課程設(shè)計指導(dǎo)書(單向板樓蓋)

1、混凝土結(jié)構(gòu)（樓蓋）課程設(shè)計指導(dǎo)書青島理工大學(xué)費(fèi)縣校區(qū)土建系結(jié)構(gòu)教研室2011年11月混凝土結(jié)構(gòu)（樓蓋）課程設(shè)計指導(dǎo)書第一部分 設(shè)計計算說明書的編制混凝土肋梁樓蓋設(shè)計的計算說明書，主要包括如下內(nèi)容：一樓蓋結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置依據(jù)設(shè)計任務(wù)書的給定資料，確定樓蓋結(jié)構(gòu)的類型，選擇柱網(wǎng)尺寸，進(jìn)行主、次梁布置。并初步確定構(gòu)件的截面形狀、尺寸，對選用樓板、次梁、主梁等構(gòu)件類型及相關(guān)尺寸（跨度）的說明。概念：1、在設(shè)計中，對l2/l13的板按單向板計算，而忽略長跨方向的彎矩，僅通過長跨方向配置必要的構(gòu)造鋼筋予以考慮；對l2/l12的板按雙向板計算；當(dāng)2l2/l13時，宜按雙向板計算，如按單向板計算，則需注意在長

2、跨方向配置足夠的構(gòu)造鋼筋。2、當(dāng)L1梁與L2梁的線剛度比大于8時，L2梁在交叉點(diǎn)處的負(fù)彎矩與連續(xù)梁L2梁中間支座負(fù)彎矩基本接近。3、肋形樓蓋的結(jié)構(gòu)布置包括柱網(wǎng)布置、主梁布置、次梁布置；柱網(wǎng)布置決定了主梁的跨度/主梁布置決定了次梁的跨度/次梁布置決定了板的跨度。通常鋼筋混凝土主梁的經(jīng)濟(jì)跨度為58m/主梁應(yīng)盡可能沿柱網(wǎng)短跨方向布置/主梁與柱形成框架作為抗側(cè)力體系。肋形樓蓋中，板的混凝土用量占整個樓蓋的5060/因此次梁間距一般不宜太大/單向板跨度取1.53m（雙向板的跨度取46m較為合適，板雙向受力比單向受力更為有效，宜優(yōu)先考慮雙向板布置）。4、構(gòu)件的尺寸選擇：單向板：連續(xù)，h/l不小于1/40

3、簡支，h/l不小于1/35 最小板厚，一般屋面60mm 一般樓面70mm雙向板：四邊簡支，h/l1不小于1/45 四邊連續(xù)，h/l1不小于1/50連續(xù)次梁：h/l不小于1/181/12連續(xù)主梁或框架梁：h/l不小于1/141/10。二計算單元及計算簡圖1板板為連續(xù)板，從整個板面上沿板短跨方向取單位板寬（b=1000mm）作為計算單元。通常，板的剛度遠(yuǎn)小于次梁的剛度，次梁可作為單位板寬板帶的不動支座，故可按單位板寬板帶簡化為連續(xù)梁計算。僅在荷載組合中考慮次梁對板的約束作用。2次梁次梁為連續(xù)梁，取一次梁相鄰兩跨1/2跨度寬的從屬面積作為計算單元。對于次梁和主梁組成交叉梁系，當(dāng)主次梁線剛度比大于8時

4、，主梁可作為次梁的不動支座，次梁可簡化為支承于主梁和墻上的連續(xù)梁。僅在荷載組合中考慮主梁對次梁的約束作用。3主梁以主次梁交點(diǎn)為中心的四面各1/2跨寬所圍面積作為（集中荷載）計算單元。當(dāng)主梁線剛度與柱線剛度之比大于5時，主梁的轉(zhuǎn)動受柱端的約束可忽略，而柱的受壓變形通常很小，則此時柱可作為主梁的不動鉸支座，主梁也可簡化為連續(xù)梁。當(dāng)主梁與柱形成框架結(jié)構(gòu)時，則按框架計算。4、計算簡圖跨度鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)通常為現(xiàn)澆整體，連續(xù)梁的計算跨度l0應(yīng)根據(jù)支座實際尺寸和受力情況確定。從理論上來說，計算跨度l0是兩端支座處轉(zhuǎn)動點(diǎn)之間的距離按彈性理論計算連續(xù)梁內(nèi)力時，幾種支座情況下計算跨度l0的確定方法見圖。按塑性

