整体式单向板肋梁楼盖结构设计.docx

1、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

2、。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 11混凝土结构的应用及前景 21.1混凝土结构应用现状 21.2混凝土结构的发展前景 22整体式单向板肋梁楼盖设计实例 32.1基本设计资料 32.2结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定 42.3板的设计 52.4次梁的设计 72.5主梁的设计 103 混凝土结构施工中常见的质量通病 163.1混凝土结构质量的重要性 163.2常见的建筑施工质量通病 16参考文

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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 400mm 400mm。2、 设计资料(1)楼板平面尺寸为19.8m 33m，如下图所示：c:ESCO皿I-:moo图2.1楼板平面

8、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 . - 8 - . - - . . . - ! - .SWfO _ . . _ - . _ 81 . - . ! _. - - _ - . “ - . ! _ _ _ . .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 /m34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/

9、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 _B3CJ /74/.一 一! -111= 11 MP T /Bl-02Bl .CZ!-5/II _ _ _ 1:1 = L T 八I1 11 F iC-：/一660066006600660CC 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h 2200/30 73mm，对

10、工业建筑的楼盖板，要求h 70mm，取板厚h 100mm。次梁截面高度应满足 h l /18 l /12 367 550mm，考虑到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足 h 1/15 1/10 6600/15 6600/10 440 660mm，取h 650mm。截面宽度取为b 300mm。柱的截面尺寸 b h 400mm 400mm2.3板的设计(1 )荷载计算20.02 20 0.4 kN/m20.1 25 2.5 kN/m0.02 17 0.34 kN/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

11、：(2 )计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为 200mm 500mm,现浇板在墙上的支承长度为 a 120mm，板的计算跨度:边跨 1。1 In h/2 2200 120 100 50 2030 1.025J 2029.5mm，取边跨计算跨度为2030mm中间跨 l02 ln 2200 200 2000mm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/m2.5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

12、跨中B离端第一支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数 m1/11-1/111/16-1/14计算跨度|0(m)l01 =2.03l01 =2.03102 =2.002 =2.02M m(g q)l。(kN.m)13.0 X 2.03 X2.03/11=4.87-13.0 X 2.03 X2.03/11=-4.8713.0 X 2.02.0/16=3.25-13.0 2.02.0/14=-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 c 15mm,实际取20mm。假定纵向钢筋直径d为10mm ,则截面有效高度h0 h c d /2 100 20 10/

13、2 75mm ；板宽2b 1000mm。 C25 混 凝土， 1 1.0, fc 11.9N/mm ； HPB 235 钢 筋，fy 210N/mm2对轴线间的板带，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1B2C弯矩设计值(KN.m)4.87-4.873.25-3.71s M/( 1fcbh2)0.0730.0730.0490.0571 J1 2 s0.0760.10.0760.350.0500.10.0550.35轴线计算配筋（mrf）A bh0 1fc/ fy323.032

14、3.0212.5233.8实际配筋（mr2）| 丰 1020010200申 8200申 8200As=393As=393As=251As=251轴线计算配筋（mrf）A bh0!fc/fy323.0323.00.8 X 212.5=1700.8 X 233.8=187.04实际配筋（mrf）|审10200| 中 10200中 8/10200中 8/10200As=393As=393As=308As=308配筋率验算P=0.45ft/fy=0.45 1.27/210=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

15、）荷载设计值永久荷载设计值板传来永久何载3.89 2.2 8.56KN/m次梁自重0.20 0.50-0.10 . 25 1.2 2.4KN/m次梁粉刷2 0.02 0.50 0.10 17 1.2 0.33KN/m小计g 11.29KN/m活荷载设计值q9.1 2.2 20.02KN/m何载总设计值gq 31.31KN/m（2 ）计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面为300mm 650mm。次梁在墙上支承长度为a 240mm，计算跨度:边跨 l01 ln a/2 6600 120 300/2 120 6450mm中间跨 l02 ln 6600 300 6300mm图2.8 次梁的实际结构因

16、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: 1Trr一 A11rB 2lc 2-riC 2丄Bf厂厂1/ /A64506300630063006450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m1/11-1/111/16-1/14计算跨度|0（m）lo1 =6.45lo1 =6.45l 02 =6.3102 =6.32M m(g

17、 q)lo (kN - m)118.42-118.4277.67-88.76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 v0.450.60.550.55净跨度1 n（m）l n1 =6.33l n 1 =6.33l n2 =6.3l n2 =6.3V v(g q)ln(KN)89.19118.92108.49108.49（4 ）配筋计算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bf 1。/3 6600/3 2200mm，又 bf b s 2200mm。故取 bf

