钢筋混凝土楼盖设计任务书

钢筋混凝土楼盖课程设计指导书周戈重庆建筑工程职业学院2011年6月目录第1节设计任务书一、设计任务二、设计内容三、设计条件四、进度安排五、指导教师第2节设计指导书一肋梁楼盖的计算简图二按弹性方法计算内力三按塑性内力重分布的方法计算内力四截面设计及构造要求第1节设计任务书一、设计任务某多层工业厂房，采用钢筋混凝土内框架承重，外墙为370mm砖砌承重。

设计时，只考虑竖向荷载作用，采用单向板肋梁楼盖，要求完成钢筋混凝土整体现浇楼盖的结构设计。

二、设计内容1、结构布置确定柱网尺寸，柱截面尺寸见表1，主次梁布置及截面尺寸，并进行编号，绘制楼盖结构布置图。

2、板设计按塑性分析法计算内力，并绘制板配筋图。

3、次梁设计按考虑塑性内力重分布的方法计算内力和正截面极限承载力，并绘制配筋图。

4、主梁设计按弹性方法计算主梁内力，绘制主梁的弯距、剪力包络图，根据包络图计算正截面、斜截面的承载力，并绘制主梁的抵抗弯拒图及配筋图。

三、设计条件1、建筑尺寸见图1和表2。

2、学生由教师指定题号。

3、楼面做法：20mm厚水泥砂浆地面，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰砂浆抹底。

4、荷载：永久荷载，包括梁、柱、板及构造层自重，钢筋混凝土容重25kN/m3，水泥砂浆容重20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，分项系数γ=1.2。

可变荷载，楼面均布G荷载标准值见表1。

分项系数γ=1.3或1.4。

O表2 题号及可变荷载5、材料梁、板混凝土强度等级见表1。

主梁、次梁受力钢筋采用HRB335级钢筋，其他均用HPB235级钢筋。

四、进度安排结构计算 4天绘制结构施工图 1天————————————————————合计教学周一周 5天五、指导教师第2节设计指导书一肋梁楼盖的计算简图在进行内力分析前，必须先把楼盖实际结构抽象成为一个计算简图，在抽象过程中要忽略一些次要因素，并做如下假定：1．板的竖向荷载全部沿短跨方向传给次梁，且荷载→板→次梁→主梁→主梁支承的传递过程中，支承条件简化为集中于一点的支承链杆，忽略支承构件的竖向变形，即按简支考虑。

2．板视为以次梁为铰支座的连续梁，可取1m宽板带计算。

3．跨数超过5跨的等截面连续梁（板），当各跨荷载基本相同，且跨度相差不超过10％时，可按5跨连续梁（板）计算，所有中间跨的内力和配筋均按第三跨处理。

当梁板实际跨数小于5跨时，按实际跨数计算。

4．板梁的计算跨度应取为相邻两支座反力作用点之间的距离，其值与支座反力分布有关，也与构件的支承长度和构件本身的刚度有关。

在实用计算中，计算跨度可按表3取值。

0cl n—板、梁的净跨；h—板厚；a—板、梁端支承长度；b—中间支座宽度二按弹性方法计算内力按弹性理论计算的楼盖内力，首先要假定楼盖材料为均质弹性体。

根据前述的计算简图，用结构力学的方法计算梁板内力，也可利用静力计算手册中的图表确定梁、板内力。

在计算内力时应注意下列问题：1．荷载及其不利组合楼盖上作用有永久荷载和可变荷载，永久荷载按实际考虑，可变荷载根据统计资料折算成等效均布活荷载，可由《建筑结构荷载规范》查得。

