精品钢筋混凝土板肋形楼盖结构设计.docx
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精品钢筋混凝土板肋形楼盖结构设计
钢筋混凝土板肋形结构设计
一、设计基本资料
某水电站副厂房楼盖为3级建筑物,采用现浇钢筋混凝土单向板肋形结构。
厂房现浇整体式钢筋混凝土肋形楼盖平面尺寸L1×L2为30m×19.8m，厂房周围用240mm厚砖墙砌筑。
楼板构造及荷载：
现浇板面面层采用20mm厚水泥砂浆，20KN/m3;现浇钢筋混凝土板容重25KN/m3；板底、梁侧均为15mm厚混合砂浆粉刷17KN/m3。
楼面均布活荷载设计为6.0KN/m2。
材料：
本设计将采用C20混凝土，板中钢筋及梁中箍筋均用HPB235箍筋，其它用HRB335钢筋。
板、次梁、主梁的端支座搁置长度分别为120mm、240mm、240mm，钢筋混凝土柱截面尺寸为400mm×400mm.
二、楼盖结构的平面布置
主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置,主梁的跨度为6.6m，次梁的跨度为6m，主梁每跨内设置两根次梁，板的跨度为2.2m，l02/l01=6/2。
2≈2.7，按单向板设计。
按跨高比计算,要求板厚h≥2200/40=55mm，一般对工业厂房建筑的楼盖板，要求h≥80mm，取板厚h=80mm。
次梁截面高度应满足h=l0（1/18∽1/12）=6000*（1/18∽1/12）=330∽500mm，则截面宽度b=（1/2∽1/3）h=（1/2∽1/3）＊500=166∽250mm，则次梁的高度和截面宽度分别取h=500mm,取b=200mm；
主梁截面高度应满足h=l0（1/15∽1/10）=6600＊（1/15∽1/10）=440∽660mm,则截面宽度b=（1/2∽1/3）h=（1/2∽1/3）*650=216∽325mm,则主梁的高度和截面宽度分别取h=650mm，取b=300mm；
楼盖结构平面布置图见下图
肋形楼盖结构平面布置图
三、板的设计
1.荷载计算：
板的恒荷载标准值
20mm厚水泥砂浆面层20*0。
02=0.4KN/m2
80mm厚混凝土板25＊0。
08=2。
0KN/m2
15mm厚水泥砂浆17＊0。
15=0。
255KN/m2
小计2.655KN/m2
板的活荷载标准值：
6.0KN/m2
恒荷载分项系数取1。
2,因楼板活荷载标准值大于4.0KN/m2，考虑到电站厂房的重要性，所以活荷载分项系数应取1。
5，则板的
恒荷载设计值g=2.655*1.2=3.186KN/m2
活荷载设计值q=6.0＊1。
5=9KN/m2
荷载总设计为g+q=3.186+9=12.186KN/m2，取近似值g+q=12.2KN/m2
2.计算简图
次梁截面为200mm＊500mm，现浇板在墙上的支承长度为120mm。
按内力重分布设计，板的计算跨度为：
边跨:
l0=ln+h/2=（2200-100—120）+80/2=2020mm＜1。
025ln=2030mm，取l0=2020mm
中间跨：
l0=ln=2200—200=2000mm
因跨度偏差小于10%，可按等跨连续板计算。
取1m宽板带作为计算单元，计算简图如下图所示g+q=12.2KN/m2
3.弯矩设计值:
连续梁和连续单向板考虑塑性内力重分布的弯矩计算系数αm
支承情况
截面位置
端支座
边跨跨中
离端第二支座
离端第二跨跨中
中间支座
中间跨跨中
A
1
B
2
C
3
梁、板搁支在墙上
0
1/11
二跨连续：
-1/10
三跨以上-1/11
1/16
—1/14
1/16
板
与梁整交连接
-1/16
1/14
梁
—1/24
梁与柱整浇连接
—1/16
1/14
由上表查得,板的弯矩系数αm分别为：
端支座0；边跨跨中，1/11;离端第二支座,—1/11；中间支座，-1/14；中跨中，1/16。
故
M1=-MB=（g+q）l012/11=12。
3＊2。
022/11=4。
56kN＊m
Mc=-（g+q）l012/14=—12。
3*2.02/14=-3。
51kN＊m
M2=（g+q）l012/16=12。
3*2。
02/16=3。
07kN*m
4。
正截面受弯承载力计算:
板厚80mm，h0=80—20=60mm;板厚b=1000mm。
