整体式单向板肋梁楼盖结构设计

1、XXXX大学工程技术学院 本科生课程设计 题目：整体式单向板肋梁楼板结构设计 专 业：土木工程 年 级：土木1111 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2014 年06月15日 内容摘要 按结构形式，楼盖可分为单向板肋梁楼盖、双向板肋梁楼盖、井式楼盖、密 肋楼盖和无梁楼盖（又称板柱结构）。本文以整体式单向板肋梁楼板结构设计为 研究方向，以混凝土结构的相关理论为依据， 结合现场施工工艺，对混凝土结构 的应用现状及发展前景进行阐述，并根据设计题目给出的整体式单向板肋梁楼盖 设计实例对结构平面进行计算并做出初步设计图，然后对结构的板、次梁、主梁 进行合理化分析、设计。最后，详细深入的分析了

2、混凝土结构的施工常见问题与 质量通病，并结合混凝土结构施工中常见的质量通病问题及工程实例经验，全面 的阐述了有关质量问题的解决方法。 关键词：混凝土结构；截面有效高度；配筋计算；建筑施工质量 内容摘要 引 言0 1混凝土结构的应用及前景1 1.1 混凝土结构应用现状1 1.2 混凝土结构的发展前景1 2整体式单向板肋梁楼盖设计实例 2 2.1 基本设计资料2 2.2 结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定 4 2.3 板的设计4 2.4 次梁的设计7 2.5 主梁的设计10 3 混凝土结构施工中常见的质量通病 16 3.1 混凝土结构质量的重要性 16 3.2 常见的建筑施工质量通病 16

3、参考文献19 近年来，我国在混凝土基本理论与设计方法、 结构可靠度和荷载分析、工业 化建筑体系、结构抗震与有限元分析方法以及现代化测试技术等方面的研究也取 得了很多新的成果，某些方面已达到或接近国际先进水平。混凝土结构的设计和 研究向更完善更科学的方向发展。随着科技的发展和社会的进步，新型混凝土结 构也处于进一步开发和完善阶段。 钢筋混凝土肋梁楼盖是混凝土结构常用的构件类型。混凝土楼盖按施工方法 可分为现浇整体式、装配式和装配整体式楼盖。现浇整体式楼盖因混凝土现场浇 注，故具有整体性好，适应性强，防水性好的优点，它的缺点是模板耗用量多， 施工现场作业量大，施工进度受到限制。随着施工技术的不断革

4、新和多次重复使 用的工具式模板的推广，整体现浇式楼盖结构的应用有日益增多的趋势。 装配式 钢筋混凝土楼盖，楼板采用钢筋混凝土预制构件，便于工业化生产，在多层民用 建筑和厂房中应用较广。但是这种楼面整体性、抗震性、防水性较差，不便于开 设孔洞，因此对于高层建筑及有抗震要求的建筑以及使用上要求防水和开设洞口 的楼面，均不宜采用。 本设计介绍了混凝土结构的概念，对其体系、发展现状及存在问题进行了探 讨，并阐明了发展趋势。通过对整体式单向板肋梁楼板设计，使所学的理论知识 和设计方法可以运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能 力，使所学知识能够融会贯通，提高解决实际问题能力。 1混凝土结

5、构的应用及前景 1.1 混凝土结构应用现状 混凝土结构约有150年的历史。与钢、木和砌体结构相比， 由于它在物理性能、 材料来源 以及工程造价等方面有许多优点，所以发展速度很快，应用也很广泛。我国是采用混凝土结构 最多的国家，在高层建筑和多层框架中大多采用混凝土结构。在多层住宅中也广泛应用了混凝 土 一砌体结构结构；电视塔、水塔、水池、冷却塔、烟囱、贮罐、筒仓等构筑物中也普遍采 用了钢筋混凝土和预应力混凝土结构。此外，在大跨度的公共建筑和工业建筑中也广泛采用混 凝土结构。 1.2 混凝土结构的发展前景 钢筋混凝土结构发展的同时，也暴露出了它的一系列缺点。混凝土结构自重大是一个最大 的缺点之一，

