水工钢筋混凝土结构课程设计单向板肋形结构设计指导书

水水工工钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构课课程程设设计计 单单向向板板肋肋形形结结构构设设计计指指导导书书 2014 年 6 月 1 一 结构布置 在肋形楼盖结构中 结构布置包括柱网 承重墙 梁格和板的布置 需注意的问 题如下 1 承重墙 柱网和梁格布置应满足建筑使用要求 柱网尺寸宜尽可能大 内柱在满足结构要求的情况下尽可能少设 2 结构布置要合理 经济 由于墙柱间距和柱网尺寸决定着主梁和次梁的跨度 因此 它们的间距不宜过大 根据设计经验 主梁的跨度一般为 5m 8 m 次梁为 4m 6 m 梁格布置力求规整 梁尽可能连续贯通 板厚和梁的截面尺寸尽可能统一 在较大 孔洞的四周 非轻质隔墙下和较重的设备下应设置梁 以避免楼板直接承受集中荷载 由于板的混凝土用量占整个楼盖的 50 70 因此 应使板厚尽可能接近构造要 求的最小板厚 根据设计经验及经济效果 板的跨度即次梁的间距一般为 1 7 2 7 m 常 用跨度为 1 7m 2 5m 左右 为增强横向刚度 主梁一般沿房屋横向布置 并与柱构成平面内框架 这样可使整 个结构具有较大的侧向刚度 内框架与纵向的次梁形成空间结构 因此房屋整体刚度较好 当横向柱距大于纵向柱距较多时 也可沿纵向布置主梁 因为主梁承受的荷载较大 减小 其跨度既可减少内力 又可增加房屋净高 3 单向板和双向板肋形结构的区别 若板的两个方向跨度比时 按双向板肋形结构设计 若 则按单向 21 2ll 21 2ll 板肋形结构设计 二 初步选择板 梁的截面尺寸 1 板的厚度 板的尺寸除满足承载力 刚度 裂缝宽度要求外 尚应满足施工要求 板厚取 按施工要求 一般楼板厚度为 60mm 120mm 密肋板厚度不少于 50mm 工 40 0 lh 业建筑楼板厚度不少于 70mm 本设计楼板厚度可选 80mm 2 次梁的截面尺寸 次梁高度取 宽度取 0 11 1812 hl hb 2 1 3 1 3 主梁截面尺寸 主梁高度取 宽度取 0 11 148 hl hb 2 1 3 1 三 在计算书上绘出结构平面布置图 在计算书上画出结构布置 如图 1 注意标注出柱 主梁 次梁和板的名称 或编号 并确定板 次梁和主梁的计算单元及负荷范围 2 图 1 单向板肋形楼盖结构平面布置图 四 单向板的设计 按塑性内力重分布方法计算单向板内力 对多跨连续板沿板的长边方向取 1 米宽的板 带作为板的计算单元 1 计算简图 图 2 计算跨度示意图 板在墙上的支承长度 a 不小于 120mm 中间支座宽度即为次梁宽度 计算跨度按图 2 进行计算 其中 B 1 B 1 B 1 B 1 B 2 B 2 B 2 B 2 B 3 B 3 B 4 B 4 B 5 B 5 B 6 CL 1 CL 1 CL 1 CL 1 CL 1 CL 1 CL 1 CL 1 CL 1 ZL 1 ZL 1 ZL 1 ZL 1 120 250 0 120 250 120250 120250 lnlnln bb a l0 lnl0 ln 次梁 l01 ln 0 025ln 和 l01 ln a 2 取小值 板 l01 ln h 2 和 l01 ln a 2 取小值 3 边跨 取 两式较小值 2 01 h ll n 2 01 a ll n 中间跨 n ll 0 边跨与中间跨计算跨度相差若不超过 10 可按等跨连续板计算内力 多于五跨连续 板按五跨计算内力 小于或等于五跨的连续板按实际跨数计算内力 板的计算简图见图 3 g q 图 3 板的计算简图 2 板的荷载计算 板的荷载计算可列表计算 见表 1 表表 1 板的荷载计算表板的荷载计算表 3 板的内力计算 板考虑塑性内力重分布后 各跨中及支座截面的弯矩系数 值按图 4 采用 各跨中及 支座截面的弯矩按式计算 2 0 lqgM 图 4 单向板内力系数 板一般均能满足斜截面抗剪承载力要求 所以只进行正截面承载力计算 计算 B 支座 负弯矩时 计算跨度取相邻两跨的较大值 板的弯矩计算见表 2 表 2 板的弯矩计算表 截 面边跨中 M1B 支座 MB中间跨中 M2 M3中间支座 MC 弯矩值 kN m 2 0 lqgM 荷 载 种 类 荷载标准值 kN mm2 荷载分项系数 荷载设计值 kN mm2 20mm厚水泥砂浆面层 80mm厚现浇板自重永 久荷 载 15mm厚板底抹灰 小 计 g 可变荷载 q 总荷载 g q 4 4 板的配筋计算 b 