單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)某多層廠房的樓蓋平面如圖1-31 所示，樓面做法見圖1-32 ，樓蓋采用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土單向板肋梁樓蓋，試設(shè)計(jì)之。設(shè)計(jì)要求：1 1   板、次梁內(nèi)力按塑性內(nèi)力重分布計(jì)算；2 2   主梁內(nèi)力按彈性理論計(jì)算；3繪出結(jié)構(gòu)平面布置圖、板、次梁和主梁的模板及配筋圖。 進(jìn)行鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)主要解決的問(wèn)題有：1計(jì)算簡(jiǎn)圖；2內(nèi)力分析；3截面配筋計(jì)算；4構(gòu)造要求；5施工圖繪制 圖 1-31 樓蓋平面圖圖1-32 樓蓋做法詳圖整體式單向板肋梁樓蓋設(shè)計(jì)步驟：1設(shè)計(jì)資料1樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：qk=10kN/m2。2樓面做法：樓面面層用20mm厚水泥砂漿抹面=20kN/m3，板底及梁用15mm厚石灰砂漿抹底=17kN/m3。3材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30，主梁和次梁的縱向受力鋼筋采用HRB400或HRB335，吊筋采用HRB335，其余均采用HPB235。2、樓蓋梁格布置及截面尺寸確定確定主梁的跨度為6.9m，次梁的跨度為6.6m，主梁每跨內(nèi)布置兩根次梁，板的跨度為2.3m。樓蓋結(jié)構(gòu)的平面布置圖如圖1-33所示。按高跨比條件要求板的厚度，對(duì)工業(yè)建筑的樓板，要求，所以板厚取。次梁截面高度應(yīng)滿足，取，截面寬，取。主梁截面高度應(yīng)滿足,取，截面寬度取為，柱的截面尺寸b×h=400×400 mm2。 圖 1-33 樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置3、 板的設(shè)計(jì)按考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)1、荷載計(jì)算恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值小計(jì) 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 因?yàn)槭枪I(yè)建筑樓蓋且樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值大于，所以活荷載分項(xiàng)系數(shù)取， 2、計(jì)算簡(jiǎn)圖取1m板寬作為計(jì)算單元，板的實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖1-34a所示，由圖可知：次梁截面為b=，現(xiàn)澆板在墻上的支承長(zhǎng)度為a=，那么按塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)，板的計(jì)算跨度為：板的計(jì)算簡(jiǎn)圖1-34b所示。 圖1-34a板的實(shí)際結(jié)構(gòu) 圖1-34 (b)板的計(jì)算簡(jiǎn)圖 3 彎矩設(shè)計(jì)值 因邊跨與中跨的計(jì)算跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)板計(jì)算由表12-2可查得板的彎矩系數(shù)M,，板的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算過(guò)程見表1-8 表 1-8板的彎矩設(shè)計(jì)值的計(jì)算截面位置1邊跨跨中B離端第二支座2中間跨跨中C中間支座彎矩系數(shù)1/11-1/111/16-1/14計(jì)算跨度l0(m)l01=2.095l01=2.095l02=2.05l02=2.05(kN.m)= -= -= 4 配筋計(jì)算正截面受彎承載力計(jì)算 對(duì)軸線間的板帶，考慮起拱作用，其跨內(nèi)2截面和支座C截面的彎矩設(shè)計(jì)值可折減20%，為了方便，近似對(duì)鋼筋面積折減20%。