整體式單向板肋梁樓蓋設(shè)計

設(shè)計資料（一）平面圖本設(shè)計為某多層廠房的樓蓋，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆單向板肋形樓蓋，層高3.9m,平面布置見圖1。圖中L1=6600L2=6300（二）樓面活載、材料及構(gòu)造等設(shè)計資料（1）材料混凝土強度等級：C35；鋼筋：鋼筋砼主梁或次梁的縱向受力鋼筋，采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HRB335級鋼筋；板中受力鋼筋采用HRB335級鋼筋；其它均采用HPB300級鋼筋；（2）樓面構(gòu)造做法鋼筋混凝土現(xiàn)澆板；樓面面層為厚瓷磚地面（），板底及梁用厚的混合砂漿粉底（）；樓面活荷載原則值6.5kN/㎡；（3）板的支承長度為120mm，次梁的支承長度為240mm；主梁的支承長度為370mm；柱的截面尺寸為350×350，墻體的厚度為370mm。圖1樓蓋平面圖樓蓋的構(gòu)造平面布置主梁沿橫向布置，次梁沿縱向布置。主梁的跨度為6.3m、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2.1m，則板區(qū)格長邊為l01=6.6m，短邊為l02=2.1m，l01/l02=3.14，按規(guī)范規(guī)定能夠按單向板設(shè)計。按高跨比條件，規(guī)定板厚h≥l02/30=70mm，對工業(yè)建筑的樓蓋板，規(guī)定h≥70mm，取板厚h=70mm；次梁截面高度應(yīng)滿足h=L1/18～L1/12=6600/18～6600/12=367～550mm，考慮到樓面活荷載比較大，取h=500mm。寬度b=（1/3～1/2）h，取b=250mm；主梁截面高度應(yīng)滿足h=L2/14～L2/8=6300/14～6300/8=450～788mm，取h=700mm。寬度b=（1/3～1/2）h，取b=300mm；板的設(shè)計（按考慮塑性內(nèi)力重分布的辦法設(shè)計）荷載計算30mm厚瓷磚地面：0.8kN/m270mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板：0.07×25=1.75kN/m220mm厚混合砂漿粉底：0.02×17=0.34kN/m2恒載原則值：gk=0.8+1.75+0.34=2.89kN/m2活載原則值：pk=6.5kN/m2荷載設(shè)計值應(yīng)比較下列兩種組合，并取較大值：由可變荷載效應(yīng)控制的組合q=1.2×2.89+1.3×6.5=11.918kN/m2由永久荷載效應(yīng)控制的組合q=1.35×2.89+0.7×1.3×6.5=9.8165kN/m2＜11.918kN/m2因此取q=11.918kN/m2。計算簡圖圖取1m寬板帶作為計算單元，各跨的計算跨度為：中間跨：l0=ln=6300/3—250=1850mm邊跨：l0=ln+h/2=2100—125—120+70/2=1890mm＜ln+a/2=1915mm取l0=1890mm內(nèi)力計算因跨度差（1890—1850）/1850=2%＜10%，故可按等跨持續(xù)板計算內(nèi)力。各界面的彎矩計算以下表所示。截面邊跨中第一內(nèi)支座中間跨中中間支座彎矩系數(shù)a1/11—1/111/16—1/14M=aql2（kN·m）1/11×11.92×1.892=3.87—1/11×11.92×1.892=—3.871/16×11.92×1.852=2.55—1/14×11.92×1.852=—2.91截面強度計算已知fy=300N/mm2，fc=16.7N/mm2，α1=1.0，h0=70—20=50mm。正截面強度計算以下表所示。截面邊跨中第一內(nèi)支座中間跨中中間支座在平面圖上的位置A~BC~DB~CA~BC~DB~CM（kN·m）3.87—3.872.550.8×2.55—2.91—0.8×2.91αs=M/α1fcbh020.0930.0930.0610.0490.0700.056Уs=0.5（1+√（1—2αs））0.9510.9510.9690.9750.9640.971As=M/fyУsh0（mm2）271.3271.3175.4140.4200.2160.2選用鋼筋Ф8@150Ф8@150Ф8@200Ф8@200Ф8@200Ф8@200實際配筋面積335335251251251251經(jīng)驗算，配筋率As/bh=251/（1000×70）=0.36%＞ρmin=0.45×（1.57/300）=0.23%，也不不大于0.2%，滿足規(guī)定。