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)楼面均布活荷载标准值:q k=10kN/m2。
(2)楼面做法:楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面(γ=20kN/m3),板底及梁用15mm厚石灰砂浆抹底(γ=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57.5mm2300/40l/40h=≥≥,对工业建筑的楼板,要求mmh80≥,所以板厚取80mm h=。
次梁截面高度应满足mmllh550~36712/~18/==,取550mmh=,截面宽hb)3/1~2/1(=,取mm b250=。
2222/2.16/186.16/133.110/186.32.1655.2m kN m kN g q m kN q m kN g ,近似取荷载总设计值:活荷载设计值:恒荷载设计值:=+=⨯==⨯=(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=mm 250,现浇板在墙上的支承长度为a=mm 120,则按塑性内力重分布设计,板的计算跨度为:mml l mm l mma l mmh l l n n n 20502502300209521152120)22501202300(22095280)22501202300(2/010101=-====+--=+=+--=+=中跨所以边跨板的计算取确定:边跨按以下二项较小值(4) 配筋计算——正截面受弯承载力计算.210N/mm HPB235;N/mm 3.14,0.130,1000602080802210=====-=y c f f a C mm b mm h mm 钢筋,混凝土,,,板厚 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1-9①~② ⑤~⑥ A S =ξbh 0α1f c /f y 实际配筋(mm 2)10@140 10@140 8@140 8@120 As=561 As=561 As=359 As=419 轴线②~⑤计算配筋(mm 2)A S =ξbh 0α1f c /f y 547 547 0.8×355=284 0.8×409=327 小计kN/m 1404.11=gkN/m 1.41kN/m,0404.411404.119.29kN/m9.293.213取荷载荷载总设计值:活荷载设计值:=+=+=⨯=g q q(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:mmh f HPB f f f a C b S b b l b yv y t c f n f f 51535550,N/mm 210235,N/mm 300,HRB335;N/mm 43.1,N/mm 3.14,0.130,mm 2100mm 23002502300250mm21003/63003/0222210=-======='=-+=+='===',箍筋采用纵向钢筋采用混凝土,故取判别跨中截面属于哪一类T 形截面2101m kN 1141)40515(8021003.140.1)2/(M M h h h b f a f f f c >>⋅=-⨯⨯⨯⨯='-''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复核截面尺寸:故截面尺寸满足要求截面尺寸按下式验算且kN 1.1560kN 465152503.140.125.025.0,474.1250/435/43580515max 00=>=⨯⨯⨯⨯=<===-='-=V bh f b h h h h c c w f w βkN V kN N bh f A t 1.1171299.1288751525043.17.07.00=>==⨯⨯⨯=CB V V 和<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mmbh f V h A f s h sA f bh f VB sv yv svVy t cs 28151525043.17.0101.1565156.5621025.17.025.1,25.17.063000=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=+=可得箍筋间距支座左侧截面。
双肢箍筋,计算采用φkN4.197,kN 34.1976.69.29kN 2.86,kN 1279.866013.125266.73kN6013.122.1]3.217015.0)08.065.0(2253.23.0)08.065.0[kN 5266.736.61404.11==⨯===+==⨯⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯-=⨯Q Q G G 取活荷载:取恒荷载:(主梁自重(含粉刷):次梁传来的恒载:(2)计算简图m kN ⋅1 恒载1.146244.0 1.1602674.0--9.39067.0 1.1602674.0--2 活载2.396289.03.182133.0-- 2.181133.0-- 3.182133.0--3 活载7.61044.0-*- 3.182133.0-- 4.272200.0 3.182133.0--4 活载9.313229.04.426311.0-- 8.130*096.0 0.122089.0--5 活载7.40*3/089.0- 0.122089.0--6.23117.0 4.426311.0--组合项次 M min (kN ·m)①+③ 84.4 ①+④ -586.5 ①+② -141.3 ①+⑤ -586.5组合项次 M max (kN ·m)①+② 542.3①+⑤-282.1 ①+③312.3①+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:中查到,由附录式中系数剪力1,,,:4343k k Q K G k V +=不同截面的剪力值经过计算如表1-14所示。
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,m kN 4.3423.1821.160,0⋅-=--==B A M M ,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kN Q G 6.2834.1972.86=+=+作用下的简支梁弯矩图:则第一个集中荷载下的弯矩值为max01m kN 4.54231)(31M M l Q G B ≈⋅=-+,第二集中荷载作用下弯矩值为m3kN .42832)(3101⋅=-+B M l Q G 。
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m kN 14.1443102⋅-=-B M Gl 。
荷载组合①+④时支座最大负弯矩m kN 5.586⋅-=B M ,其它两个支座的弯矩为m kN 1.282,0⋅-==C A M M ,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C M -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,m kN 4.342⋅-==C B M M ,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m kN 3.312⋅ 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,1kN.234max =A V ,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,B V 最大,其kN 368-=BlV ,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。
yv y 。
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10.0130.0615/80/0>=='h h f翼缘计算宽度按m S b m l n 6.63.23/9.63/0=+==和,中较小值确定,取mm b f 2300='。
B支座处的弯矩设计值:m 9kN .52924.06.2835.58620max ⋅-=⨯+-=-=b V M M B 。
判别跨中截面属于哪一类T 形截面截面均属于第一类T M M h h h b f a f f f c 2101m kN 9.1512)40615(8023003.140.1)2/(>>⋅=-⨯⨯⨯⨯='-''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1 B 2弯矩设计值(kN.m )542.3-529.9312.3-141.3αs =M/α1f c bh 02047.059023003.140.1103.54226=⨯⨯⨯⨯367.05803003.140.1109.52926=⨯⨯⨯⨯025.061523003.140.1103.31226=⨯⨯⨯⨯091.03003.140.1103.1416=⨯⨯⨯⨯sαξ211--=0.048<0.5180.484<0.518 0.025<0.5180.096<0.518选配 钢筋计算配筋(mm 2)A S =ξbh 0α1f c /f y2587 3345 1405 686.4实际配筋(mm 2) 6Ф25(弯2) 6Ф25(弯3)2Ф18 3Ф25(弯1) 2Ф25 As=2945As=3454As=1473As=982②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算 验算截面尺寸:可知道截面尺寸截面尺寸按下式验算:,8kN .36kN 6225803003.140.125.025.0,47.1300/500/5008058000=>=⨯⨯⨯⨯=<===-='-=V bh f b h mmh h h c c w f w β满足要求。