C20混凝土，α1=1,fc=9.6N/mm2，HPB235，fy=210N/mm2.板配筋计算的过程列于下表
截面
1
B
2
C
M（kM·m）
M1
MB
M2
0。
8M2
MC
0。
8MC
弯矩设计值（kM＊m）
4。
56
—4。
56
3.07
2.456
3。
51
2.808
α1fcbh02（kN*m）
1*9。
6＊10—3＊1*602=34.56
αs=M/（α1fcbh00）
0.132
0.132
0.089
0.071
0。
102
0.081
ξ=1—（1-2αs）1/2
（≤ξb=0。
350）
0。
142
0.142
0.093
0.074
0.108
0.085
轴线
①∽②
⑤∽⑥
计算配筋（mm2）
As=ξbh0fc/fy
390
390
255
/
296
/
实际配筋
（mm2）
φ8@125
402mm
φ8＠125
402mm
φ8@190
265mm
/
φ8@170
296mm
/
轴线
②∽⑤
计算配筋（mm2）
As=ξbh0fc/fy
390
390
/
203
/
233
实际配筋
（mm2）
φ8@125
402mm
φ8＠125
402mm
/
φ6＠190
207mm
/
φ8＠200
251mm
位于次梁内跨上的板带，其内区格四周与梁整体连接，故其中间跨的跨中截面（MB、M3）和中间支座（MC）计算弯矩可以减少20%，其他截面则不予以减少。
四、次梁设计
按考虑内力重分布设计。
根据本厂房楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。
1、荷载设计值
恒荷载设计值：
板传来的恒荷载3.186*2.2=7。
009kN/m
次梁自重0.2＊（0.5—0.08）＊25＊1。
2=2。
52kN/m
次梁粉刷0。
015*（0。
5—0.08）＊2*17＊1.2=0.257kN/m
小计g=9.786kN/m
活荷载设计值q=9＊2。
2=20。
00kN/m
荷载总设计值g+q=29.81kN/m
计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为180mm，主梁截面积为300mm＊650mm.2、计算跨度
边跨l01=ln+α/2=（6480—120—300/2）+180/2=6300mm
〈1.025ln=1。
025*6210=6365mm，取l01=6300mm
中间跨:
l0=ln=6480—300=6180mm
因跨度偏差小于10%，可按等跨连续板计算。
次梁的计算简图见下图
g+q=29.81kN/m
3、内力计算
由M=αm（g+q）l02可计算出弯矩M1、M2、MB、MC，计算结果如下表
截面位置
1
B
2
C
α
1/11
-1/11
1/16
—1/14
M=αm（g+q）l02
（kN·m）
1/11*29.81＊
6.32
=107。
56
—1/11＊29。
81＊
6。
32
=-107。
56
1/16*29.81＊
6。
182
=71.16
—1/14＊29.81＊
6.182
=-81。
32
由V=β（g+q）ln可计算出剪力VA、VBl、VBr、VC，计算结果如下表
截面位置
A
Bl
Br
C
β
0.45
0.60
0。
55
0.55
V=β（g+q）ln（kN）
0。
45＊29.81＊
6。
3
=84.51
0.60＊29.81*
6。
3
=112.68
0.55*29.81＊
6.18
=101。
32
0。
55＊29。
81*
6.18
=101。
32
4、截面承载力计算
（1）次梁跨中按T形截面设计,T形截面的翼缘宽度b＇f,按
b＇f≤l/3=6480/3=2160mm梁高：
h=500mm，h0=500—35=465mm
翼缘厚：
h＇f=80mm
判定T形截面类型
α1fcb＇fh＇f（h0-h＇f/2）=1＊9.6＊2160＊80＊（460-80/2）=696.72*106N·mm
=696。
7kN·m，696.7kN·m大于107。
56kN·m（边跨中）且大于71.16kN·m中间跨中,故各跨中截面第一类T形截面
（2）支座截面按矩形截面计算，离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑，取h0=500-60=440mm，其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑,取h0=465mm。
