东南大学土木工程概念设计——地下车库顶板

2.2 计算范围
原地下车库为面积 16662 ㎡，四周为相应墙体。为简化计算，取下图所示的 4 4 范围内的梁板结构进行分析计算，其中边跨认为梁与周边墙体为铰接。
图 2-1 梁板计算范围
第三章、预应力主次梁现浇楼板（主筋 HRB400、HRB500）
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3.1 结构布置
钢筋混凝土梁板结构采用井式楼盖，结构布置如下图所示。
A1 支
3.4.2 主梁配筋计算 (1)截面参数计算 两个方向的主梁均与现浇板形成整体， 构成 T 形连续梁。 截面的有效翼缘宽
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度按计算跨度考虑
l0 2.8 ,截面特征参数如下： 3
图 3-2 主梁截面示意图
5 2 截面面积 8.7 10 mm ，形心轴到截面上边缘的距离 yc 260mm ，形心轴
2 h0=80mm； 1 1.0 ， fc 14.3N / mm ；
最小配筋率：
s min 0.45 ft / f y 0.18% 0.2%
2 最小配筋面积： As min 250 1000 0.2% 500mm
3.4.1 荷载设计值 恒载设计值： g 1.2 29.6 35.52kN / m 活载设计值： q 1.4 5 7kN / m
epn, F epn,G epn, H epn, I 520mm epn, B epn,C epn, D 190mm epn, A epn, E 0 ， ，
190 615mm 0.615m ，设预应力钢筋引起 2 的等效均布荷载平衡恒荷西载和 35%的活荷载，根据静力计算手册将梯形荷载
图 3-6 预应力筋线型 实际布置预应力钢筋时，通常在支座处采用反向抛物线来过渡。于是，一般 实际布置曲线预应力钢筋的性状如下：在跨内，由左右两端的抛物线在控制点 （跨度中心） 处相切， 并有共同的水平切线； 在内支座处， 可采用反向抛物线， 并和跨内抛物线相切于反弯点处。 反弯点约在距离支座 0.1l0 ， 根据比例关系可 求得各段抛物线的垂度。这些半波长度分别为 4.2m、3.36m、0.84m，根据比例 可以求得各段的垂度分别为 epn,1 520mm, epn,2 568mm, epn,3 142mm 预应力钢筋的有效预应力（假设预应力损失为 20%）为：
1.3 基本参数
（1）建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为 50 年 （2）抗震设防烈度为 7 度（0.15g） ，设计地震分组为第一组，抗震设防类 别为标准设防类，场地类别为 III 类，特征周期为 Tg=0.45s （3）地面标高 H1= -0.200m，顶板标高 H2= -1.400m(覆土)，设防水位标高 Hw= -0.700m； （室外地坪以下 500mm）覆土厚度 do=1.200mm,容重 γ=18kN/m （4） 业主要求， 普通混凝土强度等级为 C30， 预应力混凝土强度等级为 C40。 1.4 设计示意图
数
参 0.04
表四 板跨中及支座配筋 楼板 类型 位 位 置 方 向 x y x l 方 h0 225 215 225 225 M(kN.m/m) 30.60 9.00 -57.13 -39.23 аs 0.0423 0.0136 0.0789 0.0542 ξ 0.043 0.014 0.082 0.056 γS 0.978 0.993 0.959 0.972 AS 386.1 117.1 -735 -498.2 配筋 C12@200 C12@200 C12@120 C12@200 实配 面积 565 565 791 565
N pe
q pl0 2 8e pn, s

108 8.42 1377kN 8 0.71
假设预应力钢筋总预应力损失为 20%，则有：
N con
N pe 0.8
1721kN
取两种情况的较大值，则预应力钢筋的张拉控制应力为 1936kN ，按要求选 用 s15.2 钢绞线 （ f py 1320 N / mm2 ） ，取 con 0.75 f ptk 1320 N / mm2 ， s15.2 钢绞线截面积取 140 mm2 则四跨连续梁按图示的预应力筋布置方式需要钢绞 线的截面积和根数为： 1936 103 AP N con con 1466mm2 1320 1466 n 10 140 布置预应力钢筋并计算等效荷载及主弯矩、次弯矩和综合弯矩
