单向板、双向板设计例题ppt课件.ppt

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1、单向板肋形楼盖设计例题,某多层工业建筑的楼盖平面如图10.19。楼盖采用现浇钢筋混凝土单向板肋形楼盖,试对该楼盖进行设计。有关资料如下: 楼面做法:20mm厚水泥砂浆面层,钢筋混凝土现浇板,20mm厚石灰砂浆抹底。 楼面活荷载标准值取8kN/m2。 材料:混凝土为C20,梁内受力主筋采用HRB335,其它钢筋用HPB235。,双向板例题,(1) 结构平面布置和构件截面尺寸的选择结构平面布置如图10.20所示,即主梁跨度为6m,次梁跨度为4.5m,板跨度为2.0m,主梁每跨内布置两根次梁,以使其弯矩图形较为平缓。确定板厚:工业房屋楼面要求h70mm,并且对于连续板还要求hl/40=50mm,考虑

2、到可变荷载较大和振动荷载的影响,取h=80mm。确定次梁的截面尺寸:h=l/18l/12=250375mm,考虑活荷载较大,取h=400mm,b=(1/31/2)h200mm。确定主梁的截面尺寸:h=(1/151/10)l=400600mm,取h=600mm,b=(1/31/2)h=200300mm,取b=250mm。,(2) 板的设计 荷载的计算恒荷载标准值:2.74kN/m2活荷载标准值: 8.00kN/m2恒荷载设计值:1.22.74=3.29kN/m2活荷载设计值: 81.3=10.4kN/m2荷载总设计值为: 10.4+3.29=13.69kN/m2, 板的计算简图次梁截面为200m

3、m400mm,板在墙上的支承长度取120mm,板厚为80mm,板的跨长如图10.21所示。计算跨度:边跨:l0=ln+h/2=1820mm中间跨:l0=ln=1800mm。跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算,取1m宽的板带作为计算单元。计算简图如图10.22所示。, 弯矩设计值由式(10.11)知,板中各截面弯矩设计值可按下式计算:M=(g+q)l02其中弯矩系数可由表查得,所以M1=-MB=4.12kNmM2=2.77kNmMC=-3.17kNm 配筋的计算板截面的有效高度为h0=h-20=60mm,fc=9.6kN/mm2,1=1,fy=210kN/mm2。板的配筋计算见表10.5。,

4、(3) 次梁的设计次梁的设计按考虑塑性内力重分布的方法进行。 荷载的计算根据结构平面布置,次梁所承受的荷载范围的宽度为相邻两次梁间中心线间的距离,即2m,所以荷载设计值如下:恒荷载设计值:g=8.76kN/m活荷载设计值: q=10.42=20.8kN/m荷载总设计值: g+q=29.56kN/m, 计算简图主梁的截面尺寸为250mm600mm,次梁在砖墙上的支承长度取为240mm,次梁的跨度图如图10.23。计算跨度可以根据表10.4得:边跨:l0=ln+b/2=4375mm或l0=1.025ln=4361mm取小值,故l04360mm。中间跨:l0=ln=4250mm。次梁的计算简图如图1

5、0.24所示。由于次梁跨差小于10%,故按等跨连续梁计算。, 内力的计算计算弯矩设计值,计算公式为:M=(g+q)l02由表查得弯矩系数则:M1=51.08kNmMB=-M1=-51.08kNmM2=33.37kNmMC=-38.14kNm,计算剪力设计值,计算公式为:V=(g+q)ln由表查得剪力系数, 则:VA=0.4529.564.255=56.6kNVB左=0.629.564.255=75.47kNVB右=0.5529.564.25=69.10kNVC=0.5529.564.25=69.10kN, 配筋的计算计算受力主筋:在次梁支座处,次梁的计算截面为200mm400mm的矩形截面。在

6、次梁的跨中处,次梁按T形截面考虑,翼缘宽度bf为:bf=1453mm或bf= 2200mm1453mm故翼缘宽度应取为bf=1453mm。次梁各截面考虑布置一排钢筋,故h0=h-35=365mm。次梁中受力主筋采用HRB335,fy=300N/mm2。次梁各截面的配筋计算如表10.6所示,箍筋的计算:验算截面尺寸:hw=h0-hf=365-80=285mm因为hw/b=1.4254且0.25cfcbh0=175.2kNVmax=VB左=75.47kN所以截面尺寸符合要求。计算所需的箍筋:采用6的双肢箍筋,并以B支座左侧进行计算。s=281.6mm,考虑弯矩调幅对受剪承载力的影响,应在梁局部范围