板配筋計(jì)算過(guò)程見表1-9 表1-9 板的配筋計(jì)算截面位置1B2C 彎矩設(shè)計(jì)值6.46-6.464.26-4.86s=M/1fcbh020.1250.1250.0830.094 0.1340.1<0.134<0.350.0870.10.099<0.35軸線 計(jì)算配筋mm2AS=bh01fc/fy547547355409實(shí)際配筋mm21014010140 8140 8120 As=561As=561As=359As=419軸線計(jì)算配筋mm2AS=bh01fc/fy5475470.8×355=2840.8×409=327實(shí)際配筋mm21014010140 81408140 As=561As=561As=359As=359 配筋率驗(yàn)算 5板的配筋圖繪制板中除配置計(jì)算鋼筋外，還應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋如分布鋼筋和嵌入墻內(nèi)的板的附加鋼筋。板的配筋圖如圖圖1-34c所示。 圖1-34c 板配筋圖  4、次梁設(shè)計(jì)按考慮塑性內(nèi)力重分布設(shè)計(jì)1荷載設(shè)計(jì)值：恒荷載設(shè)計(jì)值 小計(jì) 2、計(jì)算簡(jiǎn)圖由次梁實(shí)際結(jié)構(gòu)圖1-35a圖可知，次梁在墻上的支承長(zhǎng)度為a=240mm，主梁寬度為b=300mm。次梁的邊跨的計(jì)算跨度按以下二項(xiàng)的較小值確定： 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-35b所示。 圖1-35a次梁的實(shí)際結(jié)構(gòu)  圖1-35 (b) 次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖 3 彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值的計(jì)算因邊跨和中間跨的計(jì)算跨度相差小于10%，可按等跨連續(xù)梁計(jì)算。 由表1-2，1-3可分別查得彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)。次梁的彎矩設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值見表1-10和表1-11表 1-10 次梁的彎矩設(shè)計(jì)值的計(jì)算截面位置1邊跨跨中B離端第二支座2中間跨跨中C中間支座彎矩系數(shù)1/11-1/111/16-1/14計(jì)算跨度l0(m)l01= l01=6.45l02=6.3l02=6.3(kN.m) = -=-= 表 1-11次梁的剪力設(shè)計(jì)值的計(jì)算截面位置A邊支座 B(左) 離端第二支座B(右) 離端第二支座C中間支座剪力系數(shù)0.450.60.550.55凈跨度lnln1=6.33ln1=6.33ln2=6.3ln2=6.3(kN)= = =4配筋計(jì)算 正截面抗彎承載力計(jì)算次梁跨中正彎矩按T形截面進(jìn)行承載力計(jì)算，其翼緣寬度取下面二項(xiàng)的較小值：判別跨中截面屬于哪一類T形截面 支座截面按矩形截面計(jì)算，正截面承載力計(jì)算過(guò)程列于表1-12。 表1-12 次梁正截面受彎承載力計(jì)算截面1B2C 彎矩設(shè)計(jì)值155.4-155.4102.0-116.5s=M/1fcbh02=0.019=0.164=0.0122=0.1230.0190.1<0.18<0.350.01230.1<0.132<0.35選配鋼筋計(jì)算配筋mm2AS=bh01fc/fy=1026=1104.7=664=810.1實(shí)際配筋mm2220+122 3 22122 + 214222+114As=1008.1As=1140As=688.1As=913.9斜截面受剪承載力計(jì)算(包括復(fù)核截面尺寸、腹筋計(jì)算和最小配箍率驗(yàn)算)。復(fù)核截面尺寸： 所以B和C支座均需要按計(jì)算配置箍筋，A支座均只需要按構(gòu)造配置箍筋 計(jì)算所需箍筋 調(diào)幅后受剪承載力應(yīng)加強(qiáng)，梁局部范圍將計(jì)算的箍筋面積增加20%，現(xiàn)調(diào)整箍筋間距，S=0.8281=224.8mm，為滿足最小配筋率的要求，最后箍筋間距S=100mm。配箍筋率驗(yàn)算：彎矩調(diào)幅時(shí)要求配筋率下限為 。 