第11章混凝土现浇楼盖设计课件-超完整自己做的

第11章钢筋混凝土现浇楼盖设计第一节整浇楼盖的结构布置和受力体系

前面几章介绍了钢筋混凝土单个梁、板的设计计算及构造，然而在实际工程中，还会有连续多跨的钢筋混凝土梁、板及由它们组成的整体梁板结构，梁板结构是土木工程中常见的结构形式，例如楼（屋）盖、楼梯、阳台、雨蓬、地下室底板和挡土墙等，本章着重讲述建筑结构中的楼(屋)盖设计。（一）楼盖的分类楼盖的分类（1）按施工方法分类现浇式装配式装配整体式（2）按预加应力情况分类（3）按结构型式分类钢筋混凝土楼盖预应力混凝土楼盖单向板肋梁楼盖双向板肋梁楼盖井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖（二）楼盖上作用的荷载

楼盖上作用的荷载可分为恒载与活载。恒载是结构在使用期间作用在结构上的恒定不变的荷载，如结构自重，一般以均布荷载的形式作用于结构上。活载是结构在使用期间大小和作用位置均可变动的荷载。活荷载的分布常常是不规则的，并有一定的变动性，

不同用途的楼面、屋面活荷载，不同地区的风荷载、屋面雪载，以及属于恒载的各种材料的单位重量均可查阅《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》（简称《荷载规范》）。对于有特殊用途的楼盖，其活荷载在《荷载规范》中无具体规定时，应根据实际情况确定。楼盖上作用的荷载永久荷载可变荷载效应对结构不利时，对于由可变荷载效应控制的组合，取1.2；对于由永久荷载效应控制的组合，取1.35。当其效应对结构有利时，不应大于1.0；当进行倾覆、滑移或漂浮验算时，取0.9。可变荷载，一般情况下取1.4；对于标准值大于的工业房屋结构取1.3。规范规定在设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值应乘规定的折减系数，其折减系数依据房屋类别和楼面梁的负荷范围大小，取0.55~1.0不等。（三）单向板和双向板荷载将通过板的双向受弯作用传到四边支承的构件（梁或墙）上，不过，随着板的长边L与短边B的比值的变化，荷载在两个方向的传递比例也不相同。一般而言，当n>1时，沿短跨传递的荷载大，而沿长跨传递的荷载小。根据板的支承形式及在长、短两个长度上的比值，板可以分为单向板和双向板两个类型单向板与双向板之间没有一个截然的界限，为方便设计，混凝土板应按下列原则进行计算：（1）两对边支承的板和单边嵌固的悬臂板，应按单向板计算；

（2）四边支承的板（或邻边支承或三边支承）应按下列规定计算：1）当长边与短边长度之比大于或等于3时，可按沿短边方向受力的单向板计算；2）当长边与短边长度之比小于或等于2时，应按双向板计算；3）当长边与短边长度之比介于2和3之间时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。第二节整体现浇式单向板肋梁楼盖整体现浇式单向板肋梁楼盖是一种普遍采用的结构形式，它一般由板、次梁和主梁组成。其主要传力途径为板→次梁→主梁→柱或墙→基础→地基。单向板肋梁楼盖的设计步骤为（1）结构平面布置，并对梁板进行分类编号，初步确定板厚和主、次梁的截面尺寸；（2）确定板和主、次梁的计算简图；（3）梁、板的内力计算及内力组合；（4）截面配筋计算及构造措施；（5）绘制施工图。楼盖结构布置的基本原则首先要从建筑效果和使用功能要求上考虑其次从结构原理上考虑1根据房屋的平面尺寸和功能要求合理的布置柱网和梁；2楼层的净高度要求；3楼层顶棚的使用要求；4有利于建筑的立面设计及门窗要求；5提供改变使用功能的可能性和灵活性；6考虑到其它专业工种的要求。1构件的形状和布置尽量规则和均匀；2受力明确，传力直接；3有利于整体结构的刚度均衡、稳定和构件受力协调；4荷载分布均衡，要分散而不宜集中；5结构自重要小；6保证计算时楼面在自身平面内无限刚性假设的成立。（一）楼盖的结构布置（1）楼盖结构布置的基本原则根据工程实践，单向板、次梁和主梁的常用跨度为：单向板：（1.7~2.5）m，荷载较大时取较小值，一般不宜超过3m；次梁：（4~6）m；主梁：（5~8）m。为满足构件刚度要求，常用截面尺寸为：连续板：板厚一般不宜小于板跨的1/40。连续次梁：梁高h=(1/8~1/12)L，L为次梁跨度；梁宽b=(1/3~1/2)h。连续主梁：梁高h=(1/14~1/10)L，L为主梁跨度；梁宽b=(1/3~1/2)h。（2）结构平面布置a）主梁沿横向布置b）主梁沿纵向布置（c）有中间走道单向板肋梁楼盖结构平面布置通常有以下三种方案（二）按弹性理论计算连续梁内力