5、理論計算時，考慮到塑性鉸位于支座邊，計算跨度取凈跨ln。按照彈性理論計算考慮塑性內(nèi)力重分布三荷載計算1、折算荷載： 板：折算恒載：；折算活載：次梁：折算恒載：；折算活載：2、荷載組合活荷載不利布置 連續(xù)梁上荷載包括恒荷載和活荷載恒荷載保持不變而活荷載由于其空間位置的隨機(jī)性，在各跨的布置具有不確定性為確定各跨各個截面可能產(chǎn)生的最大內(nèi)力，就需要確定針對某一指定截面內(nèi)力的活荷載最不利布置，并與恒荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力組合，得到該截面的內(nèi)力設(shè)計值。內(nèi)力計算按彈性理論計算連續(xù)梁的內(nèi)力可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法對于工程中經(jīng)常遇到的25跨等跨連續(xù)梁，在不同荷載布置下的內(nèi)力已編制表格供查用。5跨以上的等跨連續(xù)梁可簡化為

6、5跨計算，即所有中間跨的內(nèi)力均取與第3跨相同。計算單元范圍內(nèi)的荷載計算包括：1豎向的恒荷載（構(gòu)件自重）：按材料重度與體積或面積相乘計算轉(zhuǎn)為線荷載或集中荷載；2樓面活荷載；按荷載標(biāo)準(zhǔn)值與計算單元寬度相乘轉(zhuǎn)為線分布荷載。相關(guān)材料的重力密度、荷載標(biāo)準(zhǔn)值可查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范。四內(nèi)力計算及內(nèi)力包絡(luò)圖（一）內(nèi)力計算彈性理論計算連續(xù)梁板時，假定結(jié)構(gòu)的剛度不因荷載大小和作用時間的長短而變化，內(nèi)力與荷載之間呈線性關(guān)系。但是鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)在承受荷載的過程中，由于混凝土的非彈性變形、裂縫的出現(xiàn)和開展、鋼筋的錨固滑移以及塑性鉸的形成和轉(zhuǎn)動等因素的影響，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度在受力不同階段不斷發(fā)生變化，這種剛度隨荷載變化

7、而引起的內(nèi)力變化稱為結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分布。按塑性內(nèi)力重分布計算時，可充分發(fā)揮各截面承載力，發(fā)揮材料性能，從而提高整個結(jié)構(gòu)的極限承載力。但預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、直接承受動荷載的結(jié)構(gòu)等不宜采用。連續(xù)梁、板設(shè)計考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法很多，其中最簡便的方法是彎矩調(diào)幅法（簡稱調(diào)幅法）。所謂調(diào)幅法是先按彈性理論求結(jié)構(gòu)控制截面的彎矩值，然后根據(jù)需要，適當(dāng)調(diào)整某些截面的彎矩值，通常是支座處（邊緣）截面絕對值較大的彎矩進(jìn)行調(diào)整。采用調(diào)幅法計算連續(xù)梁、板時，一般應(yīng)遵循如下原則：1 截面彎矩調(diào)幅系數(shù)不宜超過0.25。2 彎矩調(diào)整后的截面相對受壓區(qū)高度不應(yīng)超過0.35，以保證塑性鉸具有足夠的轉(zhuǎn)動能力；也不宜小于0.10，

