《混凝土結構》（樓蓋）課程
青島理工大學費縣校區土建系
結構教研室
2023年4月
《混凝土結構》（樓蓋）課程設計指導書
第一部分設計計算說明書的編制
混凝土肋梁樓蓋設計的計算說明書，主要包括如下內容：
一．樓蓋結構選型及結構布置
依據設計任務書的給定資料，確定樓蓋結構的型別，選擇柱網尺寸，進行主、次梁布置。並初步確定構件的截面形狀、尺寸，對選用樓板、次梁、主梁等構件型別及相關尺寸（跨度）的說明。
概念：1、在設計中，對l2/l1≥3的板按單向板計算，而忽略長跨方向的彎矩，僅通過長跨方向配置必要的構造鋼筋予以考慮；對l2/l1≤2的板按雙向板計算；當2＜l2/l1＜3時，宜按雙向板計算，如按單向板計算，則需注意在長跨方向配置足夠的構造鋼筋。
2、當l1梁與l2梁的線剛度比大於8時，l2梁在交叉點處的負彎矩與連續梁l2』梁中間支座負彎矩基本接近。
3、肋形樓蓋的結構布置包括柱網布置、主梁布置、次梁布置；
柱網布置決定了主梁的跨度//主梁布置決定了次梁的跨度//次梁布置決定了板的跨度。
通常鋼筋混凝土主梁的經濟跨度為5~8m//主梁應盡可能沿柱網短跨方向布置//主梁與柱形成框架作為抗側力體系。
肋形樓蓋中，板的混凝土用量佔整個樓蓋的50％～60％//因此次梁間距一般不宜太大//單向板跨度取1.5~3m（雙向板的跨度取4~6m較為合適，板雙向受力比單向受力更為有效，宜優先考慮雙向板布置）。
4、構件的尺寸選擇：
單向板：連續，h/l不小於1/40
簡支，h/l不小於1/35
最小板厚，一般屋面≥60mm
一般樓面≥70mm
雙向板：四邊簡支，h/l1不小於1/45
四邊連續，h/l1不小於1/50
連續次梁：h/l不小於1/18~1/12
連續主梁或框架梁：h/l不小於1/14~1/10。
二．計算單元及計算簡圖
1．板板為連續板，從整個板麵上沿板短跨方向取單位板寬（b=1000mm）作為計算單元。通常，板的剛度遠小於次梁的剛度，次梁可作為單位板寬板帶的不動支座，故可按單位板寬板帶簡化為連續梁計算。僅在荷載組合中考慮次梁對板的約束作用。
2．次梁
次梁為連續梁，取一次梁相鄰兩跨1/2跨度寬的從屬面積作為計算單元。對於次梁和主梁組成交叉梁系，當主次梁線剛度比大於8時，主梁可作為次梁的不動支座，次梁可簡化為支承於主梁和牆上的連續梁。僅在荷載組合中考慮主梁對次梁的約束作用。
3．主梁
以主次梁交點為中心的四面各1/2跨寬所圍面積作為（集中荷載）計算單元。當主梁線剛度與柱線剛度之比大於5時，主梁的轉動受柱端的約束可忽略，而柱的受壓變形通常很小，則此時柱可作為主梁的不動鉸支座，主梁也可簡化為連續梁。當主梁與柱形成框架結構時，則按框架計算。
4、計算簡圖跨度
鋼筋混凝土樓蓋結構通常為現澆整體，連續梁的計算跨度l0應根據支座實際尺寸和受力情況確定。
從理論上來說，計算跨度l0是兩端支座處轉動點之間的距離
按彈性理論計算連續梁內力時，幾種支座情況下計算跨度l0的確定方法見圖。
按塑性理論計算時，考慮到塑性鉸位於支座邊，計算跨度取淨跨ln。
按照彈性理論計算
考慮塑性內力重分布
三．荷載計算
1、折算荷載：
板：折算恆載：；折算活載：
次梁：折算恆載：；折算活載：
2、荷載組合
活荷載不利布置
連續梁上荷載包括恆荷載和活荷載
恆荷載保持不變
而活荷載由於其空間位置的隨機性，在各跨的布置具有不確定性
為確定各跨各個截面可能產生的最大內力，就需要確定針對某一指定截面內力的活荷載最不利布置，並與恆荷載作用下產生的內力組合，得到該截面的內力設計值。內力計算
按彈性理論計算連續梁的內力可採用結構力學方法