盖结构构件(梁、板)的内力计算方法有两种：

一种是假定钢筋混凝土梁板为匀质弹性体，按结构力学的方法计算，简称为按弹性理论的计算方法；另一种是考虑钢筋混凝土塑性性质，按塑性理论的计算方法，对连续梁、板通常称之为考虑塑性内力重分布的计算方法。先介绍弹性理论方法。(1)荷载的计算模型和计算简图连续梁、板的计算跨度(a)边跨(b)中间跨（2）支座的简化：

单向板肋梁楼盖的板和次梁，不管其支承条件如何，都可化为铰支的连续梁来进行计算。对于主梁，当它支承于砖柱上时，视为铰支；如果与钢筋混凝土柱现浇在一起，当梁的抗弯刚度与柱抗弯刚度之比大于5，将主梁视为铰支于柱上的连续梁来计算，否则，按框架梁计算。

作用于结构上的荷载首先由单向板传递给次梁；再由次梁传递给主梁；最后由主梁传递给柱或墙体。板结构计算单元与板荷载计算单元相同，即取1m宽的矩形截面板带作为板结构计算单元；次梁结构通常取宽度为板标志跨度l1的T形截面带，作为次梁结构计算单元；主梁结构通常取宽度为次梁标志跨度l2的T形截面带，作为主梁结构计算单元。（3）荷载及荷载计算单元的确定（a）实际简图（b）计算简图（c）配筋构造简图图11-5连续梁、板的计算简图

结构计算跨度(表3-3)（4）结构计算跨数实际跨数≥5跨时,按5跨计算；实际跨数＜

5跨时,按实际跨数考虑。等跨或跨度差≤10%且各跨受荷相同的连续梁：按弹性理论计算单跨两端搁置l0=ln+a且l0≤ln+h(板)l0≤1.05ln(梁)一端搁置，一端整浇l0=ln+a/2且l0≤ln+h/2

(板)l0≤1.025ln(梁)两端整浇l0=ln多跨边跨l0=ln+a/2+b/2

且l0≤ln+h/2+b/2

(板)l0≤1.025ln+b/2

(梁)中间跨l0=lc且l0≤1.1ln

(板)l0≤1.05ln(梁)

表3-3梁、板计算跨度注：l0——梁、板的计算宽度

ln——梁、板的净跨度

lc——支座中心线间距离h——板厚

a——梁、板的端支承长度b——中间支座按塑性理论计算两端搁置l0=ln+a且l0≤ln+h(板)l0≤1.05ln(梁)一端搁置、一端整浇l0=ln+a/2且l0≤ln+h/2

(板)l0≤1.025ln(梁)两端整浇l0=ln注：l0——梁、板的计算宽度

ln——梁、板的净跨度

lc——支座中心线间距离h——板厚

a——梁、板的端支承长度b——中间支座

（4）连续梁活荷载最不利布置的原则：求某跨跨内最大正弯矩时，应在本跨布置活荷载，然后隔跨布置;求某跨跨内最大负弯矩时，本跨不布置活荷载，而在其左右邻跨布置，然后隔跨布置；

求某支座最大负弯矩或支座左、右截面最大剪力时，应在该支座左右两跨布置活荷载，然后隔跨布置。图3-5单跨承载时连续梁的内力图情况1：求1、3、5跨的+Mmax和2、4的－Mmax

；情况2：求2、4跨的+Mmax和1、3、5的－Mmax

；情况3：求B支座的－Mmax和B支座左右截面Vmax；情况4：求C支座的－Mmax和C支座左右截面Vmax；情况5：求D支座的－Mmax和D支座左右截面Vmax；情况6：求E支座的－Mmax和E支座左右截面Vmax。

（5）板和次梁的折算荷载连续板连续次梁

为了考虑次梁或主梁的抗扭刚度对内力的影响，采用增大恒载，减小活载的办法，即：

（6）

内力计算及调整在均布及三角形荷载作用下：在集中荷载作用下：

控制截面：对受力钢筋计算起控制作用的截面。梁跨以内：包络图中正弯矩最大值（配正钢筋）负弯矩绝对值最大值（配负钢筋）支座：支座边缘处负弯矩最大值支座边缘处剪力值：支座边缘处弯矩值：（均布荷载）（集中荷载）式中Mc——支座中心处弯矩设计值；

