋采用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋，試設(shè)計(jì)之。 設(shè)計(jì)要求： 1． 1．?? 板、次梁內(nèi)力按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算； 2． 2．?? 主梁內(nèi)力按彈性理論計(jì)算； 3．繪出結(jié)構(gòu)平面布置圖、板、次梁和主梁的模板及配筋圖。 ? 進(jìn)行鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)主要解決的問題有：〔1〕計(jì)算簡圖；〔2〕內(nèi)力分析；〔3〕截面配筋計(jì)算；〔4〕構(gòu)造要求；〔5〕施工圖繪制 圖 1-31 樓蓋平面圖 圖1-32 樓蓋做法詳圖 整體式單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)

2、步驟： 1．設(shè)計(jì)資料 〔1〕樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qk=10kN/m2。 〔2〕樓面做法：樓面面層用20mm厚水泥砂漿抹面〔=20kN/m3〕，板底及梁用15mm厚石灰砂漿抹底〔=17kN/m3〕。 〔3〕材料：混凝土強(qiáng)度等級采用C30，主梁和次梁的縱向受力鋼筋采用HRB400或HRB335，吊筋采用HRB335，其余均采用HPB235。 2、樓蓋梁格布置及截面尺寸確定 確定主梁的跨度為6.9m，次梁的跨度為6.6m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.3m。樓蓋結(jié)構(gòu)的平面布置圖如圖1-33所示。 按高跨比條件要求板的厚度，對工業(yè)建筑的樓板，要求，所以板厚取。 次梁截面高度應(yīng)

3、滿足，取，截面寬，取。 主梁截面高度應(yīng)滿足,取，截面寬度取為，柱的截面尺寸b×h=400×400 mm2。 圖 1-33 樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置 3、 板的設(shè)計(jì)——按考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì) 〔1〕、荷載計(jì)算 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 小計(jì) 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 因?yàn)槭枪I(yè)建筑樓蓋且樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于，所以活荷載分項(xiàng)系數(shù)取， 〔2〕、計(jì)算簡圖 取1m板寬作為計(jì)算單元，板的實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖1-34〔a〕所示，由圖可知：次梁截面為b=，現(xiàn)澆板在墻上的支承長度為a

4、=，那么按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算跨度為： 板的計(jì)算簡圖1-34〔b〕所示。 圖1-34〔a〕板的實(shí)際結(jié)構(gòu) 圖1-34 (b)板的計(jì)算簡圖 〔3〕 彎矩設(shè)計(jì)值 因邊跨與中跨的計(jì)算跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算 由表12-2可查得板的彎矩系數(shù)αM,，板的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算過程見表1-8 ? 表 1-8板的彎矩設(shè)計(jì)值的計(jì)算 截面位置 1 邊跨跨中 B 離端第二支座 2 中間跨跨中

5、 C 中間支座 彎矩系數(shù) 1/11 -1/11 1/16 -1/14 計(jì)算跨度l0 (m) l01=2.095 l01=2.095 l02=2.05 l02=2.05 (kN.m) = - = - = = ? 〔4〕 配筋計(jì)算——正截面受彎承載力計(jì)算 對軸線②~⑤間的板帶，考慮起拱作用，其跨內(nèi)2截面和支座C截面的彎矩設(shè)計(jì)值可折減20%，為了方便，近似對鋼筋面積折減20%。板配筋計(jì)算過程見表1-9 ? 表1-9 板的配筋計(jì)算 截面位置 1 B 2 C 彎矩設(shè)計(jì)

6、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 軸線 ①~② ⑤~⑥ 計(jì)算配筋〔mm2〕 AS=ξbh0α1fc/fy 547 547 355 409 實(shí)際配筋〔mm2〕　 10@140 10@140 8@140 8@120 As=561 As=561 As=359 As=419 軸線②~⑤ 計(jì)算配筋〔mm2〕 AS=ξbh0α1fc/fy

7、 547 547 0.8×355=284 0.8×409=327 實(shí)際配筋〔mm2〕 10@140 10@140 8@140 8@140 As=561 As=561 As=359 As=359 ? 配筋率驗(yàn)算 ? 〔5〕板的配筋圖繪制 板中除配置計(jì)算鋼筋外，還應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋如分布鋼筋和嵌入墻內(nèi)的板的附加鋼筋。板的配筋圖如圖圖1-34〔c〕所示。 圖1-34〔c〕 板配筋圖 ? 4、次梁設(shè)計(jì)——按考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì) 〔

