第11章混凝土現澆樓蓋設計課件-超完整自己做的

第11章鋼筋混凝土現澆樓蓋設計第一節整澆樓蓋的結構布置和受力體系

前面幾章介紹了鋼筋混凝土單個梁、板的設計計算及構造，然而在實際工程中，還會有連續多跨的鋼筋混凝土梁、板及由它們組成的整體梁板結構，梁板結構是土木工程中常見的結構形式，例如樓（屋）蓋、樓梯、陽臺、雨蓬、地下室底板和擋土墻等，本章著重講述建筑結構中的樓(屋)蓋設計。（一）樓蓋的分類樓蓋的分類（1）按施工方法分類現澆式裝配式裝配整體式（2）按預加應力情況分類（3）按結構型式分類鋼筋混凝土樓蓋預應力混凝土樓蓋單向板肋梁樓蓋雙向板肋梁樓蓋井式樓蓋、密肋樓蓋和無梁樓蓋（二）樓蓋上作用的荷載

樓蓋上作用的荷載可分為恒載與活載。恒載是結構在使用期間作用在結構上的恒定不變的荷載，如結構自重，一般以均布荷載的形式作用于結構上。活載是結構在使用期間大小和作用位置均可變動的荷載。活荷載的分布常常是不規則的，并有一定的變動性，

不同用途的樓面、屋面活荷載，不同地區的風荷載、屋面雪載，以及屬于恒載的各種材料的單位重量均可查閱《建筑結構荷載規范（GB50009-2012）》（簡稱《荷載規范》）。對于有特殊用途的樓蓋，其活荷載在《荷載規范》中無具體規定時，應根據實際情況確定。樓蓋上作用的荷載永久荷載可變荷載效應對結構不利時，對于由可變荷載效應控制的組合，取1.2；對于由永久荷載效應控制的組合，取1.35。當其效應對結構有利時，不應大于1.0；當進行傾覆、滑移或漂浮驗算時，取0.9。可變荷載，一般情況下取1.4；對于標準值大于的工業房屋結構取1.3。規范規定在設計樓面梁、墻、柱及基礎時，樓面活荷載標準值應乘規定的折減系數，其折減系數依據房屋類別和樓面梁的負荷范圍大小，取0.55~1.0不等。（三）單向板和雙向板荷載將通過板的雙向受彎作用傳到四邊支承的構件（梁或墻）上，不過，隨著板的長邊L與短邊B的比值的變化，荷載在兩個方向的傳遞比例也不相同。一般而言，當n>1時，沿短跨傳遞的荷載大，而沿長跨傳遞的荷載小。根據板的支承形式及在長、短兩個長度上的比值，板可以分為單向板和雙向板兩個類型單向板與雙向板之間沒有一個截然的界限，為方便設計，混凝土板應按下列原則進行計算：（1）兩對邊支承的板和單邊嵌固的懸臂板，應按單向板計算；