板通常取1m板宽的均布荷载（包括自重），次梁承受板传来的均布荷载和次梁自重，主梁承受次梁传来得集中荷载和均布的自重荷载。

为简化计算，可将主梁的自重按就近集中的原则化为集中荷载，作用在集中荷载作用点和支座处（支座处的集中荷载在梁中不产生内力）。

由于可变荷载在各跨的分布是随机的，如何分布会在各截面产生最大内力是活荷载不利布置的问题。

图2所示为5跨连续梁，当活荷载布置在不同跨间时梁的弯矩图及剪力图。

由图可见，当求1，3，5跨跨中最大正弯矩时，活荷应布置在1，3，5跨；当求2，4跨跨中最大正弯矩或1，3，5跨跨中最小弯矩时，活荷载应布置在2，4跨；当求B支座最大负弯矩及支座最大剪力时，活荷载应布置在1，2，4跨，如图3。

由此看出，活荷载在连续梁各跨满布时，并不是最不利情况。

图2 5跨连续梁弯矩图及剪力图图3 活载不利位置（a）活1+活3+活5 （b）活2+活4 （c）活1+活2+活4从以上分析可得，确定截面最不利内力时，活荷载的布置原则如下：（1）欲求某跨跨中最大正弯矩时，除将活荷载布置在该跨以外，两边应每隔一跨布置活载；（2）欲求某支座截面最大负弯矩时，除该支座两侧应布置活荷载外，两侧每隔一跨还应布置活载；（3）欲求梁支座截面（左侧或右侧）最大剪力时，活荷载布置与求该截面最大负弯矩时的布置相同；（4）欲求某跨跨中最小弯矩时，该跨应不布置活载，而在两相邻跨布置活载，然后再每隔一跨布置活载。

2．内力包络图以恒载作用在各截面的内力为基础，在其上分别叠加对各截面最不利的活载布置时的内力，便得到了各截面可能出现的最不利内力。

将各截面可能出现的最不利内力图叠绘于同一基线上，这张叠绘内力图的外包线所形成的图称为内力包络图。

它表示连续梁在各种荷载不利组合下，各截面可能产生的最不利内力。

无论活荷载如何分布，梁各截面的内力总不会超出包络图上的内力值。

梁截面可依据包络图提供的内力进行截面设计。

图4为五跨连续梁的弯矩包络图和剪力包络图。

图4 内力包络图（a）弯矩包络图（b）剪力包络图3．支座抗扭刚度对梁板内力的影响由于计算简图假定次梁对板、主梁对次梁的支承为简支，忽略了次梁对板、主梁对次梁的弹性约束作用，即忽略了支座抗扭刚度对梁板内力的影响。

从图5可以看出实际结构与计算简图的差异。

在恒载g 作用下，由于各跨荷载基本相等，θ≈0，支座抗扭刚度的影响较小，如图5a 、b 示。

在活荷载p 作用下，如求某跨跨中最大弯矩时，某跨布置p ，邻跨不布置p ，如图5c 、d 示，由于支座约束，实际转角θ＇小于计算转角θ，使得计算的跨中弯矩大于实际跨中弯矩。

精确地考虑计算假定带来的误差是复杂的，实用上可用调整荷载的方法解决。

减小活荷载，加大恒荷载，即以折算图5 梁抗扭刚度的影响荷载代替实际荷载。

对板和次梁，折算荷载取为：板： 折算恒载：g ＇=g ＋2p折算活载：p ＇=2p 次梁： 折算恒载：g ＇=g ＋4p3p 式中g ＋p g ，或g 面，式中V 0—按简支梁计算的支座剪力设计值（取绝对值）； b －支承宽度。

