钢筋混凝土现浇单向板

1《工程结构》课程设计——单向板肋形楼盖设计指导书（工程管理专业）2【学习目标】1、会选择钢筋混凝土楼盖的类型；2、会单向板肋梁楼盖各构件（单向板、次梁、主梁）的配筋计算，并能准确绘制和识读其结构施工图；【知识点】梁板结构的类型及应用、整体式单向板肋梁楼盖的计算、整体式双向板肋梁楼盖的计算、装配式楼盖的应用、16.1钢筋混凝土梁板结构的应用16.1.1梁板结构的应用钢筋混凝土梁板结构是由钢筋混凝土受弯构件(梁、板)组成，被土建工程应用最广泛的一种结构。例如房屋中的楼盖和屋盖、筏式基础、贮液池的底板和顶盖、扶壁式挡土墙，桥的桥面以及楼梯、阳台、雨篷等，其中楼盖(屋盖)是最典型的梁板结构（如图16-1所示）。本单元主要介绍钢筋混凝土肋形楼盖、装配式楼盖和楼梯。a肋梁（形）楼盖b基础底版c挡土墙图16-1梁板结构的应用举例16.1.2钢筋混凝土楼盖的类型钢筋混凝土楼盖按施工方法分为现浇整体式、装配式和装配整体式三种形式。3现浇整体式楼盖是指在现场整体浇筑的楼盖。它的优点是整体性好，刚度大，抗震性能强，防水性能好；缺点是耗费模板多，工期长，受施工季节影响大。随着施工技术的进步和抗震对楼盖整体性要求的提高，现浇整体式楼盖被广泛应用。装配式楼盖采用预制构件，便于工业化生产，具有节省模板，工期短，受施工季节影响小等优点；缺点是整体性差，抗震性差，防水性差，不便开设洞口。装配整体式楼盖优缺点介于上述两种楼盖之间。但这种楼盖需进行混凝土的二次浇灌，有时还增加焊接工作量。此种楼盖仅适用于荷载较大的多层工业厂房、高层民用建筑及有抗震设防要求的建筑。16.1.3现浇整体式楼盖的类型现浇整体式楼盖按其组成情况分为单向板肋梁（形）楼盖、双向板肋梁楼盖和无梁楼盖三种。板按其受弯情况可分为单向板(如图16-2所示)和双向板(如图16-3所示)。当板的长边2与短边1之比大于等于2，即2／1≥2时，荷载主要沿单向(短边方向)传递，单向受弯，这样的四边支承板叫做单向板。另外，对于仅有两对边支承，另两对边为自由边的板，均属单向板。当板长边2与短边1之比小于2，即2／1＜2时，荷载沿双向传递，双向受弯，这样的四边支承板叫做双向板。4图16-2单向板图16-3双向板由单向板及其支承梁组成的楼盖，称为单向板肋梁（形）楼盖（如图16-4a所示）。由双向板及其支承梁组成的楼盖，称为双向板肋梁（形）楼盖（如图16-4b所示）。不设肋梁，将板直接支承在柱上的楼盖称为无梁楼盖[如图16-4c)所示]。a单向板肋梁（形）楼盖b双向板肋梁（形）楼盖c无梁楼盖5图16-4现浇楼盖的三种类型16.2整体式单向板肋梁楼盖16.2.1整体式单向板肋梁（形）楼盖的设计步骤1．选择结构平面布置方案，并初步拟定板厚和主次梁截面尺寸；2．荷载计算；3．确定计算简图；4．板、次梁、主梁的内力计算；5．板、次梁、主梁的截面配筋计算；6．按计算和构造要求绘制结构施工图。16.316.2.2结构平面布置钢筋混凝土单向板肋梁楼盖的结构布置主要是主梁和次梁的布置（如图16-5所示）。一般在建筑设计中已经确定了建筑物的柱网尺寸或承重墙的布置，柱网和承重墙的间距决定了主梁的跨度，主梁的间距决定了次梁的跨度，次梁的间距又决定了板跨度。因此进行结构平面布置时，应综合考虑建筑功能、造价及施工条件等因素。合理地进行主、次梁的布置，对楼盖设计和它的适用性、经济效果都有十分重要的意义。图16-5单向板肋梁（形）楼盖16.2.2.1主梁的布置方案有两种情况：一种沿房屋横向布置；另一种沿房屋纵向布置。61.当主梁沿横向布置，而次梁沿纵向布置时（如图16-6a所示），主梁与柱形成横向框架受力体系。各榀横向框架通过纵向次梁联系，形成整体，房屋的横向刚度较大。由于主梁与外纵墙垂直，外纵墙的窗洞高度可较大，有利于室内采光。2.当横向柱距大于纵向柱距较多时，或房屋有集中通风的要求时，显然沿纵向布置主梁比较有利（如图16-6b所示），由于主梁截面高度减小，可使房屋层高得以降低。