6、自重大也带来地震力大。国内外均在大力研究轻质、高强混凝土以减轻混凝土的 自重。故混凝土结构轻质化是一个重要的发展方向。现浇钢筋混凝土空心楼盖应用技术填补了 传统结构各项功能的不足，且大大降低了工程的综合造价。 随着高强度钢筋、高强高性能混凝土以及高性能外加剂和混合材料的研制使用，高强高性 能混凝土的应用范围不断扩大，刚纤维混凝土和聚合物混凝土的研究和应用有了很大的发展。 还有轻质混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土以及利用工业废渣的“绿色混凝土”，不但改善了 混凝土的性能，而且对节能和保护环境具有重要的意义。此外防射线、耐磨、耐腐蚀、防渗透、 保温等特殊需要的混凝土以及智能型混凝土及其结构也正在研究

7、中。 混凝土结构的应用范围也在不断地扩大，已从工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑 和基础工程扩大到了近海工程、海底建筑、地下建筑、核电站安全壳等领域，甚至已开始构思 和实验用于月面建筑。 随着轻质高强材料的使用，在大跨度、高层建筑中的混凝土结构越来越 多，混凝土结构的应用将更加广泛，更加丰富多彩。 2整体式单向板肋梁楼盖设计实例 2.1 基本设计资料 1、工程概况 某厂房，设计使用年限为50年，采用砖混结构，楼盖要求采用整体式单向板 肋梁楼盖。墙厚370mm，柱为钢筋混凝土柱，截面尺寸为 400mm 400mm。 2、设计资料 (1)楼板平面尺寸为19.8m 33m，如下图所示: m J

8、mu “j 一 ：ii C- 图2.1楼板平面图 (2)楼盖做法详图及荷载 厚水泥砂浆抹面 图2.2 楼盖做法详图 2 楼面均布活荷载标准值为：7kN/m 楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，它 -20kN/ni, 板底及梁用20mn厚混合砂浆天棚抹底，=l7kN/m3 楼盖自重即为钢筋混凝土容重，二25KN /m3 恒载分项系数1.2；活荷载分项系数为1.3 (因工业厂房楼盖楼面活荷载标 准值大于4kN/m2) 材料选用 混凝土： C25 钢筋: 梁中受力纵筋米用 HRB335级钢筋； 板内及梁内的其它钢筋可以采用 HPB235级。 22 结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定 确定主梁跨度

9、为6.6m，次梁的跨度为6.6m主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m。 楼盖结构的平面布置图如图2.3所示。 J -一i 一一 B3 = _ - 丁 r /. .J 1, , r. C-J .1 f-八.-1 / != B1 - -1 -K e* R F J 1 J r? II| . .1 * C-x. : 1 I E 1 1 二1 / c, - B3 匸、 6600 woo 6600 9 0电 1莅 图2.3楼盖平面布置图 按跨高比条件，要求板厚h - 2200/30 = 73mm，对工业建筑的楼盖板，要求h _ 70mm， 取板厚h = 100mm。 次梁截面高度应满足 h =1 /

10、18 丨/12 = 367 550mm，考虑到楼面可变荷载比较大， 取h = 500mm。截面宽度取为 b = 200mm。 主梁的截面高度应满足 h = 1/15 1/10 二 6600/15 6600/10 二 440 660mm，取 h = 650mm。截面宽度取为 b = 300mm。柱的截面尺寸 b h = 400mm 400mm 2.3 板的设计 （1 ）荷载计算 板的永久荷载标准值 20mm 水泥砂浆面层：0.02 20 = 0.4 kN/m 2 小计 3.24 kN/m2 板的可变荷载标准值 7.0 kN/m2 永久荷载分项系数取 1.2 ;因楼面可变荷载标准值大于4 kN/m

