钢筋混凝土结构肋形楼盖设计.docx
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钢筋混凝土结构肋形楼盖设计
钢筋混凝土结构肋形楼盖设计
1，设计资料
（1）楼面做法：
地砖；20mm混合砂浆抹底：
钢筋混凝土现浇板。
（2）材料：
混凝土强度等级C30；梁钢筋采用HRB400级钢筋，板采用HRB400级钢筋。
2.楼盖的结构平而布置
主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。
主梁的跨度为6.3m，次梁的跨度为6.3m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6.3/3=2.1m，l02/l01=6.3/2.1=3,因此按单向板设计。
按跨高比条件，要求板厚h≧2100/30=70mm,取板厚h=80mm
次梁截面高度应满h=l0/18-l0/12=6300/18-6300/12=350-525mm。
考虑楼面可变荷载比较大，。
取h=500mm.截面宽度取为b=200mm
主梁的截面高度应满h=l0/15-l0/10=6300/15-6300/10=420-630mm，取h=600mm.截面宽度取为b=300mm.
板的设计
（1）荷载
板的永久荷载标准值
地砖自重1.76N/m2
80mm钢筋混凝土板0.08X25=2.0kN/m2
粉刷涂料0.02X17=0.34kN/m2
小计：
1.76+2.0+0.34=4.1kN/m2
板的可变荷载标准值7.0kN/m2
永久荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.4，于是板的;
永久荷载设计标准值g=4.1X1.2=4.92kN/m2
可变荷载设计标准值q=7.0X1.4=9.8kN/m2
荷载的总设计值g+q=14.72kN/m2,按塑性内力重分布设计。
次梁截面为200mmX500mm,板的设计跨度：
边跨=中间跨=ln=2100-200=1900mm
因跨度相差小于10％，可以按等跨连续计算。
取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示。
（3）弯矩设计值
不考虑板拱作用截面弯矩的折减。
由表11-2可查得，板的弯矩系数αm分别为：
边支座，-1/16；边跨中，1/14；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，-1/14。
故
MA=－（g+q）l201/16=－14.72X1.9²/16=－3.32kN.m
M1=（g+q）l201/14=14.72X1.9²/14=3.80kN.m
MB=－（g+q）l201/11=－14.72X1.9²/11=－4.83kN.m
MC=－（g+q）l201/14=－14.72X1.9²/14=－3.80kN.m
M2=M3=（g+q）l201/16=14.72X1.9²/16=3.32kN.m
（4）正截面受弯承载力计算
环境1类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。
假定纵向钢筋直径d为10mm，板厚80mm，则有效截面高度h0=h-c-d/2=80-15-10/2=60mm;板宽b=1000mm.C30混凝土，α1=1.0，fc=14.3N/mm2;HRB400钢筋，fy=360N/mm2。
板的计算过程列于下6表中。
板的配筋计算
截面
A
1
B
2
C
3
弯矩设计值
（KN∙m）
-3.32
3.80
-4.83
3.32
-3.80
.3.32
αs=M/α1fcbh20）
0.064
0.074
0.094
0.064
0.074
0.064
ξ=1-
1-2αs
0.066＜0.35
0.077
0.099＜0.35
0.066
0.077
0.066
计算配筋率（mm2）
AS=ξfcbh20/fy
157.3
183.5
224.0
157.3
183.5
157.3
实际配筋
（mm2）
C6@180
AS=157
C6@150
AS=189
C6/10@170
AS=231
C6@180
AS=157
C6@150
AS=189
C6@180
AS=157
计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；AS/bh=157/1000X80=0.20%,次值大于0.45ft/fy=0.45X1.43/360=0.18%,同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。
4.次梁的设计
（1）荷载设计值
永久荷载设计值
板传来永久荷载4.92X2.2=10.824kN/m2
次梁自重0.2X（0.5-0.08）X25X1.2=2.52kN/m2
次梁粉刷0.02X（0.5-0.08）X2X17X1.2=0.34kN/m2
小计g=13.68kN/m2
可变荷载设计值q=9.8X2.2=21.56kN/m2
荷载总设计值g+q=35.24kN/m2
（2）计算简图
按塑性内力重分布设计。
主梁截面为300mmX600mm。
计算跨度：
边跨=中间跨=ln=l01=6300-300=6000mm
等跨连续梁计算。
次梁的计算简图如图所示。
（3）内力计算
由表11-1、表11-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。
弯矩设计值：
MA=－（g+q）l201/24=－35.24X6²/24=－52.86kN.m
M1=（g+q）l201/14=35.24X6²/14=90.62kN.m
MB=－（g+q）l201/11=35.24X6²/11=-115.33kN.m
MC=－（g+q）l201/14=－35.24X6²/14=－90.62kN.m
M2=M3=（g+q）l201/16=35.24X6²/16=79.3kN.m
VA=0.50X（g+q）ln1=0.5X35.24X6.0=105.72kN
VBl=0.55X（g+q）ln1=0.55X35.24X6.0=116.29kN
VBr=0.55（g+q）ln1=0.55X35.24X6.0=116.29kN