qq 29.6 0.6 5 32.6 kN m2
（用于顶板裂缝宽度验算）
3.4 顶板设计
混凝土等级， 梁采用 C40， 柱和板采用 C30， 梁、 柱和板主筋统一采用 HRB400，
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s f 1320 N / mm2 箍筋采用 HPB300，预应力筋采用 15.2 钢绞线（ py ） 。
图 1-1 设计示意图
二、结构方案及平面布置
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2.1 方案说明
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 第 6.1.14 条，地下室顶板作为上 部结构的嵌固部位时，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇混凝土梁 板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇混凝土梁板结构；考虑地下车 库顶板须作为小高层的嵌固端，地下车库顶板均采用现浇混凝土梁板结构。上 部荷载较大，采用普通混凝土梁截面大，应采用预应力主次梁现浇楼板。 本次设计拟采用以下四种梁板结构形式， 即预应力主次梁现浇楼板 （主筋用 HRB400） 、预应力主次梁现浇楼板（主筋用 HRB500） 、预应力无梁楼盖、扁梁 加预应力混凝土板进行分析，采用手算和电算相结合的方式进行结构设计，并 对方案的经济性进行比较。
2 2
板 块
x
根据板的支承条件，可知正对称荷载下四边固支，反对称荷载下四边简支， 内力计算如下： 表三 单位板宽弯矩计算 跨内正 跨内反 支座满 跨内 支座 单位板宽跨中 单位板宽支座 对称 对称 布 m my 0.004 mx' 0.08 my' 0.06 g+q/2 39.02 q/2 2.5 g+q 42.52 Mx 30.60 My 9.0 Mx -57 My 39
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地下车库顶板设计
一、设计资料 1.1 工程名称
如皋主城区某小区地下车库顶板结构设计
1.2 工程概况
该小区位于如皋主城区， 地下车库总面积 16662 ㎡， 地下一层， 层高 3.6M， 上部南端有三栋小高层。按照绿化及抗浮要求，顶板覆土层厚度为 1200mm， 柱网最大尺寸为 8.4 mx8.4m。车库上部根据消防要求，布置消防车道及消防登 高场地，室内布置新风系统及消防管道。
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pe 0.8 con 0.8 1320 1056 N mm2
N pe Ape pe 1400 1056 1478.4kN
q p1 qp2 q p3
8 N pe e pn1 l012 8 N pe e pn 2 l02 2 8 N pe e pn 3 l032
根据结构布置图，所有板块均为双向板，基本参数 lx 4.2, l y 4.2, lx l y 1 , 可按双向板设计。 一类环境类别，C30 混凝土保护层厚度 15mm。初步选用 HRB400 钢筋， fy=270N/mm2，短跨 h0=100-15=80mm，长跨 h0=80-10=70mm，支座截面
5 4 到截面下边缘的距离 yt 590mm ，截面惯性矩 4.5 10 mm
（2）计算跨中和支座处产生的弯矩标准值 根据双向板的荷载传递， 图示范围的的荷载将传递给主梁， 荷载计算如 下，同时主次梁交接的地方还会有次梁传来的集中力。
图 3-3 荷载传导示意图
2 2 恒载设计值 29.6 kN m ，活载设计值为 5 kN m ，考虑主梁的自重（混
图 3-1 结构布置
3.2 构件尺寸估算