根據(jù)計算成果及板的構(gòu)造規(guī)定，畫出配筋圖。次梁的設(shè)計（按考慮塑性內(nèi)力重分布的辦法設(shè)計）荷載計算板傳來的恒載：2.89×2.1=6.069kN/m次梁自重：25×0.25×（0.5—0.07）=2.688kN/m次梁粉刷抹灰：17×0.02×（0.5—0.07）×2=0.292kN/m恒載原則值：gk=6.069+2.688+0.292=9.049kN/m活載原則值：pk=6.5×2.1=13.65kN/m按由可變荷載效應(yīng)控制的組合：q=1.2×9.049+1.0×1.3×13.65=28.61kN/m按由永久荷載效應(yīng)控制的組合：q=1.35×9.049+0.7×1.3×13.65=24.64kN/m因此，荷載設(shè)計值取為28.61kN/m。計算簡圖各跨的計算跨度為：中間跨：l0=ln=6600—300=6300mm邊跨：l0=ln+a/2=6600—150—250+240/2=6320mm又1.025ln=6355mm，取小值6320mm跨度差：（6320—6300）/6300=0.32%＜10%可按等跨持續(xù)梁計算。次梁的計算簡圖以下圖。圖內(nèi)力計算次梁的彎矩計算以下表所示，次梁的剪力計算以下下表所示。截面邊跨中第一內(nèi)支座中間跨中彎矩系數(shù)a1/11—1/111/16M=aql2（kN·m）1/11×28.61×6.322=103.89—1/11×28.61×6.322=—103.891/16×28.61×6.302=70.97截面A支座B支座左B支座右剪力系數(shù)0.450.60.55V=βqln（kN）0.45×28.61×6.32=81.370.6×28.61×6.32=108.490.55×28.61×6.30=99.13正截面強度計算次梁跨中截面按T型截面計算對邊跨：b’f=l0/3=6320/3=2.11mb’f=b+Sn=0.25+1.89=2.14m取b’f=2.14m對中間跨：b’f=l0/3=6300/3=2.10mb’f=b+Sn=0.25+1.85=2.10m取b’f=2.10m。支座截面按矩形截面計算。b．判斷界面類型已知h0=500—8—25—d/2=460mm（假設(shè)縱筋直徑為14mm），fy=360N/mm2，則：α1fcb’fh’f(h0—h’f/2)=1.0×16.7×2140×70×（460—70/2）=1063.2kN·m＞103.89kN·m(70.97kN·m)因此，邊跨中和中間跨中截面均屬于第一類T形截面。次梁正截面強度計算以下表。截面邊跨中第一內(nèi)支座中間跨中M（kN·m）103.89—103.8970.97b’f或b（mm）21402502100αs=M/α1fcb’fh020.01410.11760.0098Уs=0.5（1+√（1—2αs））0.9930.9370.995ξ=1—√（1—2αs）0.0142＜0.5180.1255＜0.5180.0098＜0.518As=M/fyУsh0（mm2）631.78669.536430.716選用鋼筋2Φ16+2Φ142Φ16+2Φ142Φ16+1Φ10實際配筋面積（mm2）710710480.5As/bh=480.5/（500×250）=0.384%＞ρmin=0.45×1.57=0.196%，也不不大于0.2%，符合規(guī)定。斜截面強度計算hw=h0—h’f=460—70=390mm，因hw/b=390/250=1.56＜4，次梁斜截面強度計算以下表所示。截面A支座B支座左B支座右V（kN）81.37108.4999.130.25βcfcbh0（kN）0.25×1.0×16.7×250×460=480.13kN＞V（截面滿足規(guī)定）0.7ftbh0（kN）0.7×1.57×250×460=126.385kN＞V（按構(gòu)造配箍）箍筋直徑，肢數(shù)，間距（mm）Φ6雙肢300根據(jù)計算成果及次梁的構(gòu)造規(guī)定，繪制次梁配筋圖，以下圖所示。圖主梁的設(shè)計（按彈性理論計算）荷載計算次梁傳來的恒載：9.049×6.6=59.72kN主梁自重：25×0.3×（0.7—0.07）×2.1=9.92kN梁側(cè)抹灰：17×0.02×（0.7—0.07）×2×2.1=0.900kN恒載原則值：gk=59.72+9.92+0.900=70.54kN活載原則值：pk=13.65×6.6=90.09kN恒載設(shè)計值：G=1.2gk=1.2×70.54=84.65kN活載設(shè)計值：P=1.3pk=1.3×90.09=117.12kN計算簡圖各跨的計算跨度為：中間跨：l0=lc=6300邊跨：l0=min[1.025ln+b/2，ln+（a+b）/2]=min[1.025×（6300—250—350/2）+350/2，（6300—250—350/2）+（370+350）/2]=min[6197，6235]=6197mm跨度差：（6300—6197）/6197=1.66%＜10%可按等跨持續(xù)梁計算。