V0——按简支梁计算的中心处的剪力设计值；

Vc——支座中心处剪力设计值。

（7）内力包络图

将同一结构在各种荷载的最不利组合作用下的内力图(弯矩图或剪力图)叠画在同一张图上，其外包线所形成的图形称为内力包络图。它反映出各截面可能产生的最大内力值，是设计时选择截面和布置钢筋的依据。（三）按塑性理论计算连续梁、板内力按弹性理论方法：

①截面间内力的分布规律是不变的；

②任一截面内力达到其内力设计值时，认为整个结构达到其承载能力。实际上：①截面间内力的分布规律是变化的。

②任一截面内力达到其内力设计值时，只是该截面达到其承载能力，出现了塑性铰。只要整个结构还是几何不变的，结构还能继续承受荷载。有关内力重分布的几个概念塑性铰内力重分布应力重分布（1）有关内力重分布的几个概念

在钢筋屈服截面，从钢筋屈服到达到极限承载力，截面在外弯矩增加很小的情况下产生很大转动，表现得犹如一个能够转动的铰，称为“塑性铰”。1）塑性铰的概念

塑性铰与理想铰的区别

①理想铰不能承受任何弯矩，而塑性铰则能承受一定的弯矩（My≤M≤Mu）；②理想铰集中于一点，塑性铰则有一定的长度；③理想铰在两个方向都可产生无限的转动，而塑性铰则是有限转动的单向铰，只能在弯矩作用方向做有限的转动。

对于超静定结构，当结构的某个截面出现塑性铰后，结构的内力分布发生了变化，经历了一个重新分布的过程，这个过程成为“塑性内力重分布”。2）超静定结构的塑性内力重分布现象3）应力重分布

应力重分布是指由于混凝土的非弹性性质，使截面上的应力沿截面高度分布不再服从线弹性分布规律，并且不论对静定的还是超静定混凝土结构都存在

超静定混凝土结构考虑塑性内力重分布的计算方法

我国行业标准《钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程》（CECS51∶93）主要推荐用弯矩调幅法计算钢筋混凝土连续梁、板和框架的内力。极限平衡法塑性铰法变刚度法强迫转动法弯矩调幅法非线性全过程分析方法(2)连续梁、板考虑塑性内力重分布的内力计算

——弯矩调幅法

弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基础上，根据需要，适当调整某些截面弯矩值。通常对那些弯矩绝对值较大的截面进行弯矩调整，然后按调整后的内力进行截面设计和配筋构造，是一种适用的设计方法。截面弯矩调整的幅度用调幅系数表示

式中M——调幅后的弯矩设计值；

Me——按弹性方法计算得的弯矩设计值；

——截面的弯矩调幅系数。（2）连续梁塑性内力重分布的实用计算方法1）均布荷载等跨连续梁、板各跨跨内截面和支座截面的弯矩值式中：——连续梁、板的弯矩计算系数，按表11-3取值；——分别为作用在梁、板上的均布恒荷载和活荷载设计值；

——计算跨度，按塑性理论方法计算时的计算跨度见表11-2。

支撑条件计算跨度

两端搁置（板）

（梁）

一端搁置、一端与支承构件整浇（板）

（梁）两端与支承构件整浇（板和梁）表11-2按塑性内力重分布计算时梁、板的计算跨度注：h-板厚；a—板、梁端支承长度。

支承情况截面位置端支座边跨跨内离边端第二支座中间支座中间跨跨内搁置在墙上01/11两跨连续-1/10三跨以上连续-1/11

-1/14

1/16

与梁整体连接板

梁-1/16

1/14-1/24梁与柱整体连接-1/16表11-3均布荷载连续梁、板的弯矩系数承受均布荷载时2）均布荷载等跨连续梁剪力值式中：——连续梁的剪力计算系数，按表11-4取值；g、q——分别为作用在梁、板上的均布恒荷载和活荷载设计值；

——净跨度。公式适用于：的等跨连续梁、板相邻两跨跨度相差小于10%的不等跨连续梁、板。跨度值:计算跨中弯矩和支座剪力:取本跨跨度计算支座弯矩:取相邻两跨较大跨度

次梁对板、主梁对次梁的转动约束作用，以及活荷载的不利布置等因素，在按弯矩调幅法分析结构时均已考虑。（四）单向板肋梁楼盖的截面设计与配筋截面有效高度：h0=h－20(mm)（1）单向板的截面设计与构造要求1）截面设计要点板的计算单元通常取为1m，按单筋矩形截面设计；板一般能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可不进行受剪承载力验算；

