整体式单向板肋梁楼盖结构设计.doc

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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

2、，详细深入的分析了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；建筑施工质量目 录内容摘要I引 言11 混凝土结构的应用及前景21.1 混凝土结构应用现状21.2 混凝土结构的发展前景22 整体式单向板肋梁楼盖设计实例32.1 基本设计资料32.2 结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定42.3 板的设计52.4 次梁的设计72.5 主梁的设计103 混凝土结构施工中常见的质量通病163.1 混凝土结构质量的重要性163.2 常见的建筑施工质量通病16参考文献19引

3、 言近年来，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新和多次重复使用的工具式模板

4、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 混凝土结构的应用及前景1.1 混凝土结构应用现状混凝土结

5、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 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，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

6、。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

7、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370，柱为钢筋混凝土柱，截面尺寸为。2、设计资料（1）楼板平面尺寸为，如下图所示：图2.1 楼板平面图（2）楼盖做法详图及荷载图2.2 楼盖做法详图楼面均布活荷载标准值为：7kN/m2楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，20kN/m3,板底及梁用20

8、mm厚混合砂浆天棚抹底，17kN/m3楼盖自重即为钢筋混凝土容重，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：梁中受力纵筋采用HRB335级钢筋；板内及梁内的其它钢筋可以采用HPB235级。2.2 结构平面布置，板、次梁、主梁截面尺寸选定确定主梁跨度为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。6600 图2.3楼盖平面布置图按跨高比条件，要求板厚，对工业建筑的楼盖板，要求，取板厚。次梁截面高度应满足，考虑到楼面可变荷载比较大，取。截

9、面宽度取为。主梁的截面高度应满足，取。截面宽度取为。柱的截面尺寸 2.3 板的设计（1）荷载计算板的永久荷载标准值水泥砂浆面层： kN/m2钢筋混凝土板： kN/m2 板底混合砂浆： kN/m2 小计 kN/m2板的可变荷载标准值 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/m2，所以可变荷载分项系数取1.3。于是板的恒荷载设计值: kN/m2 活荷载设计值: kN/m2 荷载总设计值： kN/m2 ,近似取为 kN/m2（2）计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为,现浇板在墙上的支承长度为，板的计算跨度：边跨 ，取边跨计算跨度为中间跨 图2.4 板的实际结构图因

10、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。ABCCBA2122120302000200020002030g+q=13.0KN/m 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，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1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度(m)=2.03=2.03=2.0=2.0(kN.m)13.02.03 2.03/11=4.87-13.02.03 2.03/11=-4.8713.0 2.0 2.

11、0/16=3.25-13.0 2.0 2.0/14=-3.71（4）配筋计算正截面受弯承载力计算板厚,混凝土，板的最小厚度,实际取。假定纵向钢筋直径为,则截面有效高度；板宽。混凝土，；钢筋，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1B2C弯矩设计值(KN.m)4.87-4.873.25-3.710.0730.0730.0490.0570.0760.10.0760.350.0500.10.0550.35轴线 计算配筋（mm2）AS323.0323.0212.5233.

12、8实际配筋（mm2）102001020082008200As=393As=393As=251As=251轴线计算配筋（mm2）AS323.0323.00.8212.5=1700.8233.8=187.04实际配筋（mm2）10200102008/102008/10200As=393As=393As=308As=308配筋率验算=0.45ft/fy=0.451.27/210=0.27%P=AS/bh=0.40%P= AS/bh=0.40%P=AS/bh=0.31%P=AS/bh=0.31%2.4 次梁的设计（1）荷载设计值永久荷载设计值板传来永久荷载 次梁自重 次梁粉刷 小计 活荷载设计值 荷载

13、总设计值 （2）计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面为。次梁在墙上支承长度为，计算跨度：边跨 中间跨 图2.8 次梁的实际结构因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图如图2.9所示。ABCCBA21221g+q=31. 31KN/m64506300645063006300 图2.9 次梁的计算简图 （3）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和剪力系数，次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表2.10和2.11 。截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度(m)=6.45=6.45=6.3=6.3 ( kNm

14、)118.42 -118.42 77.67 -88.76 表2.10 次梁的弯矩设计值的计算 截面位置A边支座B（左）离端第二支座B（右）离端第二支座C中间支座弯矩系数0.450.60.550.55净跨度(m)=6.33=6.33=6.3=6.3 (KN)89.19118.92 108.49 108.49 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，又。故取每个截面的纵向钢筋都按一排布置，混凝土，量最小保护层厚度。则一排纵向钢筋。混凝土，纵向钢筋采用箍筋采用。判定T形截面类型： kNm经判别跨

15、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1B 2C弯矩设计值(kN.m)118.42-118.4277.67-88.76或0.0210.2300.350.0140.1720.350.0210.2650.0140.190或852.2977.6568.1700.9选配钢筋（mm2）320418222318As=942As=1017As=760As=763计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则。且=,此值大于，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。斜截面受剪承载力计算（包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算）

16、。，因。截面尺寸按下式验算：，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用8双肢箍，计算支座B左侧截面。由，可得到箍筋间距:=调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或箍筋间距减小20%。现调整箍筋间距，,截面高度在的梁，最大箍筋间距，最后取箍筋间距。为了施工方便，沿梁长不变。验算配筋率下限值：弯矩调幅时要求的配箍率下限为：，实际配箍率，满足要求。2.5 主梁的设计（1）荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。主梁的永久荷载值设计值 次梁传来的永久荷载 主梁自重 主梁粉刷 永久荷载设计值 可变荷载设计值 （2）计算简图边跨支承长度，中间支承在的混凝土柱上。跨度计算净跨。因

17、，小于。则边跨计算长度，中跨按弹性理论取中心线之间的距离。跨度相差，不大于中跨的10%，可以按照三跨等跨连续梁计算。计算简图如图2.14所示。 图2.14 主梁实际结构图CB663766376600G=86.39KN/.Q=132.13KN/ 图2.14 主梁的计算简图（3）内力设计值弯矩设计值计算：弯矩： ， 式中、由表相应栏内查得。主梁弯矩设计值计算见表2.15 。 表2.15 主梁弯矩组合计算荷载项次荷载简图左边跨中1B支座中间跨中2C支座k1（k2）k1（k2）k1（k2）k1（k2）M1MBM2MC1 恒荷载0.244-0.2670.067-0.267139.90-153.0938.

