长城汽车厂现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计.docx
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长城汽车厂现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计
长城汽车厂现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖设计
1.设计资料
（1）楼面做法：
20mm水泥砂浆抹面，15mm厚混合砂浆抹低。
（2）材料：
混凝土强度等级C25，钢筋除梁中受力主筋采用HRB335，其余均采用HPB300。
2.楼盖的结构平面
主梁横向布置，次梁沿纵向布置，主梁跨度为6.6m，次梁跨度为6.0m。
主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6.6/3=2.2m，L
/L
=6.0/2.2=2.73<3,可按单向板设计。
根据高跨比要求：
板h>=2200/30=73mm，对于工业建筑楼盖板要求h>=70mm,取板厚为80mm。
次梁截面高度h=L
/18~L
/12=6000/18~6000/12=333~500mm，由于楼面荷载较大，取h=500mm，b=200mm。
主梁截面高度应满足h=L
/15~L
/10=6600/15~6600/10=440~660mm，取h=650mm，b=300mm。
楼盖结构平面布置图见图一
3.板的设计
（1）
荷载
板的永久荷载
80mm厚钢筋混凝土板0.08*25=2.0kN/m2
15mm厚混合砂浆0.015*17=0.255kN/m2
20mm厚水泥砂浆0.02*20=0.4kN/m2
小计2.655kN/m2
板的可变荷载标准值6.0kN/m2
永久荷载分项系数取1.2；因楼面可变荷载标准值大于4.0kN/m2，可变荷载分项系数取1.3。
永久荷载设计值g=2.655*1.2=3.186kN/m2
可变荷载设计值q=6*1.3=7.8kN/m2
荷载总设计值g+q=10.986kN/m2
近似取值11kN/m2
（2）计算简图
按塑性内力重分布计算，次梁截面200mm*500mm板的计算跨度：
边跨l01=ln+h/2=2200-120-100=2020mm
中跨l02=ln=2200-200=2000mm
跨度相差小于10%，为九跨连续板，按五跨连续版计算。
取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图二
图二
（3）弯矩设置
不考虑板拱作用截面弯矩的折减，查表（《混凝土构件与砌体结构设计》中册，p45表11-1），板的弯矩系数αm分别为：
边支座1/16，边跨中1/14,离段第二支座1/11，中跨跨中1/16，中间支座1/14,中间跨跨中1/16。
MA=-（q+g）lo12/16=-11*2.022/16=-2.81kN·m
M1=（q+g）lo12/14=11*2.022/14=3.21kN·m
MB=-（q+g）lo12/11=-11*2.022/11=-4.08kN·m
MC=-（q+g）lo22/14=-11*2.02/14=-3.14kN·m
M2=M3=（q+g）lo22/16=11*2.02/16=2.75kN·m
（4）正截面弯矩承载力计算
环境类别一类，C25混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm，假定纵向钢筋直径d=10mm，板厚h=80，界面有效高度h0=80-5-15=60mm，板宽取b=1000mm，C25混凝土，α1=1.0，
fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，HPB300级钢筋，fy=270N/mm2。
截面
A
1
B
2
C
弯矩设计值（kN·m）
-2.81
3.21
-4.08
2.75
-3.14
αs=M/（α1fcbh0）
0.066
0.075
0.095
0.064
0.076
ξ=
0.068
0.078
0.100
0.066
0.076
计算界面配筋（mm2）As=ξbh0α1fc/fy
179.8
206.2
264.4
174.5
201.0
实际配筋（mm2）
As=201
As=201
As=252
As=201
As=201
计算结果表明，支座截面的ξ值均小于0.35符合内力重分布原则，As/bh=0335%大于0.45ft/fy=0.45*1.27/270=0.22%，且大于0.2%，满足最小配筋率。
4.次梁设计
根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。
（1）荷载设计值
永久荷载设计值
板传来的永久荷载3.186*2.2=7.01kN/m
次梁的自重0.2*（0.5-0.08）*25*1.2=2.52kN/m
次梁粉刷0.015*（0.5-0.08）*2*17*1.2=0.26kN/m