对四周与梁整体连接的单向板(现浇连续板的内区格就属于这种情况)，其中间跨的跨中截面及中间支座截面的计算弯矩可减少20％，其它截面则不予降低（如板的角区格、边跨的跨中截面及第一内支座截面的计算弯矩则不折减）。板的内拱作用2）板中受力钢筋1）板的厚度2）板的支承长度(通常a为120mm)3）板中受力钢筋钢筋种类一般采用HPB235、HRB335常用直径6mm、8mm、10mm、12mm，负钢筋宜采用较大直径

间距一般不小于70mm;板厚h≤150mm时，不宜大于200mm;板厚h>150mm时，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

弯起式锚固好，整体性好，节约钢筋，施工复杂

分离式锚固较差，用钢量稍高，但施工方便，为工程中主要采用的配筋方式。钢筋弯钩板底钢筋：半圆弯钩上部负弯矩钢筋：直钩弯起截断一般按构造处理。板相邻跨度相差超过20%或各跨荷载相差较大时，应按弯矩包络图确定。当q/g≤3时，a≥ln/4；当q/g＞3时，a≥

ln/3连续板受力钢筋两种配置方式数量

单向板中单位长度上的分布钢筋，截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%。间距不宜大于250mm直径不宜小于6mm作用1）浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置2）抵抗收缩和温度变化产生的内力3）承担并分布板上局部荷载产生的内力位置与受力钢筋垂直，均匀布置于受力钢筋的内侧板中分布钢筋构造要求①分布钢筋3）板中构造钢筋②墙边和墙角的上部构造钢筋

截面面积不宜小于该方向跨中受力钢筋截面面积的1/3；沿非受力方向配置的上部构造筋，可适当减少。③垂直于主梁的上部构造钢筋截面面积不宜小于板中受力钢筋截面面积的1/3。（2）

次梁的截面设计与构造要求1）截面设计1）截面形式①按正截面受弯承载力确定纵向受拉钢筋时，通常跨中按T形截面计算，其翼缘计算宽度bf，可第5章有关规定确定；支座因翼缘位于受拉区，按矩形截面计算；②按斜截面受剪承载力确定横向钢筋，当荷载、跨度较小时，一般只利用箍筋抗剪；当荷载、跨度较大时，宜在支座附近设置弯起钢筋，以减少箍筋用量。③当次梁考虑塑性内力重分布时，调幅截面的相对受压区高度应满足0.1≤ξ≤0.35。2）配筋方式1）截面尺寸2）支承长度(通常a为240mm

)3）钢筋的直径

4）钢筋的间距

5）梁侧的纵向构造钢筋

梁中一般先根据跨中计算配置跨中钢筋，然后根据跨中钢筋弯起一部分到支座，承担负弯矩，若支座钢筋不够，再加直钢筋。（3）

主梁的截面设计与构造要求（1）截面设计1）截面形式

2）主梁支座截面的有效高度h0

单排钢筋时h0=h－

(50～60)mm双排钢筋时h0＝h－

(70～80)mm

3）主梁的内力计算通常按弹性理论方法进行，不考虑塑性内力重分布

4）当主梁的截面尺寸满足表3-2的要求时，一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。2）配筋方式1）截面尺寸2）支承长度(通常a为370mm

)3）钢筋的直径

4）钢筋的间距

5）梁侧的纵向构造钢筋

6）梁纵筋的弯起和截断——按弯矩包络图确定

7）主梁附加横向钢筋附加横向钢筋布置h1第三节双向板肋梁楼盖按弹性理论的计算方法

精确地计算双向板的内力比较复杂。与单向板一样，双向板的内力计算方法也有弹性理论和塑性理论两种，配筋设计方法相应也不同。

在一般工业和民用建筑结构的设计中，两种方法都有应用，按弹性理论计算双向板内力方法简单，一般采用计算表格进行计算；按塑性理论计算双向板内力可节省钢筋、便于施工。本节主要介绍弹性理论计算方法，有关双向板的塑性理论设计方法可参阅有关书籍。四边支承的板,有六种边界条件:1)四边简支；

