楼梯的设计.doc

楼梯的设计建筑物的楼梯按结构受力状态来分一般主要可分为板式楼梯和梁式楼梯。对于该教学楼设计，除底层层高4.2m之外，其他各层均为3.9m。综合考虑之后选择使用现浇的板式楼梯，下面是该框架楼梯的平面布置图。楼梯的踏步尺寸为150 mm270 mm，查规范可知，教学楼楼梯上的均布荷载标准值qk取2.5 KN/m2，应用强度等级为C20的混凝土，板、梁分别选择配用HPB235和HRB335级钢筋。楼梯平面布置图1.楼梯斜板设计斜板长：L= = 4.015ml0/30l0/25 = 3510/303510/25 = 117140.4 mm,和楼板一样将斜板厚选为120 mm，在以后的计算中取1.0 m宽的板带为计算单元。（1） 首先，楼梯荷载标准值统计。恒载统计：楼梯面层（水磨石材料）：（0.270.15）0.650.27 = 1.011 KN/m楼梯踏步（混凝土材料）：（250.270.151/2）0.27 = 1.875 KN/m楼梯斜板（混凝土材料）：（250.124.015）3.51 = 3.432KN/m板底抹灰（水泥砂浆）：（0.02173.432）3.51= 0.332KN/m总计：6.650KN/m活载统计：2.51.0 = 2.5 KN/m荷载设计值统计：1.26.6501.42.5 = 11.48 KN/m（2） 楼梯斜板的截面设计楼梯斜板的水平计算跨度=4.015m。弯矩设计值:h=120-20=100mm（楼梯斜板有效高度，保护层厚度取20mm）钢筋选配为8/10110，As = 585.0 mm2每个楼梯踏步布置1根8钢筋。2.楼梯平台板设计楼梯平台板的厚度选为100mm厚，取1m的板宽作为计算单元。（1） 首先，楼梯荷载标准值统计。恒载统计：楼梯面层（水磨石材料）：0.651.0 = 0.65 KN/m楼梯平板（混凝土材料）：250.061.0 = 1.50 KN/m板底抹灰（水泥砂浆）：0.02171.0 = 0.34KN/m总计：2.49KN/m活载统计：2.51.0 = 2.5 KN/m荷载设计值统计：1.22.491.42.5 =6.49 KN/m（2）楼梯平台板的截面设计楼梯平台板计算跨度=2.40.120.20.10/2 = 2.13m。弯矩设计值M = Pl2 = 6.492.132 = 3.68 KNMh0=100-20=80mm（楼梯平台板有效高度，保护层厚度取20mm）钢筋选配为6/8150,As=262mm将平台板的分布筋选为62003.楼梯平台梁设计选择该框架结构楼梯平台梁的截面尺寸为200 mm350 mm（1） 首先，楼梯荷载标准值统计。恒载统计：从楼梯斜板传来：6.6503.51/2 = 11.67KN/m从楼梯平台板传来：2.492.4/2 = 2.99KN/m平台梁自重：250.2（0.350.06）= 1.45 KN/m平台梁侧面抹灰：0.0217（0.350.06）2= 0.20 KN/m总计：16.31KN/m活载统计：2.5（3.51/22.4/2）= 7.39 KN/m荷载设计值统计：1.216.311.47.39 =29.91KN/m（2）楼梯平台梁的截面设计楼梯平台梁计算跨度= 1.05ln = 1.05(4.20.102) = 4.20m平台梁弯矩设计值，M = Pl2 = 29.914.202 = 65.95 KNM平台梁剪力设计值，V = ln = 29.91(4.20.102)= 62.81 KN平台梁截面按倒L形梁计算:（梁翼缘宽度）h0 =has = 35035 = 315 mm（保护层厚度as取35 mm）根据所算得的配筋面积，框架楼梯平台梁选配318钢筋， As = 763.00 mm2。选配6200的箍筋。框架楼梯平台梁混凝土的抗剪切承载力为: = 0.71.57200350 = 76.93KN V = 62.81KN满足要求。2.楼板设计1.框架结构标准层楼面板的设计（1）设计资料、结构布置该五层教学楼框架结构的设计，梁、柱、板等构件都采用现浇的形式。当按弹性理论分析时，称l02/l012的板为单向板，即主要在一个跨度方向受弯的板；l02/l01的板为双向板，即在两个跨度方向受弯的板。对于该设计来说，l02/l01=8.4/4.8=1.75所以为现浇的双向板。（附注，该设计双向板的计算是按照弹性理论来设计的。）下面是本框架结构标准层楼面板的平面布置图：按前面的构件尺寸选择，楼板厚为120mm,纵、横向框架梁截面取300mm700mm,框架柱截面取500mm500mm。