11、2,所以可变荷载分项系数 20mm板底混合砂浆： 取1.3。于是板的 100mm钢筋混凝土板: 0.1 25 = 2.5 kN/m 0.02 17= 0.34 kN/m 恒荷载设计值 活荷载设计值 荷载总设计值: （2 ）计算简图 =3.24 1.2 = 3.89 kN/m =7 1.3 = 9.1 kN/m g q =12.99 kN/m2 ,近似取为 g q =13 kN/m 按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mm 500mm,现浇板在墙上的支承长度为 a = 120mm，板的计算跨度： 边跨 l01h/2 =2200 -120 -10050 =20301.025l 2029.5mm，

12、取边跨计 算跨度为2030mm 中间跨 |。2 = In 二 2200 - 200 二 2000mm 250120 L 1001100 r 2200 2200 2200 图2.4 板的实际结构图 因跨度相差小于10%可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图 2.5所示。 g+q=13.0KN/m T A1 IB2 Jc 2c 2 gB1 A 2030 2000 1 1 1 2000 2000 2030 图2.5板的计算简图 (3)弯矩设计值 考虑拱作用界门弯矩的折减。 由表可查得板的弯矩系数:m，板的弯矩设计值计算过程 见表2.6 。 表2.6板的弯矩设计值的计算 截面位置

13、1 边跨跨中 B 离端第一支座 2 中间跨跨中 C 中间支座 弯矩系数am 1/11 -1/11 1/16 -1/14 计算跨度|0 (m) 丨01 =2.03 丨01 =2.03 丨02 =2.0 l 02 =2.0 2 M m(g +q)l。 (kN.m) 13.0 X 2.03 X 2.03/11=4.87 -13.0 X 2.03 X 2.03/11=487 13.0 X 2.0 x 2.0/16=3.25 -13.0 X2.0 x2.0/14=-3.71 (4 )配筋计算一一正截面受弯承载力计算 板厚100mm, C25混凝土，板的最小厚度c=15mm,实际取20mm。假定纵向钢筋直

14、径 d 为 10mm ,则截面有效高度 ho = h- c- d/ 2=1OO-2O-1O/2 = 75mm ；板宽 b=1000mm。C25 混 凝土， ： , =1.0, fc =11.9N / mm2 ； HPB=235 钢筋， fy =210N/mm2 对轴线间的板带，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 2.7。 表2.7板的配筋计算 截面位置 1 B 2 C 弯矩设计值（KN.m） 4.87 -4.87 3.25 -3.71 =M/1fcbh2) 0.073 0.073 0.049 0.057 0.0

15、76 0.10.0760.35 0.050 0.10.0550.35 轴线 计算配筋（mrf） 金二出伦口仁/ fy 323.0 323.0 212.5 233.8 实际配筋（mrf） | 申 10200 |*10200 申 8200 | 审 8200 As=393 As=393 As=251 As=251 轴线 计算配筋(mr2) AS=ifch(1 fc / fy 323.0 323.0 0.8 X 212.5=170 0.8 X 233.8=187.04 实际配筋（m） | 申 10200 中 10200 | 申 8/10200 申 8/10200 As=393 As=393 As=30

16、8 As=308 配筋率验算p =0.45ft/fy=0. 45 x 1.27/210= 0.27% P=Ae/bh=0.40% P= As/bh=0.40% P=A/bh=0.31% P=A/bh=0.31% 2.4 次梁的设计 g =11.29KN/m （1）荷载设计值 活荷载设计值 q 71 2.2 =20.02KN/m 板传来永久何载 3.89 2.2 二 8.56KN/m 次梁自重 0.200.50-0.10 . 25 1.2 = 2.4KN/m 次梁粉刷 2 0.020.50 -0.1017 1.2 = 0.33KN/m 永久荷载设计值 小计 g q =31.31KN/m 按塑性内