（2）四邊支承的板（或鄰邊支承或三邊支承）應按下列規定計算：1）當長邊與短邊長度之比大于或等于3時，可按沿短邊方向受力的單向板計算；2）當長邊與短邊長度之比小于或等于2時，應按雙向板計算；3）當長邊與短邊長度之比介于2和3之間時，宜按雙向板計算；當按沿短邊方向受力的單向板計算時，應沿長邊方向布置足夠數量的構造鋼筋。第二節整體現澆式單向板肋梁樓蓋整體現澆式單向板肋梁樓蓋是一種普遍采用的結構形式，它一般由板、次梁和主梁組成。其主要傳力途徑為板→次梁→主梁→柱或墻→基礎→地基。單向板肋梁樓蓋的設計步驟為（1）結構平面布置，并對梁板進行分類編號，初步確定板厚和主、次梁的截面尺寸；（2）確定板和主、次梁的計算簡圖；（3）梁、板的內力計算及內力組合；（4）截面配筋計算及構造措施；（5）繪制施工圖。樓蓋結構布置的基本原則首先要從建筑效果和使用功能要求上考慮其次從結構原理上考慮1根據房屋的平面尺寸和功能要求合理的布置柱網和梁；2樓層的凈高度要求；3樓層頂棚的使用要求；4有利于建筑的立面設計及門窗要求；5提供改變使用功能的可能性和靈活性；6考慮到其它專業工種的要求。1構件的形狀和布置盡量規則和均勻；2受力明確，傳力直接；3有利于整體結構的剛度均衡、穩定和構件受力協調；4荷載分布均衡，要分散而不宜集中；5結構自重要小；6保證計算時樓面在自身平面內無限剛性假設的成立。（一）樓蓋的結構布置（1）樓蓋結構布置的基本原則根據工程實踐，單向板、次梁和主梁的常用跨度為：單向板：（1.7~2.5）m，荷載較大時取較小值，一般不宜超過3m；次梁：（4~6）m；主梁：（5~8）m。為滿足構件剛度要求，常用截面尺寸為：連續板：板厚一般不宜小于板跨的1/40。連續次梁：梁高h=(1/8~1/12)L，L為次梁跨度；梁寬b=(1/3~1/2)h。連續主梁：梁高h=(1/14~1/10)L，L為主梁跨度；梁寬b=(1/3~1/2)h。（2）結構平面布置a）主梁沿橫向布置b）主梁沿縱向布置（c）有中間走道單向板肋梁樓蓋結構平面布置通常有以下三種方案（二）按彈性理論計算連續梁內力

蓋結構構件(梁、板)的內力計算方法有兩種：

一種是假定鋼筋混凝土梁板為勻質彈性體，按結構力學的方法計算，簡稱為按彈性理論的計算方法；另一種是考慮鋼筋混凝土塑性性質，按塑性理論的計算方法，對連續梁、板通常稱之為考慮塑性內力重分布的計算方法。先介紹彈性理論方法。(1)荷載的計算模型和計算簡圖連續梁、板的計算跨度(a)邊跨(b)中間跨（2）支座的簡化：

單向板肋梁樓蓋的板和次梁，不管其支承條件如何，都可化為鉸支的連續梁來進行計算。對于主梁，當它支承于磚柱上時，視為鉸支；如果與鋼筋混凝土柱現澆在一起，當梁的抗彎剛度與柱抗彎剛度之比大于5，將主梁視為鉸支于柱上的連續梁來計算，否則，按框架梁計算。

作用于結構上的荷載首先由單向板傳遞給次梁；再由次梁傳遞給主梁；最后由主梁傳遞給柱或墻體。板結構計算單元與板荷載計算單元相同，即取1m寬的矩形截面板帶作為板結構計算單元；次梁結構通常取寬度為板標志跨度l1的T形截面帶，作為次梁結構計算單元；主梁結構通常取寬度為次梁標志跨度l2的T形截面帶，作為主梁結構計算單元。（3）荷載及荷載計算單元的確定（a）實際簡圖（b）計算簡圖（c）配筋構造簡圖圖11-5連續梁、板的計算簡圖

結構計算跨度(表3-3)（4）結構計算跨數實際跨數≥5跨時,按5跨計算；實際跨數＜

5跨時,按實際跨數考慮。等跨或跨度差≤10%且各跨受荷相同的連續梁：按彈性理論計算單跨兩端擱置l0=ln+a且l0≤ln+h(板)l0≤1.05ln(梁)一端擱置，一端整澆l0=ln+a/2且l0≤ln+h/2

(板)l0≤1.025ln(梁)兩端整澆l0=ln多跨邊跨l0=ln+a/2+b/2

且l0≤ln+h/2+b/2

(板)l0≤1.025ln+b/2

(梁)中間跨l0=lc且l0≤1.1ln

(板)l0≤1.05ln(梁)

表3-3梁、板計算跨度注：l0——梁、板的計算寬度

ln——梁、板的凈跨度

lc——支座中心線間距離h——板厚

a——梁、板的端支承長度b——中間支座按塑性理論計算兩端擱置l0=ln+a且l0≤ln+h(板)l0≤1.05ln(梁)一端擱置、一端整澆l0=ln+a/2且l0≤ln+h/2

