整体式单向板肋梁楼盖课程设计如何确定板厚与配筋？

整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计指南

设计任务与目的

设计任务： 根据给定的建筑平面图、荷载条件及材料强度，设计某多层工业或民用建筑的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，要求完成板的配筋、次梁的配筋和主梁的配筋计算，并绘制相应的施工图。

设计目的：

• 巩固理论知识： 综合运用《混凝土结构设计原理》和《混凝土结构设计》课程中关于受弯构件、受压构件以及梁板结构设计的基本理论和计算方法。
• 掌握设计方法： 熟悉整体式单向板肋梁楼盖的方案布置、荷载计算、内力分析（弹性或塑性方法）、截面设计和构造要求等全过程。
• 培养工程能力： 学习查阅国家规范（主要是《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010），并学会使用结构计算软件（如PKPM、YJK或手算）进行辅助计算，最终能够绘制符合规范的施工图纸。

基本设计资料

在进行设计前,你需要明确以下基本参数（通常由指导教师给定）：

1. 建筑平面图： 楼盖的结构平面布置图，包括柱网尺寸、梁格划分。

   • 柱距：L₁ × L₂ (如 6.0m × 6.0m)
   • 主梁跨度：L₁ (如 6.0m)
   • 次梁跨度：L₂ (如 6.0m)
   • 板的跨度：L₂ (沿短跨方向，如 6.0m)
   • 板的厚度：h (通常由构造或刚度要求初步确定，如 h = 80mm, 100mm)

2. 材料强度等级：

   • 混凝土：C25, C30, C35 等
   • 钢筋：梁、柱受力主筋通常采用 HRB400 级；板、梁的箍筋和构造钢筋通常采用 HPB300 级或 HRB400 级。

3. 荷载标准值：

   
   • 永久荷载（恒载 Gk）：
     • 板面及板底装修层重量（如 20mm 厚水泥砂浆、吊顶等）：1.0 - 1.5 kN/m²
     • 板自重：25 kN/m³ × 板厚 h (m)
     • 梁自重：25 kN/m³ × 梁截面面积 (m²)
   • 可变荷载（活载 Qk）：

     根据建筑使用功能确定,如办公室、教室为 2.0 kN/m²，走廊为 2.5 kN/m²，仓库为 5.0 kN/m² 等。

4. 其他要求：

   • 建筑使用环境类别（如一类、二a类，决定保护层厚度）。
   • 是否考虑地震作用（本课程设计通常不考虑，按非抗震设计）。

设计原理与方法

整体式楼盖设计通常采用塑性理论的内力重分布方法（弯矩调幅法），因为它更符合混凝土结构的实际受力情况，且能获得更经济的结果，对于重要结构或直接承受动荷载的结构，则应采用弹性理论方法。

核心假定：

• 板、梁在弯曲变形后，其截面仍保持平面（平截面假定）。
• 忽略剪力的影响。
• 钢筋和混凝土为理想弹塑性材料。

设计步骤详解

第一步：结构平面布置与截面尺寸初估

1. 结构布置：

   • 根据建筑平面,确定主梁、次梁的走向和位置，主梁沿房屋短跨方向布置，次梁沿长跨方向布置，形成双向传力体系，但板本身是单向受力。
   • 柱网尽量规整,梁格尽量均匀。

2. 截面尺寸初估：

   • 板： 对于单向板，为了满足刚度要求，板厚 h 应满足：
     • h ≥ L₀ / 40 （连续板）
     • h ≥ L₀ / 35 （简支板）
     • h ≥ L₀ / 12 （悬臂板） L₀ 为板的计算跨度，民用建筑板厚常用 60~120mm。
   • 次梁： 截面高度 h 可按跨度的 1/18 ~ 1/12 估算，截面宽度 b 为 (1/3 ~ 1/2)h，常用 b × h 如 200mm × 400mm, 250mm × 500mm。
   • 主梁： 截面高度 h 可按跨度的 1/14 ~ 1/8 估算，截面宽度 b 为 (1/3 ~ 1/2)h，常用 b × h 如 300mm × 700mm, 250mm × 600mm。

第二步：荷载计算

荷载计算需按“传力路径”进行，即从板传到次梁，再从次梁传到主梁。

1. 板的荷载计算（kN/m）：

   • 计算板宽 1m 范围内的荷载。
   • 恒载 gk： = 板面装修 + 板自重 + 板底抹灰
   • 活载 qk： = 查表得到的楼面活载
   • 设计值：
     • g = γg × gk (γg = 1.35)
     • q = γq × qk (γq = 1.5, 当活载标准值 > 4 kN/m² 时取 1.3)
   • 总荷载设计值： p = g + q

2. 次梁的荷载计算（kN/m）：

   • 次梁承受其两侧板传来的荷载以及次梁自重。
   • 由板传来的荷载： p × 板跨度 (即次梁间距)
   • 次梁自重： 25 × b × h (需考虑梁抹灰，可简化计入自重)
   • 总荷载设计值： G + Q (作用在次梁上的线荷载)

3. 主梁的荷载计算（kN）：

   • 主梁承受次梁传来的集中荷载以及主梁自重。
   • 由次梁传来的集中荷载： (G + Q) × 主梁间距
   • 主梁自重： 通常简化为作用在主梁跨中的集中荷载或均布荷载，为简化计算，常将其等效为集中荷载。
   • 总荷载： F = (G + Q) × a + 主梁自重 (a 为次梁间距)

第三步：内力计算

采用弯矩调幅法（塑性方法）进行计算。

1. 计算跨度：

   • 按支座情况（整浇或搁置）确定，对于连续梁板，计算跨度取净跨 ln 和 ln + h（或 ln + a）的较小值，初步设计时，可近似取 ln。

2. 板的内力计算：

   • 取 1m 宽板带作为计算单元。
   • 计算跨中最大弯矩 M 和支座最大弯矩 M。
   • 弯矩计算公式（五跨等跨连续梁板）：
     • 边跨跨中：M1 = (p × l₀²) / 11
     • 离端第二支座：B = -(p × l₀²) / 11
     • 中间跨跨中：M2 = (p × l₀²) / 16
     • 中间支座：C = -(p × l₀²) / 14
   • 注意：当跨数少于5跨或各跨跨度相差较大时，需查《结构静力计算手册》或使用力矩分配法。

3. 次梁的内力计算：

   • 次梁通常按连续梁模型计算。
   • 弯矩计算公式： 同上，将 p 换为次线荷载 G+Q。
   • **剪力计算公式

标签： 板厚确定 配筋计算 构造要求