3.2.1 顶板尺寸 顶板尺寸：首先根据 GB50011-2010《建筑抗震设计规范》6.1.14 规定普通 地下室顶板厚度不宜小于 160mm，作为上部结构的嵌固部位时，楼板厚度不宜 小于 180mm；又根据 GB50108-2008《地下工程防水技术规范》第 4.1.7 条规定 结构厚度不应小于 250mm，因此顶板厚度取 250mm。 3.2.2 主梁尺寸 1 1 根据相关规范的建议，梁高可取跨度的 即 420mm 到 700mm，由于 12 20 顶板覆土达到 1.2m，荷载值较大，将梁高适当提高至 850mm。梁宽取梁高的 1 1 即 266mm-400mm， 考虑方便预应力筋的排布， 梁宽通常不小于 400mm， ， 2 3 故梁宽取 450mm。 3.2.3 次梁设计 1 1 次梁高取跨度的 ，即 420mm 到 560mm，取 350mm，梁宽取 15 20 650mm

8 1478.4 103 0.52
4.2 2
2
87.2kN / m 147kN / m 595kN / m
8 1478.4 103 0.568
2 3.38 2 0.84
2
8 1478.4 103 0.142
2
图 3-7 预应力等效荷载 综合弯矩可利用弯矩分配法求等效荷载下连续梁的综合弯矩。 本例中， 由于 是对称的双跨连续梁，在对称荷载作用下可分配弯矩等于 0.因此，一、四跨弯 矩图和一端固定、一端简支的单跨梁相同；二、三跨弯矩图和两端固定的单跨 梁相同。可取半结构分析，综合弯矩图如下所示
对于第一、四跨， e pn, s 520
等效成均布荷载，要求平衡的均布荷载为 q p ：
q p 93.24 9.6 15.75 35% 108 kN m
由上面的参数可以算的：
N pe
q pl0 2 8e pn, s

108 8.42 1549kN 8 0.615
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3.2.4 柱尺寸 轴力估算 1.2×8.4×8.4×29.6+1.4×8.4×8.4×5=3000kN ,轴压比取 0.6， 混凝土强度为 C30： b
1.2 N c ，柱尺寸取 700×700mm。 0.6 f c
3.3 荷载标准值计算
表一 荷 载 类 型 板自重 恒载 活载 覆土 管道 使用荷载 荷载标准值计算 总计 29.6 5 说明 覆土重度无论地下水 位上下均取容重 不考虑消防和人防 荷载值 0.3×2.5=7.5 1.2×18=21.6 0.5 5 表二 梁自重标准值计算 梁 截 面 尺 寸 m b 0.45 0.35 h 0.85 0.65 抹灰厚度 m 0.02 0.02 梁自重标准值 6.99 3.66
3 凝土的容重为 25 kN m ，计算简图如下图所示:
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可以的到弯矩包络图和剪力包络图，如下所示：
图 3-4 外荷载作用下弯矩包络图
图 3-5 外荷载作用下剪力包络图 从左到有四跨内由跨中最大弯矩标准值和支座弯矩标准值整理如下表所示： 表 5 截面内力 跨数 一 二 三 四 1001 559 559 1001 跨中弯矩值 1320 928 1320 支座弯矩值 注：表中弯矩单位为 KN.M （3）预应力值估算 假定预应力钢筋轴线为抛物线， 跨中预应力钢筋截面中心至底面的距 70mm， 支座处预应力钢筋截面中心至顶面的距离为 70m：
假设预应力钢筋总预应力损失为 20%，则有：
N con
N pe 0.8
1936kN
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190 2 710mm 0.71m ，设预应力钢筋引起 2 的等效均布荷载平衡恒荷载和 35%的活荷载，则要求平衡的均布荷载为
对于第二、三跨， e pБайду номын сангаас, s 520
q p 108 kN m ，同理可以计算：
说明：表中荷载单位为 kN m2 3.3.1 承载能力极限状态的荷载基本组合值 q 顶板荷载设计值 q： 类型Ⅰ（由可变荷载控制） ： q 1.2 29.6 1.4 5 42.52 kN m2 类型Ⅱ（由永久荷载控制） ： q 1.35 29.6 1.4 0.7 5 44.86 kN m2 3.3.2 正常使用极限状态的荷载准永久组合值