實(shí)際配箍率   因各個(gè)支座處的剪力相差不大，為方便施工，沿梁長(zhǎng)不變，取雙肢6100。5施工圖的繪制次梁配筋圖如1-35c圖所示，其中次梁縱筋錨固長(zhǎng)度確定：伸入墻支座時(shí)，梁頂面縱筋的錨固長(zhǎng)度按下式確定：取650mm.伸入墻支座時(shí)，梁底面縱筋的錨固長(zhǎng)度按確定：l=12d=1220=240mm梁底面縱筋伸入中間支座的長(zhǎng)度應(yīng)滿足l>12d=1222=264mm，取300mm.縱筋的截?cái)帱c(diǎn)距支座的距離:。  圖1-35c次梁的配筋圖5、主梁設(shè)計(jì)主梁內(nèi)力按彈性理論設(shè)計(jì)：1荷載設(shè)計(jì)值。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將主梁的自重等效為集中荷載2計(jì)算簡(jiǎn)圖  計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1-36b所示。 圖1-36 (a)主梁的實(shí)際結(jié)構(gòu) 圖1-36 (b) 主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖 3、內(nèi)力設(shè)計(jì)值計(jì)算及包絡(luò)圖繪制因跨度相差不超過(guò)10%，可按等跨連續(xù)梁計(jì)算。彎矩值計(jì)算：，式中k1和k2由附表1查得 表1-13 主梁的彎矩設(shè)計(jì)值計(jì)算 項(xiàng)次荷載簡(jiǎn)圖      彎矩圖示意圖1恒載2活載 3活載    4活載5活載 組合項(xiàng)次Mmin(kN·m)+84.4+-586.5+-141.3+-586.5  組合項(xiàng)次Mmax(kN·m)+542.3+-282.1+312.3+-282.1  *注：此處的彎矩可通過(guò)取脫離體，由力的平衡條件確定。根據(jù)支座彎矩，按下面簡(jiǎn)圖確定 圖1-37 主梁取脫離體時(shí)彎矩圖、剪力設(shè)計(jì)值：不同截面的剪力值經(jīng)過(guò)計(jì)算如表1-14所示。 表 1-14 主梁的剪力計(jì)算kN項(xiàng)次荷載簡(jiǎn)圖 恒載活載活載活載組合項(xiàng)次Vmax(kN) +234.1+-126.8+327.4組合項(xiàng)次Vmin(kN) +45.6+-368+86.2彎矩、剪力包絡(luò)圖繪制荷載組合+時(shí)，出現(xiàn)第一跨跨內(nèi)最大彎矩和第二跨跨內(nèi)最小彎矩，此時(shí)，以這兩個(gè)支座的彎矩值的連線為基線，疊加邊跨載集中荷載作用下的簡(jiǎn)支梁彎矩圖：那么第一個(gè)集中荷載下的彎矩值為，第二集中荷載作用下彎矩值為。中間跨跨中彎矩最小時(shí)，兩個(gè)支座彎矩值均為342.4KN·m，以此支座彎矩連線疊加集中荷載。那么集中荷載處的彎矩值為。荷載組合+時(shí)支座最大負(fù)彎矩，其它兩個(gè)支座的彎矩為，在這三個(gè)支座彎矩間連線，以此連線為基線，于第一跨、第二跨分別疊加集中荷在G+Q時(shí)的簡(jiǎn)支梁彎矩圖：那么集中荷載處的彎矩值依次為461kN·m，265.5kN·m，167.3KN·m，268.7KN·m。同理，當(dāng)最大時(shí)，集中荷載下的彎矩倒位排列。荷載組合+時(shí)，出現(xiàn)邊跨跨內(nèi)彎矩最小與中間跨跨中彎矩最大。此時(shí)，第一跨在集中荷載G作用下的彎矩值分別為85.4KN·m，-28.7kN·m,第二跨在集中荷載作用下的彎矩值為 +5情況的彎矩按此方法計(jì)算。所計(jì)算的跨內(nèi)最大彎矩與表中有少量的差異，是因?yàn)橛?jì)算跨度并非嚴(yán)格等跨所致。主梁的彎矩包絡(luò)圖見下列圖。荷載組合+時(shí)，至第二跨荷載處剪力降為234.1-283.6=49.5kN；至第二集中荷載處剪力降為 49.5283.6=333.1kN，荷載組合+時(shí)，最大，其，那么第一跨中集中荷載處剪力順次為從左到右199.2KN,84.4KN,其余剪力值可按此計(jì)算。主梁的剪力包絡(luò)圖見1-38圖。 圖138 主梁彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖 4配筋計(jì)算承載力計(jì)算縱向鋼筋HRB400,其中。