(板)l0≤1.025ln(梁)兩端整澆l0=ln注：l0——梁、板的計算寬度

ln——梁、板的凈跨度

lc——支座中心線間距離h——板厚

a——梁、板的端支承長度b——中間支座

（4）連續梁活荷載最不利布置的原則：求某跨跨內最大正彎矩時，應在本跨布置活荷載，然后隔跨布置;求某跨跨內最大負彎矩時，本跨不布置活荷載，而在其左右鄰跨布置，然后隔跨布置；

求某支座最大負彎矩或支座左、右截面最大剪力時，應在該支座左右兩跨布置活荷載，然后隔跨布置。圖3-5單跨承載時連續梁的內力圖情況1：求1、3、5跨的+Mmax和2、4的－Mmax

；情況2：求2、4跨的+Mmax和1、3、5的－Mmax

；情況3：求B支座的－Mmax和B支座左右截面Vmax；情況4：求C支座的－Mmax和C支座左右截面Vmax；情況5：求D支座的－Mmax和D支座左右截面Vmax；情況6：求E支座的－Mmax和E支座左右截面Vmax。

（5）板和次梁的折算荷載連續板連續次梁

為了考慮次梁或主梁的抗扭剛度對內力的影響，采用增大恒載，減小活載的辦法，即：

（6）

內力計算及調整在均布及三角形荷載作用下：在集中荷載作用下：

控制截面：對受力鋼筋計算起控制作用的截面。梁跨以內：包絡圖中正彎矩最大值（配正鋼筋）負彎矩絕對值最大值（配負鋼筋）支座：支座邊緣處負彎矩最大值支座邊緣處剪力值：支座邊緣處彎矩值：（均布荷載）（集中荷載）式中Mc——支座中心處彎矩設計值；

V0——按簡支梁計算的中心處的剪力設計值；

Vc——支座中心處剪力設計值。

（7）內力包絡圖

將同一結構在各種荷載的最不利組合作用下的內力圖(彎矩圖或剪力圖)疊畫在同一張圖上，其外包線所形成的圖形稱為內力包絡圖。它反映出各截面可能產生的最大內力值，是設計時選擇截面和布置鋼筋的依據。（三）按塑性理論計算連續梁、板內力按彈性理論方法：

①截面間內力的分布規律是不變的；

②任一截面內力達到其內力設計值時，認為整個結構達到其承載能力。實際上：①截面間內力的分布規律是變化的。

②任一截面內力達到其內力設計值時，只是該截面達到其承載能力，出現了塑性鉸。只要整個結構還是幾何不變的，結構還能繼續承受荷載。有關內力重分布的幾個概念塑性鉸內力重分布應力重分布（1）有關內力重分布的幾個概念

在鋼筋屈服截面，從鋼筋屈服到達到極限承載力，截面在外彎矩增加很小的情況下產生很大轉動，表現得猶如一個能夠轉動的鉸，稱為“塑性鉸”。1）塑性鉸的概念

塑性鉸與理想鉸的區別

①理想鉸不能承受任何彎矩，而塑性鉸則能承受一定的彎矩（My≤M≤Mu）；②理想鉸集中于一點，塑性鉸則有一定的長度；③理想鉸在兩個方向都可產生無限的轉動，而塑性鉸則是有限轉動的單向鉸，只能在彎矩作用方向做有限的轉動。

對于超靜定結構，當結構的某個截面出現塑性鉸后，結構的內力分布發生了變化，經歷了一個重新分布的過程，這個過程成為“塑性內力重分布”。2）超靜定結構的塑性內力重分布現象3）應力重分布

應力重分布是指由于混凝土的非彈性性質，使截面上的應力沿截面高度分布不再服從線彈性分布規律，并且不論對靜定的還是超靜定混凝土結構都存在

超靜定混凝土結構考慮塑性內力重分布的計算方法

我國行業標準《鋼筋混凝土連續梁和框架考慮內力重分布設計規程》（CECS51∶93）主要推薦用彎矩調幅法計算鋼筋混凝土連續梁、板和框架的內力。極限平衡法塑性鉸法變剛度法強迫轉動法彎矩調幅法非線性全過程分析方法(2)連續梁、板考慮塑性內力重分布的內力計算

