徐州市中国矿业大学徐海学院新校区设计

极限平衡法是塑性理论中的一种上限解法，求得的极限荷载大于或等于实际的极限荷载。求解时，先定出塑性絞线的位置，将整个板块分为若干个板块，然后取每个板块满足各自的平衡条件：=0，即可求出极限荷载或极限弯矩。按照极限平衡法计算时，做以下的假定：板在即将破坏时，塑性皎线发生在弯矩最大处；均布荷载作用下，塑性钗线为直线，将整个板块划分为若干个板块；板块的变形远小于塑性饺线处的变形，因此，可将板块看作刚体，整个板的变形集中在塑性皎线上。破坏时，各板块均绕塑性饺线转动；整块板在荷载作用下达到极限状态时，在所有可能的破坏模式中最危险的是相应于极限荷载为最小的塑性饺线；最危险塑性钗线上扭矩和剪力均极小，可略去不计。在均匀荷载作用下的四边固定(或连续)双向板，釆用极限平衡法进行双向板的内力分析。双向板在极限荷载刀作用下，首先在双向板的支座处出现负塑性饺线，然后，随着荷载的增大，在板下部出现正塑性钗线，正塑性饺线与板边的夹角近似取为45°角。四边固定双向板极限荷载为最小时，结构极限平衡法的计算模式如图10-1所示。正塑性钗线将整个板块分为4个板块，每个板块均满足各自的平衡条件，由此求得板的极限荷载值。计算：材料选用：C30混凝土。Fc=14.3N/mm2；HRB400钢筋，Fy=fy=360N/mm2，&b=0.518。现浇楼面板尺寸的确定： 由之前所确定均为双向板所以均按双向板计算理论进行计算。板厚取t=100mm。一、 荷载计算恒荷载标准值：gk=3.44kN/m²活荷载标准值：qk=2.0kN/m2（办公室）。qk=2.5kN/m2（走廊）。恒荷载设计值：g=l.2gk=1.2X3.44=4.128kN/m2活荷载设计值：qk=l.4qk=l.4X2.0=2.8kN/m2（办公室）qk=l.4qk=1.4X2.5=3.5kN/m2（走廊） 截面设计（一）弯矩计算按塑性理论计算，取1m宽板带作为计算单元。边区格板板两端与梁整体连接时，计算跨度为板的净跨度。Lox=Ln=3.0—0.125—0.1=2.775mLoy=6.6mn=Loy/Lox=6.6/2.775=2.38取a=1/n²=0.18,β=2,采用分离式配筋。跨内及支座塑性绞线上的总弯矩为：Mx=Loymx=6.6mxMy=aLoxmy=0.18X2.775my=0.4995my其余同似。双向板配筋计算截面m(kN•m)ho(mm)As(mm2)选配钢筋实配钢筋(mm2)跨中B中LOX方向1.63880603级8@200251LOY方向0.3970163级8@200251B边LOX方向1.04580383级8@200251LOY方向0.1257053级8@200251截面m(kN•m)ho(mm)As(mm2)选配钢筋实配钢筋(mm2)支座B中-B中3.276801203级8@200251B中-B边0.78080293级8@200251B边-B中2.09080763级8@200251B边-B边0.2508093级8@200251显然均满足最小配筋率楼梯计算楼梯的平面布置、踏步尺寸等由建筑设计确定，但楼梯的结构形式则由结构设计确定。根据施工方法的不同，楼梯可分为现浇楼梯和装配式楼梯；按结构受力状态的不同，可分为梁板式楼梯、板式楼梯和悬臂式楼梯等。板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成。梯段板是一块带踏步的斜板，斜板支承于上、下平台梁上，最下部的梯段板可支承在地梁或基础上。板式楼梯的梯段板下表面平整，支模简单，缺点是梯段板跨度较大时，斜板厚度较大，材料用量较多。板式楼梯适用于梯段跨度较小的情况(一般在4.2m以内)。梁板式楼梯由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成。踏步板支承于两侧的梯斜梁上，梯斜梁支承于上、下平台梁上。当梯段水平方向跨度为3.0〜3.3m时，采用梁式楼梯较为经济，但支模较为复杂，楼梯平台梁较高。梁式楼梯的计算包括踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁的计算。梁式楼梯的踏步板由三角形踏步和斜板组成，斜板厚度一般取t=30〜50mm。作用于踏步板上的荷载有恒荷载和活荷载。将踏步板视作支承于斜梁上的简支板计算跨中弯矩，按照单筋矩形截面进行设计。本工程采用现浇钢筋混凝土板式楼梯，设计混凝土强度等级为C30,梯板及平台板中采用HRB400级钢筋，平台梁纵向采用HRB400级钢筋。楼梯栏杆釆用不锈钢栏杆，踏步尺寸为150mmX300mmo活荷载标准值为3.5kN/m2。梯段板设计梯段板跨度Lo=300mmX11+250mm=3550mm,Ln=3300mmo板厚h=(l/25—l/30)Lo=(1/25—1/30)X3550mm=(148-142)mm,取h=140mm。a=tan10.5=26.57°cosa=cos26.57°=0.894取1m宽板带为计算单元。