混凝土结构设计单向板设计例题

会计学1混凝土结构设计单向板设计例题混凝土结构设计单向板设计例题 本设计例题通过一个常用、典型的钢筋混凝土楼盖现浇式单向板肋梁楼盖的设计，让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。主要内容如下：（1）梁、板的结构布置；）梁、板的结构布置；（2）荷载计算；）荷载计算；（3）板的计算及配筋；）板的计算及配筋；（4）次梁的计算及配筋；）次梁的计算及配筋；（5）主梁的内力计算、包络图的绘制及配筋计算）主梁的内力计算、包络图的绘制及配筋计算 （6）绘制楼盖结构施工图；）绘制楼盖结构施工图；（7）整理计算书；）整理计算书；第1页/共50页1、设计资料（设计任务书）设计资料（设计任务书）2、板的设计板的设计 3、次梁设计次梁设计 5 5、绘制施工图、绘制施工图 计计算算 内内 容容4、主梁设计、主梁设计 第2页/共50页n n某多层厂房的楼盖平面如图某多层厂房的楼盖平面如图1 1 所示，楼面做法见图所示，楼面做法见图2 2，楼盖，楼盖采用现浇的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试设计之。采用现浇的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试设计之。n n设计要求：设计要求：n n1 1板、次梁内力按塑性内力重分布计算；板、次梁内力按塑性内力重分布计算；n n2.2.主梁内力按弹性理论计算；主梁内力按弹性理论计算；n n3 3绘出结绘出结构构平面布置图、板、次梁和主梁的模板及配筋图。平面布置图、板、次梁和主梁的模板及配筋图。n n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：（有：（1 1）计算简图；（）计算简图；（2 2）内力分析；（）内力分析；（3 3）截面配筋计算；）截面配筋计算；（4 4）构造要求；（）构造要求；（5 5）施工图绘制）施工图绘制设计任务书设计任务书第3页/共50页图1.楼盖平面图第4页/共50页图2.楼面详细做法第5页/共50页设计资料设计资料设计资料设计资料n n（1 1）楼面均布活荷载标准值：）楼面均布活荷载标准值：qk=10kN/m2qk=10kN/m2。n n（2 2）楼面做法：楼面面层用）楼面做法：楼面面层用20mm20mm厚水泥砂浆抹面（厚水泥砂浆抹面（=20kN/m3=20kN/m3），板），板底及梁用底及梁用15mm15mm厚石灰砂浆抹底（厚石灰砂浆抹底（=17kN/m3=17kN/m3）。）。n n（3 3）材料：混凝土强度等级采用）材料：混凝土强度等级采用C30C30，主梁和次梁的纵向受力钢筋采用，主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400HRB400或或HRB335HRB335，吊筋采用，吊筋采用HRB335HRB335，其余均采用，其余均采用HPB235HPB235。第6页/共50页整体式单向板肋梁楼盖设计步骤整体式单向板肋梁楼盖设计步骤整体式单向板肋梁楼盖设计步骤整体式单向板肋梁楼盖设计步骤 :1 1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定楼盖梁格布置及截面尺寸确定楼盖梁格布置及截面尺寸确定楼盖梁格布置及截面尺寸确定 确定主梁的跨度为确定主梁的跨度为6.9m6.9m，次梁的跨度为，次梁的跨度为 6.6m6.6m，主梁每跨，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为内布置两根次梁，板的跨度为2.3m2.3m。n n按高跨比条件要求板的厚度按高跨比条件要求板的厚度 ，对工业建筑的楼板，要求，对工业建筑的楼板，要求 ，所以板厚取所以板厚取 。n n次梁截面高度应满足次梁截面高度应满足 ，取，取 ，截面宽，截面宽 ，取，取 。n n主梁截面高度应满足主梁截面高度应满足 ,取取 ，截面宽度取为，截面宽度取为 ，柱的截面尺寸柱的截面尺寸bh=400400 mm2bh=400400 mm2。第7页/共50页楼盖结构平面布置 第8页/共50页n n3 3、板的设计板的设计板的设计板的设计按考虑塑性内力重分布设计按考虑塑性内力重分布设计n n（1 1）、荷载计算）、荷载计算）、荷载计算）、荷载计算n n恒荷载标准值恒荷载标准值恒荷载标准值恒荷载标准值第9页/共50页活荷载标准值：活荷载标准值：活荷载标准值：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，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所以活荷载分项系数取1.31.3，第10页/共50页n n（2 2）、计算简图）、计算简图n n取取1m1m板宽作为计算单元，板的实际结构如板宽作为计算单元，板的实际结构如图图4 4（a a）所示，由所示，由图可知：次梁截面为图可知：次梁截面为b=250 mmb=250 mm，现浇板在墙上的支承长度为，现浇板在墙上的支承长度为a=120mma=120mm，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：第11页/共50页图4（a）板的实际结构 第12页/共50页板的计算简图板的计算简图板的计算简图板的计算简图4 4（b b）所示。）所示。）所示。）所示。图4 (b)板的计算简图第13页/共50页n n3 3）弯矩设计值弯矩设计值弯矩设计值弯矩设计值n n 因边跨与中跨的计算跨度相差因边跨与中跨的计算跨度相差小于小于10%10%，可按等跨连续板计算可按等跨连续板计算n n由表由表11-111-1可查得板的弯矩系数可查得板的弯矩系数 MM,，板的弯矩设计值计算过程，板的弯矩设计值计算过程见表见表1 1第14页/共50页（4）配筋计算配筋计算正截面受弯承载正截面受弯承载力计算力计算对轴线对轴线 间的板带，考虑起拱作用，其跨内间的板带，考虑起拱作用，其跨内2 2截面和支座截面和支座C C截面的弯截面的弯矩设计值可折减矩设计值可折减20%20%，为了方便，近似对钢筋面积折减，为了方便，近似对钢筋面积折减20%20%。板配筋计算。板配筋计算过程见表过程见表1-91-9第15页/共50页第16页/共50页（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。第17页/共50页图1-34（c）板配筋图 第18页/共50页n n4 4、次梁设计、次梁设计按考虑塑性内力重分布设计按考虑塑性内力重分布设计n n（1 1）荷载设计值：）荷载设计值：n n 恒荷载设计值恒荷载设计值 第19页/共50页（2）、计算简图）、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。图5（a）次梁的实际结构第20页/共50页次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：计算简图如图1-35（b）所示。