——彎矩調幅法

彎矩調幅法簡稱調幅法，它是在彈性彎矩的基礎上，根據需要，適當調整某些截面彎矩值。通常對那些彎矩絕對值較大的截面進行彎矩調整，然后按調整后的內力進行截面設計和配筋構造，是一種適用的設計方法。截面彎矩調整的幅度用調幅系數表示

式中M——調幅后的彎矩設計值；

Me——按彈性方法計算得的彎矩設計值；

——截面的彎矩調幅系數。（2）連續梁塑性內力重分布的實用計算方法1）均布荷載等跨連續梁、板各跨跨內截面和支座截面的彎矩值式中：——連續梁、板的彎矩計算系數，按表11-3取值；——分別為作用在梁、板上的均布恒荷載和活荷載設計值；

——計算跨度，按塑性理論方法計算時的計算跨度見表11-2。

支撐條件計算跨度

兩端擱置（板）

（梁）

一端擱置、一端與支承構件整澆（板）

（梁）兩端與支承構件整澆（板和梁）表11-2按塑性內力重分布計算時梁、板的計算跨度注：h-板厚；a—板、梁端支承長度。

支承情況截面位置端支座邊跨跨內離邊端第二支座中間支座中間跨跨內擱置在墻上01/11兩跨連續-1/10三跨以上連續-1/11

-1/14

1/16

與梁整體連接板

梁-1/16

1/14-1/24梁與柱整體連接-1/16表11-3均布荷載連續梁、板的彎矩系數承受均布荷載時2）均布荷載等跨連續梁剪力值式中：——連續梁的剪力計算系數，按表11-4取值；g、q——分別為作用在梁、板上的均布恒荷載和活荷載設計值；

——凈跨度。公式適用于：的等跨連續梁、板相鄰兩跨跨度相差小于10%的不等跨連續梁、板。跨度值:計算跨中彎矩和支座剪力:取本跨跨度計算支座彎矩:取相鄰兩跨較大跨度

次梁對板、主梁對次梁的轉動約束作用，以及活荷載的不利布置等因素，在按彎矩調幅法分析結構時均已考慮。（四）單向板肋梁樓蓋的截面設計與配筋截面有效高度：h0=h－20(mm)（1）單向板的截面設計與構造要求1）截面設計要點板的計算單元通常取為1m，按單筋矩形截面設計；板一般能滿足斜截面受剪承載力要求，設計時可不進行受剪承載力驗算；

對四周與梁整體連接的單向板(現澆連續板的內區格就屬于這種情況)，其中間跨的跨中截面及中間支座截面的計算彎矩可減少20％，其它截面則不予降低（如板的角區格、邊跨的跨中截面及第一內支座截面的計算彎矩則不折減）。板的內拱作用2）板中受力鋼筋1）板的厚度2）板的支承長度(通常a為120mm)3）板中受力鋼筋鋼筋種類一般采用HPB235、HRB335常用直徑6mm、8mm、10mm、12mm，負鋼筋宜采用較大直徑

間距一般不小于70mm;板厚h≤150mm時，不宜大于200mm;板厚h>150mm時，不宜大于1.5h，且不宜大于250mm。

彎起式錨固好，整體性好，節約鋼筋，施工復雜

分離式錨固較差，用鋼量稍高，但施工方便，為工程中主要采用的配筋方式。鋼筋彎鉤板底鋼筋：半圓彎鉤上部負彎矩鋼筋：直鉤彎起截斷一般按構造處理。板相鄰跨度相差超過20%或各跨荷載相差較大時，應按彎矩包絡圖確定。當q/g≤3時，a≥ln/4；當q/g＞3時，a≥

ln/3連續板受力鋼筋兩種配置方式數量

單向板中單位長度上的分布鋼筋，截面面積不宜小于單位寬度上受力鋼筋截面面積的15%，且不宜小于該方向板截面面積的0.15%。間距不宜大于250mm直徑不宜小于6mm作用1）澆筑混凝土時固定受力鋼筋的位置2）抵抗收縮和溫度變化產生的內力3）承擔并分布板上局部荷載產生的內力位置與受力鋼筋垂直，均勻布置于受力鋼筋的內側板中分布鋼筋構造要求①分布鋼筋3）板中構造鋼筋②墻邊和墻角的上部構造鋼筋