标准层楼板布置图（2） 标准层楼板的荷载设计值.活荷载设计值：教室，办公室: q=2.0 KN/m2, 走廊q=2.53.5KN/m2恒荷载设计值：g = 1.23.77 = 4.524 KN/m2下面是相关的荷载设计值组合：教室，办公室：q/2=1.4 KN/m2;走廊q/2=1.75 KN/m2教室，办公室：g+q/2=4.524+1.4=5.924KN/m2;走廊：g+q/2=4.524+1.75=6.274KN/m2教室，办公室：g+q=4.524+2.8=7.324KN/m2;走廊：g+q=4.524+3.5=8.024KN/m2（2）标准层楼板的内力计算首先确定板的计算跨度对于内跨：l0 = lnb（b为梁宽，ln为净跨）对于边跨：l0 = lnb/2h/2 = l0.06（h = 120 mm，b = 300 mm 标准层楼板的支承长度a = 120 mm）对于钢筋混凝土， = 0.2（为泊松比）。在板的弯矩计算中，楼板的跨中最大弯矩取在gq/2作用下（内支座固定）的板跨中弯矩值与在q/2作用下（内支座简支）的跨中弯矩值之和。板支座最大负弯矩取在gq作用下（内支座固定）的支座弯矩。依照楼板所受的支承情况，标准层一个完整的楼面可以分为B1，B2、B3、B4、B5、B6六种不同的区格。再依照楼板所受的支承情况可通过查表，得到相应的弯矩系数。具体的弯矩计算方法为：楼板支座处的弯矩值M = m1或m1或m2或m2pl201，楼板跨内的弯矩值M = （m1m2）pl201或（m2m1）pl201（m1、m1、 m2、 m2为表中的相应系数）将每个区格板的弯矩计算过程整理成表格如下：每个区格板的弯矩计算表板区格设计值B1B2B3B4B5B6L01(m)4.743.544.143.543.643.54L02(m)8.44.88.44.28.43.6L01/ L020.560.740.490.840.430.98M1 (KNM)3.453.813.673.936.173.16M2(KNM)3.554.053.073.044.351.66M1(KNM)-11.79-42.63-13.6-5.78-10.58-5.57M2(KNM)-7.84-9.71-10.56-3.94-8.04-4.12（附加说明：L01和L02分别表示楼板短跨和长跨方向上的计算跨度。）（3）标准层楼板的截面配筋设计楼板内受拉钢筋的截面积按公式As=m/（rsh0fy），其中取0.95。对于四边都与框架梁整结的板，楼板中间跨的跨中截面及中间支座处截面，其弯矩设计值减小20%。钢筋的配置：符合内力计算的假定，全板均匀布置。对于楼板的截面有效高度，双向板的受力钢筋是沿着纵横两个方向重叠布置的，因此两个方向的截面有效高度是不相同的。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的受拉钢筋放在长跨方向受拉钢筋的外侧，以期待达到较大的截面有效高度。有效高度的取值如下：楼板短跨L01方向：h01 = h20mm（式中，h为板厚120mm）楼板长跨L02方向：h02 = h30mm（式中，h为板厚120mm）将楼板的截面配筋计算过程整理成如下表格（附注，截面配筋时应考虑弯矩折减系数。）板截面配筋计算表涉及项截面区格方向h0（mm）M (KNM)As (mm2)配筋实际配筋面积As (mm2)跨中B1L011000.83.448=2.759138.306/8200196L02900.83.5494=2.839158.146/8200196B2L011000.83.8143=3.0514152.956/8200196L02900.84.0549=3.2439180.676/8200196B3L011000.83.6677=3.1314154.106/8200196L02900.83.0425=2.534169.456/8200196B4L011000.83.9253=3.1402157.416/8200196L02900.83.0683=2.4546136.716/8200196B5L011000.86.1668=4.934147.298200251L02900.84.3460=3.4767193.646/8200196B6L011000.83.1604=2.5283126.736/8200196L02900.81.6564=1.325