17、力重分布设计。主梁截面为 300mm 650mm。次梁在墙上支承长度为 荷载总设计值 （2 ）计算简图 a= 240mm，计算跨度: 边跨 l01 =ln a/2 =6600 -120 -300/2120 =6450mm 中间跨 丨02 =ln =6600 -300 =6300mm Ilf -H II | 呂爲D0 图2.8 次梁的实际结构 2.9所示。 因跨度相差小于10%可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图如图 g+q=31. 31KN/m FT T - A 1B 2lc 2c 2B 1A 6450 r J. 6300 6300 6300 rf j 6450 图2.9次梁的计算简图 （3 ）

18、弯矩设计值和剪力设计值计算 由表可分别查得弯矩系数和:-m和剪力系数:-v，次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表 2.10 和 2.11。 表2.10次梁的弯矩设计值的计算 截面位置 1 边跨跨中 B 离端第一支座 2 中间跨跨中 C 中间支座 弯矩系数 m 1/11 -1/11 1/16 -1/14 计算跨度|0 （m） lo1 =6.45 lo1 =6.45 l 02 =6.3 102 =6.3 M *(g 弋)| (kN - m) 118.42 -118.42 77.67 -88.76 截面位置 A 边支座 B （左） 离端第一支座 B （右） 离端第一支座 C 中间支座 弯矩系数G v 0

19、.45 0.6 0.55 0.55 净跨度1 n （m） l n1 =6.33 l n 1 =6.33 l n2 =6.3 l n2 =6.3 V Rv(g+6n 89.19 118.92 108.49 108.49 (KN) 表2.11次梁的剪力设计值的计算 (4 )配筋计算 正截面抗弯承载力计算 正截面受弯承载力计算式，支座处按照矩形截面计算，跨中按T形截面计算，翼缘宽度取 bf =1。/3 =6600/3 = 2200mm,又 bf 二 b Sn = 2200mm。故取 bf = 2200mm 每个截面的纵向钢筋都按一排布置，C25混凝土，量最小保护层厚度c = 25mm。则一 排纵向钢

20、筋 h0 =500 一 35 = 465mm。 2 2 C25混凝土，-：i =1.0, fc =11.9N/mm , ft =1.27N/mm 纵向钢筋采用 HRB335, fy =300N/mm2箍筋采用 HPB235, fyv = 210N / mm2。 判定T形截面类型： :fcbfhf(h0 -hf / 21.0 11.9 2200 100 (465 - 100/2) = 1086.47 kN m 经判别跨内截面均属于第一类T型。正截面承载力计算过程列于表2.12。 表2.12次梁正截面承载力计算过程 截面 1 B 2 C 弯矩设计值 (kN.m) 118.42 -118.42 77

21、.67 -88.76 cts =M /(% fcbho )或 =M/1 fcbfU) 0.021 0.2300.35 0.014 0.172 MC 1 恒何载 |G G 0.244 -0.267 0.067 -0.267 屛f Srf rr*r ABCD 139.90 -153.09 38.20 -152.24 2 活何载 jQ Q 0.289 -0.133 -0.133 -0.133 1 2 ABCD 253.44 -116.63 -115.98 -115.98 3 活何载 1 Q 一 -0.133 0.200 -0.133 1 2 ABCD 一 -116.63 174.41 -115.98

22、 4 活何载 iQ 1 Q 1 0.229 -0.311 0.170 -0.089 层1 A B 2 = 二1 - T CD 200.82 -272.73 148.25 -77.61 5 活何载 Q Q 1 一 -0.089 0.170 -0.311 1 AB 2 C D 一 -78.05 148.25 -271.21 组合弯矩值 (kN - m) 1+2 393.34 -269.72 -77.78 -268.22 1+3 一 -269.72 212.61 -268.22 1+4 340.72 -425.82 186.45 -229.85 1+5 一 -231.14 186.45 -424.4

