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整体式单向板肋梁楼盖结构设计

XXXX大学工程技术学院

本科生课程设计

题目：

整体式单向板肋梁楼板结构设计

专业：

土木工程

年级：

土木1111

学号：

学生：

指导教师：

完成日期：

2014年06月15日

内容摘要

按结构形式，楼盖可分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖和无梁楼盖（又称板柱结构）。

本文以整体式单向板肋梁楼板结构设计为研究方向，以混凝土结构的相关理论为依据，结合现场施工工艺，对混凝土结构的应用现状及发展前景进行阐述，并根据设计题目给出的整体式单向板肋梁楼盖设计实例对结构平面进行计算并做出初步设计图，然后对结构的板、次梁、主梁进行合理化分析、设计。

最后，详细深入的分析了混凝土结构的施工常见问题与质量通病，并结合混凝土结构施工中常见的质量通病问题及工程实例经验，全面

的阐述了有关质量问题的解决方法。

关键词：

混凝土结构；截面有效高度；配筋计算；建筑施工质量

内容摘要I…

引言1

1混凝土结构的应用及前景2

1.1混凝土结构应用现状2

1.2混凝土结构的发展前景2

2整体式单向板肋梁楼盖设计实例3

2.1基本设计资料3

2.2结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定4

2.3板的设计5

2.4次梁的设计7

2.5主梁的设计10

3混凝土结构施工中常见的质量通病16

3.1混凝土结构质量的重要性16

3.2常见的建筑施工质量通病16

参考文献19

引言

近年来，我国在混凝土基本理论与设计方法、结构可靠度和荷载分析、工业化建筑体系、结构抗震与有限元分析方法以及现代化测试技术等方面的研究也取得了很多新的成果，某些方面已达到或接近国际先进水平。

混凝土结构的设计和研究向更完善更科学的方向发展。

随着科技的发展和社会的进步，新型混凝土结构也处于进一步开发和完善阶段。

钢筋混凝土肋梁楼盖是混凝土结构常用的构件类型。

混凝土楼盖按施工方法可分为现浇整体式、装配式和装配整体式楼盖。

现浇整体式楼盖因混凝土现场浇注，故具有整体性好，适应性强，防水性好的优点，它的缺点是模板耗用量多，施工现场作业量大，施工进度受到限制。

随着施工技术的不断革新和多次重复使用的工具式模板的推广，整体现浇式楼盖结构的应用有日益增多的趋势。

装配式钢筋混凝土楼盖，楼板采用钢筋混凝土预制构件，便于工业化生产，在多层民用建筑和厂房中应用较广。

但是这种楼面整体性、抗震性、防水性较差，不便于开设孔洞，因此对于高层建筑及有抗震要求的建筑以及使用上要求防水和开设洞口的楼面，均不宜采用。

本设计介绍了混凝土结构的概念，对其体系、发展现状及存在问题进行了探讨，并阐明了发展趋势。

通过对整体式单向板肋梁楼板设计，使所学的理论知识和设计方法可以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，提高解决实际问题能力。

1混凝土结构的应用及前景

1.1混凝土结构应用现状

混凝土结构约有150年的历史。

与钢、木和砌体结构相比，由于它在物理性能、材料来源以及工程造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也很广泛。

我国是采用混凝土结构

最多的国家，在高层建筑和多层框架中大多采用混凝土结构。

在多层住宅中也广泛应用了混凝

土一砌体结构结构；电视塔、水塔、水池、冷却塔、烟囱、贮罐、筒仓等构筑物中也普遍采用了钢筋混凝土和预应力混凝土结构。

此外，在大跨度的公共建筑和工业建筑中也广泛采用混

凝土结构。

1.2混凝土结构的发展前景

钢筋混凝土结构发展的同时，也暴露出了它的一系列缺点。

混凝土结构自重大是一个最大

的缺点之一，自重大也带来地震力大。

国内外均在大力研究轻质、高强混凝土以减轻混凝土的自重。

故混凝土结构轻质化是一个重要的发展方向。

现浇钢筋混凝土空心楼盖应用技术填补了

传统结构各项功能的不足，且大大降低了工程的综合造价。

随着高强度钢筋、高强高性能混凝土以及高性能外加剂和混合材料的研制使用，高强高性

能混凝土的应用范围不断扩大，刚纤维混凝土和聚合物混凝土的研究和应用有了很大的发展。

还有轻质混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土以及利用工业废渣的“绿色混凝土”，不但改善了混凝土的性能，而且对节能和保护环境具有重要的意义。

