土木工程（建筑工程方向）畢業(yè)論文鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋設(shè)計

1、 學號 09031020205001 中 南 大 學 現(xiàn) 代 遠 程 教 育畢 業(yè) 論 文論文題目 鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋設(shè)計 姓 名 專 業(yè) 土木工程（建筑工程方向） 層 次 專升本 入學時間 2009年春 管理中心 河北教學管理中心 學習中心 石家莊學習中心 指導教師 張恒杰 2011年 5 月 8 日 摘 要本文介紹了鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋設(shè)計。首先，通過已知設(shè)計資料和所用材料，結(jié)合有關(guān)規(guī)定進行樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置；其次，分別對板、次梁和主梁的截面尺寸、跨度以及荷載分布進行計算，并繪制計算簡圖。最后，按塑性內(nèi)力重分布方法對板和次梁進行內(nèi)力分析、計算，根據(jù)所求得的剪力和彎矩設(shè)計值以及

2、構(gòu)件各自的計算特點和構(gòu)造要求合理配置鋼筋。同樣按彈性內(nèi)力重分布方法對主梁進行內(nèi)力分析根據(jù)所得計算結(jié)果、構(gòu)造要求和內(nèi)力包絡(luò)圖合理配筋，并繪制各構(gòu)件的配筋圖。關(guān)鍵詞：單向板；肋梁；樓蓋；設(shè)計 目 錄第1章 緒 論1第2章 樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置32.1 柱的布置32.2 板的布置32.3 梁的布置42.3.1 主梁的布置42.3.2 次梁的布置4第3章結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算53.1計算方法的選擇53.2荷載的計算53.2.1板的計算53.2.2次梁的計算63.2.3主梁的計算63.3鋼筋混凝土連續(xù)梁、板內(nèi)力重分布的計算63.3.1板和次梁的內(nèi)力重分布計算73.3.2 板的內(nèi)力計算73.3.3 次梁的內(nèi)力計算73

3、.3.4 主梁內(nèi)力的計算8第4章 截面配筋的計算特點與構(gòu)造要求94.1 單向板94.2次梁114.3主梁12第5章 結(jié)論15參考文獻16致 謝17第1章 緒 論本章主要介紹現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋的設(shè)計內(nèi)容，對現(xiàn)澆雙向板肋梁樓蓋僅作簡單介紹：1.建筑結(jié)構(gòu)承重體系構(gòu)成樓、屋蓋的梁板結(jié)構(gòu)是水平結(jié)構(gòu)體系；承重砌體、柱、剪力墻、筒體等是豎向結(jié)構(gòu)體系。2.樓蓋的主要結(jié)構(gòu)功能1）把樓蓋上的豎向力傳給豎向結(jié)構(gòu)；2）把水平力傳給豎向結(jié)構(gòu)或分配給豎向結(jié)構(gòu)；3）作為豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的水平聯(lián)系和支撐。3.樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求1）在豎向荷載作用下，滿足承載力和豎向剛度的要求；2）在樓蓋自身水平面內(nèi)要有足夠的水平剛度和整體性；3）

4、與豎向構(gòu)件有可靠的連接，以保證豎向力和水平力的傳遞。4.樓蓋結(jié)構(gòu)類型的分類方法根據(jù)施工方法的不同，鋼筋混凝土樓蓋可分為裝配式、裝配整體式和現(xiàn)澆式三種。裝配式混凝土樓蓋造價較低，施工進度快，預制構(gòu)件質(zhì)量穩(wěn)定，便于工業(yè)化生產(chǎn)和機械化施工，故在建筑中應用非常廣泛。為了提高裝配式樓蓋的整體性，可采用裝配整體式樓蓋。這種樓蓋是將各種預制構(gòu)件吊裝就位后，通過整結(jié)方法，使之構(gòu)成整體。由于現(xiàn)澆式樓蓋整體剛性好，抗震性強，防水性能好，故適用于各種有特殊布局的樓蓋?，F(xiàn)澆式樓蓋按樓板受力和支承條件不同，可分為肋形樓蓋和無梁樓蓋。肋形樓蓋又分為單向板肋形樓蓋、雙向板肋形樓蓋和井式樓蓋等。無梁樓蓋是指將板直接支承在柱頂

