水工鋼筋混凝土結構課程設計
單向板肋形結構設計指導書
2023年6月
一、結構布置
在肋形樓蓋結構中，結構布置包括柱網、承重牆、梁格和板的布置，需注意的問題如下：
(1) 承重牆、柱網和梁格布置應滿足建築使用要求
柱網尺寸宜盡可能大，內柱在滿足結構要求的情況下盡可能少設。
(2) 結構布置要合理、經濟
① 由於牆柱間距和柱網尺寸決定著主梁和次梁的跨度，因此，它們的間距不宜過大，根據設計經驗，主梁的跨度一般為 5m~8 m，次梁為 4m~6 m。
② 梁格布置力求規整，梁盡可能連續貫通，板厚和梁的截面尺寸盡可能統一。在較大孔洞的四周、非輕質隔牆下和較重的裝置下應設定梁，以避免樓板直接承受集中荷載。
③ 由於板的混凝土用量佔整個樓蓋的50%~70%，因此，應使板厚盡可能接近構造要求的最小板厚。根據設計經驗及經濟效果，板的跨度即次梁的間距一般為1. 7~2.
7 m，常用跨度為 1.7m~2.5m左右。
④ 為增強橫向剛度，主梁一般沿房屋橫向布置，並與柱構成平面內框架，這樣可使整個結構具有較大的側向剛度。內框架與縱向的次梁形成空間結構，因此房屋整體剛度較好。當橫向柱距大於縱向柱距較多時，也可沿縱向布置主梁。
因為主梁承受的荷載較大，減小其跨度既可減少內力，又可增加房屋淨高。
(3) 單向板和雙向板肋形結構的區別
若板的兩個方向跨度比時，按雙向板肋形結構設計；若，則按單向板肋形結構設計。
二、初步選擇板、梁的截面尺寸
1、板的厚度
板的尺寸除滿足承載力、剛度、裂縫寬度要求外，尚應滿足施工要求。板厚取；按施工要求，一般樓板厚度為60mm~120mm，密肋板厚度不少於50mm，工業建築樓板厚度不少於70mm，本設計樓板厚度可選80mm。
2、次梁的截面尺寸
次梁高度取，寬度取。
3、主梁截面尺寸
主梁高度取，寬度取。
三、在計算書上繪出結構平面布置圖
在計算書上畫出結構布置，如圖1。注意標註出柱、主梁、次梁和板的名稱（或編號），並確定板、次梁和主梁的計算單元及負荷範圍。
圖1 單向板肋形樓蓋結構平面布置圖
四、單向板的設計
按塑性內力重分布方法計算單向板內力，對多跨連續板沿板的長邊方向取1公尺寬的板帶作為板的計算單元。
1、計算簡圖
板在牆上的支承長度a不小於120mm，中間支座寬度即為次梁寬度。計算跨度按教材240頁有關規定進行計算。
邊跨與中間跨計算跨度相差若不超過10%，可按等跨連續板計算內力；多於五跨連續板按五跨計算內力；小於或等於五跨的連續板按實際跨數計算內力。
板的計算簡圖見圖2。
g+q圖2 板的計算簡圖
2、板的荷載計算
板的荷載計算可列表計算，見表1。
表1 板的荷載計算表
3、板的內力計算
板考慮塑性內力重分布後，各跨中及支座截面的彎矩係數α值按教材248頁表9-2或圖3採用，各跨中及支座截面的彎矩按式計算。
圖3 單向板內力係數
板一般均能滿足斜截面抗剪承載力要求，所以只進行正截面承載力計算。計算b支座負彎矩時，計算跨度取相鄰兩跨的較大值。板的彎矩計算見表2。
表2 板的彎矩計算表
4、板的配筋計算
b=1000mm，h0=h-20=60mm。各截面配筋計算過程見下表，中間區格中間板的四周與梁整體連線，由於拱效應，彎矩有所降低，故m2、m3及mc應降低20%，計算結果可以填在表3內。
5、繪製板的模板配筋圖
板的配筋一般採用分離式，板的配筋圖按1:50~1:100的比例繪製在圖紙上。
五、次梁設計
次梁按考慮塑性內力重分布設計。
1、荷載設計值
按考慮內力重分布設計，根據廠房的實際情況，樓蓋的次梁和主梁的活荷載一律不考慮梁從屬面積的荷載折減。永久荷載包括：板傳來的恆荷載、次梁自重和次梁底及兩側的粉刷重量；可變荷載僅考慮板傳來的樓面活荷載。
可按教材248頁表9-3或表4進行計算。
表3板正截面承載力計算表
表4 次梁的荷載計算表
2、計算簡圖
次梁在牆上的支承長度a不小於240mm，中間支座寬度即為主梁寬度。計算跨度按教材240頁相關規定進行計算。