（3）次梁正截面承载力计算见下表
截面位置
1
B
2
C
弯矩M（N·mm）
107.56＊106
-107。
56*106
71.16＊106
-81。
32＊106
α1fcbh02或
α1fcb’fh02
1。
0*9.6*2160*
4652=4483。
641*
106
1。
0＊9。
6＊200＊
4402
=371。
712＊106
1。
0＊9。
6＊2160*
4652=4483。
642＊
106
1。
0＊9。
6＊200＊
4652
=415。
152*106
as=M/α1fcb’fh02
或as=M/α1fcbh02
0。
024
0。
289
0.016
0.196
ξ=1—（1—2αs）1/2
（≤ξb=0.350）
0。
024
0.35
0.016
0.22
As=ξbh0α1fc/fy或
As=ξb’fh0α1fc/fy
0。
024*2160＊465＊1*9。
6/300=
771。
4
0。
35*200＊440*
1。
0＊9。
6/300
=985。
6
0。
016*2160＊465＊1＊9.6/300
=514.3
0.22*200*465＊1＊9.6/300=654。
7
选配钢筋（mm2）
2Ф14+1Ф20（弯）
775。
2
4Ф18（弯1）
1017
2Ф16+1Ф12（弯）
515。
1
2Ф18+1Ф14（弯）
662。
9
（4）次梁斜截面承载力计算
截面位置
A
Bl
Br
C
V（kN）
84。
51
112.68
101。
32
101.32
0。
25βcfcbh0（kN）
0。
25*1*9。
6＊200*465*10—3=223。
2kN>84.51kN
截面满足
0.25*1＊9。
6*200＊440*10-3=211。
2kN>112。
68kN
截面满足
0.25*1＊9.6＊200＊440*10-3=211.2kN〉101。
32kN
截面满足
0。
25*1*9。
6＊200＊465*10—3=223.2kN〉101.321kN
截面满足
Vc=0.7ftbh0（kN）
0。
7＊1。
1*200*465*10—3
=71。
61kN需配箍筋
0。
7*1.1*200＊440*10-3
=67.76kN需配箍筋
0。
7*1.1＊200*440＊10-3
=67.76kN〈V
需配箍筋
0.7*1.1＊200*465＊10—3
=71.61kN需配箍筋
箍筋支数、直径
2φ6
2φ6
2φ6
2φ6
Asv=nAsv1
56.6
56。
6
56。
6
56。
6
s=1。
25fyvAsvh0/（V-Vc）
1。
25*210*56。
6*465＊
10-3/（84。
51—71。
61）
=535。
6
1。
25*210*56。
6*440＊10—3/（112。
68-67。
76）
=145.5
1。
25*210*56。
6*440＊10—3/（101。
32-67.76）
=194。
8
1。
25＊210＊56.6*465＊10—3/（101。
32—71.61）
=232.5
实配箍筋间距
150
150不足用Asb补充
150
150
Vcs=Vc+1.25fyvh0Asv/s
71。
61+1.25＊210*10—3*
465*56。
6/150=117。
67〉V
满足
67.76+1。
25*210*10—3*
440*56.6/150=111。
34不满足
67。
76+1.25*210＊10—3＊
440*56.6/150=111。
34>V
满足
71.61+1。
25*210＊10-3＊
465＊56。
6/150=117。
67>V
满足
Asb=（V-Vcs）/0.8fysinα
/
（112.68—111.34）*103/（0。
8*300*sin45。
）=7.9mm2
/
/
选配弯起钢筋
由于纵向钢筋充足，可弯起1Ф20
1Ф18
由于纵向钢筋充足，可弯起1Ф12
由于纵向钢筋充足，可弯起1Ф14
实配钢筋面积
314.2mm2
254。
5mm2
113.1mm2
153.9mm2
5、构造配筋要求：
沿全长配置封闭式箍筋,每一根箍筋距支座边50mm处，开始布置，在简支端的支座范围内各布置一根箍筋.