正截面受彎承載力計(jì)算及縱筋的計(jì)算跨中正彎矩按形截面計(jì)算，因翼緣計(jì)算寬度按，中較小值確定，取。支座處的彎矩設(shè)計(jì)值：。判別跨中截面屬于哪一類T形截面 正截面受彎承載力的計(jì)算過(guò)程如下表1-15 主梁正截面受彎承載力及配筋計(jì)算截面1B2 彎矩設(shè)計(jì)值kN.m5423529.9312.3141.3s=M/1fcbh020.048<0.5180.484<0.5180.025<0.5180.096<0.518選配鋼筋計(jì)算配筋mm2AS=bh01fc/fy258733451405686.4實(shí)際配筋(mm2)625(彎2)625(彎3)218325(彎1)225As=2945As=3454As=1473As=982 箍筋計(jì)算斜截面受剪承載力計(jì)算 驗(yàn)算截面尺寸：滿足要求。驗(yàn)算是否需要計(jì)算配置箍筋。 故需進(jìn)行配置箍筋計(jì)算。計(jì)算所需腹筋；采用8100 雙肢箍。  =327.3kN>(VA=234. 1kN和VBr=327.4 kN) < VBl=368 kN因此應(yīng)在B支座截面左邊應(yīng)按計(jì)算配置彎起鋼筋，主梁剪力圖呈矩形，在B截面左邊的2.3m范圍內(nèi)需布置3排彎起鋼筋才能覆蓋此最大剪力區(qū)段，現(xiàn)先后彎起第一跨跨中的225和支座處的一根125鴨筋，As=490.9 mm2,彎起角取次梁兩側(cè)附加橫向鋼筋計(jì)算。m=(950-2500)/100+1=8,次梁兩側(cè)各布置4排，另加吊筋18，  5主梁正截面抗彎承載力圖材料圖、縱筋的彎起和截?cái)?按比列繪出主梁的彎矩包絡(luò)圖按同樣比列繪出主梁的抗彎承載力圖材料圖，并滿足以下構(gòu)造要求：彎起鋼筋之間的間距不超過(guò)箍筋的最大容許間距Smax；鋼筋的彎起點(diǎn)距充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于h0/2，如2、3和5號(hào)鋼筋。按第四章所述的方法繪材料圖，并用每根鋼筋的正截面抗彎承載力直線與彎矩包絡(luò)圖的交點(diǎn)，確定鋼筋的理論截?cái)帱c(diǎn)即按正截面抗彎承載力計(jì)算不需要該鋼筋的截面。當(dāng)時(shí)，且其實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到理論截?cái)帱c(diǎn)的距離不應(yīng)小于等于h0或20d，鋼筋的實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于。假設(shè)按以上方法確定的實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)仍位于負(fù)彎矩的受拉區(qū)，其實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到理論截?cái)帱c(diǎn)的距離不應(yīng)小于等于1.3h0或20d。鋼筋的實(shí)際截?cái)帱c(diǎn)到充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于。如5號(hào)鋼筋的截?cái)嘤?jì)算：因?yàn)榧袅?，且鋼筋截?cái)嗪笕蕴幱谪?fù)彎矩區(qū)，所以鋼筋的截?cái)帱c(diǎn)距充分利用點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于，即： 且距不需要點(diǎn)的距離應(yīng)大于等于1.3h0或20d，即：通過(guò)畫圖可知 從中減去鋼筋充分利用點(diǎn)與理論截?cái)帱c(diǎn)不需要點(diǎn)的距離后的長(zhǎng)度為1840mm>(754mm和500mm)，現(xiàn)在取距離柱邊1960mm處截?cái)?號(hào)鋼筋。其它鋼筋的截?cái)嗳缦聢D。 主梁縱筋的伸入墻中的錨固長(zhǎng)度確實(shí)定：梁頂面縱筋的錨固長(zhǎng)度：取880mm.梁底面縱筋的錨固長(zhǎng)度：12d=1225=300mm，取300mm 檢查正截面抗彎承載力圖是否包住彎矩包絡(luò)圖和是否滿足構(gòu)造要求。主梁的材料圖和實(shí)際配筋圖如圖1-39所示  圖1-39 主梁材料圖與配筋圖 圖1-40樓蓋結(jié)構(gòu)平面布置及配筋圖 試作人：田北平、鐘小兵、毛文筠、王偉、賀靈榮、胡庸、于進(jìn) 2006.11.2.