水工钢筋混凝土结构课程设计单向板肋形结构设计指导书精.docx

1、水工钢筋混凝土结构课程设计单向板肋形结构设计指导书精 水工钢筋混凝土结构课程设计单向板肋形结构设计指导书2014年6月一、结构布置在肋形楼盖结构中,结构布置包括柱网、承重墙、梁格和板的布置,需注意的问题如下:(1 承重墙、柱网和梁格布置应满足建筑使用要求柱网尺寸宜尽可能大,内柱在满足结构要求的情况下尽可能少设。 (2 结构布置要合理、经济 由于墙柱间距和柱网尺寸决定着主梁和次梁的跨度,因此,它们的间距不宜过大,根据设计经验,主梁的跨度一般为 5m8 m ,次梁为 4m6 m 。 梁格布置力求规整,梁尽可能连续贯通,板厚和梁的截面尺寸尽可能统一。在较大孔洞的四周、非轻质隔墙下和较重的设备下应设置

2、梁,以避免楼板直接承受集中荷载。 由于板的混凝土用量占整个楼盖的50%70%,因此,应使板厚尽可能接近构造要求的最小板厚。根据设计经验及经济效果,板的跨度即次梁的间距一般为1. 72. 7 m ,常用跨度为 1.7m2.5m 左右。 为增强横向刚度,主梁一般沿房屋横向布置,并与柱构成平面内框架,这样可使整个结构具有较大的侧向刚度。内框架与纵向的次梁形成空间结构,因此房屋整体刚度较好。当横向柱距大于纵向柱距较多时,也可沿纵向布置主梁。因为主梁承受的荷载较大,减小其跨度既可减少内力,又可增加房屋净高。 (3 单向板和双向板肋形结构的区别若板的两个方向跨度比21/2l l 时,按双向板肋形结构设计;

3、若21/2l l ,则按单向板肋形结构设计。二、初步选择板、梁的截面尺寸 1、板的厚度板的尺寸除满足承载力、刚度、裂缝宽度要求外,尚应满足施工要求。板厚取40/0l h ;按施工要求,一般楼板厚度为60mm120mm ,密肋板厚度不少于50mm ,工业建筑楼板厚度不少于70mm ,本设计楼板厚度可选80mm 。2、次梁的截面尺寸次梁高度取0111812h l =,宽度取h b =2131。3、主梁截面尺寸主梁高度取011148h l =,宽度取h b =2131。三、在计算书上绘出结构平面布置图在计算书上画出结构布置,如图1。注意标注出柱、主梁、次梁和板的名称(或编号,并确定板、次梁和主梁的计

4、算单元及负荷范围。图1 单向板肋形楼盖结构平面布置图四、单向板的设计按塑性内力重分布方法计算单向板内力,对多跨连续板沿板的长边方向取1米宽的板带作为板的计算单元。1、计算简图图2 计算跨度示意图板在墙上的支承长度a 不小于120mm ,中间支座宽度即为次梁宽度。计算跨度按图2进行计算,其中,B-1 B-1B-1 B-1B-2B-2B-2B-2 B-3B-3B-4 B-4 B-5 B-5 B-6 CL-1 CL-1CL-1 CL-1 CL-1 CL-1 CL-1CL-1 CL-1Z L -1Z L -1Z L -1Z L -1120250120250120250 120 250l nl n l

5、nbb a l 0=l n l 0=l n次梁:l 01= l n +0.025l n 和l 01= l n +a /2 取小值板:l 01= l n +h /2 和 l 01= l n +a /2 取小值边跨:取 201h l l n +=, 201al l n += 两式较小值 中间跨:n l l =0 82318649边跨与中间跨计算跨度相差若不超过10%,可按等跨连续板计算内力;多于五跨连续板按五跨计算内力;小于或等于五跨的连续板按实际跨数计算内力。板的计算简图见图3。 g+q图3 板的计算简图2、板的荷载计算板的荷载计算可列表计算,见表1。表1 板的荷载计算表3、板的内力计算板考虑塑