8、1〕荷載設(shè)計(jì)值： 恒荷載設(shè)計(jì)值 小計(jì) 〔2〕、計(jì)算簡圖 由次梁實(shí)際結(jié)構(gòu)圖〔1-35〔a〕圖〕可知，次梁在墻上的支承長度為a=240mm，主梁寬度為b=300mm。次梁的邊跨的計(jì)算跨度按以下二項(xiàng)的較小值確定： 計(jì)算簡圖如圖1-35〔b〕所示。 圖1-35〔a〕次梁的實(shí)際結(jié)構(gòu) ? 圖1-35 (b) 次梁的計(jì)算簡圖 〔3〕 彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)

9、值的計(jì)算 因邊跨和中間跨的計(jì)算跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計(jì)算。 由表1-2，1-3可分別查得彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)。次梁的彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值見表1-10和表1-11 表 1-10 次梁的彎矩設(shè)計(jì)值的計(jì)算 截面位置 1 邊跨跨中 B 離端第二支座 2 中間跨跨中 C 中間支座 彎矩系數(shù) 1/11 -1/11 1/16 -1/14 計(jì)算跨度l0 (m) l01= ? l01=6.45 l02=6.3 l02=6.3 (kN.m) ? = - =- = = ? 表 1-11次梁的剪力設(shè)計(jì)值的計(jì)算 截面位置 A

10、 邊支座 B(左) 離端第二支座 B(右) 離端第二支座 C 中間支座 剪力系數(shù) 0.45 0.6 0.55 0.55 凈跨度ln ln1=6.33 ln1=6.33 ln2=6.3 ln2=6.3 (kN) = = = = 〔4〕配筋計(jì)算 ①正截面抗彎承載力計(jì)算 次梁跨中正彎矩按T形截面進(jìn)行承載力計(jì)算，其翼緣寬度取下面二項(xiàng)的較小值： 判別跨中截面屬于哪一類T形截面 支座截面按矩形截面計(jì)算，正截面承載力計(jì)算過程列于表1-12。 表1-12

11、 次梁正截面受彎承載力計(jì)算 截面 1 B 2 C 彎矩設(shè)計(jì)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 選 配 鋼 筋 計(jì)算配筋〔mm2〕 AS=ξbh0α1fc/fy =1026 =1104.7 =664 =810.1 實(shí)際配筋〔mm2〕 2Ф20+1Ф22 3Ф?22 1Ф22 + 2Ф14 2Ф22+1Ф14 As=1

12、008.1 As=1140 As=688.1 As=913.9 ②斜截面受剪承載力計(jì)算(包括復(fù)核截面尺寸、腹筋計(jì)算和最小配箍率驗(yàn)算)。 復(fù)核截面尺寸： 所以B和C支座均需要按計(jì)算配置箍筋，A支座均只需要按構(gòu)造配置箍筋 計(jì)算所需箍筋 調(diào)幅后受剪承載力應(yīng)加強(qiáng)，梁局部范圍將計(jì)算的箍筋面積增加20%，現(xiàn)調(diào)整箍筋間距，S=0.8281=224.8mm，為滿足最小配筋率的要求，最后箍筋間距S=100mm。 配箍筋率驗(yàn)算： 彎矩調(diào)幅時(shí)要求配筋率下限為

13、 。 實(shí)際配箍率 ? ? ? 因各個(gè)支座處的剪力相差不大，為方便施工，沿梁長不變，取雙肢6@100。 〔5〕施工圖的繪制 次梁配筋圖如1-35〔c〕圖所示，其中次梁縱筋錨固長度確定： 伸入墻支座時(shí)，梁頂面縱筋的錨固長度按下式確定： 取650mm. 伸入墻支座時(shí)，梁底面縱筋的錨固長度按確定：l=12d=1220=240mm 梁底面縱筋伸入中間支座的長度應(yīng)滿足l>12d=1222=264mm，取300mm. 縱筋的截?cái)帱c(diǎn)距支座的距離:。 ? 圖1-35