三 按塑性内力重分布的方法计算内力钢筋混凝土是一种弹塑性材料，连续梁板是超静定结构，当梁板的一个截面达到极限承载力时，并不意味着整个结构的破坏。

钢筋达到屈服后，还会产生一定的塑性变形，结构的实际承载能力通常大于按弹性理论计算的结果。

再则，混凝土构件截面设计时，考虑了材料的塑性，若内力分析按弹性理论，与截面设计的理论不统一，因此有必要研究塑性理论的内力分析方法。

连续梁板考虑塑性内力重分布的计算方法较多，例如：极限平衡法、塑性铰法及弯矩调幅法等。

目前工程上应用较多的是弯矩调幅法。

弯矩调幅法的概念是：先按弹性分析求出结构各截面弯矩值，再根据需要将结构中一些截面的最大（绝对值）弯矩（多数为支座弯矩）予以调整，按调整后的内力进行截面配筋设计。

(1)弯矩调幅法简称调幅法，调幅的基本原则是：1）为尽可能节约钢材，宜使用调整后的弯矩包络图做为设计配筋依据。

2）为方便施工，通常调整支座截面，并尽可能使调整后的支座弯矩与跨中弯矩接近。

3）调幅需使结构满足刚度、裂缝要求，不使支座截面过早出现塑性铰，调幅值一般≤25％。

调幅后，所有支座及跨中弯矩的绝对值M ，当承受均布荷载时应满足：M ≥241（g ＋q ）l 2当p /g ≤1 /3时，调幅值≤15％，这是考虑长期荷载对结构变形的不利影响。

4) 调幅后应满足静力平衡条件，即调整后的每跨两端支座弯矩平均值与跨中弯矩之和（均为绝对值），不小于该跨满载时（恒+活）按简支梁计算的跨中弯矩M 0（见图7）。

2BAM M+＋M C ≥M 0图7 M 0 示意图5)为保证塑性铰具有足够的转动能力，设计中应满足ξ≤0.35，钢筋宜使用HRB335级和HRB400级热轧钢筋，也可采用HPB235级热轧钢筋，宜选用C20～C45强度等级混凝土。

6) 考虑塑性内力重分布后，抗剪箍筋面积增大20％，增大范围l 见图8。

为避免斜拉破坏，配筋下限值应满足：bsA SV sv =ρ＞yvCf f 03.0图8 抗剪箍筋增大范围示意图（a）集中荷载作用（b）均布荷载作用（2）用弯矩调幅法计算等跨连续梁板根据调幅法的原则，并考虑到设计的方便，对均布荷载作用下的等跨连续梁板，考虑塑性内力重分布后的弯矩和剪力的计算公式为：M=α（g＋p）l02V=β（g＋p）l n2式中，α，β—弯矩和剪力系数，分别见表4，表5 l0，l n—计算跨度和净跨g，p—均布恒载和活载的设计值g =p /3 则 g +p =3p +p =34pg +p =g +3g =4 g 于是 ()p g p +=43 ()p gg +=41次梁折算荷载 g ＇=4p g +=()4141++p g ()p g +⋅43=0.4375（g +p ）p ＇=43p =43()p g +⋅43=0.5625（g +p ）按弹性方法求M Bmax ，活载布置在一、二、四跨（如图9），由附表可查得横荷载系数-0.105，活荷载系数-0.119，则M Bmax = －0.105 g ＇l 2－0.119 p ＇l 2=－0.105×0.4375（g +p ）l 2－0.119×0.5625（g +p ）l 2 =－0.1129（g +p ）l 2考虑调幅值20%（≤25%），则跨为由∑y=0 R B =（g +p ）l －0.4091（g +p ）l =0.5905（g +p ）l得 M 1= R A αl －21（g +p ）α2l 2 求跨间最大弯矩M 1max 的位置：01=∂∂αMR A l =（g +p ）αl 2α=0.4091M 1max = R A αl －21（g +p ）α2l 2=0.4091（g +p ）l 2—21（g +p ）l 2（0.4091）2=0.08368（g +p ）l 2按弹性方法求M 1max ，活载布置在一、三、五跨（如图9c ），由附表]可查得横荷载系数0.078，活荷载系数0.100，则 M ＇1max =0.078g ＇l 2+0.100p ＇l 2=0.078×0.4375（g +p ）l 2+0.100×0.5625（g +p ）l 2=0.09037（g +p ）l 2＞M 1max应取用M ＇1max 的值，α=0.09037，即06.111，为计算方便，取为111。

（3）不等跨连续梁板的计算当不等跨连续梁板的跨度差不大于10％时，仍可采用等跨连续梁板的系数。

计算支座弯矩时，l 0取相邻两跨中的较大跨度值；计算跨中弯矩时，l 0取本跨跨度值。