6、性内力重分布后,各跨中及支座截面的弯矩系数值按图4采用,各跨中及支座截面的弯矩按式20(l q g M +=计算。 图4 单向板内力系数板一般均能满足斜截面抗剪承载力要求,所以只进行正截面承载力计算。计算B 支座负弯矩时,计算跨度取相邻两跨的较大值。板的弯矩计算见表2。表2 板的弯矩计算表截 面 边跨中M 1B 支座M B中间跨中M 2、M 3中间支座M C弯矩值(kNm 20(l q g M +=荷 载 种 类荷载标准值 (kN/mm 2荷载分项系数荷载设计值 (kN/mm 2永 久荷 载 20mm 厚水泥砂浆面层80mm 厚现浇板自重15mm 厚板底抹灰 小 计(g - 可变荷载(q 总荷

7、载(g+q -4、板的配筋计算b =1000mm ,h 0=h -20=60mm 。各截面配筋计算过程见下表,中间区格中间板的四周与梁整体连接,由于拱效应,弯矩有所降低,故M 2、M 3及M C 应降低20%,计算结果可以填在表3内。5、绘制板的模板配筋图板的配筋一般采用分离式,板的配筋图按1:501:100的比例绘制在2#图纸上。表3板正截面承载力计算表五、次梁设计次梁按考虑塑性内力重分布设计。1、荷载设计值按考虑内力重分布设计,根据厂房的实际情况,楼盖的次梁和主梁的活荷载一律不考虑梁从属面积的荷载折减。永久荷载包括:板传来的恒荷载、次梁自重和次梁底及两侧的粉刷重量;可变荷载仅考虑板传来的楼

8、面活荷载。可按表4进行计算。表4 次梁的荷载计算表截 面边跨跨中 M 2 第一内支座M B中间跨中 M 3 中间支座M C 边区格中间区格边区格 中间区格(kN mMbf Mh h x c d 2200-= 00.35(mmx h 2(mm c S yf bxA f =选配钢筋(实配A S 2min (mm S A bh 荷 载 种 类荷载标准值 (kN/mm 荷载分项系数荷载设计值 (kN/mm 永 久荷 载板传来的恒荷载 次梁自重次梁底及两侧的粉刷自重小 计(g - 可变荷载(q 总荷载(g+q -2、计算简图次梁在墙上的支承长度a 不小于240mm ,中间支座宽度即为主梁宽度。计算跨度按

9、图2进行计算,其中,边跨:取 010.025n n l l l =+, 201al l n += 两式较小值 中间跨:n l l =0边跨与中间跨计算跨度相差若不超过10%,可按等跨连续板计算内力;多于五跨连续板按五跨计算内力;小于或等于五跨的连续板按实际跨数计算内力。次梁的计算简图见图5。g+q 图5 次梁的计算简图3、弯矩设计值和剪力设计值的计算次梁考虑塑性内力重分布,各跨中及支座截面的弯矩系数mp 值按表5采用,各跨中及支座截面的弯矩按式20(mp M g q l =+计算。表5 次梁的弯矩系数表截面位置 边跨中M 1 B 支座M B 中间跨中M 2、M 3中间支座M Cmp 1/11

10、-1/11 1/16 -1/14 计算跨度l 0(m M=mp (g +q l 02 (kN.m次梁各支座截面的剪力系数vb 值按表6采用,剪力按式(vb n V g q l =+计算。表6 次梁的剪力系数表截面位置 边支座Q A第一内支座Q B l第一内支座Q B r 中间支座Q C l 、Q C rvb 0.45 0.60 0.55 0.55 净跨度l n (m(vb n V g q l =+ (kN4、承载力计算1正截面受弯承载力计算支座承受负弯矩,翼缘位于受拉区,按矩形截面进行设计;而跨中翼缘位于受压区,按T 形截面计算,翼缘计算宽度按教材表3-3进行计算。正截面承载力计算过程可列于表