8、是保證塑性鉸處混凝土裂縫寬度和撓度在允許的限值內(nèi)。3 彎矩調(diào)幅后，梁、板各跨兩支座控制截面彎矩平均值的絕對值與跨中彎矩值之和不得小于該跨按簡支梁、板計算的跨中彎矩值的1.02倍；同時，各支座控制截面的彎矩不宜小于簡支跨中彎矩值的1/3。即： （1） （2）式中，、分別為按考慮塑性內(nèi)力重分布計算的支座控制截面的彎矩； 按考慮塑性內(nèi)力重分布計算的跨中彎矩值；按簡支梁、板計算的跨中彎矩值。4 連續(xù)梁、板設(shè)計考慮塑性內(nèi)力重分布后的斜截面受剪承載力的計算方法與未考慮塑性內(nèi)力重分布的計算方法相同。但為了防止結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)彎矩調(diào)幅所要求的內(nèi)力重分布之前發(fā)生剪切破壞，應(yīng)將下列區(qū)段內(nèi)計算的箍筋截面面積增大20%：對

9、集中荷載，取支座邊至最近一個集中荷載之間的區(qū)段；對均布荷載，取支座邊至距支座邊為1.05h0的區(qū)段（h0為梁的有效高度）。箍筋的配箍率應(yīng)滿足下列要求： （3）5當(dāng)多跨連續(xù)梁的跨數(shù)大于或等于5跨時，可按5跨計算；當(dāng)跨數(shù)小于5時，可按實際跨數(shù)計算。為簡化計算，當(dāng)相鄰跨度相差不超過10%時，可按等跨計算；否則，當(dāng)相鄰跨度相差超過10%時，可按不等跨計算。（二）內(nèi)力的計算截面位置 按塑性理論計算(次梁、板)時，考慮到塑性鉸具有一定的長度，因此，彎矩計算截面的位置為計算簡圖中跨中及支座處；剪力計算截面的位置為支座內(nèi)、外側(cè)截面。按彈性理論計算（主梁）時，彎矩、剪力的計算截面為支座邊緣處?？筛鶕?jù)荷載性質(zhì)（均

10、布、集中）按相應(yīng)公式計算：均布荷載 集中荷載 式中 、支座中心處截面上的彎矩和剪力設(shè)計值； 支座邊緣處剪力設(shè)計值；按簡支梁計算的支座剪力設(shè)計值； 支座寬度。（三）內(nèi)力包絡(luò)圖按彈性理論計算主梁時，將恒荷載作用下各截面產(chǎn)生的內(nèi)力和相應(yīng)截面最不利活荷載布置下產(chǎn)生的內(nèi)力疊加,便得出截面可能出現(xiàn)的最不利內(nèi)力,各截面最不利內(nèi)力的連線稱為內(nèi)力包絡(luò)圖,主要有剪力包絡(luò)圖和彎矩包絡(luò)圖。利用內(nèi)力包絡(luò)圖及材料圖可以確定梁縱向鋼筋的彎起位置、根數(shù)以及支座處鋼筋的截斷位置、數(shù)量。按彈性理論計算內(nèi)力時，應(yīng)考慮活荷載的最不利布置，一般布置規(guī)律如下：1欲求某支座截面最大負(fù)彎矩時，應(yīng)在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然后隔跨布置；2求

11、跨內(nèi)截面最大正彎矩時，應(yīng)在該跨內(nèi)布置活荷載，然后隔跨布置；3求跨內(nèi)截面最小正彎矩時，該跨不布置活荷載，而在其相鄰兩跨布置活荷載，然后隔跨布置；4求某支座截面最大剪力時，應(yīng)在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然后隔跨布置；一般對于n跨連續(xù)梁，有1+n種最不利荷載組合。每種組合中包含恒荷及一種布置活荷?？梢愿鶕?jù)控制截面最不利組合，進(jìn)行內(nèi)力計算。計算方法可以采用靜力計算手冊，或二次彎矩分配法。可列表組合及計算。五截面設(shè)計與構(gòu)造1板（1）截面設(shè)計四周與梁整體連接的單向板，可形成具有一定矢高的內(nèi)拱，從而可減小板中各計算截面的彎矩。因此，設(shè)計時將其中間跨的跨中截面及中間支座可將計算得出的彎矩乘以折減系數(shù)0.8 ，