14、〔c〕次梁的配筋圖 5、主梁設(shè)計(jì)——主梁內(nèi)力按彈性理論設(shè)計(jì)： 〔1〕荷載設(shè)計(jì)值?！矠楹喕?jì)算，將主梁的自重等效為集中荷載〕 〔2〕計(jì)算簡圖 ? 計(jì)算簡圖如圖1-36〔b〕所示。 圖1-36 (a)主梁的實(shí)際結(jié)構(gòu) 圖1-36 (b) 主梁的計(jì)算簡圖 〔3〕、內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算及包絡(luò)圖繪制 因跨度相差不超過10%，可按等跨連續(xù)梁計(jì)算。 ①彎矩值計(jì)算： ，式中k1和k2由附表1查得 ? 表1-13 主梁的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算〔〕

15、 項(xiàng)次 荷載簡圖 ? ? ? ? 彎矩圖示意圖 1 恒載 2 活載 　 3 活載 　 ? ? 4 活載 5 活載 ? 組合項(xiàng)次 Mmin(kN·m) ①+③ 84.4 ①+④ -586.5 ①+② -141.3 ①+⑤ -586.5 ? ? 組合項(xiàng)次 Mmax(kN·m) ①+② 542.3 ①+⑤ 　-282.1 ①+③ 31

16、2.3 ?、?④ -282.1 ? ? *注：此處的彎矩可通過取脫離體，由力的平衡條件確定。根據(jù)支座彎矩，按下面簡圖確定 圖1-37 主梁取脫離體時(shí)彎矩圖 ②、剪力設(shè)計(jì)值： 不同截面的剪力值經(jīng)過計(jì)算如表1-14所示。 表 1-14 主梁的剪力計(jì)算〔kN〕 項(xiàng)次 荷載簡圖 ① 恒載 ② 活載 ④ 活載 　 ⑤ 活載 組合項(xiàng)次 Vmax(kN) ①+② 234.1 ①+⑤ -1

17、26.8 ①+④ 327.4 組合項(xiàng)次 Vmin(kN) ①+⑤ 45.6 ①+④ -368 ①+② 86.2 ③彎矩、剪力包絡(luò)圖繪制 荷載組合①+②時(shí)，出現(xiàn)第一跨跨內(nèi)最大彎矩和第二跨跨內(nèi)最小彎矩，此時(shí)，，以這兩個(gè)支座的彎矩值的連線為基線，疊加邊跨載集中荷載作用下的簡支梁彎矩圖： 那么第一個(gè)集中荷載下的彎矩值為， 第二集中荷載作用下彎矩值為。 中間跨跨中彎矩最小時(shí)，兩個(gè)支座彎矩值均為－342.4KN·m，以此支座彎矩連線疊加集中荷載。那么集中荷載處的彎矩值為。 荷載組合①+④時(shí)支座最大負(fù)彎矩，其它兩個(gè)支座的彎矩為，在這三個(gè)支座彎矩間連線，以此連線為基線，于第一

18、跨、第二跨分別疊加集中荷在G+Q時(shí)的簡支梁彎矩圖： 那么集中荷載處的彎矩值依次為461kN·m，265.5kN·m，167.3KN·m，268.7KN·m。同理，當(dāng)最大時(shí)，集中荷載下的彎矩倒位排列。 荷載組合①+③時(shí)，出現(xiàn)邊跨跨內(nèi)彎矩最小與中間跨跨中彎矩最大。此時(shí)，，第一跨在集中荷載G作用下的彎矩值分別為85.4KN·m， -28.7kN·m,第二跨在集中荷載Ｇ＋Ｑ作用下的彎矩值為 ①+5情況的彎矩按此方法計(jì)算。 所計(jì)算的跨內(nèi)最大彎矩與表中有少量的差異，是因?yàn)橛?jì)算跨度并非嚴(yán)格等跨所致。主梁的彎矩包絡(luò)圖見下列圖。 荷載組合①+②時(shí)，，至第二跨荷載處剪力降為234.1-283.