小计g=9.7862kN/m
可变荷载设计值q=7.8*2.2=17.16kN/m
总荷载设计值g+q=26.95kN/m
（2）计算简图
按塑性内力重分布计算：
主梁截面300mm*650mm
计算跨度l01=1.025ln=5750mm
l02=ln=5700mm
因为跨度相差小于10%，按五跨连续梁计算，计算简图如图三。
图三
查表（《混凝土构件与砌体结构设计》中册，p45表11-1、表11-3）得：
端支座-1/24、边跨跨中1/14、离端第二支座-1/11、离端第二跨中1/16、中间支座-1/14、中间跨跨中1/16。
端支座内侧0.50、离端第二支座内侧0.55外侧0.55、中间支座内侧0.55外侧0.55。
弯矩设计值
MA=-（g+q）lo12/24=-26.95*5.752/24=-37.13kN·m
M1=（g+q）lo12/14=26.96*5.752/14=63.65kN·m
MB=-（g+q）lo12/11=-26.96*5.752/11=-81.00kN·m
M2=M3=（g+q）lo22/16=26.96*5.72/16=54.73kN·m
MC=-（g+q）lo22/14=-26.96*5.72/14=-62.54kN·m
剪力设计值
VA=0.5（g+q）l01=77.48kN
VBl=0.55（g+q）l01=85.23kN
VBr=VC=0.55（g+q）l02=84.49kN
（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形界面计算，翼缘宽度bf’=l/s=6000/3=2000mm,bf’=s+sn=200+2000=2200mm，b+12hf’=200+12*80=1160mm，取三者中较小值，
bf’=1160mm。
截面按一排钢筋布置。
环境类别一类，C25混凝土，梁最小保护层厚度c=20mm，假定箍筋直径10mm，钢筋直径20mm，则一排纵向钢筋ho500-20-10-20/2=460mm，二排纵向钢筋ho=460-25=435mm.
C25混凝土α1=1.0，βc=1，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，纵向钢筋HRB335，箍筋HPB300,fy=300N/mm2，fyv=270N/mm2.
截面
A
1
B
2
C
弯矩设计值（kN·m）
-37.13
63.65
-81.00
54.73
-62.54
或
37.13*106/（1*11.9*200*4602）
=0.074
63.65*106/（1*11.9*1160*4602）
=0.022
81.00*106/（1*11.9*200*4602）
=0.161
54.73*106/（1*11.9*1160*44602
=0.019
62.54*106/（1*11.9*200*4602）
=0.124
0.077
0.022
0.177
0.019
0.133
或
281.0
465.7
645.9
402.2
485.4
选配钢筋（mm2）
2
14
As=308
3
14
As=461
4
16+1
10
As=693.5
2
16
As=402
2
16+1
10
As=480.5
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，As/（bh）=308/（200*500）=0.31%,大于0.45ft/fy=0.45*1.27/300/=0.19%,且大于0.2%，满足最小配筋要求。
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复核，腹筋计算和最小配筋率验算。
hw=h0-hf’=435-80=355mm，hw/b=355/200=1.8<4。
0.25βcfcbh0=0.25*1*11.9*200*435=258.83kN>Vmax=85.23kN
截面尺寸满足要求。
采用6双肢箍筋，计算B支座左侧截面，由Vcs=0.7βcftbh0+fyvAsvh0/s得s=842.86mm。
调幅后受剪承载力应力加强，梁局部范围的箍筋面积增加20%或箍筋的间距减小20%，现调整箍筋间距s=310%0.8=248mm，截面高度在300mm-500mm之间，最大箍筋间距不超过200mm，取s=200mm，为方便施工沿梁长箍筋间距不变。
验算箍筋配筋率下限值
弯矩调幅时要求的配箍率下限为0.24ft/fyv=0.11%。
实际配箍率Asv/bs=56.5/（200*200）=0.14%,满足要求。
5.主梁设计
主梁按弹性理论设计
（1）荷载设计
为简化计算，将梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载9.79*6.0=58.74kN
主梁自重
[（0.65-0.08）*0.3*2.2*25+0.015*（0.65-0.08）*2.2*2*17]*1.2=12.05kN
永久荷载设计值G=58.74+12.05=70.79kN
可变荷载设计值Q=17.16*6.0=102.96kN
（2）计算简图