7、内将计算所得的箍筋面积增大20%,现调整箍筋间距:s=0.8281.6=225.3mm取箍筋间距s=180mm,沿梁全长均匀配置。验算配箍率下限值:配箍率下限值为min=1.2610实际配箍率sv=Asv/bs=1.5710 1.2610满足要求。,-3,-3,-3,(4) 主梁的设计主梁的内力按弹性理论的方法计算。 荷载主梁主要承受次梁传来的荷载和主梁的自重以及粉刷层重,为简化计算,主梁自重、粉刷层重也简化为集中荷载,作用于与次梁传来的荷载相同的位置。荷载总设计值: G+Q=141.6kN 计算简图主梁为两端支承于砖墙上,中间支承于柱顶的三跨连续梁,主梁在砖墙上的支承长度为370mm,柱的截

8、面尺寸为400mm400mm。,计算跨度的确定:主梁的跨长如图10.25所示。边跨:l0= 6060mm或l0= 6022mm,取小值,l0=6022mm中跨:l0=l=6000mm计算简图如图10.26所示。跨差小于10%,故可按附表计算内力。 内力的计算及内力包络图A. 弯矩设计值计算公式:M=k1Gl0+k2Ql0计算结果见表10.7。,B.剪力设计值计算公式:V=k3G+k4Q计算结果见表10.8。 C.内力包络图弯矩包络图:边跨的控制弯矩有跨内最大弯矩Mmax、跨内最小弯矩Mmin、B支座最大负弯矩-MBmax,它们分别对应的荷载组合是:+、+、+。在同一基线上分别绘制这三组荷载作用

9、下的弯矩图。,在荷载组合+作用下:此时MA=0,MB=-77.04+(-74.83)=-151.87kNm,以这两个支座弯矩值的连线为基线,叠加边跨在集中荷载G+Q=141.6kN作用下的简支梁弯矩图,则第一个集中荷载处的弯矩值为1/3(G+Q)l01-1/3MB=233.62kNm第二个集中荷载处的弯矩值为1/3(G+Q)l01-2/3MB183kNm至此,可以绘出边跨在荷载组合+作用下的弯矩图,同样也可以绘制边跨分别在+作用下和在+作用下的弯矩图。,中跨的控制弯矩有跨内最大弯矩Mmax,跨内最小弯矩Mmin,B支座最大负弯矩-MBmax,C支座最大负弯矩-MCmax。它们分别对应的荷载组合

10、是:+、+、+和+。在同一基线上分别绘制在这些荷载组合作用下的弯矩图,即可得到中跨的弯矩包络图。所计算的跨内最大弯矩与表10.7中的跨内最大弯矩稍有差异,这主要是由于计算跨度并不是完全等跨所致。主梁的弯矩包络图如图10.27所示。,剪力包络图:根据表10.8,在荷载组合+时,VAmax=116.24kN,至第一集中荷载处剪力降为116.24-141.6=-25.36kN,至第二集中荷载处,剪力降为-25.95-141.6=-166.96kN;同样可以计算在荷载组合+作用下各处的剪力值。据此即可绘制剪力包络图,如图10.28所示。 配筋的计算A.受力主筋。主梁支座按矩形截面设计,截面尺寸为250

11、mm600mm,跨内按T形截面设计,翼缘宽度如下确定:,主梁考虑内支座处布置两排钢筋,跨中布置一排钢筋,因此跨中h0=h-35=600-35=565mm,支座截面h0=h-70=530mm。hf/h0=0.140.1,所以翼缘宽度取下两式最小值:bf=l0/3=2000mmbf=b+sn=4750mm即取bf=2000mm。考虑主梁支座宽度的影响,B支座截面的弯矩设计值为:MB= 223.7kNm,跨内截面处:M=233.621fcbfhf(h0-hf/2)=806.4kNm因此属于第一类T形截面,配筋的具体计算见表10.9。B.箍筋与弯起钢筋:验算截面尺寸:hw=h0-80=530-80=4

