某多层工业建筑(某生产车间)中间楼面设计

PAGEPAGE18单向板肋梁楼盖设计某多层厂房的楼盖平面如图1-31所示，楼面做法见图1-32，楼盖采用现浇的钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，试设计之。设计要求：1．  板、次梁内力按塑性内力重分布计算；2．  主梁内力按弹性理论计算；3．绘出结构平面布置图、板、次梁和主梁的模板及配筋图。 进行钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖设计主要解决的问题有：（1）计算简图；（2）内力分析；（3）截面配筋计算；（4）构造要求；（5）施工图绘制图1-31楼盖平面图图1-32楼盖做法详图整体式单向板肋梁楼盖设计步骤：1．设计资料（1）楼面均布活荷载值：qk=10kN/m2。（2）楼面做法：楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面（=20kN/m3），板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底（=17kN/m3）。（3）材料：混凝土强度等级采用C30，主梁和次梁的纵向受力钢筋采用HRB400或HRB335，吊筋采用HRB335，其余均采用HPB235。2、楼盖梁格布置及截面尺寸确定确定主梁的跨度为6.9m，次梁的跨度为6.6m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.3m。楼盖结构的平面布置图如图1-33所示。按高跨比条件要求板的厚度，对工业建筑的楼板，要求，所以板厚取。次梁截面高度应满足，取，截面宽，取。主梁截面高度应满足,取，截面宽度取为，柱的截面尺寸b×h=400×400mm2。图1-33楼盖结构平面布置3、板的设计——按考虑塑性内力重分布设计（1）、荷载计算恒荷载标准值小计活荷载标准值：因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于，所以活荷载分项系数取，（2）、计算简图取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图1-34（a）所示，由图可知：次梁截面为b=，现浇板在墙上的支承长度为a=，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：板的计算简图1-34（b）所示。图1-34（a）板的实际结构图1-34(b)板的计算简图（3）弯矩设计值因边跨与中跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算由表12-2可查得板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见表1-8 表1-8板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=2.095l01=2.095l02=2.05l02=2.05(kN.m)=-=-== （4）配筋计算——正截面受弯承载力计算对轴线②~⑤间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表1-9 表1-9板的配筋计算截面位置1B2C弯矩设计值（）6.46-6.464.26-4.86αs=M/α1fcbh020.1250.1250.0830.0940.1340.1<0.134<0.350.0870.1≈0.099<0.35轴线①~②⑤~⑥计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy547547355409实际配筋（mm2）　10@14010@1408@1408@120As=561As=561As=359As=419轴线②~⑤计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy5475470.8×355=2840.8×409=327实际配筋（mm2）10@14010@1408@1408@140As=561As=561As=359As=359 配筋率验算 （5）板的配筋图绘制板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图如图图1-34（c）所示。图1-34（c）板配筋图 4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计（1）荷载设计值：恒荷载设计值小计（2）、计算简图由次梁实际结构图（1-35（a）图）可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：计算简图如图1-35（b）所示。图1-35（a）次梁的实际结构 图1-35(b)次梁的计算简图（3）弯矩设计值和剪力设计值的计算因边跨和中间跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。由表1-2，1-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表1-10和表1-11表1-10次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01= l01=6.45l02=6.3l02=6.3(kN.m) =-=-== 表1-11次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座B(左)离端第二支座B(右)离端第二支座C中间支座剪力系数0.450.60.550.55净跨度lnln1=6.33ln1=6.33ln2=6.3ln2=6.3(kN)====（4）配筋计算①正截面抗弯承载力计算次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：判别跨中截面属于哪一类T形截面支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表1-12。表1-12次梁正截面受弯承载力计算截面1B2C弯矩设计值（）155.4-155.4102.0-116.5αs=M/α1fcbh02=0.019=0.164=0.0122=0.1230.0190.1<0.18<0.350.01230.1<0.132<0.35选配钢筋计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy=1026=1104.7=664=810.1实际配筋（mm2）2Ф20+1Ф223Ф 221Ф22+2Ф142Ф22+1Ф14As=1008.1As=1140As=688.1As=913.9②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)。