图5 (b)次梁的计算简图第21页/共50页（3 3）弯矩设计值和剪力设计值的计算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因边跨和中间跨的计算跨度相差小于小于10%10%，可按，可按等跨连续梁计算。等跨连续梁计算。由表由表11-2,11-211-2,11-2可分别查得弯矩系数可分别查得弯矩系数和剪力和剪力系数系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表1-101-10和表和表1-111-11第22页/共50页第23页/共50页（4 4）配筋计算）配筋计算 正截面抗弯承载力计算正截面抗弯承载力计算次梁跨中正弯矩按次梁跨中正弯矩按T 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：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判别跨中截面属于哪一类T形截面形截面 故属于第一类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1-12。第24页/共50页表1-12 次梁正截面受弯承载力计算第25页/共50页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计算所需箍筋第26页/共50页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%20%，现调整箍筋间距，现调整箍筋间距，S=0.8X 281=224.8mmS=0.8X 281=224.8mm，为满足最小配筋率的要，为满足最小配筋率的要求，最后箍筋间距求，最后箍筋间距S=100mmS=100mm。n n配箍筋率验算：配箍筋率验算：配箍筋率验算：配箍筋率验算：n n弯矩调幅时要求配筋率下限为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6100。双肢第27页/共50页n n（5 5）施工图的绘制）施工图的绘制）施工图的绘制）施工图的绘制n n次梁配筋图如次梁配筋图如5 5（c c）图所示）图所示第28页/共50页图1-35（c）次梁的配筋图第29页/共50页n n其中次梁纵筋锚固长度确定：其中次梁纵筋锚固长度确定：n n伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：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l12d=1222=264mm，取300mm.纵筋的截断点距支座的距离:第30页/共50页n n5 5、主梁设计、主梁设计、主梁设计、主梁设计主梁内力按弹性理论设计：主梁内力按弹性理论设计：（1 1）荷载设计值。）荷载设计值。）荷载设计值。）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）（2）计算简图）计算简图第31页/共50页图1-36 (a)主梁的实际结构图1-36(b)主梁的计算简图第32页/共50页n n（3 3）、内力设计值计算及包络图绘制）、内力设计值计算及包络图绘制）、内力设计值计算及包络图绘制）、内力设计值计算及包络图绘制n n因跨度相差不超过因跨度相差不超过10%10%，可按等跨连续梁计算。，可按等跨连续梁计算。n n弯矩值计算：弯矩值计算：式中k1和k2由附录6查得*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，按下面简图确定具体计算见以下表格 图7 主梁取脱离体时弯矩图 第33页/共50页第34页/共50页、剪力设计值：、剪力设计值：不同截面的剪力值经过计算如表所示。中查到，由附录式中系数剪力1,:4343kkQKGkV+=第35页/共50页n n弯矩、剪力包络图绘制弯矩、剪力包络图绘制弯矩、剪力包络图绘制弯矩、剪力包络图绘制n n荷载组合荷载组合+时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时：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：342.4KNm 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：第36页/共50页荷载组合荷载组合+时支座最大负弯矩：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：461kNm，265.5kNm，167.3KNm，268.7KNm 同理，当，最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。n荷载组合+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：85.4KNm，-28.7kNm,第二跨在集中荷载作用下的弯矩值为：第37页/共50页n n荷载组合荷载组合+时，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 49.5283.6=333.1kN，荷载组合+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1-38图。+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下图。第38页/共50页 图138 主梁弯矩包络图和剪力包络图第39页/共50页n n（4 4）配筋计算承载力计算）配筋计算承载力计算）配筋计算承载力计算）配筋计算承载力计算纵向钢筋HRB400,其中正截面受弯承载力计算及纵筋的计算正截面受弯承载力计算及纵筋的计算跨中正弯矩按形截面计算，因 翼缘计算宽度按 中较小值确定，取。支座处的弯矩设计值：判别跨中截面属于哪一类T形截面 第40页/共50页n n正截面受弯承载力的计算过程如下正截面受弯承载力的计算过程如下主梁正截面受弯承载力及配筋计算第41页/共50页n n箍筋计算箍筋计算斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算 n n验算截面尺寸：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 8100 双肢箍。=327.3kN(VA=234.1kN和VBr=327.4 kN)(754mm1840mm(754mm和和500mm)500mm)，现在取距离柱边，现在取距离柱边1960mm1960mm处截断处截断5 5号钢筋。号钢筋。n n其它钢筋的截断如图所示。其它钢筋的截断如图所示。n n主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：n n梁顶面纵筋的锚固长度：梁顶面纵筋的锚固长度：取880mm.梁底面纵筋的锚固长度：12d=12X25=300mm，取300mm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1-39所示第46页/共50页第47页/共50页 图1-39 主梁材料图与配筋图第48页/共50页图1-40楼盖结构平面布置及配筋图 第49页/共50页