五、主梁设计（按弹性理论计算）
主梁尺寸300mm*650mm
1。
荷载设计值
为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载
次梁传来的恒荷载:
9。
786*6。
48=63.413kN
主梁自重：
（0。
65-0。
08）＊0。
3＊2。
2*25＊1.2=11。
286kN
主梁粉刷重:
2＊（0。
65-0。
08）*0。
015＊2.2*17＊1.2=0.768kN
小计75。
467kN
恒荷载G=75.467kN
活荷载Q=20.02＊6.48=129。
73kN
2.确定计算跨度及计算简图
主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为240mm，中间支承在400mm＊400mm的混凝土柱上,其计算跨度为:
边跨：
ln=6600—400/2—120=6208mm，
则0.025ln=6208*0.025=157。
00mm
l01=ln+b柱/2+0。
025ln=6208+400/2+157=6637mm
>ln+b柱/2+α/2=6208+400/2+240/2=6600mm，由于支承长度240mm不满足要求，故支承长度取370mm，从而取近似值l01=6640mm
中跨：
l0=6600mm
主梁的计算简图见下图
G=75.467kN
3、内力计算
（1）弯矩设计值:
M=k1GL+k2QL
其中,k1、k2可由书中表查取,L为计算跨度，对于B支座，计算跨度可取相邻量跨的平均值。
主梁弯矩计算
项次
荷载简图
k/M1
k/MB
k/M2
k/MC
①
0.244
122.27
-0.267
—133。
39
0.067
33.37
-0。
267
—133。
39
②
0。
289
248.95
-0.133
-114.22
/
—0。
133
-114.22
③
/
-0。
133
-114。
22
0。
200
171。
24
—0。
133
—114。
22
④
0。
229
197。
26
—0。
311
—267。
09
0。
170
145.55
—0.089
—76。
43
⑤
0.274
236.03
-0.178
-152。
87
/
0.044
37。
79
Mmin
（kN·m）
组合项次
①+④
①+④
①+④
①+②
组合值
-380。
48
178.92
-247。
61
Mmax
（kN·m）
组合项次
①+②
①+③
①+③
①+⑤
组合值
371。
22
—247。
61
204。
61
—95.6
由此可以做出下列几种情况的内力图：
①+②；①+③;①+④；①+⑤
将以上各图绘于同一坐标系上，取其外包线，则为弯矩包络图。
（2）剪力设计值：
V=M=k3G+k4Q,其中k3、k4可由书中表查取.
主梁剪力计算
项次
荷载简图
k/VA
k/VB左
k/VB右
①
0.733
55。
32
—1。
267
-95.62
1.00
75.467
②
0.866
112。
35
—1.134
—147。
11
0
0
③
-0。
133
-17。
254
—0。
133
-17。
254
1。
00
129.73
④
0。
689
89。
38
-1.311
-170.08
1.222
158.53
⑤
0.822
106.63
—1。
178
—152。
82
0.222
28。
8
组合项次±Vmin（kN）
①+②
167。
67
①+④
265。
7
①+④
233。
997
同样可以绘出剪力包络图:
4、主梁正截面和斜截面承载力计算（主梁300＊650次梁200*500）
（1）主梁跨中按T形截面计算，T形截面的翼缘宽度b'f，按
b＇f≤l/3=6600/3=2200〈b+s0=6600mm,故取b'f=2200mm
梁高：
h=650，h0=650-40=610mm（边跨），h0=650-40=610mm（中间跨）
翼缘厚：
h'f=80mm
判定T形截面类型
α1fcb＇fh＇f（h0-h＇f/2）=1*9。
6＊2200＊80＊（610-80/2）*10-6=963。
07kN·m
963.07kN·m>317。
22kN·m（边跨）且963.07kN·m>204。
61kN·m（中间跨中）,故各跨中截面属于第一类T形截面。
（2）支座截面按矩形截面计算，离端第二支座B按布置两排纵向钢筋考虑，取h0=650-80=570mm，其他中间支座按布置一排纵向钢筋考虑，取h0=615mm。
正截面配筋计算
截面位置
1
B
2
弯矩M（N·mm）
371.22*106
-380.48＊106
204。
61＊106
-101.06＊106
α1fcbh02或
α1fcb’fh02
1。