复核截面尺寸：所以B和C支座均需要按计算配置箍筋，A支座均只需要按构造配置箍筋计算所需箍筋调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围将计算的箍筋面积增加20%，现调整箍筋间距，S=0.8281=224.8mm，为满足最小配筋率的要求，最后箍筋间距S=100mm。配箍筋率验算：弯矩调幅时要求配筋率下限为。实际配箍率   因各个支座处的剪力相差不大，为方便施工，沿梁长不变，取双肢6@100。（5）施工图的绘制次梁配筋图如1-35（c）图所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：取650mm.伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1220=240mm梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=264mm，取300mm.纵筋的截断点距支座的距离:。 图1-35（c）次梁的配筋图5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：（1）荷载设计值。（为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载）（2）计算简图 计算简图如图1-36（b）所示。图1-36(a)主梁的实际结构图1-36(b)主梁的计算简图（3）、内力设计值计算及包络图绘制因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。①弯矩值计算：，式中k1和k2由附表1查得 表1-13主梁的弯矩设计值计算（）项次荷载简图    弯矩图示意图1恒载2活载　3活载　  4活载5活载 组合项次Mmin(kN·m)①+③84.4①+④-586.5①+②-141.3①+⑤-586.5  组合项次Mmax(kN·m)①+②542.3①+⑤　-282.1①+③312.3　①+④-282.1  *注：此处的弯矩可通过取脱离体，由力的平衡条件确定。根据支座弯矩，按下面简图确定图1-37主梁取脱离体时弯矩图②、剪力设计值：不同截面的剪力值经过计算如表1-14所示。表1-14主梁的剪力计算（kN）项次荷载简图①恒载②活载④活载　⑤活载组合项次Vmax(kN)①+②234.1①+⑤-126.8①+④327.4组合项次Vmin(kN)①+⑤45.6①+④-368①+②86.2③弯矩、剪力包络图绘制荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载作用下的简支梁弯矩图：则第一个集中荷载下的弯矩值为，第二集中荷载作用下弯矩值为。中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－342.4KN·m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为。荷载组合①+④时支座最大负弯矩，其它两个支座的弯矩为，在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：则集中荷载处的弯矩值依次为461kN·m，265.5kN·m，167.3KN·m，268.7KN·m。同理，当最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时，，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为85.4KN·m，-28.7kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为①+5情况的弯矩按此方法计算。所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见下图。荷载组合①+②时，，至第二跨荷载处剪力降为234.1-283.6=－49.5kN；至第二集中荷载处剪力降为―49.5―283.6=－333.1kN，荷载组合①+④时，最大，其，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）199.2KN,－84.4KN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见1-38图。图1—38主梁弯矩包络图和剪力包络图 （4）配筋计算承载力计算纵向钢筋HRB400,其中。①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因翼缘计算宽度按，中较小值确定，取。Ｂ支座处的弯矩设计值：。判别跨中截面属于哪一类T形截面正截面受弯承载力的计算过程如下表1-15主梁正截面受弯承载力及配筋计算截面1B2弯矩设计值（kN.m）542．3－529.9312.3－141.3αs=M/α1fcbh020.048<0.5180.484<0.5180.025<0.5180.096<0.518选配钢筋计算配筋（mm2）AS=ξbh0α1fc/fy258733451405686.4实际配筋(mm2)6Ф25(弯2)6Ф25(弯3)2Ф183Ф25(弯1)2Ф25As=2945As=3454As=1473As=982 ②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：满足要求。验算是否需要计算配置箍筋。故需进行配置箍筋计算。计算所需腹筋；采用8@100双肢箍。  =327.3kN>(VA=234.1kN和VBr=327.4kN)(754mm和500mm)，现在取距离柱边1960mm处截断5号钢筋。其它钢筋的截断如图所示。主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：梁顶面纵筋的锚固长度：取880mm.梁底面纵筋的锚固长度：12d=1225=300mm，取300mm③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。主梁的材料图和实际配筋图如图1-39所示 图1-39主梁材料图与配筋图 图1-40楼盖结构平面布置及配筋图试作人：田北平、钟小兵、毛文筠、王伟、贺灵荣、胡庸、于进2006.11.2.