此外防射线、耐磨、耐腐蚀、防渗透、

保温等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其结构也正在研究中。

混凝土结构的应用范围也在不断地扩大，已从工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑

和基础工程扩大到了近海工程、海底建筑、地下建筑、核电站安全壳等领域，甚至已开始构思

和实验用于月面建筑。

随着轻质高强材料的使用，在大跨度、高层建筑中的混凝土结构越来越

多，混凝土结构的应用将更加广泛，更加丰富多彩。

2整体式单向板肋梁楼盖设计实例

2.1基本设计资料

1、工程概况

某厂房，设计使用年限为50年，采用砖混结构，楼盖要求采用整体式单向板肋梁楼盖。

墙厚370mm，柱为钢筋混凝土柱，截面尺寸为400mm400mm。

2、设计资料

（1）楼板平面尺寸为19.8m33m，如下图所示：

c:

ESCO

皿I-

:

moo

图2.1楼板平面图

（2）楼盖做法详图及荷载

SOmiD厚术渥申爲抗而

钢箭哉弱二理挠桩

用即IP耳爲吕计聚无施抹底

„'-.■■..■.■.4„

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S

WfO

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图2.2楼盖做法详图

2

楼面均布活荷载标准值为：

7kN/m

楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，20kN/mi,

板底及梁用20mn厚混合砂浆天棚抹底，l7kN/m3

楼盖自重即为钢筋混凝土容重，25KN/m3

4恒载分项系数1.2；活荷载分项系数为1.3（因工业厂房楼盖楼面活荷载标

2

准值大于4kN/m）

5材料选用

混凝土：

C25

钢筋：

梁中受力纵筋采用HRB33歐钢筋；

板内及梁内的其它钢筋可以采用HPB235级。

2.2结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定

确定主梁跨度为6.6m，次梁的跨度为6.6m主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m。

楼盖结构的平面布置图如图2.3所示。

1

|

[

1

——一_•

B3

C—

J/

7

4

/

.一一

!

-1

11=1

1M

PT

~

/

Bl

-

02

Bl...

CZ!

--5

/

II___・

1

■—:

——1=

LT

—八

I11

1F

i

C-：

/

一

6600

6600

6600

660C

C匸rf

承斡

h屁

-J-

图2.3楼盖平面布置图

按跨高比条件，要求板厚h2200/3073mm，对工业建筑的楼盖板，要求h70mm，

取板厚h100mm。

次梁截面高度应满足hl/18~l/12367~550mm，考虑到楼面可变荷载比较大，

取h500mm。

截面宽度取为b200mm。

主梁的截面高度应满足h1/15~1/106600/15~6600/10440~660mm，取

h650mm。

截面宽度取为b300mm。

柱的截面尺寸bh400mm400mm

2.3板的设计

（1）荷载计算

2

0.02200.4kN/m

2

0.1252.5kN/m

0.02170.34kN/m

板的永久荷载标准值

20mm水泥砂浆面层：

100mm钢筋混凝土板:

20mm板底混合砂浆：

（2）计算简图

按塑性内力重分布设计。

次梁截面为200mm500mm,现浇板在墙上的支承长度为a120mm，板的计算跨度:

边跨1。

1Inh/222001201005020301.025J2029.5mm，取边跨计

算跨度为2030mm

中间跨l02ln22002002000mm

图2.4板的实际结构图

因跨度相差小于10%可按等跨连续板计算。

取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图

g+q=13.0KN/m

2.5所示。

（3）弯矩设计值

考虑拱作用界门弯矩的折减。

由表可查得板的弯矩系数m，板的弯矩设计值计算过程

见表2.6。

表2.6板的弯矩设计值的计算

截面位置

1

边跨跨中

B

离端第一支座

2

中间跨跨中

C

中间支座

弯矩系数m

1/11

-1/11

1/16

-1/14

计算跨度|0

（m）

l01=2.03

l01=2.03

102=2.0

〔02=2.0

2

Mm（gq）l。

（kN.m）

13.0X2.03X

2.03/11=4.87

-13.0X2.03X

2.03/11=-4.87

13.0X2.0

2.0/16=3.2

5

-13.02.0

2.0/14=-3.71

（4）配筋计算一一正截面受弯承载力计算

板厚100mm,C25混凝土，板的最小厚度c15mm,实际取20mm。

假定纵向钢筋直

径d为10mm,则截面有效高度h0hcd/21002010/275mm；板宽

2

b1000mm。

C25混凝土，11.0,fc11.9N/mm；HPB235钢筋，

fy210N/mm2

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2.7。

表2.7板的配筋计算

截面位置

1

B

2

C

弯矩设计值（KN.m）

4.87

-4.87

3.25

-3.71

sM/（1fcbh2）

0.073

0.073

0.049

0.057

1J12s

0.076

0.1<0.076<0.35

0.050

0.1<0.055<0.35

轴线

①〜②

⑤〜⑥

计算配筋（mrf）

Abh01fc/fy

323.0

323.0

212.5

233.8

实际配筋（mr2）

|丰10@200

10@200

「申8@200

申8@200

As=393

As=393

As=251

As=251

轴线

②〜⑤

计算配筋（mrf）

Abh0!