12、50mmhw/b=1.84所以0.25cfcbh0=318kNVmax=183.53kN即截面尺寸符合要求。箍筋的计算:假设采用双肢箍筋8200,则,Vcs=172019NVA=116240NVBr=162380NVB1=183530N即B支座左边尚应配弯起钢筋:Asb=67.9mm2按45角弯起一根118,Asb=254.5mm238.8mm2。因主梁剪力图形呈矩形,故在支座左边2m长度内,布置3道弯起钢筋,即先后弯起220+118。,C.次梁处附加横向钢筋。由次梁传来的集中力F1=39.42+93.6=133.02kNh1=600-400=200mms=2h1+3b=2200+3200=1

13、000mm取附加箍筋为双肢8200,另配以吊筋118,箍筋在次梁两侧各布置3排,则:2fyAsbsin+mnfyvAsv1=234714.9NF1=13302N即满足要求。, 主梁下砌体局部承压强度的验算主梁下设梁垫,具体计算略。(6) 绘制板、次梁、主梁的施工图板、次梁、主梁施工图分别见图10.29、图10.30和图10.31。,图10.19楼盖平面图,图10.20结构平面布置图,图10.21板的跨长,图10.22板的计算简图,表10.5板的配筋计算,图10.23 次梁的跨长,图10.24 次梁的计算简图,表10.6 次梁的配筋计算表,图10.25主梁的跨长,图10.26主梁的计算简图,表1

14、0.7主梁弯矩计算表,表10.8主梁剪力计算表,图10.27 主梁的弯矩包络,图10.28 主梁的剪力包络图,表10.9 主梁配筋计算表,图10.29 板的配筋图,图10.30 次梁的配筋图,图10.31 主梁的配筋图,某厂房双向板肋形楼盖的结构布置如图10.43所示,楼盖支承梁截面为250mm500mm,楼面活荷载标准值qk=8kN/m2,楼盖总的恒荷载标准值为gk=4.5kN/m2,板厚100mm,混凝土强度等级采用C20,板中钢筋为HPB235,试设计此楼盖。【解】(1) 按弹性理论设计 荷载设计值恒荷载设计值:g=gk1.2=4.51.2=5.4kN/m2活荷载设计值:,双向板肋形楼盖

15、设计例题,由于活荷载标准值8kN/m24kN/m2,按规范要求,荷载分项系数取1.3,即q=qk1.3=81.3=10.4kN/m2正对称荷载: g=g+q/2=5.4+5.2=10.6kN/m2反对称荷载: q=q/2=5.2kN/m2荷载总设计值: g+q=5.4+10.4=15.8kN/m2 计算跨度内区格板的计算跨度取支承中心间的距离;边区格板的计算跨度取净跨+内支座宽度一半+板厚一半或取净跨+内支座宽度一半+边支座支承长度一半,两者取小值,具体数值见表10.11。, 弯矩设计值现以A区格板为例说明各弯矩设计值的计算过程。l01/l02=0.8125先计算跨中弯矩:m1=k1gl012

16、+k2ql012m2=k3gl012+k4ql012所以m1=8.6kNmm2=5.04kNmm1=m1+m2=9.44kNmm2=m2+m1=6.47kNm,计算支座弯矩:计算公式:m=kpl012 m=kpl012m=kpl012 m=kpl012所以m=-15.73kNmm=m=-15.73kNmm=-13.39kNmm=m=-13.39kNm按照同样的方法可以求得其它各区格在各截面上的弯矩设计值。计算结果见表10.11。, 配筋计算截面的有效高度:l01方向跨中截面的有效高度h01=h-20=100-20=80mm,l02方向跨中截面的有效高度h02=h-30=100-30=70mm,

17、支座截面h0=h01=80mm。截面的设计弯矩:楼盖周边未设圈梁,因此只能将A区格跨中弯矩折减20%,其余均不折减;支座弯矩均按支座边缘处的弯矩取值,即按下式计算:M=Mc-V0b/2AB支座计算弯矩:-(15.73+14.06)/2-1/215.83.470.25/2=-11.47kNm,AC支座计算弯矩:-(13.39+13.55)/2-1/215.84.370.25/2=-9.15kNmBD支座计算弯矩:-(16.57+14.31)/2-1/215.84.370.25/2=-12.01kNmCD支座计算弯矩:-(16.08+17.11)/2-1/215.83.470.25/2=-13.1