主梁的計算簡圖以下圖所示。圖內(nèi)力計算彎矩計算：M=k1Gl+k2Pl邊跨：Gl=84.65×6.197=524.58kN；Pl=117.12×6.197=725.79kN中跨：Gl=84.65×6.3=533.30kN；Pl=117.12×6.3=737.86kN主梁彎矩計算以下表所示。項次荷載簡圖KKKKKKM1MaMBM2MbMc①恒載0.24481.2—0.2670.0670.067—0.267128.0—142.435.735.73—142.4②活載0.289177.1—0.133—98.1—98.1—0.133209.8—98.1—98.1③活載—32.7—65.4—0.1330.20.2—0.133—98.1147.6147.6—98.1④活載0.22990.9—0.31170.60.170—0.089166.2—229.5125.4—65.7⑤活載—21.9—43.8—0.0890.17070.6—0.311—65.7125.4—229.5內(nèi)力組合①+②337.8258.3—240.5—62.4—62.4—240.5①+③95.315.8—240.5183.3183.3—240.5①+④294.2172.1—371.9106.3161.1—208.1①+⑤106.137.4—208.1161.1106.3—371.9最不利內(nèi)力Mmin組合項次①+③①+③①+④①+②①+②①+⑤Mmin組合值（kN·m）95.315.8—371.9—62.4—62.4—371.9Mmax組合項次①+②①+②①+⑤①+③①+③①+④Mmax組合值（kN·m）337.8258.3—208.1183.3183.3—208.1剪力計算：V=k3G+k4P主梁剪力計算以下表所示。項次荷載簡圖kkkVAVBLVBR①恒載0.733—1.2671.00062.1—107.384.7②活載0.866—1.1340101.4—132.80③活載—0.133—0.1331.000—15.6—15.6117.1④活載0.689—1.3111.22280.7—153.5143.1⑤活載—0.089—0.0890.778—10.4—10.491.1Vmin（kN）組合項次①+③①+④①+②組合值46.5—260.884.7Vmax（kN）組合項次①+②①+⑤①+④組合值163.5—117.7227.8主梁彎矩及剪力包絡(luò)圖以下圖所示。圖正截面強度計算擬定翼緣寬度主梁跨中按T形截面計算對邊跨：b’f=l0/3=6197/3=2.07mb’f=b+Sn=0.3+6.3=6.6m取b’f=2.07m對中間跨：b’f=l0/3=6300/3=2.10mb’f=b+Sn=0.3+6.3=6.6m取b’f=2.10m。支座截面按矩形截面計算。判斷截面類型取h0=640mm（跨中），h0=610mm（支座），則：α1fcb’fh’f(h0—h’f/2)=1.0×16.7×2100×70×（640—70/2）=1485.2kN·m＞337.8kN·m屬于第一類T形截面。截面強度計算主梁正截面強度計算以下表所示，表中按簡支梁計算的支座剪力設(shè)計值V0=G+P=84.65+117.12=201.77kN取中間跨中截面驗算其承肩負彎矩時的最小配筋率：As/bh=431/（300×700）=0.205%＞ρmin=0.45×（1.57/360）=0.196%同時也不不大于0.2%，符合規(guī)定。截面邊跨中B支座中間跨中M（kN·m）337.8—371.9183.3—62.4V0b/2（kN·m）—201.77×（0.35/2）=35.3——M—V0b/2（kN·m）337.8—336.6183.3—62.4b’f或b（mm）20703002100300αs=M/α1fcb’fh020.0240.1640.0130.031Уs=0.5（1+√（1—2αs））0.9880.9100.9930.984ξ=1—√（1—2αs）0.024＜0.5180.180＜0.5180.013＜0.5180.031＜0.518As=M/fyУsh0（mm2）1484.01773.8801.2275.2選用鋼筋2Φ22（直）+2Φ22（彎）2Φ16（直）+2Φ20（直）+2Φ22（彎）+1Φ20（