18、2200mm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 c 25mm。则一排纵向钢筋h0 500 35 465mm。2 2C25混凝土， 1 1.0, fc 11.9N / mm , ft 1.27N/mm纵向钢筋采用 HRB335, fy 300N / mm2 箍筋采用 HPB235, fyv 210N /mm2。判定T形截面类型：1fcbfhf(h0 hf /2) 1.0 11.9 2200 100 (465 100/2) 1086.47 kN - 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1B2C

19、弯矩设计值(kN.m)118.42-118.4277.67-88.76s M /( 1 fcbh)或 s M/(1fcbf岸)0.0210.2300.350.0140.1720.35J 2 s0.0210.2650.0140.190A bh0 1 fc / fy或 A bfh0 1仁/ fy852.2977.6568.1700.9选配钢筋(mri)3金2044 182金223亞18As=942As=1017As=760As=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/(200 500) 0.76%,此值大于 0.45ft/fy 0.1

20、9%，同时大于 0.2%,满足最 小配筋率的要求。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) 。hw h hf 465 100 365mm,因 hw /b 365/200 1.83 4。截面尺寸按下式验算：0.25 cfcbh0 0.25 1 11.9 200 465 276.7 Vmax 118.92 KN，截面尺寸满足 要求。计算所需腹筋：采用0 8双肢箍，计算支座B左侧截面。由Vcs 0.7ft bh fyVAvh)/s，可得到箍筋间距：s fyvA.vh0 /(VBl 0.7ftbho) 210 101 465/(118.92 103 0.7 1.27 200

21、465)=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， s 0.8 272 218mm,截面高度在300 500mm的梁，最大箍筋间距 200mm，最后取箍筋间距s 200mm。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) 0.02 2.2 17 1.2 0.99KNG 74.51 10.89 0.99 86.39KN可变荷载设计值 Q 20.02 6.6 132.13KN（2 ）计算简图边跨支承长度 370mm，中间支承在 40

22、0mm 400mm的混凝土柱上。跨度计算净跨ln 6600 200 120 6280mm。因 0.025ln 157mm，小于 a/2 370/2 185mm。则边跨计算长度 丨0 1.025ln b/2 6637mm，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 .39kNQ=132.13KNQ 丁 ，忑663766006637图2.14主梁的计算简图(3)内力设计值弯矩设计值计算：弯矩： M kiGI。 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

23、2.15 主梁弯矩组合计算何载项次荷载简图左边跨中1B支座中间跨中2C支座k1 (k2)k1 (k2)k1 (k2)k1 (k2)MMBMMC1恒荷载|G1G11GJ0.244-0.2670.067-0.267rf) f rr rr / rrA BCD139.90-153.0938.20-152.242活何载JQQJ0.289-0.133-0.133-0.1331 2 A BCD253.44-116.63-115.98-115.983活何载1Q一-0.1330.200-0.133览 4 T t1 2A BCD一-116.63174.41-115.984活何载iQ 1QI0.229-0.3110

24、.170-0.0891AB2C D200.82-272.73148.25-77.615活何载Q一-0.0890.170-0.311一-78.05148.25-271.211 2A BCD组合弯矩值(kN - m)1+2393.34-269.72-77.78-268.221+3一-269.72212.61-268.221+4340.72-425.82186.45-229.851+5一-231.14186.45-424.45注：上表中系数k的括号内数字为活荷载项对应的系数剪力设计值计算剪力 V k3G k4Q表2.16 主梁剪力组合计算何载项次荷载简图VaVBlVBrk3 ( k4)k3 (k4)

25、k3 ( k4)1恒荷载鬥鬥0.733-1.2671.000g 1 1 叩弓 j j W- . | ”口A BCD63.32-109.4686.392活何载iQPj0.866-1.13401 2A B C D114.42-149.840.003活何载Qi-0.133-0.1331.0001 宀 2A BCD-17.57-17.57132.134活何载JQ!Pi0.689-1.3111.2221 A B2C D91.04-173.22161.465活何载1Q円-0.089-0.0890.778-11.76-11.76102.801 2A B C D组合剪力值(kN)1+2177.74-259.3

26、086.391+345.75-127.03218.521+4154.36-282.68247.851+551.56-121.22189.19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 bf l0/3 660C/3 2200mm和b Sn 6600mm中较小值确定，取bf 2200mm。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 h0 650 35 615mm，取h0 615mm。支座B截面的有效高度为 h0 650-60 590mm。表2.18 主梁正截面计算截面1B2弯矩设计值(KN.m393.34-425.82212.61-77.78s M /( 1fcbho)或s M /( 1fcb；ho)0.0400.3430.0210.0