11、7。表7 次梁正截面受弯承载力计算截面位置 边跨中M 1B 支座M B中间跨中M 2中间支座M C中间跨中M 3弯矩设计值M (kN.m截面类型S A S (mm 2 选配钢筋 实际配筋面积(mm 22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斜截面承载力计算过程可列于表8。表8 次梁斜截面受弯承载力计算截面位置 边支座Q A第一内支座Q B l 第一内支座Q B r中间支座Q C l中间支座Q C r剪力设计值V (kN0.25f c bh 0 0.07f c bh 0 弯起钢筋 箍筋用量六、主梁设计主梁内力按弹性理论设计1、荷载设计值主梁的自重和主梁底及两侧的粉刷自重

12、为均布荷载,但此荷载值与次梁传来的集中荷载值相比很小,为简化计算,采取就近集中的方法,把主梁自重集中到集中荷载作用点,将主梁视为承受集中荷载的连续梁来计算。主梁承受的永久荷载包括:次梁传来的恒荷载、主梁自重和主梁底及两侧的粉刷重量;主梁承受的可变荷载仅考虑次梁传来的可变荷载。可按表9进行计算。2、计算简图主梁在墙上的支承长度a 不小于370mm ,中间支座宽度即为柱横截面高度。计算跨度按图6进行计算,其中,边跨:取 010.05n n l l l =+, 201al l n += 两式较小值 中间跨:0c l l =表9 主梁的荷载计算表 图6 按弹性理论分析连续梁、板的计算跨度边跨与中间跨计

13、算跨度相差若不超过10%,可按等跨连续板计算内力;主梁的计算简图见图7。图7主梁的计算简图3、弯矩设计值和剪力设计值的计算荷 载 种 类荷载标准值(kN 荷载分项系数荷载设计值(kN 永久荷 载 次梁传来的恒荷载主梁自重主梁底及两侧的粉刷小 计(G - 可变荷载(Q 总荷载(G+Q -Q GQ GQ GQ GQ G Q G l 01l 0l 01集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数可由教材附录八的表格查得,也可以由表10查得。各跨中及支座截面的弯矩按式M=1GL+2QL;各支座截面剪力按式V=1G+2Q。其中,1、1分别为永久荷载作用下的弯矩及剪力系数;2、2分别为可变荷载作用下的弯矩及剪

14、力系数。表10 集中荷载作用下三跨连续梁的弯矩及剪力系数 按弹性理论计算内力时,需要考虑可变荷载的最不利布置方式,因此应将永久荷载和可变荷载作用下的内力单独计算,然后对控制截面内力进行组合,计算各截面及支座的最大内力或最小内力。主梁各截面及支座的弯矩及剪力系数由表10查得后,可计算出相应的弯矩及剪力,可参考表11进行,为便于绘制主梁内力包络图,应将每种荷载作用形式下的内力图绘制出来,荷载组合时再将每种组合方式下内力图绘制出来,合并到同一坐标系下即得内力包络图。值得注意的是主梁的结构对称且荷载对称,只需画出一跨半的内力包络图即可。内力组合可按表12和表13进行。表11 主梁内力计算表(供参考项次

15、示意图内力计算截面1M1V M1M BM2V AV B lV B r截面1M1V M1M BM2V AV B lV B r截面1M1V M1M BM2V AV B lV B r截面1M1V M1M BM2V AV B lV B r截面1M1V M1M BM2V AV B lV B r表 12 主梁弯矩组合 项次 + + + + Mmax 组合 Mmax Mmin 组合 Mmin 表 13 主梁剪力组合 项次 + + + + Vmax 组合 Vmax Vmin 组合 Vmin VA VBl VBr M1 Ma MB M2 Mb 4、承载力计算 1）正截面受弯承载力计算 支座承受负弯矩，翼缘位于受