5、的柱帽上，不設(shè)主、次梁，因而天棚平坦，凈空較高，通風與采光較好，主要用于倉庫、商場等建筑中。5.肋形樓蓋的簡介肋形樓蓋是由板、次梁、主梁等構(gòu)件組成的，板的四周可支承于次梁、主梁或磚墻上。這種彎曲后短向曲率比長向曲率大很多的板叫單向板。當板的長邊與短邊相差不大時，由于沿長向傳遞的荷載也較大，不可忽略，板彎曲后長向曲率與短向曲率相差不大，這種板叫雙向板?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gb 500102002）以下簡稱規(guī)范中規(guī)定了這兩種板的界定條件：（1） 兩對邊支承的板應按單向板計算；（2） 四邊支承的板，當長邊與短邊之比小于或等于2時，應按雙向板計算；（3） 四邊支承的板，當長邊與短邊之比大于或等于3時，

6、應按單向板計算；（4） 四邊支承的板，當長邊與短邊之比介于2和3之間時，宜按雙向板計；但也可按沿短邊方向受力的單向板計算，此時應沿長邊方向布置足夠數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。第2章 樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置對結(jié)構(gòu)平面進行合理的布置，即根據(jù)使用要求，在經(jīng)濟合理、施工方便前提下，合理地布置板與梁的位置、方向和尺寸，布置柱的位置和柱網(wǎng)尺寸等。例如某工廠倉庫的樓蓋建筑平面圖，如圖2.1所示，環(huán)境類別為一類。樓面均布活荷載標準值為，樓蓋結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋，豎向承重結(jié)構(gòu)體系采用外磚墻和鋼筋混凝土內(nèi)柱承重方案。設(shè)計資料：1.樓面恒載：樓面面層用厚石灰砂漿粉刷。2.材料：混凝土強度等級從c25；梁內(nèi)受力縱筋

7、為hrb335，其他為hpb235鋼筋。 圖2.1 樓蓋建筑結(jié)構(gòu)平面圖2.1 柱的布置柱的間距決定了主、次梁的跨度，因此柱與承重墻的布置不僅要滿足使用要求，還應考慮到梁格布置尺寸的合理與整齊，一般應盡可能不設(shè)或少設(shè)內(nèi)柱，柱網(wǎng)尺寸宜盡可能大些。根據(jù)經(jīng)驗，柱的合理間距即梁的跨度最好為：次梁，主梁。另外柱網(wǎng)的平面應布置成矩形或正方形為好，尺寸為。2.2 板的布置墻厚，板伸入墻體，板的跨度為，因此按單向板設(shè)計。確定板厚：按跨高比條件，要求板厚，對工業(yè)建筑的樓蓋板，要求，取板厚。2.3 梁的布置2.3.1 主梁的布置為增加房屋的橫向剛度，主梁一般沿橫向布置較好，這樣主梁與柱構(gòu)成框架或內(nèi)框架體系，使側(cè)向剛

8、度較大。如圖2.2所示縱墻在主梁端部處有外伸扶壁，主梁擱置長為，主梁沿橫向布置，跨度為，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，主梁的截面高度應滿足，取，。圖2.2 梁的布置(a) 主梁沿橫向布置；(b) 主梁沿縱向布置；(c) 有中間走廊2.3.2 次梁的布置次梁間距決定了板的跨度，將直接影響到次梁的根數(shù)、板的厚度及材料的消耗量。從經(jīng)濟角度考慮，確定次梁間距時，應使板厚為最小值。據(jù)此并結(jié)合剛度要求，次梁間距即板跨一般取為宜，最大一般不超過。次梁伸入墻體，次梁沿縱向布置，次梁的跨度為。次梁截面尺寸的確定：次梁截面高度應滿足,考慮到樓面活荷載比較大，取。截面寬度，取。第3章 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算構(gòu)件計算的順序與荷載傳遞

9、順序（即板、次梁、主梁、墻或柱子、基礎(chǔ)、地基）相同：首先是板，其次是梁，最后是主梁計算內(nèi)容包括：選擇合適的計算方法；計算內(nèi)力值。3.1計算方法的選擇計算方法有按彈性理論計算和按塑性理論計算兩種。前者考慮了鋼筋混凝土具有一定的彈性，而后者考慮了鋼筋混凝土具有一定的塑性，將某些截面的內(nèi)力適當降低后配筋，但構(gòu)件容易開裂，不能用與下列結(jié)構(gòu)：（1） 直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)；（2） 對裂縫開展寬度有較高要求的結(jié)構(gòu)；（3） 重要部位的結(jié)構(gòu)。其中在本設(shè)計中板和次梁按塑性內(nèi)力重分布方法，主梁按彈性方法計算。3.2荷載的計算樓面荷載包括永久荷載g和可變荷載q。永久荷載包括板、梁自重、隔墻重和固定設(shè)備重等?？勺兒奢d

