钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计.doc

钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计1. 设计资料：（1）某水电站厂房，结构安全级别为级，环境条件类别为类。四周外墙均为承重砖墙，内设钢筋混凝土柱，柱网布置图1所示，柱的截面尺寸bh=400400，楼盖采用钢筋混凝土现浇肋形结构；（2）楼面可变荷载（活载）标准值为8.0kN/m2，可变荷载系数为1.2；（3）楼面做法：20mm厚的水泥砂浆找平后做10mm厚水磨石面层，15mm厚的混合砂浆粉底；（4）材料：混凝土强度等级为C30；钢筋：主梁，次梁的受力钢筋为HRB335钢筋，板和梁内其它均为HPB235钢筋； （5）荷载：楼面面层：水磨石地板0.65 kN/m2 ；混合砂浆容重17 kN/m3；水泥砂浆容重20 kN/m3；混凝土容重：25 kN/m3；（6）Lx=34.5m，Ly=21.6m ,L1L2=6.9m7.2m图1 楼盖结构布置2.结构平面布置图查表得： fc=14.3kN/mm2； ft=1.43 kN/mm2；HPB235钢筋：fy=210kN/mm2；HRB335钢筋：fy=310kN/mm2； 结构布置如图2，主梁横向布置，跨度为7.2m；间距为6.9m；次梁纵向布置，跨度6.9m；间距2.4m。区格长边与短边之比大于2，按单向板肋形楼盖设计。 图2 梁的平面布置图3构件截面尺寸初选3.1 板的截面尺寸选择板的厚度： 板的计算宽度：（取1米宽板带进行计算）3.2 次梁截面尺寸的选择截面高度：，取截面宽度：，取3.3 主梁截面尺寸的选择截面高度：，取截面宽度：，取4. 板的设计（板按考虑塑性内力重分布设计）4.1板荷载的计算（表1）表1：板的荷载计算表荷载种类荷载标准值(kN/m2)荷载分项系数荷载设计值(kN/m2)永久荷载20mm厚水泥砂浆面层0.41.050.6880mm厚现浇板自重21.052.110mm厚水磨石面层0.651.050.6815mm厚板底抹灰0.2551.050.27小计3.3051.053.47可变荷载81.29.6总荷载11.305-13.07其中：20mm 水泥砂浆面层 10mm厚水磨石面层 80mm厚现浇板自重 15mm 混合砂浆粉底 合计 永久荷载设计值： 可变荷载设计值： 合计： 4.2 板的计算简图板的计算简图如图3所示。 图3 板的计算简图边跨: 取和两者中的小者 故: 中跨： 平均跨：跨度差：说明板可以采用等跨连续构件考虑塑性内力重分布得到的弯矩系数计算。4.3板的内力计算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。板的内力系数如图4，板的弯矩计算见表2。 图4 板内力系数表表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Mca1/11-1/111/16-1/1421952195215021505.72-5.723.78-4.32注：其中4.4 板的配筋计算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,Mc应降低20%，板的配筋采用分离式，计算结果见表3：表3：板配筋计算表 控制截面计算内容边跨跨中M1第一内支座MB邻跨中间跨M2、M3中间支座MC边区格中间区格边区格中间区格KM（kNm）6.864-6.8644.5363.63-5.184-4.150.1330.1330.0880.0710.1010.0810.1430.1430.0920.0740.1070.0850.97%0.97%0.63%0.50%0.72%0.58%585585378302433347选配钢筋（实配注：表中参数：K=1.2; b=1000mm; h=80mm; a=120mm; h0=55mm; fy=210N/mm2; fc=14.3N/mm2; b=0.614; min=0.2%; 表中计算均满足（SL规范要求），且支座截面满足。所有配筋均满足min，配筋最好在经济配筋率范围内。4.5 板的配筋详图（图5）在板的配筋详图中，除开以上计算受力钢筋外，还需要配置构造钢筋：（1）分布钢筋，选用（2）沿墙边的构造钢筋，选用（3） 沿主梁的构造钢筋，选用（4）墙角的构造钢筋，选用图5 板的配筋示意图5 次梁设计（次梁按考虑塑性内力重分布设计）5.1 荷载设计值永久荷载包括：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。按表4进行计算：表4：次梁的荷载计算表荷载种类荷载标准值(kN/m)荷载分项系数荷载设计值(kN/m)永久荷载板传来的恒荷载7.931.058.33次梁自重2.631.052.76次梁底及两侧的粉刷自重0.211.050.22小计(g)10.771.0511.31可变荷载(q) 19.201.223.04总荷载(g+q)29.9734.35其中：板传来的恒荷载 次梁自重 次梁两侧的粉刷自重 合计 永久荷载设计值： 可变荷载设计值： 合计： 5.2 次梁的计算简图（如图6）边跨: 故: 中跨： 平均跨： 跨度差：，说明次梁可以采用等跨连续构件考虑塑性内力重分布得到的弯矩系数计算。