16、拉区，按矩形截面进行设计；而跨中翼缘位于受压区，按 T 形截面计算，翼缘计算宽度按教材表 3-3 进行计算。正截面承载力计算过程可列于表 14。 表 14 主梁正截面受弯承载力计算 截面位置 弯矩设计值 M(kN.m 截面类型 S AS(mm2 选配钢筋 实际配筋面积(mm2 边跨中 M1 B 支座 MB 中间跨中 M2 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 斜截面承载力计算过程可列于表 15。 10 表 15 主梁斜截面受弯承载力计算 截面位置 剪力设计值 V(kN 0.25fcbh0 0.07fcbh0 弯起钢筋 箍筋用量 边支座 QA B 支座 QBl B

17、 支座 QBr 5、主、次梁交接处附加横向钢筋计算 在主梁与次梁交接处， 主梁的梁腹承受由次梁传来的集中荷载作用， 因而有可能在主梁 的中下部出现斜向裂缝。为防止破坏，应在此交接处设置附加横向钢筋（箍筋或吊筋） 。 (a 主梁与次梁交接处斜向裂缝 (b吊筋形式 (c 箍筋形式 图 8 主梁与次梁交接处箍筋和吊筋形式 考虑到主梁与次梁交接处的破坏面大体如图 8(b和(c虚线所示，故附加横向钢筋应布 置在 S=2h1+3b 的范围内，其数量按下式计算： Asv 2 f yv sin a gdF 式中：F 次梁传给主梁的集中荷载设计值（应扣除主梁自重） ； fyv 附加横向钢筋的抗拉强度设计值； 附

18、加横向钢筋与梁轴线的夹角，一般取 =45； 七、施工图绘制 施工图绘制必须符合国家制图标准房屋建筑制图统一标准和建筑结构制图标准 ， 图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图设计深度要求。 1 结构平面布置图 参照图 2 画出结构平面布置，注意哪些用实线表示，哪些用虚线表示。给板、主梁和次 梁编号，尺寸标注要求清楚、完整。 11 2 板的配筋图 板的钢筋负弯矩筋画在上边（左边） ，正弯矩筋画在下边（右边） 。图上标注的受力钢 筋直径和间距与计算书上计算出来的要相对应。 沿墙四周、 单向板的非受力方向和横向主梁 上设计构造钢筋。所有钢筋注明直径和间距，受力负筋和构造负筋注明尺寸。所

19、有钢筋均编 号，编号相同的钢筋只需在一处注明钢筋直径、间距和尺寸。 钢筋用粗线表示，其他用细线表示。 3 主、次梁的配筋图 画出梁的纵断面图和每跨的跨中和支座处的横断面图。 主梁钢筋截断点和起弯点应根据 弯矩包络图确定， 钢筋在支座的锚固长度应根据构造要求确定。 在梁的纵断面图上标注钢筋 的编号和断点位置。除开计算得到的纵向受力钢筋和箍筋以外，还要设计构造钢筋：边支座 的构造负筋和架力钢筋。横断面图上应将钢筋的根数、钢筋位置、钢筋直径、钢筋编号表示 清楚。 在一个横断面图上应标注断面宽度和高度。 横断面图上的钢筋编号与纵断面图应一致， 且纵横断面图上的受力钢筋直径与根数与计算书上计算得到的应一致。 箍筋的直径与间距应 与计算书上一致。 画抽筋图时应将梁上部钢筋画在上边， 下部钢筋画在下边； 钢筋的长短与纵断面图上的 钢筋对应。注意同一张图上，断面编号只能出现一次，如只能有一个 1-1 断面。 钢筋用粗线表示，其他均用细线。级钢筋的断点用短斜线表示，级钢筋端头本身带 有圆弯钩。直径、长短和形状完全相同的钢筋用同样的编号。 12