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.doc
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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
13
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
①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5m~8m，次梁为4m~6m。
②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梁，以避免楼板直接承受集中荷载。
③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1.7~2.7m，常用跨度为1.7m~2.5m左右。
④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时，按双向板肋形结构设计；若，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；按施工要求，一般楼板厚度为60mm~120mm，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，宽度取。
3、主梁截面尺寸
主梁高度取，宽度取。
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、次梁和主梁的计算单元及负荷范围。
250
120
B-4
B-1
B-1
CL-1
B-5
CL-1
B-2
B-2
CL-1
ZL-1
ZL-1
ZL-1
ZL-1
CL-1
B-6
B-3
B-3
CL-1
CL-1
CL-1
B-5
CL-1
B-2
B-2
120
B-4
B-1
B-1
CL-1
250
120
2500
120
250
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
板：
l01=ln+h/2和
l01=ln+a/2取小值
次梁：
l01=ln+0.025ln和
l01=ln+a/2取小值
l0=ln
l0=ln
a
b
b
ln
ln
ln
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，
边跨：
取，两式较小值
中间跨：
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。
荷载种类
荷载标准值
（kN/mm2）
荷载分项系数
荷载设计值
（kN/mm2）
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）
总荷载（g+q）
-
表1板的荷载计算表
3、板的内力计算
板考虑塑性内力重分布后，各跨中及支座截面的弯矩系数α值按图4采用，各跨中及支座截面的弯矩按式计算。
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M1
B支座MB
中间跨中M2、M3
中间支座MC
弯矩值（kN·m）
4、板的配筋计算
b=1000mm，h0=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M2、M3及MC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:
50~1:
100的比例绘制在2#图纸上。
截面
边跨跨中M2
第一内支座MB
中间跨中M3
中间支座MC
边区格
中间区格
边区格
中间区格
选配钢筋（实配AS）
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面活荷载。
可按表4进行计算。
表4次梁的荷载计算表
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。
计算跨度按图2进行计算，其中，
边跨：
取，两式较小值
中间跨：
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αmp值按表5采用，各跨中及支座截面的弯矩按式计算。
表5次梁的弯矩系数表
截面位置
边跨中M1
B支座MB
中间跨中M2、M3
中间支座MC
αmp
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0（m）
M=αmp（g+q）l02（kN.m）
次梁各支座截面的剪力系数αvb值按表6采用，剪力按式计算。
表6次梁的剪力系数表
截面位置
边支座QA
第一内支座QBl
第一内支座QBr
中间支座QCl、QCr
αvb
0.45
0.60
0.55
0.55
净跨度ln（m）
（kN）
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7。
表7次梁正截面受弯承载力计算
截面位置
边跨中M1
B支座MB
中间跨中M2
中间支座MC
中间跨中M3
弯矩设计值M（kN.m）
截面类型
αS
ξ
AS（mm2）
选配钢筋
实际配筋面积（mm2）
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8。
表8次梁斜截面受弯承载力计算
截面位置
边支座QA
第一内支座QBl
第一内支座QBr
中间支座QCl
中间支座QCr
剪力设计值V（kN）
0.25fcbh0
0.07fcbh0
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，两式较小值
中间跨：
表9主梁的荷载计算表
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）
-
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。
l0
l01
l01
Q
G
Q
G
Q
G
Q
G
Q
G
Q
G
图7主梁的计算简图
3、弯矩设计值和剪力设计值的计算
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=α1GL+α2QL；各支座截面剪力按式V=β1G+β2Q。
其中，α1、β1分别为永久荷载作用下的弯矩及剪力系数；α2、β2分别为可变荷载作用下的弯矩及剪力系数。
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。
项次
示意图
内力计算
①
截面
α1
M
β1
V
M1
MB
M2
VA
VBl
VBr
②
截面
α1
M
β1
V
M1
MB
M2
VA
VBl
VBr
③
截面
α1
M
β1
V
M1
MB
M2
VA
VBl
VBr
④
截面
α1
M
β1
V
M1
MB
M2
VA
VBl
VBr
⑤
截面
α1
M
β1
V
M1
MB
M2
VA
VBl
VBr
表11主梁内力计算表（供参考）
表12主梁弯矩组合
项次
M1
Ma
MB
M2
Mb
①+②
①+③
①+④
①+⑤
Mmax组合
Mmax
Mmin组合
Mmin
表13主梁剪力组合
项次
VA
VBl
VBr
①+②
①+③
①+④
①+⑤
Vmax组合
Vmax
Vmin组合
Vmin
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
边跨中M1
B支座MB
中间跨中M2
弯矩设计值M（kN.m）
截面类型
αS
ξ
AS（mm2）
选配钢筋
实际配筋面积（mm2）
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。
表15主梁斜截面受弯承载力计算
截面位置
边支座QA
B支座QBl
B支座QBr
剪力设计值V（kN）
0.25fcbh0
0.07fcbh0
弯起钢筋
箍筋用量
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：
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；
α——附加横向钢筋与梁轴线的夹角，一般取α=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。
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。
Ⅱ级钢筋的断点用短斜线表示，Ⅰ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。
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