12、對于邊跨跨中和第一內(nèi)支座不折減，因為內(nèi)拱作用不可靠。（2）構(gòu)造要求 當(dāng)多跨單向板采用分離式配筋時，跨中正彎矩鋼筋宜全部伸入支座；支座負(fù)彎矩鋼筋向跨內(nèi)的延伸長度應(yīng)覆蓋負(fù)彎矩圖并滿足鋼筋錨固的要求。板中受力鋼筋的間距，當(dāng)板厚h150mm時，不宜大于200mm；當(dāng)板厚h>150mm時，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。簡支板或連續(xù)板下部縱向受力鋼筋伸入支座的錨固長度不應(yīng)小于5d，d為下部縱向受力鋼筋的直徑。當(dāng)連續(xù)板內(nèi)溫度、收縮應(yīng)力較大時，伸入支座的錨固長度宜適當(dāng)增加。當(dāng)現(xiàn)澆板的受力鋼筋與梁平行時，應(yīng)沿梁長度方向配置間距不大于200mm且與梁垂直的上部構(gòu)造鋼筋，其直徑不宜小于8mm，且單位

13、長度內(nèi)的總截面面積不宜小于板中單位寬度內(nèi)受力鋼筋截面面積的三分之一。該構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長度從梁邊算起每邊不宜小于板計算跨度l0的四分之一。對與支承結(jié)構(gòu)整體澆筑或嵌固在承重砌體墻內(nèi)的現(xiàn)澆混凝土板，應(yīng)沿支承周邊配置上部構(gòu)造鋼筋，其直徑不宜小于8mm,間距不宜大于200mm，并應(yīng)符合下列規(guī)定：  1現(xiàn)澆樓蓋周邊，與混凝土梁或混凝土墻整體澆筑的單向板或雙向板，應(yīng)在板邊上部設(shè)置垂直于板邊的構(gòu)造鋼筋，其截面面積不宜小于板跨中相應(yīng)方向縱向鋼筋截面面積的三分之一；該鋼筋自梁邊或墻邊伸入板內(nèi)的長度，在單向板中不宜小于受力方向板計算跨度的五分之一（在雙向板中不宜小于板短跨方向計算跨度的四分之

14、一）；在板角處該鋼筋應(yīng)沿兩個垂直方向布置或按放射狀布置；當(dāng)柱角或墻的陽角突出到板內(nèi)且尺寸較大時，亦應(yīng)沿柱邊或墻陽角邊布置構(gòu)造鋼筋，該構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長度應(yīng)從柱邊或墻邊算起。上述上部構(gòu)造鋼筋應(yīng)按受拉鋼筋錨固在梁內(nèi)、墻內(nèi)或柱內(nèi)；  2嵌固在砌體墻內(nèi)的現(xiàn)澆混凝土板，其上部與板邊垂直的構(gòu)造鋼筋伸入板內(nèi)的長度，從墻邊算起不宜小于板短邊跨度的七分之一；在兩邊嵌固于墻內(nèi)的板角部分，應(yīng)配置雙向上部構(gòu)造鋼筋，該鋼筋伸入板內(nèi)的長度從墻邊算起不宜小于板短邊跨度的四分之一；沿板的受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋，其截面面積不宜小于該方向跨中受力鋼筋截面面積的三分之一；沿非受力方向配置的上部構(gòu)造鋼筋，可