（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，跨内按T形截面梁计算，翼缘宽度bf=L/3=6300/3=2100mm，bf=b+sn=200+2000=2200mm,b+12hf=200+12X80=1160mm，取三者中
的较小值，故取bf=1160mm。
除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。
环境类别一级，C30混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm。
假定箍筋直径d=10mm，纵向钢筋直径20mm,则一排纵向h0=550-20-10-20/510mm,两排纵向钢筋h0=510-25=485mm。
C30混凝土，α1=1.0，βc=1.0,ft=1.43N/mm2,fc=14.3N/mm2;纵向钢筋采用HRB400钢，fy=360N/mm2,fyv=360N/mm2。
正截面承载力计算过程列于下表中。
经判别跨内截面均属于第一类T形截面。
次梁正截面受弯承载力计算
截面
A
1
B
2
C
3
弯矩设计值
（KN∙m）
-52.86
90.62
-115.33
79.3
-90.62
79.3
αs=M/α（∂1fcbh20）或
αs=M/α1fcbh20）
0.086
0.026
0.213
0.023
0.026
0.023
ξ=1-
1-2αs
0.090＜0.35
0.026
0.242＜0.35
0.023
0.026＜0.35
0.023
计算配筋率（mm2）
AS=ξfcbh20/fy
或
AS=ξfcbh20/fy
328.9
551.1
836.3
487.5
551.1
487.5
实际配筋
（mm2）
2C16
As=402
2C16
+1C14
As=555.9
2C16+3C14
As=854
2C18
As=509
2C16+1C14
As=555.9
2C18
As=509
计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；AS/bh=402/200X550=0.40%,此值大于0.45ft/fy=0.45X1.43/360=0.18%,同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。
2）斜截面受剪承载力
斜截面受剪承载力计算包括;截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率。
验算截面尺寸:
hW=h0-hf=435-80=355mm,因hW/b=355/200=1.8<4,截面尺寸按下式验算：
0.25βcfcbh0=0.25X1X14.3X200X435=311.03kN>Vmax=116.29kN截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
采用C6双肢箍筋，计算支座B左侧截面。
由VCS=0.7ftbh0+fyvAsvh0/s可得到箍筋间距
ASV=nASV1=56.6mm2,
s=fyvAsvh0/vBl-0.7ftbh0=360X56.6X435/116.29X103-0.7X1.43X200X435=303.5mm
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%或箍筋间距减少20%。
现调整箍筋间距，S=0.8X303.5=264最后箍筋间距取S=200mm。
验算配筋率下限值：
弯矩调幅时要求的配箍率下限为：
0.3ft/fy=0.3X1.43/360=0.12%
实际配箍率：
PSV=ASV/bs=56.6/200X200=0.14%>0.12%,满足要求。
5.主梁设计
主梁按弹性方法设计。
（1）荷载设计值
（2）为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载13.68X6.6=90.29kN
主梁自重（含粉刷）（0.60-0.08）X0.3X2.1X25X1.2+（0.60-0.08）
X2X0.02X17X2.1X1.2=10.72kN
永久荷载设计值G=90.29+10.72=101.01kN
可变荷载设计值Q=21.56X6.3=142.30kN
（2）计算简图
因主梁的线刚度与柱的线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计值，计算跨度取支承中心线间的距离，l0=6300mm。
主梁的计算简图如下图所示。
（3）内力设计值及包络图
1）弯矩设计值
弯矩M=k1Gl0+k2Ql01式中系数k1、k2由附表6-2相应栏查得。
M1，max=0.244X101.01X6.3+0.289X142.30X6.3=414.36kN.m
MB，max=-0.267X101.01X6.3-0.311X142.30X6.3=-448.72kN.m
M2，max=0.067X101.01X6.3+0.2X142.30X6.3=221.93kN.m
2）剪力设计值
剪力V=k3G+k4Q式中系数k3、k4附表6-2相应栏内查得。
VA，max=0.733X101.01+0.866X142.30=192.27kN
VBl，max=-1.267X101.01-1.311X142.30=-314.54kN
VB，rmax=1.0X101.01+1.222X142.30=274.90kN
3）弯矩包络图
①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载
由附表6-2知，支座B或C的弯矩值为：
MB=MC=-0.267X101.01X6.3-0.133X142.30X6.3=-289.14kN.m
在第一跨内：
以支座弯矩MA=0,MB=-289.14kN.m的连线为基线，作G=101.01kN,Q=142.30kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为:
（G+Q）Xl0/3+MB/3=（101.01+142.30）X6.3-289.14/3=414.57kN.m
（与前面计算的M1，max=414.36kN.m接近）
（G+Q）Xl0/3+2MB/3=（101.01+142.30）X6.3-2X378.66/3=318.19kN.m