10、包括人和臨時性設(shè)備重、作用位置和方向隨時間變化的其它荷載。3.2.1板的計算1.板的恒荷載標準值水泥砂漿面層： 鋼筋混凝土板 石灰砂漿 則板的恒荷載標準值： 2.恒荷載分項系數(shù)取；因樓面活荷載標準值大于，所以活荷載分項系數(shù)應取。于是板的恒荷載設(shè)計值 活荷載設(shè)計值 3.荷載總設(shè)計值 3.2.2次梁的計算根據(jù)結(jié)構(gòu)平面布置次梁所承受的荷載范圍的寬度為相鄰兩次梁間中心線間的距離，即，所以荷載設(shè)計值如下：1.恒荷載設(shè)計值板傳來的恒荷載 次梁自重 次梁粉刷 則次梁的恒荷載設(shè)計值為： 2.活荷載設(shè)計值 3.荷載總設(shè)計值 3.2.3主梁的計算主梁主要承受次梁傳來的荷載和主梁的自重以及粉刷層重，為簡化計算，主梁

11、自重，粉刷層重也簡化為集中荷載，作用于與次梁傳來的荷載相同的位置。1.恒荷載設(shè)計值次梁傳來的恒荷載 主梁自重（含粉刷） 恒荷載 ，取 2.活荷載設(shè)計值 ，取3.荷載總設(shè)計值 3.3鋼筋混凝土連續(xù)梁、板內(nèi)力重分布的計算鋼筋混凝土連續(xù)梁、板內(nèi)力重分布可按塑性和彈性理論分別進行計算。一般板和次梁按塑性內(nèi)力重分布方法計算，主梁按彈性方法進行計算?？紤]塑性內(nèi)力重分布的計算法充分考慮了材料的塑性性質(zhì)和非線性關(guān)系，解決了彈性計算法的不足。3.3.1板和次梁的內(nèi)力重分布計算連續(xù)板和次梁按塑性理論計算內(nèi)力的方法：在均布荷載作用下，等跨連續(xù)梁、板的內(nèi)力可用由彎矩調(diào)幅法求得的彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)按下式計算： 公式 公

12、式當?shù)瓤邕B續(xù)梁上作用有間距相同、大小相等的集中荷載時，各跨跨中和支座截面的彎矩設(shè)計值可按下式計算： 公式 公式3.3.2 板的內(nèi)力計算計算板的彎矩設(shè)計值：當板的彎矩系數(shù)分別為：邊跨中為；離端部第二支座為；離端部第二跨中為；中間支座為。故 3.3.3 次梁的內(nèi)力計算1.彎矩設(shè)計值 2.剪力設(shè)計 3.3.4 主梁內(nèi)力的計算1.彎矩設(shè)計值 彎矩2.剪力設(shè)計值 剪力 vbr,max =1.333 86+0.167108 = 132.67kn3.彎矩、剪力a.第一跨有活荷載，第二跨沒有活荷載在第一跨內(nèi)已知支座彎矩ma=0，mb=-321.82knm的連線為基線，作g=86kn，q=108 kn的簡支梁彎

13、矩圖，得第一個集中荷載和第二個集中荷載作用點處彎矩值分別為：(與前面計算的相近)在第二跨內(nèi)已知支座彎矩，的連線為基線，作，的簡支梁彎矩圖，得集中荷載作用點處彎矩值為：b.第二跨有活荷載，第一跨沒有活荷載在第二跨兩個集中荷載作用點處彎矩設(shè)計值分別為： 第4章 截面配筋的計算特點與構(gòu)造要求4.1 單向板1.計算特點（1）可取1m寬板帶作為計算單元。（2）板一般能滿足斜截面抗剪承載力的要求，故一般不進行斜截面抗剪的計算。（3）對四周與梁整體澆筑的單向板，其中跨跨中截面和中間支座截面的彎矩可減小20%。（4）板的計算步驟是：確定板厚、取計算單元、計算荷載、確定計算簡圖、計算各控制截面的內(nèi)力、選配鋼筋。