23、5 注：上表中系数k的括号内数字为活荷载项对应的系数 剪力设计值计算 剪力V =k3G k4Q 式中系数均可由查表的到，剪力设计值计算见表2.16 表2.16主梁剪力组合计算 何载 项次 荷载简图 Va Vbi VBr k3 ( k4) k3 (k4) k3 ( k4) 1 恒荷载 1G 0.733 -1.267 1.000 召屆爲品 ABCD 63.32 -109.46 86.39 2 活何载 JQ Q 0.866 -1.134 0 12 ABCD 114.42 -149.84 0.00 3 活何载 Qi -0.133 -0.133 1.000 1 2 ABCD -17.57 -17.57

24、132.13 4 活何载 Ql 0.689 -1.311 1.222 12 ABCD 91.04 -173.22 161.46 5 活何载 Qi -0.089 -0.089 0.778 -11.76 -11.76 102.80 12 ABCD 组合剪力 值（kN） 1+2 177.74 -259.30 86.39 1+3 45.75 -127.03 218.52 1+4 154.36 -282.68 247.85 1+5 51.56 -121.22 189.19 注：上表中系数k的括号内数字为活荷载项对应的系数 (4)承载力计算 正截面受弯承载力 正截面受弯承载力计算时，支座负弯矩截面处按矩形

25、截面计算， 跨内按T形截面计算。因 跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按bf =l0/3 = 66OC/3 = 22Oam m和 b s 6600mm中较小值确定，取 bf =2200mm。 纵向受力钢筋除 B支座截面按两排钢筋布置，其余均按一排布置。C25混凝土，梁最小 保护层厚度 25mm，则布置一排钢筋截面的有效高度为则h0 = 650 一 35二615mm，取 h0 = 615mm。支座B截面的有效高度为 h0 = 650-60 = 590mm 。 表2.18主梁正截面计算 截面 1 B 2 弯矩设计值 (KN.m) 393.34 -425.82 212.61 -77.78

26、cts =M /(%fcbh0)或 cts =M /1 fcbfh0) 0.040 0.343 0.021 0.058 ；=(1+j12)/2 0.980 0.780 0.989 0.970 As = M /(连 fyh) (mm) 2175.4 3084.3 1165.2 434. 6 选配钢筋(mr) 5歪25 As=2454 4歪2( 4歪25 As=3220 )+3 歪2! As=1473 52歪2 As=628 主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。 斜截面受剪承载力 验算截面尺寸 hw =h0 -hf =590-100 = 490mm,因 hw / b =490/300 =1.

27、6 ： 4，截面尺寸按下式验算： 0.25fcbh。=0.25 1 11.9 300 590 =526.58KN Vmax = 282.68KN，截面尺寸满足 要求。 计算所需腹筋： 采用$ 8100双肢箍，验算最小配箍率： 二 Asv/bs = 101/(300 100) = 0.34% 0.24 ft / fyv 二 0.145%，满足要求。 箍筋的斜截面受剪创承载力设计值：Vcs =0.7ftbh fyvAsvh/s Vcs =0.7 1.27 300 590210 101 590/100 =282.49KN ： Vmax = 282.68KN，由于 Vcs =282.49KN Vae

28、= 177.74KN，且 Vcs Vbx = 247.85KN。所以，应在 B支座 截面左边配置弯起钢筋主梁剪力图呈矩形，在B截面左边的2.2m范围内布置弯起钢筋才能覆 盖此最大剪力区段。所用的的弯起钢筋为1丄 20以45角弯起。弯起钢筋所承担的剪力 为： Vsb =0.8 314.2 210 . 2/2 = 37.33KN 。 又 Vcs Vsb =282.49 37.33 =319.82KN . Vma228.68KN。所以配筋符合要求。 次梁两侧附加横向钢筋的计算： 次梁传来的集中力 F =74.51132.13 =206.64KN，山=650 - 500 =150mm。附加 箍筋布置范