19、6=－49.5kN；至第二集中荷載處剪力降為 ―49.5―283.6=－333.1kN，荷載組合①+④時(shí)，最大，其，那么第一跨中集中荷載處剪力順次為〔從左到右〕199.2KN,－84.4KN,其余剪力值可按此計(jì)算。主梁的剪力包絡(luò)圖見1-38圖。 圖1—38 主梁彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖 ? 〔4〕配筋計(jì)算承載力計(jì)算 縱向鋼筋HRB400,其中。 ①正截面受彎承載力計(jì)算及縱筋的計(jì)算 跨中正彎矩按Ｔ形截面計(jì)算，因 翼緣計(jì)算寬度按，中較小值確定，取。Ｂ支座處的彎矩設(shè)計(jì)值： 。 判別跨中截面屬于哪一類T形截面

20、 正截面受彎承載力的計(jì)算過程如下 表1-15 主梁正截面受彎承載力及配筋計(jì)算 截面 1 B 2 彎矩設(shè)計(jì)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 選配 鋼筋 計(jì)算配筋〔mm2〕 AS=ξbh0α1fc/fy 2587 3345 1405 686.4 實(shí)際配筋(mm2) 6Ф25(彎2) 6Ф25(彎3) 2Ф18 3Ф25(彎1) 2Ф25

21、As=2945 As=3454 As=1473 As=982 ? ②箍筋計(jì)算——斜截面受剪承載力計(jì)算 驗(yàn)算截面尺寸： 滿足要求。 驗(yàn)算是否需要計(jì)算配置箍筋。 故需進(jìn)行配置箍筋計(jì)算。 計(jì)算所需腹筋；采用8@100 雙肢箍。 ? ? =327.3kN>(VA=234. 1kN和VBr=327.4 kN) < VBl=368 kN 因此應(yīng)在B支座截面左邊應(yīng)按計(jì)算配置彎起鋼筋，主梁剪力圖呈矩形，在B截面左邊的2.3m范圍內(nèi)需布置3排彎起鋼筋才能覆蓋此最大剪力區(qū)段，現(xiàn)先后彎起第一跨跨中的 2Ф25和支座處的一根1Ф25鴨筋〕，` As=490.9

22、 mm2,彎起角取 ③次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋計(jì)算。 m=(950-2500)/100+1=8,次梁兩側(cè)各布置4排，另加吊筋Ф18， ? 〔5〕主梁正截面抗彎承載力圖〔材料圖〕、縱筋的彎起和截?cái)? ① 按比列繪出主梁的彎矩包絡(luò)圖 ②按同樣比列繪出主梁的抗彎承載力圖〔材料圖〕，并滿足以下構(gòu)造要求： 彎起鋼筋之間的間距不超過箍筋的最大容許間距Smax；鋼筋的彎起點(diǎn)距充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于h0/2，如2、3和5號鋼筋。 按第四章所述的方法繪材料圖，并用每根鋼筋的正截面抗彎承載力直線與彎矩包絡(luò)圖的交點(diǎn)，確定鋼筋的理論截?cái)帱c(diǎn)〔即按正截面抗彎承載力計(jì)算不需要該鋼筋的

23、截面〕。 當(dāng)時(shí)，且其實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到理論截?cái)帱c(diǎn)的距離不應(yīng)小于等于h0或20d，鋼筋的實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于。 假設(shè)按以上方法確定的實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)仍位于負(fù)彎矩的受拉區(qū)，其實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到理論截?cái)帱c(diǎn)的距離不應(yīng)小于等于1.3h0或20d。鋼筋的實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于。 如5號鋼筋的截?cái)嘤?jì)算： 因?yàn)榧袅? ，且鋼筋截?cái)嗪笕蕴幱谪?fù)彎矩區(qū)，所以鋼筋的截?cái)帱c(diǎn)距充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于，即： 且距不需要點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于1.3h0或20d，即： 通過畫圖可知 從〔〕中減去鋼筋充分利用點(diǎn)與理論截?cái)帱c(diǎn)〔不需要點(diǎn)〕的距離后的長度為1840mm>(754mm和500mm

24、)，現(xiàn)在取距離柱邊1960mm處截?cái)?號鋼筋。 其它鋼筋的截?cái)嗳缦聢D。 主梁縱筋的伸入墻中的錨固長度確實(shí)定： 梁頂面縱筋的錨固長度： 取880mm. 梁底面縱筋的錨固長度：12d=1225=300mm，取300mm ③檢查正截面抗彎承載力圖是否包住彎矩包絡(luò)圖和是否滿足構(gòu)造要求。 主梁的材料圖和實(shí)際配筋圖如圖1-39所示 ? 圖1-39 主梁材料圖與配筋圖 ? 圖1-40樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置及配筋圖 試作人：田北平、鐘小兵、毛文筠、王偉、賀靈榮、胡庸、于進(jìn) 2006.11.2.