2)一边固定，三边简支；

3)两对边固定，两对边简支；

4)四边固定；

5)两邻边固定，两邻边简支；

6)三边固定，一边简支。四边简支四边固定（1）单跨矩形双向板

附表18为均布荷载作用下根据材料的波桑比υ=0制定的。当υ≠0时，其挠度和支座中点弯矩可按附表18查得；但求跨内弯矩时，可按下式计算对钢筋混凝土板，可取υ=0.2注意：有自由边的板不能应用上式公式（2）多跨连续双向板的法计算1)跨中最大正弯矩在正对称荷载(g+q/2)作用下（如图b）：中间支座近似的看作固定支座，中间区格均可视为四边固定的双向板。

在反对称荷载(q/2)作用下(如图a)：中间支座视为简支支座，中间各区格板均可视为四边简支板的双向板。

将上述两种情况分别求出的跨中弯矩进行叠加，即可求得各区格的跨中最大弯矩。（a）活荷载棋盘式布置（b）满布荷载g+q/2（c）满布荷载±q/2

2)支座最大负弯矩

假定永久荷载和可变荷载都满布连续双向板所有区格时，支座弯矩出现最大值即在正对称荷载(g+q)作用下：中间区格均可视为四边固定的双向板，对于边、角区格，外边界条件应按实际情况考虑。当求得的相邻区格板在同一支座处的负弯矩不等时，可取绝对值较大者（或平均值）作为该支座最大负弯矩。（3）双向板的截面设计双向板的厚度一般应不小于80mm，也不宜大于160mm。双向板一般可不做变形和裂缝验算，因此要求双向板具有足够的刚度。对于简支情况的板，其板厚；对于续板，2）板的截面有效高度

由于双向板的跨中弯矩短跨方向比长跨方向大，因此短跨方向的受力钢筋应放在长跨方向受力钢筋的外侧，以充分利用板的有效高度。对一类环境，短跨方向板的截面有效高度；长跨向。在截面配筋计算时，可取截面内力系数1）双向板的厚度3）弯矩折减对四与梁整体连接的双向板，其计算弯矩可根据下列情况予以折减：连续双向板中间区格板的跨中截面和中间支座截面折减系数取0.8；边区格板的跨中截面及自楼板边缘算起的第二支座截面当时，折系数取0.8。

当折减系数0.9求得跨中和支座截面的弯矩后，即可利用下式计算单位宽度板的配筋：

4）配筋设计（4）双向板楼盖支承梁的设计中间梁边梁p——板面均布荷载

按弹性理论计算支承梁时，可将支承梁上的梯形或三角形荷载，根据支座截面弯矩相等的原则换算为等效均布荷载。对于等跨度、等截面连续梁可利用结构计算表格求得支座弯矩值；由于等效均布荷载是根据梁支座弯矩值相等的条件确定的，因此按等效均布荷载求得连续梁支座弯矩值后，各跨的跨内弯矩和支座处剪力值应按梁上原有荷载形式进行计算。计算支承梁时对于活荷载还应考虑活荷载的最不利布置。l02l01l02l01aa沿墙边及墙角的板内构造钢筋与单向板楼盖相同。

受力钢筋的直径、间距、弯起点及截断点的位置等均可参照单向板配筋的有关规定。

利用前述的方法求出最不利情况下的各支座弯矩，再根据所得的支座弯矩和梁上实际荷载，利用静力平衡关系，分别求出跨中弯矩和支座剪力。梁的截面设计和构造均需满足规范要求。

板式楼梯是由梯段板、平台板和平台梁组成。板式楼梯其优点是梯段板下表面平整，支模简单；其缺点是梯段板跨度较大时，斜板厚度较大，结构材料用量较多。因此梯段板水平方向跨度小于3.0～3.3m时，宜采用板式楼梯。

梁式楼梯是由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成。梯段斜梁可设置于踏步板下面或上面；当梯段水平方向跨度大于3.0～3.3m时，采用梁式楼梯较为经济，但支模较为复杂。

第四节楼梯

常见的楼梯主要是钢筋混凝土现浇楼梯，在非地震区也有多层建筑用钢筋混凝土预制楼梯的。楼梯的结构形式主要是板式和梁式楼梯，在一些公共建筑中有时也用剪刀式和螺旋式楼梯的。其中前二者为平面受力体系，后二者属空间受力体系。（a）板式楼梯

（b）梁式楼梯（c）螺旋式楼梯

（d）悬挑板式楼梯

（一）

现浇板式楼梯的设计与构造板式楼梯设计包括梯段板、平台板和平台梁的计算与构造。(1)梯段板