29、围s二2hr 3b二2 1503 200二900mm。取附加箍筋$ 10 130双肢 箍，则在长度s内可布置附加箍筋的排数， m二900/130 1二8排，次梁两侧各布置 4排。 由式 m . nfyvAsv1 =8 2 210 78.5 = 263.76KNF,满足要求。 因主梁的腹板高度大于450mm需在梁侧设置纵向钢筋，每侧构造钢筋的截面面积不小于 腹板面积的0.1% ,且其间距不大于200mm.现每侧配置2 丄14,且 308/(300590)=0.17%0.1%,满足要求。 3混凝土结构施工中常见的质量通病 3.1 混凝土结构质量的重要性 混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结

30、构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建 造的，混凝土结构是由混凝土中配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架制成的结构。包括薄 壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。用钢筋和混凝 土制成的一种结构。 在我国工程建设中， 混凝土结构质量是工程建设的关键，任何一个环节出 现问题都会给工程的整体质量带来严重的后果，甚至造成巨大的经济损失。 混凝土结构质量控制的基本方法是对工程质量的事前控制、事中控制、事后控制。事前控 制是指对工程准备阶段的控制，如测量成果的复核试验数据的审批施工工艺的慎重推敲等；事 中控制是指对工程施工过程的控制，如突发事件的处理人为因素的监督等；事后控制是

31、指工程 结束后质量的控制，如混凝土强度不足的返工处理在不影响内部质量下的修整等。 3.2 常见的建筑施工质量通病 3.2.1混凝土保护层破坏或混凝土保护性能不良 1 现象：当结构的保护层混凝土遭破坏或保护性能不良时，钢筋会锈蚀、铁锈膨胀导 致混凝土开裂。 2.治理： (1) 混凝土裂缝可用环氧树脂灌缝。 (2) 对已锈蚀的钢筋，应清除铁锈，凿除与钢筋结合不良的混凝土，用清水冲刷干净充 分湿润后，用高一等级的豆石混凝土填实，加强养护。 (3) 大面积钢筋锈蚀引起混凝土裂缝，应与设计单位研究制定处理方案经批准后再行处 理。 3.2.2混凝土收缩裂缝 1 现象：裂缝多在新浇筑并暴露于空气中的结构构件

32、表面出现，有塑态收缩、沉陷收 缩、干燥收缩、碳化收缩、凝结收缩等收缩裂缝，这种裂缝不深也不宽。 2.治理： (1) 如混凝土仍有塑性，可采取压抹一遍或重新振捣的办法，并加强养护。 (2) 如混凝土已硬化，可向裂缝内散入干水泥粉，然后加水润湿，或在表面抹薄层水泥 砂浆。 (3) 也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理。 3.2.3混凝土温度裂缝 1 现象：温度裂缝走向无规律，大面积结构温度裂缝往往是纵横交错；梁板类温度裂 缝多平行于短边。贯穿的温度裂缝，一般与短边平行或接近平行。裂缝宽度一般在0.5mm 以下。表面温度裂缝多在施工期间出现，贯穿的温度裂缝在浇筑经23个月或更长时间发 生，缝宽是冬季宽夏季变细。沿截面高度，裂缝呈上宽下窄多数，个别也有下宽上窄，遇顶 部和底部配筋较多的结构，也有中间宽两端窄的梭形裂缝。 2 治理：对表面裂缝，可采取涂两遍环氧胶泥或贴环氧玻璃布，以及抹、喷水泥砂浆 等方法进行表面封闭处理。 对防水防渗的结构， 大于0.1mm宽度的贯穿性裂缝， 采用灌水泥 浆或环氧浆液进行裂缝修补， 或者灌浆与表面封闭同时采用。 小于0.1mm的裂缝，可不处理 或只作表面处理。 3.2.4施工工艺方面 1 现象：结构断面尺寸、轴线、表面平整度超限偏差；结构的接缝和施