荷载计算恒荷载标准值：踏步板自重(0.15m/2+0.14m/0.894)×0.3m×1.0m×25kN/m³÷0.3m=5.8kN/m踏步地砖面层1.0mX(0.3m+0.15m)X0.55kN/㎡÷0.3m=0.825kN/m踏步水泥砂浆找平层1.0mX(0.3m+0.15)X0.02mX20kN/㎡÷0.3m=0.6kN/m12厚水泥砂浆板底抹灰0.012mX20kN/m3Xl.Om/O.894=0.27kN/m合计gk=7.495kN/m活荷载标准值：qk=3.5X1.0=3.5kN/m恒荷载设计值：g=l.2gk=l.2X7.495=8.994kN/m活荷载设计值：q=l.4qk=1.4X3.5=4.9kN/m内力计算Mmax=1/10(g+q)Lo²=0.1X(8.994+4.9)X3.5502=17.51kN・mVmax=1/2(g+q)Lncosa=1/2X(8.994+4.9)X3.3X0.894=20.50kN配筋计算板的有效高度ho=h-15-5=140-15-5=120mmas=M/a1fcbho²=17.51X1000000÷1.0÷14.3÷1000÷120²=0.085δ=0.089γs=0.96As=422mm²最小配筋率pmin=0.2%As=422mm2>Asmin=0.2%X1000X140=280mm2选配钢筋三级8@100钢筋，As=503mm2o每级踏步下配一根一级8的分布筋。0.7ftbh0=0.7X1.43X1000X120=120.12kN>Vmax=20.50kN满足抗剪要求。支座配钢筋处三级8@200。三、平台板计算计算跨度：Lo=2050—125=1925mm

Ln=Lo—250=1675mm

Lx/Ly=3900/1925=2.03>2

按单向板计算。取1m宽板带为计算单元，板厚为100mm。荷载计算恒荷载标准值（与走廊楼面相同）：gk=3.44X1.0=3.44kN/m活荷载标准值：qk=3.5X1.0=3.5kN/m恒荷载设计值g=l.2gk=l.2X3.44=4.128kN/m活荷载设计值:q=l.4qk=l.4X3.5=4.9kN/m内力计算M=1/8(g+q)LO2=1/8X(4.128+4.9)X1.9252=4.18kN・m配筋计算as=M/a1fcbho²=0.046δ=0.047γs=0.976As=149mm²As=149mm2＜0.2%X1000X100=200mm2，取As=200mm2选配钢筋三级8@200,As=251mm2o分布钢筋为处三级8@300。同理，另一边也是。平台梁跨度L=3900mm；截面高度h=1/12=325mm，取h=400mm；宽度b=250mm；Ln=3900—200=3700mmo故Lo=1.05Ln=1.05X3700=3885＜ln+a=3900mm,a为平台梁在墙上的长度，a=200mmo荷载计算：(8.994+4.9)kN/mX3.55m/(2Xl.0m)=24.7kN/m(4.128+4.9)kN/mXl.925m/(2X1.Om)=8.69kN/m(8.994+4.9)kN/mX3.55m/(2Xl.0m)=24.7kN/m(4.128+4.9)kN/mXl.925m/(2X1.Om)=8.69kN/m0.25mX0.40mX25kN/m3X1.2=3kN/m平台板传梁自重合计36.390kN/m内力计算Mmax=1/10pLo²=0.1X36.390X(3.885）²=54.92kN•mVmax=1/2pLn=0.5X36.390X3.7=67.32kN配筋计算配HRB400级钢筋，ho=h-40=400-40=360mmoas=M/a1fcbho²=0.119δ=0.127γs=0.937As=452mm²As=452mm2〉As.min=pminbh=0.2%X250X400=200mm2选配钢筋2三级18钢筋,As=509mm20.25βcfcbh=0.25X1.0X14.3X250X360=321.75kN> =67.32kN0.7ftbh0=0.7X1.43X250X360=90.09kN>Vmax=67.32kN只需按构造配置钢筋，选配一级8@200双肢箍筋。地基基础设计地基设计包括三部分内容，即：地基承载力计算、变形验算和稳定性验算。地基承载力计算是每项工程都必须进行的基本设计内容；《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)的第3.0.2条规定了变形验算的范围；对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物.尚应验算其稳定性。设计荷载取值规定地基基础设计的荷载是上部结构传下来的，其荷载取值必须和上部结构设计的荷载取值相一致。由于地基基础设计与上部结构设计在概念与设计方法上都有差别，造成地基基础设计荷载规定中的某些方向与上部结构设计中的取值不完全一致。因此，在地基基础设计时，要进行三种不同的荷载组合：正常使用极限状态下的标准组合、正常使用极限状态下的准永久组合和承载力极限状态下的基本组合。地基承载力计算地基承载力计算内容为确定基础底面积及埋深，采用的是正常使用极限状态下的标准组合。地基变形计算地基变形计算内容为建筑物的沉降量，釆用的是正常使用极限状态下的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。