邊跨與中間跨計算跨度相差若不超過10%，可按等跨連續板計算內力；多於五跨連續板按五跨計算內力；小於或等於五跨的連續板按實際跨數計算內力。次梁的計算簡圖見圖4。
g+q圖4 次梁的計算簡圖
3、彎矩設計值和剪力設計值的計算
次梁考慮塑性內力重分布，各跨中及支座截面的彎矩係數αmp值按教材248頁表9-3或表5採用，各跨中及支座截面的彎矩按式計算。
表5 次梁的彎矩係數表
次梁各支座截面的剪力係數αvb值按教材248頁表9-4或表6採用，剪力按式計算。
表6 次梁的剪力係數表
4、承載力計算
1）正截面受彎承載力計算
支座承受負彎矩，翼緣位於受拉區，按矩形截面進行設計；而跨中翼緣位於受壓區，按t形截面計算，翼緣計算寬度按教材85頁表3-2進行計算。正截面承載力計算過程可列於表7。
表7 次梁正截面受彎承載力計算
2）斜截面受剪承載力計算(包括複核截面尺寸、腹筋計算和最小配箍率驗算)
斜截面承載力計算過程可列於表8。
表8 次梁斜截面受彎承載力計算
六、主梁設計
主梁內力按彈性理論設計
1、荷載設計值
主梁的自重和主梁底及兩側的粉刷自重為均布荷載，但此荷載值與次梁傳來的集中荷載值相比很小，為簡化計算，採取就近集中的方法，把主梁自重集中到集中荷載作用點，將主梁視為承受集中荷載的連續樑來計算。主梁承受的永久荷載包括：次梁傳來的恆荷載、主梁自重和主梁底及兩側的粉刷重量；主梁承受的可變荷載僅考慮次梁傳來的可變荷載。
可按表9進行計算。
2、計算簡圖
主梁在牆上的支承長度a不小於370mm，中間支座寬度即為柱橫截面高度。計算跨度按教材240頁相關規定進行計算。
表9 主梁的荷載計算表
邊跨與中間跨計算跨度相差若不超過10%，可按等跨連續板計算內力；主梁的計算簡圖見圖5。
圖5主梁的計算簡圖
3、彎矩設計值和剪力設計值的計算
集中荷載作用下三跨連續梁的彎矩及剪力係數可由教材419頁附錄7表2或由參考資料269頁查得。各跨中及支座截面的彎矩按式m=α1gl+α2ql；各支座截面剪力按式v=β1g+β2q。其中，α1、β1分別為永久荷載作用下的彎矩及剪力係數；α2、β2分別為可變荷載作用下的彎矩及剪力係數。
按彈性理論計算內力時，需要考慮可變荷載的最不利布置方式，因此應將永久荷載和可變荷載作用下的內力單獨計算，然後對控制截面內力進行組合，計算各截面及支座的最大內力或最小內力。
主梁各截面及支座的彎矩及剪力係數由表10查得後，可計算出相應的彎矩及剪力，可參考表11進行，為便於繪製主梁內力包絡圖，應將每種荷載作用形式下的內力圖繪製出來，荷載組合時再將每種組合方式下內力圖繪製出來，合併到同一座標系下即得內力包絡圖。值得注意的是主梁的結構對稱且荷載對稱，只需畫出一跨半的內力包絡圖即可。
內力組合可按表12和表13進行。
4、承載力計算
1）正截面受彎承載力計算
支座承受負彎矩，翼緣位於受拉區，按矩形截面進行設計；而跨中翼緣位於受壓區，按t形截面計算，翼緣計算寬度按教材表3-3進行計算。正截面承載力計算過程可列於表14。
2）斜截面受剪承載力計算(包括複核截面尺寸、腹筋計算和最小配箍率驗算)
斜截面承載力計算過程可列於表15。
5、主、次梁交接處附加橫向鋼筋計算
在主梁與次梁交接處，主梁的梁腹承受由次梁傳來的集中荷載作用，因而有可能在主梁的中下部出現斜向裂縫。為防止破壞，應在此交接處設定附加橫向鋼筋（箍筋或吊筋）。
(a) 主梁與次梁交接處斜向裂縫 (b)吊筋形式 (c) 箍筋形式
圖8 主梁與次梁交接處箍筋和吊筋形式
考慮到主梁與次梁交接處的破壞面大體如圖8(b)和(c)虛線所示，故附加橫向鋼筋應布置在s=2h1+3b的範圍內，其數量按下式計算：
式中：f —— 次梁傳給主梁的集中荷載設計值（應扣除主梁自重）；
fyv—— 附加橫向鋼筋的抗拉強度設計值；
附加橫向鋼筋與梁軸線的夾角，一般取α=45°；
表11 主梁內力計算表（供參考）
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