混凝土结构设计单向板设计例题

设计例题单向板肋梁楼盖设计与鉴别与鉴别本设计例题通过一个常用、典型的钢筋混凝土楼盖——现浇式单向板肋梁楼盖的设计，让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。主要内容如下：（1）梁、板的结构布置；（2）荷载计算；（3）板的计算及配筋；（4）次梁的计算及配筋；（5）主梁的内力计算、包络图的绘制及配筋计算（6）绘制楼盖结构施工图；（7）整理计算书；1、设计资料（设计任务书）2、板的设计3、次梁设计5、绘制施工图计算内容4、主梁设计•某多层厂房的楼盖平面如图1所示，楼面做法见图2，楼盖采用现浇的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试设计之。•设计要求：•1．板、次梁内力按塑性内力重分布计算；•2.主梁内力按弹性理论计算；•3．绘出结构平面布置图、板、次梁和主梁的模板及配筋图。•进行钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计主要解决的问题有：（1）计算简图；（2）内力分析；（3）截面配筋计算；（4）构造要求；（5）施工图绘制设计任务书图1.楼盖平面图图2.楼面详细做法设计资料•（1）楼面均布活荷载标准值：qk=10kN/m2。•（2）楼面做法：楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（=20kN/m3），板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底（=17kN/m3）。•（3）材料：混凝土强度等级采用C30，主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400或HRB335，吊筋采用HRB335，其余均采用HPB235。整体式单向板肋梁楼盖设计步骤:1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定确定主梁的跨度为6.9m，次梁的跨度为6.6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.3m。•按高跨比条件要求板的厚度，对工业建筑的楼板，要求，所以板厚取。•次梁截面高度应满足，取，截面宽，取。•主梁截面高度应满足,取，截面宽度取为，柱的截面尺寸b×h=400×400mm2。57.5mm2300/40l/40hmmh8080mmhmmllh550~36712/~18/550mmhhb)3/1~2/1(mmb250mmllh690~46010/~15/650mmh300mmb楼盖结构平面布置•3、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计•（1）、荷载计算•恒荷载标准值222/255.017015.015/22508.080/4.02002.020mmmkNmmmkNmmmkN板底石灰砂浆：钢筋混凝土板：水泥砂浆面层：活荷载标准值：因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于，所以活荷载分项系数取1.3，2222/2.16/186.16/133.110/186.32.1655.2mkNmkNgqmkNqmkNg，近似取荷载总设计值：活荷载设计值：恒荷载设计值：2kN/m0.4•（2）、计算简图•取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图4（a）所示，由图可知：次梁截面为b=250mm，现浇板在墙上的支承长度为a=120mm，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：mmllmmlmmalmmhllnnn20502502300209521152120)22501202300(22095280)22501202300(2/010101中跨所以边跨板的计算取确定：边跨按以下二项较小值图4（a）板的实际结构板的计算简图4（b）所示。图4(b)板的计算简图•3）弯矩设计值•因边跨与中跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算•由表11-1可查得板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见表1%1.2205020502095（4）配筋计算——正截面受弯承载力计算对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表1-9.210N/mmHPB235;N/mm3.14,0.130,1000602080802210ycffaCmmbmmhmm钢筋，混凝土，，，板厚（5）板的配筋图绘制板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图如图图4（c）所示。图1-34（c）板配筋图•4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计•（1）荷载设计值：•恒荷载设计值kN/m2876.02.117)08.055.0(015.02kN/m525.32.125)08.055.0(25.0kN/m3278.73.2186.3次梁粉刷：次梁自重：板传来的恒荷载：kN/m1.41kN/m,0404.411404.119.29kN/m9.293.213取荷载荷载总设计值：活荷载设计值：gqq（2）、计算简图由次梁实际结构图（5（a）图）可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm,主梁宽度为b=300mm。图5（a）次梁的实际结构次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：mm63003006600mm6450,mm64886330025.1025.1mm64502/2402/30012066002/020101nnnllllall中间跨度取所以次梁边跨的计算跨）（边跨计算简图如图1-35（b）所示。图5(b)次梁的计算简图（3）弯矩设计值和剪力设计值的计算因边跨和中间跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。