但房屋横向刚度较差，而且常由于次梁支承在窗过梁上，而限制了窗洞高度。3.对于中间为走道，两侧为房间的建筑物，其楼盖布置可利用内外纵墙承重，此种情况可仅布置次梁而不设主梁，例如病房楼、招待所、集体宿舍等建筑物楼盖可采用此种结构布置。a主梁沿房屋横向布置b主梁沿房屋纵向布置图16-6主梁的布置16.2.2.2注意事项：1.梁格布置时，应注意尽量避免将梁搁置在门窗洞上，对于楼盖上有承重墙、隔断墙时应在楼盖相应位置设梁。在楼板上开设较大洞口时，在洞口周边应设置小梁。2.梁格布置应尽可能布置得规整、统一，荷载传递直接。减少梁板跨度的变化，尽量统一梁、板截面尺寸，以简化设计、方便施工、获得好的经济效果和建筑效果。3.楼盖中板的混凝土用量占整个楼盖混凝土用量50％～70％，因此板厚宜取较小值，根据工程实践，板的跨度一般为1.7～2.7m，不宜超过3.Om，荷载较大时宜取较小值；次梁跨度一般为4.0～6.Om；主梁的跨度一般为5.0～8.Om。16.2.3梁板计算简图单向板肋梁（形）楼盖的传力途径为板上荷载传至次梁(墙)，次梁7荷载传至主梁(墙)，最后总荷载由墙、柱传至基础和地基。1．板的计算简图板取1m宽板带作为计算单元（如图16-7a)所示。板带可以用轴线代替，板支承在次梁或墙上，其支座按不动铰支座考虑，板按多跨连续板计算。a荷载计算单元b板的计算简图c次梁的计算简图d主梁的计算简图图16-7单向板楼盖板、梁的计算简图支座之间的距离取计算跨度(见表16-1)，作用在板面上的荷载包括恒载和活载两种，其值可查《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)。对于跨数多于五跨的等截面连续板、梁，当其各跨度上的荷载相同、且跨度差不超过10%时，可按五跨等跨连续梁计算，小于五跨的按实际跨数计算。板的计算简图如图16-7b所示2．次梁的计算简图次梁支承在主梁或墙上，其支座按不动铰支座考虑，次梁按多跨连续梁计算。次梁所受荷载为板传来的荷载和自重，也是均布何在。计算板传来的荷载时，取次梁相连跨度一半作为次梁的受荷宽度。次梁的计算简图如图816-7c所示。3.主梁的计算简图当主梁支承在砖柱(墙)上时，其支座按铰支座考虑；当主梁与钢筋混凝土柱整体现浇时，若梁柱的线刚度比大于5，则主梁支座也可视为不动铰支座（否则简化为框架），主梁按连续梁计算。主梁承受次梁传下的荷载以及主梁自重。次梁传下的荷载是集中荷载，取主梁相邻跨度一半2作为主梁的受荷宽度，主梁的自重可简化为集中荷载计算。主梁的计算简图如图16-7d所示。表16-1板和梁的计算跨度跨数支座情形计算跨度符号意义板梁单跨两端简支一端简支，一端与梁整体连接两端与梁整体连接多跨两端简支一端入墙内另一端与梁整体连接按塑性计算按弹性计算两端与梁整体连接按塑性计算按弹性9计算16.2.4梁板内力计算梁、板的内力计算有弹性计算法(如力矩分配法)和塑性计算法(弯矩调幅法)两种。弹性计算方法是将钢筋混凝土梁、板视为理想弹性体，以结构力学的一般方法(如力矩分配法)来进行结构的内力计算。对于等跨连续梁、板且荷载规则的情况，其内力可通过查表计算；对于不等跨连续梁，可选用结构计算软件由计算机计算。塑性计算法是在弹性理论计算方法的基础上，考虑了混凝土的开裂、受拉钢筋屈服、内力重分布的影响，进行内力调幅，降低和调整了按弹性理论计算的某些截面的最大弯矩。在设计混凝土连续次梁、板时尽量采用这种方法；对重要构件及使用中一般不允许出现裂缝的构件，如主梁及其他处于有腐蚀性、湿度大等环境中的构件，不宜采用塑性计算法，应采用弹性计算法1．板和次梁的计算板和次梁的内力一般采用塑性计算法，不考虑活荷载的不利位置。对于等跨连续板、梁，其弯矩值为(16-1)式中：—弯矩系数，按图16-8采用；g、q—均布恒荷载和活荷载的设计值；0—计算跨度。a板的弯矩系数10b梁的弯矩系数图16-8连续板、梁的弯矩系数板所受剪力很小，混凝土足以承担剪力，所以板不必进行受剪承载力计算，也不必配置腹筋。