在第二跨内：
以支座弯矩MB=-289.14kN.m,MC=-289.14kN.m的连线为基线，作G=101.01kN,Q=0kN的简支梁弯矩图,得集中荷载作用点处的弯矩值：
Gl0/3+MB=101.01X6.3/3-289.14=-77.02kN.m
②第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载
第一跨内：
在第一跨内以支座弯矩MA=0,MB=-448.72kN.m的连线为基线，作G=101.01kN,Q=142.30kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为:
（101.01+142.30）X6.3/3-448.72/3=361.38kN.m
（101.01+142.30）X6.3/X6.3-2X448.72/3=211.81kN.m
第2跨内：
MC=-0.267X101.01X6.3-0.089X142.30X6.3=-249.70kN.m
以支座弯矩MB=-448.72kN.m,Mc=-235.55kN.m的连线为基线，作G=101.01kN，Q=142.30kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为:
（G+Q）Xl0/3+（MB-MC）X2/3+MC
=（101.01+142.30）X6.3/3-2X（-448.72+235.55）/3-235.55=133.29kN.m
（G+Q）Xl0/3+（MB-MC）/3+MC
=（101.01+142.30）X6.3/3+（-448.72+235.55）/3-235.55=204.34kN.m
③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载
MB=MC=-0.267X101.01X6.3-0.133X142.30X6.3=-289.14kN.m
第2跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：
（G+Q）l0/3+MB=1/3X（101.01+142.30）X6.3-289.14=221.81kN.m（与前面计算的M2，max=221.93接近）
第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：
Gl0/3+MB/3=101.01X6.3/3-289.14/3=115.74kN.m
Gl0/3+2XMB/3=101.01X6.3/3-2X289.14/3=-19.361kN.m
弯矩包络图如图所示。
（4）承载力计算
1）正截面受弯承载力
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L/3=6.3/3=2.1和b+sn=中最小值确定，取bf=2.1m。
主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁,支座截面因存在板、次梁，主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。
板混凝土保护层厚度15mm，板上部纵筋10mm，次梁上部纵筋直径18mm。
假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时h0=600-15-10-18-25/2=545mm,二排钢筋时h0=595-25=520mm。
纵向受力钢筋除B支座截面，第一跨内为二排外，其余均为一排。
跨内截面经判断均属于都第一类T形截面。
B支座边的弯矩设计值MB=MB，max-V0b/2=-448.72+243.31X0.5/2=-387.89kN.m。
正截面受弯承载力计算过程如下表。
正截面受弯承载力计算
截面
1
B
2
弯矩设计值
（KN∙m）
414.36
-387.89
221.93
-77.02
αs=M/（α1fcbh20）或
αs=M/（α1fcbh20）
0.051
0.330
0.025
0.060
ξ=1-
1-2αs
0.974
0.791
0.987
0．969
计算配筋率（mm2）
AS=ξfcbh20/fy
2272.5
2133
1146.1
405.1
实际配筋
（mm2）
9C18
As=2290
6C18+3C16
As=2130
2C18+
2C20
As=1137
2C18
As=509
主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。
2）斜截面受剪承载力
验算截面尺寸:
hW=h0-hf=520-80=440mm,因hW/b=440/300=1.5<4,截面尺寸按下式验算：
0.25βcfcbh0=0.25X1X14.3X300X520=557.7kN>
Vmax=314.54kN截面尺寸满足要求。
计算所需腹筋：
采用C12@200双肢箍筋，
VCS=0.7ftbh0+fyvAsvh0/s
=0.7X1.43X300X520+360X226.2/200X520
=367.8kN>Vmax=314.54kN,不需要配置弯起钢筋。
验算最小配筋率：
ρSV=ASV/bs=226.2/300X200=0.37%>0.24ft/fy=0.10%,满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋的计算。
次梁传来的集中力:
Fl=90.29+142.30=232.59kN,h1=600-500=100mm
附加箍筋布置范围S=2h1+3b=2X100+3X200=800mm取附加箍筋C12@200双肢，则在长度S内可布置附加箍筋的排数，m=800/200+1=5排，次梁两侧各布置3排。
mXnXfyvAsv=6X2X360X113.2=489kN>Fl=232.59kN,满足要求。
因主梁腹板高度大于450mm,需在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且间距不大于200mm,现每侧配2C14，308/300X520=0.19%>0.1%。
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