由表11-2,11-2可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表1-10和表1-11%4.2630063006450MV（4）配筋计算①正截面抗弯承载力计算次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：mmhfHPBfffaCbSbblbyvytcfnff51535550,N/mm210235,N/mm300,HRB335;N/mm43.1,N/mm3.14,0.130,mm2100mm23002502300250mm21003/63003/0222210，箍筋采用纵向钢筋采用混凝土，故取判别跨中截面属于哪一类T形截面2101mkN1141)40515(8021003.140.1)2/(MMhhhbfafffc故属于第一类T形截面支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表1-12。表1-12次梁正截面受弯承载力计算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)。复核截面尺寸：故截面尺寸满足要求截面尺寸按下式验算且kN1.1560kN465152503.140.125.025.0,474.1250/435/43580515max00VbhfbhhhhccwfwkNVkNNbhfAt1.1171299.1288751525043.17.07.00CBVV和•所以B和C支座均需要按计算配置箍筋，A支座均只需要按构造配置箍筋•计算所需箍筋mmbhfVhAfshsAfbhfVBtsvyvsvVytcsBL28151525043.17.0101.1565156.5621025.17.025.1,25.17.0630000可得箍筋间距支座左侧截面。双肢箍筋，计算采用调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围将计算的箍筋面积增加20%，现调整箍筋间距，S=0.8X281=224.8mm，为满足最小配筋率的要求，最后箍筋间距S=100mm。•配箍筋率验算：•弯矩调幅时要求配筋率下限为31004.221043.13.03.0Vytff实际配箍率满足要求,1004.210264.21002506.5633bsAsvsv因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取6@100。双肢•（5）施工图的绘制•次梁配筋图如5（c）图所示图1-35（c）次梁的配筋图•其中次梁纵筋锚固长度确定：•伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：,mm6462243.130014.0dfflltya取650mm.伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1220=240mm梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l12d=1222=264mm，取300mm.纵筋的截断点距支座的距离:mm1750mm170622205/6330205/ldlln，取•5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：（1）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）kN4.197,kN34.1976.69.29kN2.86,kN1279.866013.125266.73kN6013.122.1]3.217015.0)08.065.0(2253.23.0)08.065.0[kN5266.736.61404.11QQGG取活荷载：取恒荷载：（主梁自重（含粉刷）：次梁传来的恒载：（2）计算简图。中跨近似取所以边跨取，因为边跨跨度按以下方法确定：的混凝土柱上，其计算中间支承在为支承长度主梁端部支承在墙上的所示，由图可知，主梁的实际结构如图mm.6900,mm6945mm,5.69442006580025.12/1025.101mm1852/mm5.1641025.0,mm658012020069001mm400mm400,370a36(a)-1llbnllanlnlmm图1-36(a)主梁的实际结构图1-36(b)主梁的计算简图•（3）、内力设计值计算及包络图绘制•因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。•①弯矩值计算：QlkGlkM21:弯矩式中k1和k2由附录6查得*注：此处的弯矩可通过取脱离体，由力的平衡条件确定。根据支座弯矩，按下面简图确定具体计算见以下表格图7主梁取脱离体时弯矩图②、剪力设计值：不同截面的剪力值经过计算如表所示。中查到，由附录式中系数剪力1,,,:4343kkQKGkV•③弯矩、剪力包络图绘制•荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时：mkN4.3423.1821.160,0BAMM以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载kNQG6.2834.1972.86作用下的简支梁弯矩图：则第一个集中荷载下的弯矩值为：max01mkN4.54231)(31MMlQGB第二集中荷载作用下弯矩值为：m3kN.42832)(3101BMlQG中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为：－342.4KN·m以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为：mkN14.1443102BMGl荷载组合①+④时支座最大负弯矩：mkN5.586BM其它两个支座的弯矩为：mkN1.282,0CAMM在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：则集中荷载处的弯矩值依次为：461kN·m，265.5kN·m，167.3KN·m，268.7KN·m同理，当CM，最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时mkN4.342CBMM第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为：85.4KN·m，-28.7kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为：mkN3.312荷载组合①+②时，1kN.234maxAV至第二跨荷载处剪力降为：234.1-283.6=－49.5kN；kN368BlV至第二集中荷载处剪力降为―49.5―283.6=－333.1kN，荷载组合①+④时，最大，其则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）199.2KN,－84.4KN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见1-38图。BV①+5情况的弯矩按此方法计算。所计算的