次梁的剪力按下式计算(16-2)式中：—剪力系数，按图16-9采用；g、q—均布恒荷载和活荷载的设计值；—净跨度。图16-9次梁的剪力系数2．主梁的内力计算主梁的内力采用弹性计算法，即按结构力学方法计算内力。此时要考虑活荷载的不利组合。(1)活荷载的最不利位置梁板上活荷载的大小和位置是随意变化的，构件各截面的内力也是变化的。要保证构件在各种情况下安全，就必须确定活荷载布置在哪些位置，控制截面(支座、跨中)可能产生最大内力，即确定活荷载的最不利位置。1)当求连续梁某跨跨内最大正弯矩时，除应在该跨布置活荷载，然后向左右两边每隔一跨布置活荷载。如图16-lOa、b所示。2)当求某支座最大(绝对值)负弯矩时，除应在该支座左右两跨布置活荷载，然后每隔一跨布置活荷载。如图16-10c、d所示。3)当求某跨跨内最大(绝对值)负弯矩时，则该跨不布置活荷载，而11在左右相邻两跨布置活荷载，然后每隔一跨布置活荷载。如图16-lOa、b所示。4)求某支座截面最大剪力时，活荷载布置与求该截面最大负弯矩时相同。如图16-10c、d所示。aM1maxM3maxVAmax(或M2max)aM2max(或M1maxM3max)cM1BaxVBmaxdMCBaxVCmax图16-10连续梁最不利活荷载位置2)内力计算活荷载的最不利位置确定后，对于等跨(包括跨差不大于10％)的连续梁(板)，可直接利用表格查得在荷载和各种活荷载最不利位置下的内力系数，求出梁有关截面的弯矩和剪力。当均布荷载作用时（16-3）（16-4）当集中荷载作用时（16-5）（16-6）式中：g，q—单位长度上的均布恒载和均布活载；12G，Q一集中恒载与集中活载；K1～K4—内力系数，见附表；0—梁的计算跨度，按表16-1规定采用。若相邻两跨跨度不相等(不超过10％)，在计算支座弯矩时，0取相邻两跨的平均值；而在计算跨中弯矩及剪力时，仍用该跨的计算跨度。16.2.5配筋计算原则1．板的计算只需按钢筋混凝土正截面强度计算，不需进行斜截面受剪承载力计算。2．次梁的计算次梁应根据所求的内力进行正截面和斜截面承载力的配筋计算。正截面承载力计算中，跨中截面按T形截面考虑，支座截面按矩形截面考虑；在斜截面承载力计算中，当荷载、跨度较小时，一般仅配置箍筋。否则，还需设置弯起钢筋。3．主梁的计算主梁应根据所求的内力进行正截面和斜截面承载力的配筋计算。正截面承载力计算中，跨中截面按T形截面考虑，支座截面按矩形截面考虑。16.2.6构造要求1．板的构造要求1)钢筋的级别、直径、间距受力钢筋宜采用HPB235级钢筋，常用直径6～12mm。为了施工方便，宜选用较粗钢筋作负弯矩钢筋。受力钢筋的间距一般不小于70mm，也不大于200mm。当板厚h＞150mm时，间距不大于1.5h，且不大于250mm。2)配置形式连续板中受力钢筋的配置可采用弯起式和分离式两种。如图16-11所示。13a弯起式b分离式图16-11连续板中受力钢筋的布置方式弯起式配筋是将跨中的一部分正弯矩钢筋在支座附近适当位置向上弯起，作为支座负弯矩筋，若数量不足则再另加直筋。一般采用隔一弯一或隔一弯二。弯起式配筋具有锚固和整体性好，节约钢筋等优点，但施工复杂，实际工程中应用较少，一般用于板h≥120mm厚及经常承受动荷载的板。分离式配筋是指板支座和跨中截面的钢筋全部各自独立配置。分离式配筋具有设计施工简便的优点，但钢筋锚固差且用钢量大。适用于不受振动和较薄的板中，实际工程中应用较多。3)板中分布钢筋分布钢筋置于受力钢筋内侧，与受力钢筋垂直放置并互相绑扎(或焊接)。分布钢筋的间距不宜大于250mm，直径不宜小于6mm，单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15％，且不宜小于该方向板截面面积的15％。4)板中垂直于主梁的构造钢筋在主梁附近的板，由于受主梁的约束，将产生一定的负弯矩，所以，应14在跨越主梁的板上部配置与主梁垂直的构造钢筋，其数量应不少于板中受力钢筋截面面积的1／3。且直径不应小于8mm，间距不应大于20