截面面積不宜小于該方向跨中受力鋼筋截面面積的1/3；沿非受力方向配置的上部構造筋，可適當減少。③垂直于主梁的上部構造鋼筋截面面積不宜小于板中受力鋼筋截面面積的1/3。（2）

次梁的截面設計與構造要求1）截面設計1）截面形式①按正截面受彎承載力確定縱向受拉鋼筋時，通常跨中按T形截面計算，其翼緣計算寬度bf，可第5章有關規定確定；支座因翼緣位于受拉區，按矩形截面計算；②按斜截面受剪承載力確定橫向鋼筋，當荷載、跨度較小時，一般只利用箍筋抗剪；當荷載、跨度較大時，宜在支座附近設置彎起鋼筋，以減少箍筋用量。③當次梁考慮塑性內力重分布時，調幅截面的相對受壓區高度應滿足0.1≤ξ≤0.35。2）配筋方式1）截面尺寸2）支承長度(通常a為240mm

)3）鋼筋的直徑

4）鋼筋的間距

5）梁側的縱向構造鋼筋

梁中一般先根據跨中計算配置跨中鋼筋，然后根據跨中鋼筋彎起一部分到支座，承擔負彎矩，若支座鋼筋不夠，再加直鋼筋。（3）

主梁的截面設計與構造要求（1）截面設計1）截面形式

2）主梁支座截面的有效高度h0

單排鋼筋時h0=h－

(50～60)mm雙排鋼筋時h0＝h－

(70～80)mm

3）主梁的內力計算通常按彈性理論方法進行，不考慮塑性內力重分布

4）當主梁的截面尺寸滿足表3-2的要求時，一般不必作使用階段的撓度和裂縫寬度驗算。2）配筋方式1）截面尺寸2）支承長度(通常a為370mm

)3）鋼筋的直徑

4）鋼筋的間距

5）梁側的縱向構造鋼筋

6）梁縱筋的彎起和截斷——按彎矩包絡圖確定

7）主梁附加橫向鋼筋附加橫向鋼筋布置h1第三節雙向板肋梁樓蓋按彈性理論的計算方法

精確地計算雙向板的內力比較復雜。與單向板一樣，雙向板的內力計算方法也有彈性理論和塑性理論兩種，配筋設計方法相應也不同。

在一般工業和民用建筑結構的設計中，兩種方法都有應用，按彈性理論計算雙向板內力方法簡單，一般采用計算表格進行計算；按塑性理論計算雙向板內力可節省鋼筋、便于施工。本節主要介紹彈性理論計算方法，有關雙向板的塑性理論設計方法可參閱有關書籍。四邊支承的板,有六種邊界條件:1)四邊簡支；

2)一邊固定，三邊簡支；

3)兩對邊固定，兩對邊簡支；

4)四邊固定；

5)兩鄰邊固定，兩鄰邊簡支；

6)三邊固定，一邊簡支。四邊簡支四邊固定（1）單跨矩形雙向板

附表18為均布荷載作用下根據材料的波桑比υ=0制定的。當υ≠0時，其撓度和支座中點彎矩可按附表18查得；但求跨內彎矩時，可按下式計算對鋼筋混凝土板，可取υ=0.2注意：有自由邊的板不能應用上式公式（2）多跨連續雙向板的法計算1)跨中最大正彎矩在正對稱荷載(g+q/2)作用下（如圖b）：中間支座近似的看作固定支座，中間區格均可視為四邊固定的雙向板。