14、 2.構(gòu)造要求（1）受力筋的配筋方式連續(xù)板受力筋的配筋方式有分離式和彎起式兩種（如圖4.1）其中彎起式配筋時，板的整體性好，且節(jié)約鋼筋。分離式配筋施工簡單，在工程中常用。 圖4.1 板中受力鋼筋的布置(a) 分離式配筋；(b) 彎起式配筋（2）構(gòu)造鋼筋(如圖4.2)1）分布鋼筋：沿板的長跨方向布置，并放在受力鋼筋內(nèi)側(cè)；其截面面積不宜小于受力鋼筋截面面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%；直徑不宜小于。2）板面構(gòu)造負筋：數(shù)量不得少于單向板受力鋼筋的，且不少于。圖4.2 板中與梁肋垂直的構(gòu)造鋼筋 3.配筋的計算板截面的有效高度為，板厚；板寬?；炷?，；鋼筋，。板配筋計算的過程列于表四

15、。表四 板的配筋計算截 面1b2c彎矩設(shè)計值(knm)4.53-4.533.06-3.490.1310.1310.0880.1000.14090.14090.0920.1056軸線a-bd-e計算配筋386386253290實際配筋8150as=4208150as=4208200as=2528200as=302軸線e-d計算配筋3863862530.8=2022900.8=232實際配筋8150as=4208150as=4208200as=2528200as=302計算結(jié)果表明，均小于0.35，符合塑性內(nèi)力重分布的原則；，也大于，符合要求。4.2次梁1.計算特點（1）因次梁與板整澆，在配筋計算

16、中，板相當于次梁的受壓翼緣，故按t形截面計算；對支座截面，板位于受拉區(qū)，故仍按矩形截面計算；（2）一般可僅設(shè)置箍筋抗剪，而不設(shè)彎起筋；（3）一般不必作撓度和裂縫寬度驗算。2.構(gòu)造要求（1） 次梁的一般構(gòu)造同受彎構(gòu)件；（2） 次梁的截面； （3） 梁內(nèi)受力鋼筋的彎起和截斷，應按彎矩包絡(luò)圖確定。一般對承受均布荷載，跨度相差不超過，并且的次梁，鋼筋的截斷和彎起也可按圖4.3來布置。圖4.3 次梁的鋼筋布置圖3.配筋的計算次梁配筋計算方法和主梁計算方法相同，此文不做詳細計算（計算方法詳見4.3主梁）。4.3主梁1.計算特點（1）主梁支座處的截面有效高度比一般梁?。唬?）當按構(gòu)造要求選擇梁的截面高度和鋼

17、筋直徑時，一般不可作撓度和裂縫驗算； （3）配筋計算時，主梁跨中截面也按t形截面，而支座截面仍為矩形截面；（4）在支座處，主、次梁的負彎矩鋼筋相互交叉，如圖4.4所示，因此計算主梁支座截面負彎矩鋼筋時，主梁截面的有效高度近似按下式計算：當負彎矩鋼筋為一排布置時：；當負彎矩鋼筋為兩排布置時：。圖4.4 主梁支座截面縱筋位置2.主梁的構(gòu)造要求（1） 主梁的截面。 （2） 支承長度。 （3） 主梁縱向受力鋼筋的彎起點和截斷點應按照彎矩包絡(luò)圖和材料抵抗彎矩圖來確定。（4） 附加橫向鋼筋。附加橫向鋼筋的布置如圖4.5。（5） 鴨筋。當主梁支座處的箍筋、彎起鋼筋仍不能共同承擔全部剪力時，可設(shè)鴨筋，見圖4.

18、3鴨筋的兩端應固定在受壓區(qū)內(nèi)。3.配筋的計算（1）正截面受彎承載力跨內(nèi)按t形截面計算，因，翼緣計算寬度按，取。b支座邊和彎矩設(shè)計值，縱向受力鋼筋除b支座截面為兩排外，其余均為一排。圖4.5 附加橫向鋼筋的布置，跨內(nèi)截面經(jīng)判別都屬于第一類t形截面。下截面受彎承載力和計算過程列于表六。計算結(jié)果表明，均小于，滿足要求；取中間跨跨中截面驗算其承擔負彎矩時的最小配筋率，=0.90=0.45=0.45=0.17,也大于0.2，符合要求。表六 主梁正截面承載力計算截 面彎矩設(shè)計值(knmm)1338.65b-321.82=0.035=0.2530.9820.85117291896選配鋼筋(mm2)522（彎