15、根據(jù)經(jīng)驗適當(dāng)減少。當(dāng)按單向板設(shè)計時，除沿受力方向布置受力鋼筋外，尚應(yīng)在垂直受力方向布置分布鋼筋。單位長度上分布鋼筋的截面面積不宜小于單位寬度上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%；分布鋼筋的間距不宜大于250mm，直徑不宜小于6mm；對集中荷載較大的情況，分布鋼筋的截面面積應(yīng)適當(dāng)增加，其間距不宜大于200mm.在溫度、收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi)，鋼筋間距宜取為150-200mm，并應(yīng)在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋，板的上、下表面沿縱、橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。  溫度收縮鋼筋可利用原有鋼筋貫通布置，也可另行設(shè)置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，并與原有鋼

16、筋按受拉鋼筋的要求搭接或在周邊構(gòu)件中錨固2次梁在截面設(shè)計時，由于次梁和板整體澆筑，板可以作為次梁的上翼緣。因此，在正彎矩作用下，跨中截面按T形截面計算；在負(fù)彎矩作用下，跨中、支座截面按矩形截面計算；進(jìn)行斜截面承載力計算時，支座、跨中截面皆按矩形截面考慮。 次梁中受力鋼筋的彎起和截斷一般按彎矩包絡(luò)圖確定。但當(dāng)次梁相鄰跨度相差不大于20%及時，可按經(jīng)驗構(gòu)造確定（參見相關(guān)資料）。鋼筋混凝土簡支梁和連續(xù)梁簡支端的下部縱向受力鋼筋，帶肋的鋼筋伸入梁支座范圍內(nèi)的錨固長度las應(yīng)不小于12d。當(dāng)梁端實際受到部分約束但按簡支計算時，應(yīng)在支座區(qū)上部設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所

17、需截面面積的四分之一，且不應(yīng)少于兩根；該縱向構(gòu)造鋼筋自支座邊緣向跨內(nèi)伸出的長度不應(yīng)小于0.2l0,此處，l0為該跨的計算跨度。在混凝土梁中，宜采用箍筋作為承受剪力的鋼筋。當(dāng)采用彎起鋼筋時，其彎起角宜取45°或60°；在彎起鋼筋的彎終點(diǎn)外應(yīng)留有平行于梁軸線方向的錨固長度，在受拉區(qū)不應(yīng)小于20d，在受壓區(qū)不應(yīng)小于10d，此處，d為彎起鋼筋的直徑；梁底層鋼筋中的角部鋼筋不應(yīng)彎起，頂層鋼筋中的角部鋼筋不應(yīng)彎下。梁中箍筋的最大間距(mm)表1梁高h(yuǎn)V>0.7ftbh0V0.7ftbh0150h300150200300h500200300500h800250350h>800

18、300400梁內(nèi)架立鋼筋的直徑，當(dāng)梁的跨度小于4m時，不宜小于8mm;當(dāng)梁的跨度為4-6m時，不宜小于10mm;當(dāng)梁的跨度大于6m時，不宜小于12mm.  當(dāng)梁的腹板高度hw450mm時，在梁的兩個側(cè)面應(yīng)沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋，每側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋(不包括梁上、下部受力鋼筋及架立鋼筋)的截面面積不應(yīng)小于腹板截面面積bhw的0.1%，且其間距不宜大于200mm。此處，腹板高度hw按本規(guī)范第條的規(guī)定取用。3主梁主梁的截面設(shè)計與次梁相似, 主梁進(jìn)行正截面承載力計算時，支座按矩形截面、跨中按T形截面考慮；進(jìn)行斜截面承載力計算時，支座、跨中截面皆按矩形截面考慮。但計算支座截面時，由于主、次梁承受負(fù)彎矩的鋼筋交叉布置，主梁的截面有效高度減小。當(dāng)主梁支座負(fù)彎矩鋼筋為單排時，取；為雙排時，取主梁的縱向鋼筋的彎起或截斷根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖及材料圖確定。為防止次梁傳來的集中荷載在主梁腹中產(chǎn)生斜裂縫而引起局部破壞，主梁腹部必須有足夠的抗沖切能力，位于梁截面高