混合结构房屋屋面设计.doc

混合结构房屋屋面设计1. 设计资料（1） 屋面做法：三毡四油绿豆砂；20mm水泥砂浆找平层；100mm沥青膨胀珍珠岩保温层；20mm水泥砂浆找平层；100mm钢筋混凝土板； （2） 材料：混凝土强度等级C30；梁钢筋采用HRB400级钢筋，板采用HPB300级钢筋。2. 屋面的结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度分别为AB=6900mmBC=CD=6600mm，次梁的跨度为6600mm。主梁内布置两根次梁，则AB主梁内的板跨度为6.9/3=2.3m，l02/l01=6.6/2.3=2.9，因此按单向板设计。BC和CD主梁内的板跨度为6.6/3=2.2m，l02/l01=6.6/2.2=3，因此按单向板设计。次梁截面高度应满足h=l0/18 l0/12=6600/186600/12=367550mm考虑屋面板，取h=500mm。截面宽度取为b=200mm 主梁的截面高度应满足h=l0/15l0/10=6900/156900/10=460690mm，取h=650mm。截面宽度为b=300mm。3.板的设计（1） 荷载板的永久荷载三毡四油绿豆砂 0.4 KN/m2 20mm水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 100mm沥青膨胀珍珠岩保温层 0.18=0.8 KN/m2 20mm水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 100mm钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m2 15mm顶棚抹灰 0.01517=0.255 KN/m2小计 4.755 KN/m2板的可变荷载标准值 2.5 KN/m2永久荷载分项系数取1.2；可变荷载分项系数取1.4永久荷载设计值 g=4.7551.2=5.706 KN/m2可变荷载设计值 q=2.51.4=3.5 KN/m2荷载总设计值 g+q=9.206 KN/m2，（2） 计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mm400mm，板的计算跨度：边跨 l01=ln=2300-200/2-120=2080mm中间跨 l02=ln=2300-200=2100mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示。（3） 弯矩设计值不考虑板拱作用截面弯矩的折减。由表11-1可查得，板的弯矩系数m分别为：边支座1/16；边跨中，1/11；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，1/14。故MA=-（q+g）l201/16=-9.2062.082/16=-2.49 KNmM1=（q+g）l201/14=9.2062.082/14=2.84 KNmMB=-（q+g）l201/11=-9.2062.082/11=-3.62 KNmMC=-（q+g）l202/14=-9.2062.12/14=-2.90 KNmM2=（q+g）l202/16=9.2062.12/16=2.54 KNm（4） 正截面受弯承载力计算环境类别一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。假定纵向钢筋直径d=10mm，板厚b=100mm，则截面有效高度h0=h-c-d/2=100-15-10/2=80mm；板宽b=1000mm。C30混凝土，1=1.0，fc=14.3N/mm2；HPB300钢筋，fy=270N/mm2。板配筋计算的过程列表。板配筋计算截面A1B2C弯矩设计值（KNm）-2.492.84-3.622.54-2.90s=M/(1fcbh02)0.0270.0310.0400.0280.032=1-1-2s0.0270.0310.0410.0280.033计算配筋（mm2）AS=bh01fc/fy114.4131.3173.7118.6139.8实际配筋（mm2）82008200820082008200计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；AS/bh=251/（1000100）=0.25%，此值大于0.45ft/fy=0.451.43/270=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。4次梁设计根据屋面的实际情况，屋面的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积折减。（1） 荷载设计值永久荷载设计值板传来的永久荷载 5.7062.3=13.12KN/m次梁自重 0.2（0.5-0.1）251.2=2.4KN/m次梁粉刷 0.02（0.5-0.1）2171.2=0.33 KN/m小计 g =15.85KN/m可变荷载设计值 q = 3.52.3=8.05 KN/m荷载总设计值 q + g = 23.90 KN/m（2） 计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mm650mm。计算跨度：边跨l01=ln=6600-120-300/2=6330mm中间跨l02=ln=6600-300=6300mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图。（3）内力计算由表11-1，11-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值MA=-（q+g）l201/24=-23.906.332/24=-39.90 KNmM1=（q+g）l201/14=23.906.332/14=68.40 KNmMB=-（q+g）l201/11=-23.906.332/11=-87.06 KNmM2= M3=（q+g）l202/16=23.906.302/16=59.29KNmMC=-（q+g）l202/14=-23.096.32/14=-67.76 KNm剪力设计值VA=0.5(g+q)ln1=0.523.906.33=75.64KNVBl=0.55(g+q)ln1=0.5523.906.33=83.21KNVBr=0.55(g+q)ln1=0.5523.906.3=82.81KN（3） 承载力计算1） 正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取bf=l/3=6600/3=2200mm, bf=b+sn=200+2000=2200mm,b+12hf=200+12100=1400mm三者取较小值，故bf=1400mm。除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。环境类别一级，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm。假定箍筋直径10mm，纵向钢筋直径20mm，则一排纵向钢筋h0=500-10-20/2=460mm，二排纵向钢筋h0=460-25=435mm。C30混凝土，1=1.0，c=1，fc=14.3N/mm，ft=1.43 N/mm，纵向钢筋采用HPB400，fy=360 N/mm，fyv=360 N/mm.正截面承载力计算过程如下表所示，经判断跨内截面均属于第一类T形截面。