fc/fy

323.0

323.0

0.8X212.5=170

0.8X233.8=187.04

实际配筋（mrf）

|审10@200

|中10@200

中8/10@200

中8/10@200

As=393

As=393

As=308

As=308

配筋率验算P

=0.45ft/fy=0.

451.27/210=

0.27%

P=A7bh=0.40%

P=As/bh=0.40%

P=A/bh=0.31%

P=A/bh=0.31%

2.4次梁的设计

（1）荷载设计值

永久荷载设计值

板传来永久何载

3.892.28.56KN/m

次梁自重

0.200.50-0.10.251.22.4KN/m

次梁粉刷

20.020.500.10171.20.33KN/m

小计

g11.29KN/m

活荷载设计值

q

9.12.220.02KN/m

何载总设计值

g

q31.31KN/m

（2）计算简图

按塑性内力重分布设计。

主梁截面为

300mm650mm。

次梁在墙上支承长度为

a240mm，计算跨度:

边跨l01lna/26600120300/21206450mm

中间跨l02ln66003006300mm

图2.8次梁的实际结构

因跨度相差小于10%可按等跨连续梁计算。

次梁的计算简图如图2.9所示。

g+q=31.31KN/m

:

1

T

r

r

■

一A

1

1

r

B2

lc2

-ri

C2

丄B

f厂厂

1

//■

A

6450

6300

6300

6300

6450

图2.9次梁的计算简图

（3）弯矩设计值和剪力设计值计算

由表可分别查得弯矩系数和m和剪力系数v，次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表

2.10和2.11。

表2.10次梁的弯矩设计值的计算

截面位置

1

边跨跨中

B

离端第一支座

2

中间跨跨中

C

中间支座

弯矩系数

m

1/11

-1/11

1/16

-1/14

计算跨度|0

（m）

lo1=6.45

lo1=6.45

l02=6.3

102=6.3

2

Mm（gq）lo（kN-m）

118.42

-118.42

77.67

-88.76

表2.11次梁的剪力设计值的计算

截面位置

A

边支座

B（左）离端第一支座

B（右）离端第一支座

C

中间支座

弯矩系数v

0.45

0.6

0.55

0.55

净跨度1n

（m）

ln1=6.33

ln1=6.33

ln2=6.3

ln2=6.3

Vv（gq）ln

（KN）

89.19

118.92

108.49

108.49

（4）配筋计算

①正截面抗弯承载力计算

正截面受弯承载力计算式，支座处按照矩形截面计算，跨中按T形截面计算，翼缘宽度取

bf1。

/36600/32200mm，又bfbs2200mm。

故取bf2200mm

每个截面的纵向钢筋都按一排布置，C25混凝土，量最小保护层厚度c25mm。

则一

排纵向钢筋h050035465mm。

22

C25混凝土，11.0,fc11.9N/mm,ft1.27N/mm

纵向钢筋采用HRB335,fy300N/mm2箍筋采用HPB235,fyv210N/mm2。

判定T形截面类型：

1fcb'fhf（h0hf/2）1.011.92200100（465100/2）1086.47kN-m

经判别跨内截面均属于第一类T型。

正截面承载力计算过程列于表2.12。

表2.12次梁正截面承载力计算过程

截面

1

B

2

C

弯矩设计值

（kN.m）

118.42

-118.42

77.67

-88.76

sM/（1fcbh^）或sM/（1fcbf岸）

0.021

0.230<0.35

0.014

0.172<0.35

J2s

0.021

0.265

0.014

0.190

Abh01fc/fy

或Ab'fh01仁/fy

852.2

977.6

568.1

700.9

选配钢筋（mr^i）

3金20

4418

2金22

3亞18

As=942

As=1017

As=760

As=763

计算结果表明，支座截面的均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则。

且

As/bh=760/（200500）0.76%,此值大于0.45ft/fy0.19%，同时大于0.2%,满足最小配筋率的要求。

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）。

hwh°hf465100365mm,因hw/b365/2001.834。

截面尺寸按下式验

算：

0.25cfcbh00.25111.9200465276.7Vmax118.92KN，截面尺寸满足要求。

计算所需腹筋：

采用08双肢箍，计算支座B左侧截面。

由Vcs0.7ftbhfyVAvh）/s，可得到箍筋间距：

sfyvA.vh0/（VBl0.7ftbho）210101465/（118.921030.71.27200465）=

272mm

调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或箍筋间距减小20%