173.806/8200196支座11100-0.811.792=-9.4336472.861015052312100-0.811.792=-9.4336472.861015052322100-0.87.2503=-5.9002290.74817031613100-0.813.60=-10.88545.361014056124100-0.813.60=-10.88545.361014056133100-0.810.584=-8.4672424.421018043634100-0.811.907=-9.5256477.47820025144100-0.84.376=-3.501175.49820025135100-0.84.376=-3.501175.491015052346100-0.811.907=-9.5256477.47820025156100-0.816.0704=-12.8563644.431012065455100-0.810.764=-8.6112431.641018043666100-0.810.764=-8.6112431.641018043615100-0.811.907=-9.5256477.47820025126100-0.816.0704=-12.8563644.43101206541. 框架结构顶层屋面板的设计同前面标准层楼板的设计计算方法一样，顶层屋面板的平面布置图如下：顶层屋面板布置图（1） 顶层屋面板的荷载设计值.顶层楼板恒载设计值：g = 1.25.46 = 6.55 KN/m2顶层楼板活载设计值：q = 1.42.0 = 2.8 KN/m2q/2 = 1.4 KN/m2gq/2 = 6.551.4 = 7.95 KN/m2gq = 6.552.8 = 9.35 KN/m2(2)顶层屋面板的内力计算（和前面标准层楼板的计算方法相同。）将计算过程整理成表格如下：每个区格板的弯矩计算表板区格设计值WB1WB2WB3WB4WB5WB6L01(m)4.144.144.142.944.23L02(m)4.24.5666.34.2L01/ L0210.930.690.50.670.71M1 (KNM)3.453.815.673.936.173.16M2(KNM)3.554.053.073.044.351.66M1(KNM)-11.79-42.63-13.6-5.78-10.58-5.57M2(KNM)-7.84-9.71-10.56-3.94-8.04-4.12（附加说明：L01和L02分别表示楼板短跨和长跨方向上的计算跨度。）（3）将楼板的截面配筋计算过程整理成如下表格（附注，截面配筋时应考虑弯矩折减系数。）板截面配筋计算表涉及项截面区格方向h0（mm）M (KNM)As (mm2)配筋实际配筋面积As (mm2)跨中B1L011000.83.448=2.759138.306/8200196L02900.83.5494=2.839158.146/8200196B2L011000.83.8143=3.0514152.956/8200196L02900.84.0549=3.2439180.676/8200196B3L011000.83.6677=3.1314154.106/8200196L02900.83.0425=2.534169.456/8200196B4L011000.83.9253=3.1402157.416/8200196L02900.83.0683=2.4546136.716/8200196B5L011000.86.1668=4.934147.298200251L02900.84.3460=3.4767193.646/8200196B6L011000.83.1604=2.5283126.736/8200196L02900.81.6564=1.325173.806/8200196支座11100-0.811.792=-9.4336472.861015052312100-0.811.792=-9.4336472.861015052322100-0.87.2503=-5.9002290.74817031613100-0.813.60=-10.88545.361014056124100-0.813.60=-10.88545.361014056133100-0.810.584=-8.4672424.421018043634100-0.811.907=-9.5256477.478200