稳定性验算稳定性验算内容为挡土墙稳定、基础抗浮稳定、地基及滑坡的稳定，采用的是承载力极限状态下的基本组合，但其分项系数取1.0。基础结构承载力计算基础结构承载力计算内容为基础或承台高度、结构截面内力和配筋计算，采用的是承载力极限状态下的基本组合，采用相应的分项系数。柱下条形基础设计相关数据；设计选用柱下单向条形基础，沿横向分布。根据现场标准贯入度试验参数判定，拟建场区地基土不具液化性。工程地基基础设计等级为丙级。基础混凝土强度等级为C30,基础梁纵向钢筋为HRB400级钢筋，基础梁箍筋为HPB300级钢筋，基础底板钢筋为HRB300级钢筋，下设100厚C15细石混凝土垫层，基础底板下部钢筋的混凝土保护层厚度为40mm。基础埋深及尺寸的确定基础埋深是从基础底面到室外地坪的距离。考虑冻土深度及设备管网要求，取基础顶面到室外地坪距离为0.5m。室外地面标高为-0.600m。基础梁高h=(1/4〜1/8)L=(1/4〜1/8)X6900=(1575〜787.5)mm,取h=1500mm(L为柱距)。基础梁宽b1=bc+100=500+100=600mm。基础埋深d=0.6+0.5+1.5=2.6m0条形基础左右端外伸长度(1/3〜1/4)/=(1/3〜1/4)X6.3=(2.10〜1.58)m,取2m。基础梁长L=(6.3X2+2.7)+2X2=19.3mo基础顶面作用力的标准组合项目A轴B轴C轴D轴M1k(kN•m)39.99—40.7240.85-40.16N1k(kN)1335.551689.111648.561293.90V1k(kN)-19.3020.91-20.9719.40地基承载力抗震验算《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）的第4.2.1条规定：对于地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层，不超过8层，且高度在24m以下的一般民用框架，可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算。本工程符合此规定，不需进行地基抗震验算。地基变形验算《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）的第3.0.3条规定：对于不大于6层框架结构，地基承载力特征值160kPa至200kPa,设计等级为丙级时，可不做地基变形验算。本工程地基基础设计等级为丙级，可不做地基变形验算。基础内力计算该条形基础符合《建筑地基基础设计规范MGB50007—2011）的第8.3.2条第1款规定，该条形基础梁内力采用倒梁法计算。Qn=393kN/mRa=1708.74kN；Rb=2141.89kN；Rc=2087.14kN；Rd=1652.51kNo内力计算0.00-786.001.000.300.700.700.301.000.00786.001299.85-513.85-1299.85318.33238.75742.77-238.75-742.771299.85一318.33-1299.85513.85159.17-159.17-256.93188.49-371.39439.82371.39-439.82256.93-188.49-159.17159.1794.25-94.25一79.5889.85-219.91209.64219.91-209.6479.58-89.85-94.2594.2544.92-44.92-47.1245.58一104.82106.36104.82-106.3647.12-45.58-44.9244.92-786.00786.00-1041.001041.00-1041.001041.00-786.00基础梁的设计基础梁正截面配筋计算混凝土强度等级跨bXh(mmXmm)截面内力M(kN•m)ho(mm)asδAs(mm2)选配钢筋(mm2)配筋率C30AB600X1500左786.0014400.04420.04521551.319640.218%中-1243.5314400.06990.07252489.029810.331%右1249.2014400.07020.07292500.829810.331%BC600X1500左1249.2014400.07020.07292500.829810.331%中682.8814400.03840.03911343.619640.218%右1249.2014400.07020.07292500.829810.331%CD600X1500左1249.2014400.07020.07292500.829810.331%中-1243.5314400.06990.07252489.029810.331%右786.0014400.04420.04521551.319640.218%基础梁斜截面配筋计算截面A左、D右A右、D左B左、C右B右、C左V(kN)7861164.431311.47530.55b(mm)600600600600h0=h—60(mm)14401440144014400.25fcbho(kN)3088.83