0*9.6＊2200＊
6152=7988.12*106
1.0*9。
6＊300*
5802
=968。
832＊106
1。
0＊9.6＊2200*
6152=7988。
112*
106
1.0＊9.6＊300＊
6152
=1089。
288*106
as=M/α1fcb'fh02
或as=M/α1fcbh02
0.046
0。
393
0。
026
0。
093
ξ=1-（1-2αs）1/2
（≤ξb=0.55）
0。
047
0。
537
0.026
0.098
γs=1—0.5ξ
0.977
0。
732
0.987
0。
951
As=M/γsfyh0
371。
22＊106/
（0.977*300＊
615）=2059
380.48＊106/
（0。
732＊300＊580）=2987
204.61*106/
（0.987*300*
615）=1123。
6
101。
06＊106/
（0.951*300*
615）=576。
6
选配钢筋（mm2）
6Ф22（弯4）
2281mm2
8Ф22（弯4）
3041mm2
4Ф22（弯2）
1520mm2
2Ф20
628mm2
斜截面配筋计算
截面
A
B左
B右
V（kN）
167。
67
248.44
104。
267
hw=h0—h＇f=580—80=500mm，因hw/b=500/300=1。
67〈4，则截面尺寸按下面公式计算
0。
25βcfcbh0
（kN）
0.25*1＊9.6＊300＊615*10-3
=442。
8〉V，截面满足
0.25＊1＊9.6*300*580*10—3
=417。
6>V，截面满足
0。
25*1*9。
6＊300＊580＊10—3
=417。
6〉V，截面满足
剪跨比：
λ
λ=2000/615=3.25〉3.0取λ=3.0
Vc=1.75ftbh0/（λ+1）（kN）
1。
75＊1.1＊300*615＊10-3/（3+1）
=88。
791.75＊1。
1*300*580*10-3/（3+1）
=83.73〈V需配箍筋
83.73箍筋肢数、直径
2φ8
2φ8
2φ8
Asv=nAsv1
101
101
101
s=1.0fyvAsvh0/（V-Vc）
1。
0*210*101*615*10-3/
（167。
67—88.79）=165。
4
1。
0*210＊101*580＊10-3/
（248。
44—83.73）=74.7
1.0*210*101＊580*10—3/
（104。
267—83。
73）=599
实配箍筋间距
150
150不足用Asb补充
150
Vcs=Vc+1。
0fyvh0Asv/s
88。
79+1.0＊210＊10—3＊615＊101/150=175。
75>V
满足
83.73+1。
0＊210*10—3＊580＊101
/150=165.74〈V
不满足
83。
73+1.0＊210＊10—3＊580＊101
/150=165。
74〉V
满足
Asb=（V—Vcs）/0。
8fysinα
/
（248。
44—165.74）*103/（0.8*300＊sin45.）=487.3mm2
/
选配弯起钢筋
由于纵向钢筋充足，可弯起1Ф22
1Ф25
由于纵向钢筋充足，可弯起1φ20
实配钢筋面积
380。
1mm2
490.9mm2
314。
2mm2
验算最小配筋率
ρsv=Asv/bs=101/（300*150）=0.0024>0。
24ft/fyv=0.24*1。
1/210=0.00126，满足要求.
说明
由于剪力图呈矩形,在支座A截面右边的2。
2m范围内需要布置两排弯起钢筋,而且要使箍筋加密为100mm，即可满足要求.
由于剪力图呈矩形，在支座B截面左边的2。
2m范围内需要布置三排弯起钢筋，而且要使箍筋加密为100mm，即可满足要求。
由于剪力图呈矩形，在支座B截面右边的2.2m范围内需要布置两排弯起钢筋，而且要使箍筋加密为100mm,即可满足要求.
为了施工方便，除加密区箍筋间距一律为150mm
5、两侧附加横向钢筋的计算
次梁传来的集中力：
Fl=63。
413+129.73=193。
143kN，hl=650-500=150mm
附加箍筋布置范围:
s=2hl+3b=2*150+3*200=900mm
取附加箍筋φ8@200mm,则在长度范围内可以布置箍筋的排数：
m=900/200+1=6排,次梁两侧各布置三排，另加吊筋1Ф18，Asb=254。
5mm2，则由：
2fyAsbsinα+m·nfyvAsv1=2*300*254。
5*0。
707+6*2*210＊50。
3=234.7kN>Fl，满足要求。
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