對於工程中經常遇到的2~5跨等跨連續梁，在不同荷載布置下的內力已編制**供查用。
5跨以上的等跨連續梁可簡化為5跨計算，即所有中間跨的內力均取與第3跨相同。
計算單元範圍內的荷載計算包括：
1．豎向的恆荷載（構件自重）：按材料重度與體積或面積相乘計算轉為線荷載或集中荷載；
2．樓面活荷載；按荷載標準值與計算單元寬度相乘轉為線分布荷載。
相關材料的重力密度、荷載標準值可查《建築結構荷載規範》。
四．內力計算及內力包絡圖
（一）內力計算
彈性理論計算連續梁板時，假定結構的剛度不因荷載大小和作用時間的長短而變化，內力與荷載之間呈線性關係。但是鋼筋混凝土超靜定結構在承受荷載的過程中，由於混凝土的非彈性變形、裂縫的出現和開展、鋼筋的錨固滑移以及塑性鉸的形成和轉動等因素的影響，結構構件的剛度在受力不同階段不斷發生變化，這種剛度隨荷載變化而引起的內力變化稱為結構的塑性內力重分布。
按塑性內力重分布計算時，可充分發揮各截面承載力，發揮材料效能，從而提高整個結構的極限承載力。但預應力結構、直接承受動荷載的結構等不宜採用。
連續梁、板設計考慮塑性內力重分布的分析方法很多，其中最簡便的方法是彎矩調幅法（簡稱調幅法）。所謂調幅法是先按彈性理論求結構控制截面的彎矩值，然後根據需要，適當調整某些截面的彎矩值，通常是支座處（邊緣）截面絕對值較大的彎矩進行調整。
採用調幅法計算連續梁、板時，一般應遵循如下原則：
1． 截面彎矩調幅係數不宜超過0.25。
2． 彎矩調整後的截面相對受壓區高度不應超過0.35，以保證塑性鉸具有足夠的轉動能力；也不宜小於0.10，是保證塑性鉸處混凝土裂縫寬度和撓度在允許的限值內。
3． 彎矩調幅後，梁、板各跨兩支座控制截面彎矩平均值的絕對值與跨中彎矩值之和不得小於該跨按簡支梁、板計算的跨中彎矩值的1.02倍；同時，各支座控制截面的彎矩不宜小於簡支跨中彎矩值的1/3。即：
1）2）
式中，、——分別為按考慮塑性內力重分布計算的支座控制截面的彎矩；
按考慮塑性內力重分布計算的跨中彎矩值；
——按簡支梁、板計算的跨中彎矩值。
4． 連續梁、板設計考慮塑性內力重分布後的斜截面受剪承載力的計算方法與未考慮塑性內力重分布的計算方法相同。但為了防止結構在實現彎矩調幅所要求的內力重分布之前發生剪下破壞，應將下列區段內計算的箍筋截面面積增大20%：對集中荷載，取支座邊至最近乙個集中荷載之間的區段；對均布荷載，取支座邊至距支座邊為1.
05h0的區段（h0為梁的有效高度）。箍筋的配箍率應滿足下列要求：
3）5．當多跨連續梁的跨數大於或等於5跨時，可按5跨計算；當跨數小於5時，可按實際跨數計算。為簡化計算，當相鄰跨度相差不超過10%時，可按等跨計算；否則，當相鄰跨度相差超過10%時，可按不等跨計算。
（二）內力的計算截面位置
按塑性理論計算(次梁、板)時，考慮到塑性鉸具有一定的長度，因此，彎矩計算截面的位置為計算簡圖中跨中及支座處；剪力計算截面的位置為支座內、外側截面。
按彈性理論計算（主梁）時，彎矩、剪力的計算截面為支座邊緣處。可根據荷載性質（均布、集中）按相應公式計算：
均布荷載
集中荷載
式中支座中心處截面上的彎矩和剪力設計值；
支座邊緣處剪力設計值；
——按簡支梁計算的支座剪力設計值；
支座寬度。
（三）內力包絡圖
按彈性理論計算主梁時，將恆荷載作用下各截面產生的內力和相應截面最不利活荷載布置下產生的內力疊加,便得出截面可能出現的最不利內力,各截面最不利內力的連線稱為內力包絡圖,主要有剪力包絡圖和彎矩包絡圖。
利用內力包絡圖及材料圖可以確定梁縱向鋼筋的彎起位置、根數以及支座處鋼筋的截斷位置、數量。