18、7kNm所需钢筋的面积:为计算简便,近似取=0.9。As=m/(0.9h0fy)截面配筋计算见表10.12。,(2) 按塑性理论的计算 荷载设计值:p=g+q=15.8kN 计算跨度边跨:l0=ln+a/2或l0=ln+h/2,取小值,因在砖墙上的支承长度a=180mmh=100mm,故边跨计算跨度按l0=ln+h/2计算。中跨: l0=ln具体计算如下:A区格:l01=ln1=3.65m,l02=ln2=4.55mB区格:l01=ln+h/23.34ml02=ln2=4.8-0.25=4.55mC区格:l01=ln1=3.9-0.25=3.65ml02=ln2+h/24.24mD区格:l01

19、=3.34ml02=4.24m, 计算弯矩及配筋根据计算假定,跨中钢筋在离支座l01/4处弯起一半并伸入支座,并且对所有区格均取0.6,=2;利用式(10.23)计算各塑性铰线上总的极限弯矩,并用As1表示,然后将各弯矩表达式代入式(10.22)即可求得各截面的配筋。其中h01=80mm,fy=210N/mm2。a.A区格板M1=5.5107As1NmmM2=2.235107As1Nmm,M=1.38108As1NmmM=M=1.38108As1NmmM=M= 6.62107As1Nmm将上述各值代入式(10.22)得:2(5.5+2.235+13.8+6.62)107As1=1/1215.8

20、1/100036502(34550-3650)解得:As1=0.3115mm2/mm=311.5mm/m考虑跨中钢筋折减20%,即可得:As1=311.50.8=249.2mm2/m选用8200(As=251mm2),As2=0.6249.2=149.5mm2/m选用6190(As=149mm2)As=As=623mm2/m选用8/10100(As=644mm2)As=As=373.8mm2/m选用6/895(As=414mm2)b.B区格板其长边一侧置于墙上,另一侧已由A区格计算出所配钢筋,即As=644mm2/m,As=0。由式(10.23)得:,M1=5.617107As1NmmM2=2

21、.045107As1NmmM=4.43107NmmM=0M=M=6.06107As1Nmm将上述各值代入式(10.22)得:2(5.617+2.045+6.06)107As1+4.43107=1/1215.81/100033402(34550-3340)解得:As1=390.4mm2/m选用10200(As=393mm2),As2=0.6390.4=234.2mm2/m选用8/10260(As=248mm2)As=644mm2/m选用8/10100(As=644mm2)As=0As=As=468.5mm2/m选用8/10130(As=495mm2)c.C区格板其短边一侧置于墙上,另一侧的钢筋已

22、由A区格板求出,即:As=414mm2/m,As=0,由式(10.23)得:M1=5.03107As1Nmm,M2=2.235107As1NmM=M=12.82107As1NmmM=2.285107As1NmmM=0将上述各值代入式(10.22)得:2(5.03+2.235+12.82)107As1+2.285107=1/1215.81/100036502(34240-3650)解得:As1=0.3392mm2/mm=339.2mm2/m选用8/10180(As=358mm2),由式(10.23)得:M1=5.15107As1NmmM2=2.045107As1NmmM=4.59107NmmM=

23、0M=2.5107NmmM=0将上述各值代入式(10.22)得:2(5.15+2.045)107As1+(4.59+2.5)107=1/1215.81/100033402(34240-3340),解得:As1=0.465mm2/mm=465mm2/m选用890(As=559mm2)As2=0.6465=279mm2/m选用10260(As=302mm2)As=716mm2/m选用8/1090(As=716mm2)As=0As=495mm2/m选用8/10130(As=495mm2)As=0 施工图的绘制本例给出按塑性理论计算的配筋的施工图如图10.44所示。,图10.43 双向板楼盖平面,表10.11 按弹性理论计算弯矩表,表10.12 按弹性理论的配筋计算表,图10.44 双向板的配筋,

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