图6 次梁的计算简图5.3 次梁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值按图7采用。次梁各支座截面的剪力系数值按表6采用。次梁弯矩计算见表5，剪力计算见表6。图7 次梁内力系数表表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MC1/11-1/111/16-1/146.725m6.725m6.605m6.605mM137.77-137.7791.37-104.42 其中： ；表6：次梁的剪力计算截面位置边支座第一内支座第一内支座中间支座0.450.60.550.556.6056.6056.6056.605V99.60132.80121.73121.73其中： ； 5.4 次梁承载力计算1正截面受弯矩承载力计算 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，判断其截面类型如下： 确定翼缘宽度 按计算跨度考虑 按梁(肋)的净距考虑 故取 中间跨 边跨 判断次梁的截面类型 (边跨中)； (中间跨中) ，故边跨中和中间跨中属于第一类T形截面。次梁的正截面承载力计算见表7。其中：矩形截面：；T形截面：； ；验算且支座截面满足；配筋率均大于0.15%，故配筋合适。表7：次梁正截面受弯矩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M3M(KNm)137.77-137.7791.37-104.4291.37截面类型第一类T形截面矩形第一类T形截面矩形第一类T形截面b（bf ）2242250220225022020.0240.2140.0160.1620.0160.0240.2430.0160.1780.016As11541303756953756选配钢筋实配面积1473mm21473mm2763mm21140 mm2763mm22斜截面受剪承载力计算（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QCrKV(kN)119.52159.36146.08146.08146.080.25fcbh0415.60415.60415.60415.60415.600.7ftbh0116.37116.37116.37116.37116.3700.3520.2430.2430.243箍筋肢数和直径Asv=nAsv1100.6100.6100.6100.6100.6S250250250250250实配箍筋其中：；N/mm2；验算： ；，故所配钢筋合适。5.5 次梁的配筋图（图8）图8 次梁配筋示意图 次梁除了以上计算受力钢筋以外，在跨中的上部还应配置架立钢筋，在墙支座处应该配置构造负筋。支座负筋的截断位置按有关构造要求确定。6 主梁设计（主梁内力按弹性理论计算）6.1 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，为计算方便，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。按表9进行计算。表9：主梁的荷载计算表荷载种类荷载标准值(kN)荷载分项系数(kN)荷载设计值(kN)永久荷载次梁传来的荷载74.311.0578.03主梁自重13.021.0513.67梁底及两侧粉刷自重0.6361.050.67小计（g）87.9792.37可变荷载（q）138.241.2165.89总荷载（g+q）226.21258.26其中：次梁传来的恒荷 主梁自重 主梁两侧粉刷自重 可变荷载 总的恒载设计值G=（74.31+13.02+0.759）1.05=92.49kN 总的活载设计值Q=132.481.2=158.95kN6.2 主梁的计算简图（图9）因为mm，故取计算跨度m。图9 主梁的计算简图6.3 主梁弯矩设计值和剪力设计值的计算 集中荷载作用下的连续梁的弯矩及剪力系数可查教材附录，本设计情况可按表10计算。