在反對稱荷載(q/2)作用下(如圖a)：中間支座視為簡支支座，中間各區格板均可視為四邊簡支板的雙向板。

將上述兩種情況分別求出的跨中彎矩進行疊加，即可求得各區格的跨中最大彎矩。（a）活荷載棋盤式布置（b）滿布荷載g+q/2（c）滿布荷載±q/2

2)支座最大負彎矩

假定永久荷載和可變荷載都滿布連續雙向板所有區格時，支座彎矩出現最大值即在正對稱荷載(g+q)作用下：中間區格均可視為四邊固定的雙向板，對于邊、角區格，外邊界條件應按實際情況考慮。當求得的相鄰區格板在同一支座處的負彎矩不等時，可取絕對值較大者（或平均值）作為該支座最大負彎矩。（3）雙向板的截面設計雙向板的厚度一般應不小于80mm，也不宜大于160mm。雙向板一般可不做變形和裂縫驗算，因此要求雙向板具有足夠的剛度。對于簡支情況的板，其板厚；對于續板，2）板的截面有效高度

由于雙向板的跨中彎矩短跨方向比長跨方向大，因此短跨方向的受力鋼筋應放在長跨方向受力鋼筋的外側，以充分利用板的有效高度。對一類環境，短跨方向板的截面有效高度；長跨向。在截面配筋計算時，可取截面內力系數1）雙向板的厚度3）彎矩折減對四與梁整體連接的雙向板，其計算彎矩可根據下列情況予以折減：連續雙向板中間區格板的跨中截面和中間支座截面折減系數取0.8；邊區格板的跨中截面及自樓板邊緣算起的第二支座截面當時，折系數取0.8。

當折減系數0.9求得跨中和支座截面的彎矩后，即可利用下式計算單位寬度板的配筋：

4）配筋設計（4）雙向板樓蓋支承梁的設計中間梁邊梁p——板面均布荷載

按彈性理論計算支承梁時，可將支承梁上的梯形或三角形荷載，根據支座截面彎矩相等的原則換算為等效均布荷載。對于等跨度、等截面連續梁可利用結構計算表格求得支座彎矩值；由于等效均布荷載是根據梁支座彎矩值相等的條件確定的，因此按等效均布荷載求得連續梁支座彎矩值后，各跨的跨內彎矩和支座處剪力值應按梁上原有荷載形式進行計算。計算支承梁時對于活荷載還應考慮活荷載的最不利布置。l02l01l02l01aa沿墻邊及墻角的板內構造鋼筋與單向板樓蓋相同。

受力鋼筋的直徑、間距、彎起點及截斷點的位置等均可參照單向板配筋的有關規定。

利用前述的方法求出最不利情況下的各支座彎矩，再根據所得的支座彎矩和梁上實際荷載，利用靜力平衡關系，分別求出跨中彎矩和支座剪力。梁的截面設計和構造均需滿足規范要求。

板式樓梯是由梯段板、平臺板和平臺梁組成。板式樓梯其優點是梯段板下表面平整，支模簡單；其缺點是梯段板跨度較大時，斜板厚度較大，結構材料用量較多。因此梯段板水平方向跨度小于3.0～3.3m時，宜采用板式樓梯。

梁式樓梯是由踏步板、梯段斜梁、平臺板和平臺梁組成。梯段斜梁可設置于踏步板下面或上面；當梯段水平方向跨度大于3.0～3.3m時，采用梁式樓梯較為經濟，但支模較為復雜。

第四節樓梯

常見的樓梯主要是鋼筋混凝土現澆樓梯，在非地震區也有多層建筑用鋼筋混凝土預制樓梯的。樓梯的結構形式主要是板式和梁式樓梯，在一些公共建筑中有時也用剪刀式和螺旋式樓梯的。其中前二者為平面受力體系，后二者屬空間受力體系。（a）板式樓梯

（b）梁式樓梯（c）螺旋式樓梯

（d）懸挑板式樓梯

（一）

現澆板式樓梯的設計與構造板式樓梯設計包括梯段板、平臺板和平臺梁的計算與構造。(1)梯段板