1000mm h0 h 20 60mm 各截面配筋计算过程见下表 中间区格中间板的四周与 梁整体连接 由于拱效应 弯矩有所降低 故 M2 M3及 MC应降低 20 计算结果可以填 在表 3 内 5 绘制板的模板配筋图 板的配筋一般采用分离式 板的配筋图按 1 50 1 100 的比例绘制在 2 图纸上 表 3 板正截面承载力计算表 五 次梁设计 次梁按考虑塑性内力重分布设计 1 荷载设计值 按考虑内力重分布设计 根据厂房的实际情况 楼盖的次梁和主梁的活荷载一律不考 虑梁从属面积的荷载折减 永久荷载包括 板传来的恒荷载 次梁自重和次梁底及两侧的 粉刷重量 可变荷载仅考虑板传来的楼面活荷载 可按表 4 进行计算 表 4 次梁的荷载计算表 中间跨中 M3中间支座MC 截 面 边跨跨中 M2 第一内 支座MB边区格中间区格边区格中间区格 kN m MA bf M hhx c d 2 2 00 0 0 35 mm xh 2 mm c S y f bx A f 选配钢筋 实配 AS 2 min mm S Abh 荷 载 种 类 荷载标准值 kN mm 荷载分项系数 荷载设计值 kN mm 板传来的恒荷载 次梁自重永 久荷 载 次梁底及两侧的粉刷自重 小 计 g 可变荷载 q 总荷载 g q 5 2 计算简图 次梁在墙上的支承长度 a 不小于 240mm 中间支座宽度即为主梁宽度 计算跨度按图 2 进行计算 其中 边跨 取 两式较小值 01 0 025 nn lll 2 01 a ll n 中间跨 n ll 0 边跨与中间跨计算跨度相差若不超过 10 可按等跨连续板计算内力 多于五跨连续 板按五跨计算内力 小于或等于五跨的连续板按实际跨数计算内力 次梁的计算简图见图 5 g q 图 5 次梁的计算简图 3 弯矩设计值和剪力设计值的计算 次梁考虑塑性内力重分布 各跨中及支座截面的弯矩系数 mp值按表 5 采用 各跨中 及支座截面的弯矩按式计算 2 0 mp Mgq l 表 5 次梁的弯矩系数表 截面位置边跨中 M1B 支座 MB中间跨中 M2 M3中间支座 MC mp1 11 1 111 16 1 14 计算跨度 l0 m M mp g q l02 kN m 次梁各支座截面的剪力系数 vb值按表 6 采用 剪力按式计算 vbn Vgq l 表 6 次梁的剪力系数表 截面位置边支座 QA第一内支座 QBl第一内支座 QBr中间支座 QCl QCr vb0 450 600 550 55 净跨度 ln m kN vbn Vgq l 4 承载力计算 1 正截面受弯承载力计算 支座承受负弯矩 翼缘位于受拉区 按矩形截面进行设计 而跨中翼缘位于受压区 6 按 T 形截面计算 翼缘计算宽度按教材表 3 3 进行计算 正截面承载力计算过程可列于表 7 表 7 次梁正截面受弯承载力计算 截面位置边跨中M1B支座MB中间跨中M2中间支座MC中间跨中M3 弯矩设计值 M kN m 截面类型 S AS mm2 选配钢筋 实际配筋面积 mm2 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 斜截面承载力计算过程可列于表 8 表 8 次梁斜截面受弯承载力计算 截面位置边支座QA第一内支座QBl第一内支座QBr中间支座QCl中间支座QCr 剪力设计值 V kN 0 25fcbh0 0 07fcbh0 弯起钢筋 箍筋用量 六 主梁设计 主梁内力按弹性理论设计 1 荷载设计值 主梁的自重和主梁底及两侧的粉刷 自重为均布荷载 但此荷载值与次梁传来的集中荷载 值相比很小 为简化计算 采取就近集中的方法 把主梁自重集中到集中荷载作用点 将 主梁视为承受集中荷载的连续梁来计算 主梁承受的永久荷载包括 次梁传来的恒荷载 主梁自重和主梁底及两侧的粉刷重量 主梁承受的可变荷载仅考虑次梁传来的可变荷载 可按表 9 进行计算 2 计算简图 主梁在墙上的支承长度 a 不小于 370mm 中间支座宽度即为柱横截面高度 计算跨度 按图 6 进行计算 其中 7 边跨 取 两式较小值 01 0 05 nn lll 2 01 a ll n 中间跨 0c ll 表 9 主梁的荷载计算表 图 6 按弹性理论分析连续梁 板的计算跨度 边跨与中间跨计算跨度相差若不超过 10 可按等跨连续板计算内力 主梁的计算简 图见图 7 荷 载 种 类荷载标准值 kN 荷载分项系数 荷载设计值 kN 次梁传来的恒荷载 主梁自重永久荷 载 主梁底及两侧的粉刷 小 计 G 可变荷载 Q 总荷载 G Q 