因为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，计算跨度取支撑中心线之间的距离，L0=6600mm。
主梁的计算简图见图四
图四
（3）内力设计值及包络图
1）弯矩设计值
弯矩M=k1Gl0+k2Ql0,k1，k2由表可查（《混凝土构件与砌体结构设计》中册，附表6-2）
M1max=0.244*70.79*6.6+0.289*102.96*6.6=310.39kN·m
MBmax=-0.267*70.79*6.6-0.311*102.96*6.6=-336.08kN·m
M1max=0.067*70.79*6.6+0.200*102.96*6.6=167.21kN·m
2）剪力设计值
剪力V=k3Gl0+k4Ql0,k3，k4由表可查（《混凝土构件与砌体结构设计》中册，附表6-2）
VAmax=0.733*70.79+0.866*102.96=141.05kN
VBmax=-1.267*70.79-1.311*102.96=-248.27kN
VBrmax=1.0*70.79+1.222*102.96=196.61kN
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
由表（《混凝土构件与砌体结构设计》中册，附表6-2）可知，支座B和C的弯矩值为MB=MC=-0.267*70.79*6.6-0.133*102.96*6.6=-215.12kN·m
在第1跨内，以支座弯矩MA=0，MB=-215.12kN·m的连线为基线，做G=70.79kN，Q=102.96kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载与第2个集中荷载作用点处的弯矩值分别为
M1=1/3（G+Q）l0+MB/3=1/3*（70.79+102.96）*6.6-215.12/3=310.54kN·m（与前面计算的M1max=310.39kN·m接近）
M2=1/3（G+Q）l0+2MB/3=1/3*（70.79+102.96）*6.6-215.12*2/3=238.84kN·m
在第2跨内，以支座弯矩MB=-215.12kN·m，MC=-215.12kN·m的连线为基准线，做G=70.79kN，Q=102.96kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载与第2个集中荷载作用点处的弯矩值分别为
1/3GL0+MB=70.79/3*6.6-215.12=-59.3k8N·m。
②第1，2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载。
第1跨内：
在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-336.08kN·m的连线为基线做G=70.79kN，Q=102.96kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载与第2个集中荷载作用点处的弯矩值分别为
（70.79+102.96）/3*6.6-336.08/3=270.22kN
（70.79+102.96）/3*6.6-336.08*2/3=158.20kN
在第2跨内：
MC=-0.267*70.79*6.6-0.089*102.79*6.6=-185.22kN·m，
以支座弯矩MB=-336.08kN·m，MC=-185.22kN·m的连线为基线，做G=70.79kN，Q=102.96kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载与第2个集中荷载作用点处的弯矩值分别为：
（70.79+102.96）/3*6.6-185.22+（-336.08+185.22）*2/3
=96.46kN·m
（70.79+102.96）/3*6.6-185.22+（-336.08+185.22）/3
=146.74N·m
③第2跨有可变荷载，第1，3跨没有可变荷载
MB=MC=-0.267*70.79*6.6-0.133*102.96*6.6=-215.12kN·m
第2跨两集中力作用点处的弯矩为（G+Q）/3*LO+MB=（70.79+102.96）/3-215.12=167.13kN·m
第1,3跨两集中荷载作用点弯矩位：
G/3*LO+MB/3=70.79/3*6.6-215.12/3=84.03kN·m
G/3*LO+MB/3*2=70.79/3*6.6-215.12/3*2=12.32kN·m
弯矩包络图如图五
图五
（4）承载力计算
1）正截面受弯承载力
跨内按T形界面设计，因跨内没有小于主梁间距的次梁，翼愿计算宽度按L/3=2.2m，b+sn=6m，取较小值bf’=2.2m。
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不同。
板混凝土保护层厚度c=15mm，板上部纵筋直径8mm，次梁上部纵筋直径16mm，假定主梁上部纵筋直径25mm，则一排钢筋时h0=650-15-8-16-25/2=598mm，二排钢筋时h0=598-25=573mm。
纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为1排。
跨内截面经判断都为T形截面。
B支座边的弯矩设计值
MB=MBmax+V0b/2=-336.08+173.75*0.4/2=-301.33kN·m
正界面承载力计算过程列于表
截面
1
B
2
弯矩设计值（kN·m）
310.39
-301.33
167.21
-59.38
或
0.032
0.260
0.017
0.045
0.968
0.740
0.983
0.955
1752.2
2381.3
929.5
339.8
选配钢筋（mm）
4
22+1
18
As=1774.5
4
22+2
25
As=2502
3
22
As=1140
2
22
As=760
2）斜截面受剪承载力
验算截面尺寸hw=h0-hf’=490mm，hw/b=1.63<4,
0.25βcfcbh0=0.25*11.9*300*570=508.73kN>248.27kN界面尺寸满足要求。
计算所需腹筋采用10@200双肢箍筋
Vcs=0.7ftbh0+fyvAsvh0/s=0.7*1.27*300*570+270*157*570/200=286.25kN可以不考虑钢筋起弯。
验算最小配筋率
Ρsv=Asv/bs=157/（300*200）0.26%>0.24ft/fyv=0.10%满足要求。
次梁两侧附加横向钢筋计算:
次梁上传来的集中力FL=58.74+102.96=161.7kN,
h1=650-500=150mm，附加箍筋布置范围s=2h1+3b=2*150+3*200=900mm，取附加箍筋10@200双肢，则在长度s范围内布置附加箍筋排数m=900/200+1=6排，次梁两侧各布置3排，
mnfyvAsv1=6*2*270*78.5=254.34kN>F
因为主梁截面高度超过450mm，需要在梁两侧布置构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面积不小于腹板面积的0.1%，且间距不大于200mm，每侧没2根14，308/（300*570）=0.18%>0.1%,满足要求。
6.施工图
（1）结构平面布置图
（2）板配筋图
（3）
板配筋采用分离式，板面钢筋从支座伸出长度a=L
/4=2000/4=500mm。
（3）次梁配筋图
（4）
（5）
次梁支座截面上部钢筋的第一批剪断点要求离支座边L
/5+20d=5700/5+20*16=1460mm,截断面积要求小于总面积的二分之一，B支座阶段216，308/693.5=0.4<0.5.C支座切断1&10,78.5/480.5=0.2<0.5,均要求满足：
B支座第二批切断1&10，离支座边L
/3=5700/3=1900mm，剩余2&14兼做架立筋，端支座上部钢筋伸入主梁长度L
=（0.14*300/1.27）d=463mm,下部纵向钢筋在中间支座锚固长度L
>=12d=192mm.
主梁配筋图：
主梁纵向钢筋的弯矩和切断，需要按弯矩包络图确定。
底部纵向钢筋全部伸入支座，不配置弯起钢筋，所以仅需确定B支座上部钢筋的
切断点，截取负弯矩的包络图见图将B支座的④，⑤，⑥号钢筋按钢筋面积比确定各自抵抗的弯矩，如④号钢筋（2&22，A
=760mm
）抵抗弯矩为30.33*760/2381.3=96.17kN.m。
钢筋的充分利用点和不需要点的位置可按几何关系求得；第一批截断⑤号筋（2&25）因截断点位于受拉区，离该钢筋充分利用距离大于1.2L
+1.7h
=1.2*（0.14*300/1.27*25）+1.7*570=1961mm。
截断点离该钢筋不需要点的距离应大于1.3h
（741mm）和20d（500mm）。
⑤号钢筋截点离B支座中心线距离；按第一个条件时1961+116=2077mm,按第二个条件时741+661=1420mm，由第一个条件控制⑥号钢筋（2&22）1.2L
+1.7h
=1.2*（0.14*300/1.27*22）+1.7*570=1842mm截断距B中心线距为1842+706=2548mm。
主梁计算简图取为连续梁，忽略3柱对主梁弯曲转动的约束作3用，
梁柱的线刚度比越大，这种的约束作用越小。
内支座因节点，不平衡弯矩较小，约束作用较小，可忽略，边支座的约束作用不可忽略。
主梁边跨的固端弯矩：
M
=4*（G+Q）L
/27=4*（70.79+102.96）/627*6.6=169.89kN.m
主梁线刚度比5.36则梁端的最终弯矩：
M
=-169.89+5.36/（5.36+2*1）*169.89=-46.17kN.m
将④筋贯通，可承受负弯矩158.17>M
满足要求。
因主梁的腹板高度h
=610-80=530>450mm，需要在梁的两侧配置纵向构造钢筋。
现每侧配置2&14，配筋率308/（300*530）=0.2%,
满足要求。
主梁配筋图如下：
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