表10：主梁内力计算表序号示意图内力计算截面1M截面1VG=92.49kNM10.244162.28 VA0.73367.71 M20.155103.08 VBL-1.267-117.03 MB-0.267-177.57 VBR1.00092.37 Ma0.06744.56 Mb0.06744.56 Q=158.95kNM10.289345.18 VA0.866143.66 M20.244291.44VBL-1.134-188.12 MB-0.133-158.86 VBR00.00 Ma-0.133-158.86 Mb-0.133-158.86 Q=158.95kNM1-0.044-52.55VA-0.133-22.06 M2-0.089-105.11 VBL-0.133-22.06 MB-0.133-158.86 VBR1.000165.89 Ma0.200238.88 Mb0.200238.88 Q=158.95kNM10.229273.52 VA0.689114.30 M20.125149.30 VBL-1.311-217.48 MB-0.311-371.46 VBR1.222202.72 Ma0.096114.66 Mb0.170203.05 Q=158.95kNM1-0.030-35.43VA0.08914.76 M2-0.059-70.47VBL0.08914.76 MB-0.089-106.30 VBR-0.778-129.06 Ma0.170203.05 Mb0.096114.66 表11：主梁弯矩组合项次M1（kNm）M2（kNm）MB（kNm）Ma（kNm）Mb（kNm）507.46394.52-336.38-114.3-114.3109.73-2.03-336.43283.44283.44435.80252.38-549.03158.62247.61126.8532.61-283.87247.61159.22Mmax组合项次Mmax组合值507.46-549.03283.44Mmin组合项次Mmin组合值109.73-283.87-114.3表12：主梁剪力组合项次VA（kN）VBL（kN）VBR（kN）211.37-305.1292.3745.65-139.09258.26182.01-334.51295.0982.47-102.27-36.69Vmax组合项次Vmax组合值211.37-334.51295.09Vmin组合项次Vmin组合值45.65-102.27-36.69可由以上计算所得数据画出包络图 弯矩包络图见图10： 图10 主梁弯矩包络图因为梁与支座B整体连接，所以支座B的计算弯矩为：=-549.03+258.210.2=-497.39kNm6.4 主梁承载力计算1正截面受弯矩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，而跨中翼缘位于受拉区，按T形截面设计。判断其截面类型如下： a. 确定翼缘宽度 ； 跨中： 支座： 按计算跨度考虑 按梁(肋)的净距考虑 故取 b. 判断主梁的截面类型 (边跨中)； (中间跨中) ，故边跨中和中间跨中属于第一类T形截面表13：主梁正截面受弯矩承载力计算截面位置边跨中M1B支座MB中间跨中MaKM()608.95-596.87354.11(-137.16)截面类型第一类T形截面矩形第一类T形截面或b(mm)235535023550.0410.3100.0240.0420.3840.024303438431733选配钢筋实际配筋面积(mm2)308239271964其中： ；验算；配筋率均大于0.2%，故配筋合适。2斜截面受剪承载力计算表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QBrKV(kN)253.64401.41354.11775.78775.78775.78217.22217.22217.22弯起钢筋107.59107.59107.5900.4710.180实配箍筋82.282.282.2其中：；验算： ；，故所配钢筋合适。3主、次梁交接处附加横向钢筋计算 在主梁与次梁交接处，主梁的腹筋承受由次梁传来的集中荷载作用，为防止在主梁的中下部出现裂缝破坏，故在此交接处设置附加横向钢筋吊筋。 因为：，故附加钢筋应布置在1450mm的范围内。 其中：故可配吊筋，实配钢筋面积为760mm2，满足条件，所配吊筋合适。6.5 主梁的配筋图（图11）图11 主梁配筋示意图主梁除了以上计算受力钢筋以外，在跨中的上部还应配置架立钢筋，在墙支座处应该配置构造负筋。支座负筋的截断位置按弯矩包络图和抵抗弯矩图（图12）以及有关构造要求确定。在画抵抗弯矩图和确定钢筋截断位置时要满足以下构造要求：支座负弯矩钢筋截断点至充分利用点距离大于1.2la+h0=1520mm，且负弯矩钢筋的截断点至钢筋的理论断点距离大于h0=620mm和20d=500mm（若伸长后仍在负弯矩区段，则要求截断点至充分利用点距离大于1.2la+1.7h0=1960mm，且截断点至钢筋的理论断点距离大于1.3h0=806mm和20d=500mm）；钢筋弯起位置至该钢筋的充分利用点距离大于0.5h0=310mm。本例题在B支座至临近次梁段均设置弯起钢筋抗剪，故设两排。第一排的弯终点位置距离支座边50mm，不满足钢筋弯起位置至该钢筋的充分利用点距离大于0.5h0=310mm，故钢筋弯起后在本跨不承担弯矩，但通过支座后在另一跨承担弯矩且满足钢筋截断位置要求。第二排的弯终点距离第一排的起弯点200mm，第二排弯起钢筋在支座左右均承担负弯矩。图12 主梁支座处的抵抗弯矩图19