按彈性理論計算內力時，應考慮活荷載的最不利布置，一般布置規律如下：
1．欲求某支座截面最大負彎矩時，應在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然後隔跨布置；
2．求跨內截面最大正彎矩時，應在該跨內布置活荷載，然後隔跨布置；
3．求跨內截面最小正彎矩時，該跨不布置活荷載，而在其相鄰兩跨布置活荷載，然後隔跨布置；
4．求某支座截面最大剪力時，應在該支座相鄰兩跨布置活荷載，然後隔跨布置；
一般對於n跨連續梁，有1+n種最不利荷載組合。每種組合中包含恆荷及一種布置活荷。可以根據控制截面最不利組合，進行內力計算。
計算方法可以採用靜力計算手冊，或二次彎矩分配法。可列表組合及計算。
五．截面設計與構造
1．板（1）截面設計
四周與梁整體連線的單向板，可形成具有一定矢高的內拱，從而可減小板中各計算截面的彎矩。因此，設計時將其中間跨的跨中截面及中間支座可將計算得出的彎矩乘以折減係數0.8 ，對於邊跨跨中和第一內支座不折減，因為內拱作用不可靠。
（2）構造要求
當多跨單向板採用分離式配筋時，跨中正彎矩鋼筋宜全部伸入支座；支座負彎矩鋼筋向跨內的延伸長度應覆蓋負彎矩圖並滿足鋼筋錨固的要求。
板中受力鋼筋的間距，當板厚h≤150mm時，不宜大於200mm；當板厚h>150mm時，不宜大於1.5h，且不宜大於250mm。
簡支板或連續板下部縱向受力鋼筋伸入支座的錨固長度不應小於5d，d為下部縱向受力鋼筋的直徑。當連續板內溫度、收縮應力較大時，伸入支座的錨固長度宜適當增加。
當現澆板的受力鋼筋與梁平行時，應沿梁長度方向配置間距不大於200mm且與梁垂直的上部構造鋼筋，其直徑不宜小於8mm，且單位長度內的總截面面積不宜小於板中單位寬度內受力鋼筋截面面積的三分之一。該構造鋼筋伸入板內的長度從梁邊算起每邊不宜小於板計算跨度l0的四分之一。
對與支承結構整體澆築或嵌固在承重砌體牆內的現澆混凝土板，應沿支承周邊配置上部構造鋼筋，其直徑不宜小於8mm,間距不宜大於200mm，並應符合下列規定：
1現澆樓蓋周邊，與混凝土梁或混凝土牆整體澆築的單向板或雙向板，應在板邊上部設定垂直於板邊的構造鋼筋，其截面面積不宜小於板跨中相應方向縱向鋼筋截面面積的三分之一；該鋼筋自梁邊或牆邊伸入板內的長度，在單向板中不宜小於受力方向板計算跨度的五分之一（在雙向板中不宜小於板短跨方向計算跨度的四分之一）；在板角處該鋼筋應沿兩個垂直方向布置或按放射狀布置；當柱角或牆的陽角突出到板內且尺寸較大時，亦應沿柱邊或牆陽角邊布置構造鋼筋，該構造鋼筋伸入板內的長度應從柱邊或牆邊算起。上述上部構造鋼筋應按受拉鋼筋錨固在樑內、牆內或柱內；
2嵌固在砌體牆內的現澆混凝土板，其上部與板邊垂直的構造鋼筋伸入板內的長度，從牆邊算起不宜小於板短邊跨度的七分之一；在兩邊嵌固於牆內的板角部分，應配置雙向上部構造鋼筋，該鋼筋伸入板內的長度從牆邊算起不宜小於板短邊跨度的四分之一；沿板的受力方向配置的上部構造鋼筋，其截面面積不宜小於該方向跨中受力鋼筋截面面積的三分之一；沿非受力方向配置的上部構造鋼筋，可根據經驗適當減少。
樓蓋課程設計指導書
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鋼筋混凝土樓蓋 課程設計指導書 馬成松第1節設計任務書 一 設計任務 二 設計內容 三 設計條件 四 進度安排 五 指導教師 第2節設計指導書 一肋梁樓蓋的計算簡圖 二按彈性方法計算內力 三按塑性內力重分布的方法計算內力 四截面設計及構造要求 第3節設計例題 第4節答辯參考題 參考文獻 編後第1節設...