8 图 7 主梁的计算简图 3 弯矩设计值和剪力设计值的计算 集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数可由教材附录八的表格查得 也可以由 表 10 查得 各跨中及支座截面的弯矩按式 M 1GL 2QL 各支座截面剪力按式 V 1G 2Q 其中 1 1分别为永久荷载作用下的弯矩及剪力系数 2 2分别为可变荷 载作用下的弯矩及剪力系数 表 10 集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数 按弹性理论计算内力时 需要考虑可变荷载的最不利布置方式 因此应将永久荷载和 可变荷载作用下的内力单独计算 然后对控制截面内力进行组合 计算各截面及支座的最 Q G Q G Q G Q G Q G Q G l01l0l01 9 大内力或最小内力 主梁各截面及支座的弯矩及剪力系数由表 10 查得后 可计算出相应的弯矩及剪力 可 参考表 11 进行 为便于绘制主梁内力包络图 应将每种荷载作用形式下的内力图绘制出来 荷载组合时再将每种组合方式下内力图绘制出来 合并到同一坐标系下即得内力包络图 值得注意的是主梁的结构对称且荷载对称 只需画出一跨半的内力包络图即可 内力组合可按表 12 和表 13 进行 10 项次示意图内力计算 截面 1M 1V M1 MB M2 VA VBl VBr 截面 1M 1V M1 MB M2 VA VBl VBr 截面 1M 1V M1 MB M2 VA VBl VBr 截面 1M 1V M1 MB M2 VA VBl VBr 截面 1M 1V M1 MB M2 VA VBl VBr 11 表 11 主梁内力计算表 供参考 表 12 主梁弯矩组合 项次M1MaMBM2Mb Mmax组合 Mmax Mmin组合 Mmin 表 13 主梁剪力组合 项次VAVBlVBr Vmax组合 Vmax Vmin组合 Vmin 4 承载力计算 1 正截面受弯承载力计算 支座承受负弯矩 翼缘位于受拉区 按矩形截面进行设计 而跨中翼缘位于受压区 按 T 形截面计算 翼缘计算宽度按教材表 3 3 进行计算 正截面承载力计算过程可列于表 14 表 14 主梁正截面受弯承载力计算 截面位置边跨中M1B支座MB中间跨中M2 弯矩设计值 M kN m 截面类型 S AS mm2 选配钢筋 实际配筋面积 mm2 12 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 斜截面承载力计算过程可列于表 15 表 15 主梁斜截面受弯承载力计算 截面位置边支座QAB支座QBlB支座QBr 剪力设计值 V kN 0 25fcbh0 0 07fcbh0 弯起钢筋 箍筋用量 5 主 次梁交接处附加横向钢筋计算 在主梁与次梁交接处 主梁的梁腹承受由次梁传来的集中荷载作用 因而有可能在主 梁的中下部出现斜向裂缝 为防止破坏 应在此交接处设置附加横向钢筋 箍筋或吊筋 a 主梁与次梁交接处斜向裂缝 b 吊筋形式 c 箍筋形式 图 8 主梁与次梁交接处箍筋和吊筋形式 考虑到主梁与次梁交接处的破坏面大体如图 8 b 和 c 虚线所示 故附加横向钢筋应 布置在 S 2h1 3b 的范围内 其数量按下式计算 2sin d sv yv F A f 式中 F 次梁传给主梁的集中荷载设计值 应扣除主梁自重 fyv 附加横向钢筋的抗拉强度设计值 附加横向钢筋与梁轴线的夹角 一般取 45 七 施工图绘制 施工图绘制必须符合国家制图标准 房屋建筑制图统一标准 和 建筑结构制图标准 图面布置合理 表达正确 文字规范 线条清楚 达到施工图设计深度要求 1 结构平面布置图 13 参照图 2 画出结构平面布置 注意哪些用实线表示 哪些用虚线表示 给板 主梁和 次梁编号 尺寸标注要求清楚 完整 2 板的配筋图 板的钢筋负弯矩筋画在上边 左边 正弯矩筋画在下边 右边 图上标注的受力钢 筋直径和间距与计算书上计算出来的要相对应 沿墙四周 单向板的非受力方向和横向主 梁上设计构造钢筋 所有钢筋注明直径和间距 受力负筋和构造负筋注明尺寸 所有钢筋 均编号 编号相同的钢筋只需在一处注明钢筋直径 间距和尺寸 钢筋用粗线表示 其他用细线表示 3 主 次梁的配筋图 画出梁的纵断面图和每跨的跨中和支座处的横断面图 主梁钢筋截断点和起弯点应根 据弯矩包络图确定 钢筋在支座的锚固长度应根据构造要求确定 在梁的纵断面图上标注 钢筋的编号和断点位置 除开计算得到的纵向受力