次梁正截面受弯承载力计算：截面A1B2C弯矩设计值（KN/m）-39.9068.40-87.0659.29-67.76s =M/1fcbh02s =M/1fch0239.90106114.32004602=0.06668.40106114.314004602=0.01687.06106114.32004352=0.16159.29106114.314004602=0.01467.76106114.32004602=0.1120.0680.0160.1770.0140.119（mm2）248.6409.3611.7358.1434.9选配钢筋 （mm2）112+114As=267214+112As=421414As=615114+212As=380314As=462计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；AS/bh=267/（200500）=0.27%，此值大于0.45ft/fy=0.451.43/270=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求2） 斜截面受剪承载力斜截面收件承载力计算包括：截面尺寸的复核，腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：hw=h0-hf=435-100=335mm，因hw/b=335/200=1.74，截面尺寸按下式验算：0.25cfbh=0.25114.3200435=311.03103NVmax=83.21KN截面尺寸满足要求。计算所需腹筋采用C 6双肢箍筋，计算支座B左侧截面。Vcs=0.7ftbh0+fyvAsvsh得到箍筋间距S=fyvAsvh0Vbl-0.7ftbh0=36056.543583.21103-0.71.432004350.12%满足要求。5.主梁设计主梁按弹性方法设计（1） 荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的永久荷载 15.856.6=104.61KN主梁自重（含粉刷） （0.65-0.1）0.32.325+2(0.65-0.1) 0.022.317 1.2=12.42KN永久荷载设计值 G=104.61+12.42=117.03KN可变荷载设计值 Q=8.056.6=53.13KN（2） 计算简图因主梁的线刚度与柱线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似接近连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度按去支承中心线之间距离l0=6900mm。主梁的计算简图见图，可利用附表6-2计算内力。（3）内力设计值及包络图1） 弯矩设计值弯矩M=k1Gl0+k2ql0式中系数k1，k2由附表6-2相应栏内查的。M1，Max=0.244117.036.9+0.28953.136.9=302.98 KNmMB，Max=-0.267117.036.9-0.31153.136.9=-329.62 KNmM2，Max=0.067117.036.9+0.20053.136.9=127.42 KNm2） 剪力设计值剪力V=k3G+k4Q式中系数k3,k4由附表6-2相应栏内查的。VA,Max=0.733117.03+0.86653.13=131.79KNVBl,Max=-1.267117.03-1.31153.13=-217.93KNVBr,Max=1.0117.03+1.22253.13=181.95KN3)弯矩包络图第1，3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载由附表6-2知，支座B或C的弯矩值为：MB=MC=-0.267117.036.9-0.13353.136.9=-264.36 KNm在第一跨内：以支座弯矩MA=0，MB=-264.36 KNm的连线为基线，作G=117.03KN，Q=53.13KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和的2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：(Q+G)l0/3+MB/3=(117.03+53.13) 6.9/3-264.36/3=303.25 KNm (与前面MA，max=302.98 KNm接近)(Q+G)l0/3+2MB/3=(117.03+53.13) 6.9/3-2264.36/3=215.13 KNm在第2跨内:以支座弯矩MB=-264.36 KNm，MC=-264.36 KNm的连线为基线，作G=117.03KN，Q=0,的简支弯矩图，的集中荷载作用点处的弯矩：Gl0/3+MB=117.036.9/3-264.36=4.81 KNm第1、2跨有可变荷载，第3跨 没有可变荷载 在第1跨内:以支座弯矩MA=0，MB=-329.62 KNm,的连线为基线，G=117.03KN，Q=53.13KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和的2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：(Q+G)l0/3+MB/3=(117.03+53.13) 6.9/3-329.62/3=281.49 KNm (Q+G)l0/3+2MB/3=(117.03+53.13) 6.9/3-2329.62/3=171.62 KNm 在第2跨内：MC=-0.267117.036.9-0.08953.136.9=-248.24 KNm。以支座弯矩MB=-329.62 KNm，MC=-248.24 KNm的连线为基线，作G=117.03KN，Q=53.13KN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和的2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：(Q+Gl0)/3+MC+2(MB-MC)/3=(117.03+53.13)6.9/3-248.24+2(-329.62+248.24)/3=88.87 KNm(Q+Gl0)/3+MC+(MB-MC)/3=(117.03+53.13)6.9/3-248.24+ (-329.62+248.24)/3=116.00 KNm第2跨有可变荷载，第1，3跨没有可变荷载MB=MC=-0.267117.036.9-0.13353.136.9=-264.36 KNm第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为：(Q+G)l0/3+MB=(117.03+53.13) 6.9/3-264.36=127.01 KNm (与前面M2，Max =127.42 KNm接近)第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩为：Gl0/3+MB/3=117.036.9/3-264.36/3=181.05 KNmGl0/3+MB/3=117.036.9/3-2264.36/3=92.93KNm弯矩包络图如下所示(4)承载力计算1） 正截面受弯承载力跨内按T形截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按l/3=6.9/3=2.3m和b+sn=300+6600=6900mm中较小值确定，取bf=2.3m主梁混凝土保护层厚度的要求以内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板，次梁，主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度15mm，板上部纵筋10mm，次梁上部纵筋直径18mm。假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时，h0=650-15-10-18-25/2=595mm;二排钢筋时，h0=595-25=570mm.纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面，B支座边的弯矩设计值MB=MBmax-V0b/2=-329.62+170.160.4/2=-295.59 KNm。正截面受弯承载力计算过程列于下表。主梁正截面承载力计算截面1B2弯矩设计值（KNm）302.98-295.59127.424.81s =M/（1fcbh02）s =M/（1fcbfh02）302.98106114.323005952=0.026295.59106114.33005702=0.212127.42106114.323005952=0.0114.81106114.33005