现调整箍筋间距，s0.8272218mm,截面高度在300~500mm的梁，最大箍筋间距200mm，最后取箍筋间距s200mm。

为了施工方便，沿梁长不变。

验算配筋率下限值：

为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。

主梁的永久荷载值设计值

永久荷载设计值

2（0.65-0.10）0.022.2171.20.99KN

G74.5110.890.9986.39KN

可变荷载设计值Q20.026.6132.13KN

（2）计算简图

边跨支承长度370mm，中间支承在400mm400mm的混凝土柱上。

跨度计算净跨

ln66002001206280mm。

因0.025ln157mm，小于a/2370/2185mm。

则边跨计算长度丨01.025lnb/26637mm，中跨按弹性理论取中心线之间的距离

l。

6600mm。

跨度相差37mm，不大于中跨的10%可以按照三跨等跨连续梁计算。

计算简图如图2.14所示。

G=86.39kN

•Q=132.13KN

Q「丁，忑

6637

6600

6637

图2.14主梁的计算简图

（3）内力设计值

①弯矩设计值计算：

弯矩：

MkiGI。

kzQlo，

式中ki、k2由表相应栏内查得。

主梁弯矩设计值计算见表2.15

表2.15主梁弯矩组合计算

何载

项次

荷载简图

左边跨

中1

B

支座

中间

跨中2

C

支座

k1（k2）

k1（k2）

k1（k2）

k1（k2）

M

MB

M

MC

1

恒荷载

|G

1

G

1

1G

J

0.244

-0.267

0.067

-0.267

rf）frr■rr/rr

ABCD

139.90

-153.09

38.20

-152.24

2

活何载

JQ

QJ

0.289

-0.133

-0.133

-0.133

1—2ABCD

253.44

-116.63

-115.98

-115.98

3

活何载

1

Q

一

-0.133

0.200

-0.133

览4»Tt

12

ABCD

一

-116.63

174.41

-115.98

4

活何载

iQ1

Q

I

0.229

-0.311

0.170

-0.089

1

A

B

2

CD

200.82

-272.73

148.25

-77.61

5

活何载

Q

一

-0.089

0.170

-0.311

一

-78.05

148.25

-271.21

12

ABCD

组合弯矩值

（kN-m）

1+2

393.34

-269.72

-77.78

-268.22

1+3

一

-269.72

212.61

-268.22

1+4

340.72

-425.82

186.45

-229.85

1+5

一

-231.14

186.45

-424.45

注：

上表中系数k的括号内数字为活荷载项对应的系数

②剪力设计值计算

剪力Vk3Gk4Q

表2.16主梁剪力组合计算

何载

项次

荷载简图

Va

VBl

VBr

k3（k4）

k3（k4）

k3（k4）

1

恒荷载

鬥鬥

0.733

-1.267

1.000

g11叩

■弓jjW-.|”口

ABCD

63.32

-109.46

86.39

2

活何载

iQ

Pj

0.866

-1.134

0

12

ABCD

114.42

-149.84

0.00

3

活何载

Qi

-0.133

-0.133

1.000

1宀2

ABCD

-17.57

-17.57

132.13

4

活何载

JQ!

Pi

0.689

-1.311

1.222

1AB

2

CD

91.04

-173.22

161.46

5

活何载

1

Q］円

-0.089

-0.089

0.778

-11.76

-11.76

102.80

12

ABCD

组合剪力

值（kN）

1+2

177.74

-259.30

86.39

1+3

45.75

-127.03

218.52

1+4

154.36

-282.68

247.85

1+5

51.56

-121.22

189.19

注：

上表中系数k的括号内数字为活荷载项对应的系数

（4）承载力计算

①正截面受弯承载力

正截面受弯承载力计算时，支座负弯矩截面处按矩形截面计算，跨内按T形截面计算。

因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按bfl0/3660C/32200mm和

bSn6600mm中较小值确定，取bf2200mm。

纵向受力钢筋除B支座截面按两排钢筋布置，其余均按一排布置。

C25混凝土，梁最小

保护层厚度25mm，则布置一排钢筋截面的有效高度为则h065035615mm，取

h0615mm。

支座B截面的有效高度为h0650-60590mm。

表2.18主梁正截面计算

截面

1

B

2

弯矩设计值

（KN.m

393.34

-425.82

212.61

-77.78

sM/（1fcbho）或

sM/（1fcb；ho）

0.040

0.343

0.021

0.0