18、20-152.242 活荷载0.289-0.133-0.133-0.133253.44-116.63-115.98-115.983 活荷载-0.1330.200-0.133-116.63174.41-115.984 活荷载0.229-0.3110.170-0.089200.82-272.73148.25-77.615 活荷载-0.0890.170-0.311-78.05148.25-271.21组合弯矩值（kNm）1+2393.34-269.72-77.78-268.221+3-269.72212.61-268.221+4340.72-425.82186.45-229.851+5-231.14

19、186.45-424.45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 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 主梁剪力组合计算荷载项次荷载简图k3（k4）k3（k4）k3（k4）1 恒荷载0.733-1.2671.00063.32-109.4686.392 活荷载0.866-1.1340114.42-149.840.003 活荷载-0.133-0.1331.000-17.57-17.57132.134 活荷载0.689-1.3111.22291.04-173.22161.465 活荷载-0.089-0.0890.778-11.76-11.7

20、6102.80组合剪力值（kN）1+2177.74-259.3086.391+345.75-127.03218.521+4154.36-282.68247.851+551.56-121.22189.19 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，翼缘计算宽度按和中较小值确定，取。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。混凝土，梁最小保护层厚度，则布置一排钢筋截面的有效高度为则，取。支座B截面的有效高度为。 表2.18 主梁正截面计

21、算截面1B2弯矩设计值（KN.m）393.34-425.82212.61-77.78或0.0400.3430.0210.0580.9800.7800.9890.970（mm2）2175.43084.31165.24346选配钢筋（mm2）525As=24544 20+425As=3220325As=1473220As=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，因，截面尺寸按下式验算：，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：，满足要求。箍筋的斜截面受剪创承载力设计值：，由于，且。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

22、，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120以角弯起。弯起钢筋所承担的剪力为：。又。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，。附加箍筋布置范围。取附加箍筋双肢箍，则在长度s内可布置附加箍筋的排数，排，次梁两侧各布置4排。由式.，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 14,且 ,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构。承重的主要构件是

23、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；事后控制是指工程结束后质量的控制，如混凝土强度不

24、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

25、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

26、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；结构的接缝和施工缝处产生烂根、烂脖、烂肚；发生结构裂缝；结构表面损伤，缺棱掉角；混凝土冻害等原因。2治理：针对施工工艺方面控制措施有：认真识图与测量放线，以避免看错图纸及放线有误；施工缝的位置要预留得当，且易振捣；模板安装完毕

27、后，接槎处需清理干净；施工缝处先浇筑混凝土表面需处理得当，不能形成冷缝；接缝处模板拼接缝处要严密，不能漏浆。模板及其支撑要牢固，以免产生变形或局部沉降；控制混凝土的和易性，以免浇筑后产生分层，出现裂缝；确保按时进行养护；保证拆模得当；冬期施工时增加保温材料，确保混凝土结构周边环境温差不宜过大；大体积混凝土施工时，控制内部与表面温差不宜过大；不允许混凝土初凝后受到扰动；控制混凝土结构构件受力过早或超载；控制结构基础不均匀沉降。模板表面需要清理干净并涂隔离剂，边角处需要振捣密实，不能过早拆模，拆完模板需要做好成品保护工作。做好混凝土构件测温及保温工作。3.2.5 预应力园孔楼板钢丝断丝、滑丝、活丝

28、1现象：(1) 在构件成型过程中，冷拔低碳钢丝突然断裂。(2) 钢丝放张后，纲丝回缩过大。(3) 钢丝放张后，钢丝在混凝土内松动。2治理：(1) 如果断丝数量不超过总数的5%，可不处理；如果超过5%，则应考虑板降低承载能力使用。(2) 滑丝的板视滑丝根数多少可降级使用，但如果滑丝根数过多，达不到最低的允许承载能力要求时，应作废品处理。3.2.6 混凝土桩桩身的混凝土质量差1现象：混凝土密实性差，局部孔隙率大，局部有蜂窝，孔洞内壁流坍等。2治理：混凝土蜂窝、孔洞可按下叙方法处理:(1) 小蜂窝可先用水冲洗干净，用1:2水泥砂浆修补；大蜂窝,先将松动的石子和突出颗粒剔除，并剔成喇叭口，然后用清水冲

29、洗干净湿透，再用高一级豆石混凝土捣实，认真养护。(2) 需要与设计单位共同研究制定补强方案，然后按批准后的方案进行处理。在处理梁中孔洞时，应在梁底用支撑支牢，然后再将孔洞处的不密实的混凝土凿掉，要凿成斜形，以便浇筑混凝土。用清水冲刷干净，并保持湿润72小时，然后用高一等级的豆石混凝土浇筑。在豆石混凝土中掺万分之一用量的铝粉。浇筑后加强养护，有时因孔洞大需支模板后才浇筑混凝土。参考文献1 混凝土结构.上册.第五版.北京：中国建筑工业出版社，2012.2 混凝土结构.中册.第五版.北京：中国建筑工业出版社，2012.3 建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社，2003.4 荷载与结构设计方法.第二版.北京：北京大学出版社。2012.5 房屋建筑学.第二版.中国电力大学出版社.2008.