19、3）as =1900222+420as =2016（2）斜截面受剪承載力驗算截面尺寸： ，因，截面尺寸按下式驗算： 0.25=0.251.09.6300630=453.6 kn=147.33kn,故截面尺寸滿足要求。0.7=0.71.10300630=145.53kn=147.33kn，故各截面應按計算配置腹筋。計算所需腹筋：采用雙肢箍筋。vcs=0.7+1.25=0.71.10300630+1.25210630=228.71kn=147.33knvcs=288.71kn，= 132.67kn,=-240.67kn，支座b截面左邊尚需配置彎起鋼筋，彎起鋼筋所需面積（彎起角取=45。）。主梁剪力

20、圖呈矩形，在b截面左邊的2.5 m范圍內(nèi)需布置三排彎起筋才能覆蓋此最大剪力區(qū)段，現(xiàn)分三批彎起第一跨跨中的20鋼筋，。驗算最小配箍率：=0.168%0.24=0.126%滿足要求。次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋的計算：次梁傳來和集中力，附加箍筋布置范圍。取附加箍筋雙肢，則在長度s內(nèi)可布置附加箍筋的排數(shù)，排，取7排，次梁兩側(cè)各布置3排。另加吊筋118，則：，滿足要求。因主梁的腹板高度大于450 mm，需在梁側(cè)設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋的截面面積不小于腹板面積 的0.1%，且其間距不大于200 mm。現(xiàn)每側(cè)配置214，滿足要求。第5章 結(jié)論本設(shè)計主要介紹了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和單向板肋梁結(jié)構(gòu)的特點，主要介紹

21、了該結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理、內(nèi)部構(gòu)造、以及整個設(shè)計過程，并且包涵了設(shè)計中各構(gòu)件的跨度圖、荷載計算簡圖、主梁的內(nèi)力包絡(luò)圖、以及整個結(jié)構(gòu)的平面圖，更形象、直觀的把構(gòu)件內(nèi)部受力情況以及整個設(shè)計成果表現(xiàn)了出來。首先，該結(jié)構(gòu)式由鋼筋和混凝土兩種物理-力學性能完全不同的材料有效地結(jié)合在一起而共同工作，使混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力以滿足工程結(jié)構(gòu)的使用要求。其次，鋼筋與混凝土兩種材料的溫度線膨脹系數(shù)的數(shù)值頗為接近（鋼為1.210-5；混凝土為1.010-51.510-5），當溫度變化不大時，不致產(chǎn)生較大的溫度應力而破壞兩者之間的粘結(jié)。因為主梁對次梁的約束作用，次梁對于板的約束作用，造成了實際出現(xiàn)的彎矩值并沒

22、有那么大，所以我們進行內(nèi)力分析的時候一般是彈性分析的辦法，但是實際的工程中，由于鋼筋混凝土塑性鉸的存在，將產(chǎn)生塑性的內(nèi)力重新分布的現(xiàn)象，由于鋼筋屈服后具有較大的抵抗變形的能力，我們按照彈性計算的方法計算后，尚可對彎矩進行調(diào)幅，這樣是更接近于實際情況的肋梁樓蓋中板、次梁和主梁一般均為多跨連續(xù)超靜定結(jié)構(gòu)。設(shè)計連續(xù)梁(板)時，內(nèi)力計算是比較重要的內(nèi)容。其內(nèi)力計算的方法有兩種，是按彈性理淪汁算；二是考慮塑性變形內(nèi)力重分布的計算方法。最后，單向板肋梁樓蓋垂直荷載傳遞路線為：板次梁主梁柱(或墻)基礎(chǔ)地基；雙向板肋梁樓蓋垂直荷載傳遞路線為：板梁柱(或墻)基礎(chǔ)地基。根據(jù)上述分析，根據(jù)單向板肋梁樓蓋垂直荷載傳遞順序，按照確定厚度，取計算單元，計算荷載，確定計算簡圖，計算各控制截面的內(nèi)力，選配鋼筋；根據(jù)適用、經(jīng)濟、整齊的原則進行結(jié)構(gòu)平面布置。參考文獻1朱彥鵬混凝土結(jié)構(gòu)原理重慶重慶大學出版社20