(完整版)混凝土设计原理思考题与习题答案
5.1为什么受弯构件一般在跨中产生垂直裂缝而在支座附近区段产生斜裂缝？
答：通常受弯构件跨中的弯矩最大，由此弯矩产生的正应力也就在跨中最大，且该处剪力通常 为零，则弯矩产生的正应力 即为主拉应力，方向与梁轴平行，当此主拉应力超过混凝土的抗拉强度
时就在跨中发生与梁轴垂直的垂直裂缝。而在支座附近通常剪力较大、弯矩较小，在它们产生的剪 应力 和正应力 共同作用下，形成与梁轴有一定夹角的主拉应力，当此主拉应力超过混凝土的抗拉 强度时，即发生与主拉应力方向垂直的斜裂缝。
5.2试述无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面。
答：无腹筋梁斜裂缝出现后应力重分布的两个主要方面是：斜裂缝所在截面的混凝土应力和纵 向钢筋的应力发生了较大的变化。
（1） 斜裂缝出现后，斜裂缝两侧混凝土的应力降为零，裂缝上端混凝土残余面承受的剪应力和 压应力将显著增大。
（2） 斜裂缝出现后，斜裂缝处纵向钢筋的应力突然增大。
5.3什么是剪跨比和计算剪跨比？斜截面受剪承载力计算时，什么情况下需要考虑剪跨比的影 响？
答：剪跨比是作用在构件截面上的弯矩与作用在构件截面上的剪力和截面有效高度乘积的比值， 用表示，即
=M/Vh o ，也称广义剪跨比。
对于集中荷载作用下的简支梁， =M/Vh o 可表示为 =a/h o ，称a/h o 为计算截面的剪跨比，简
称计算剪跨比，也称狭义剪跨比。其中，a 为集中荷载作用点至支座或节点边缘的距离，
简称剪跨。 对于集中荷载作用下（包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪 力值占总剪力值的75%以上的情况）的独立梁，斜截面受剪承载力计算时应考虑剪跨比的影响
5.4 梁的斜截面受剪破坏形态有几种？各自的破坏特征如何？
答：梁的斜截面受剪破坏形态有：斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏。
斜压破坏的特征是：破坏时，斜裂缝间的混凝土压酥，与斜裂缝相交的腹筋没有屈服，承载力 取决于混凝土的抗压强度，脆性破坏。
剪压破坏的特征是：与临界斜裂缝相交的腹筋先屈服，最后剪压区混凝土压坏而破坏，承载力 取决于剪压区混凝土的强度，脆性破坏。
斜拉破坏的特征是：一旦斜裂缝出现，就很快形成临界斜裂缝，与临界斜裂缝相交的腹筋很快 屈服甚至被拉断，承载力急剧下降，破坏过程短且突然，承载力主要取决于混凝土的抗拉强度，脆 性显著。
可见，三种破坏均属于脆性破坏。
5.5 什么是箍筋的配筋率？箍筋的作用有哪些？箍筋的构造又从哪几个方面作出规定？ 答：箍筋的配筋率是表示沿梁轴线方向单位水平截面面积内所含有的箍筋截面面积，简称配箍 率，用符号sv 表示，即按下式计算：
n A svi
sv bs
在斜裂缝出现之前，箍筋的作用不明显；但在斜裂缝出现以后，与斜裂缝相交的箍筋应力突然 增大，箍筋直接分担部分剪力，作用明显。箍筋的作用具体如下：
（ 1）承担剪力，直接提高梁的受剪承载力；
（ 2）抑制斜裂缝的开展，间接提高梁的受剪承载力；
（ 3）参与斜截面受弯，使斜裂缝出现后纵向钢筋应力的增量减小；
A sv bs
（4）约束混凝土，提高混凝土的强度和变形能力，改善梁破坏时的脆性性能；
（5）固定纵筋位置，形成钢筋骨架。
箍筋的构造从箍筋间距、箍筋直径、最小配箍率、箍筋的肢数、箍筋的封闭形式等方面作出规
5.6 影响梁斜截面受剪承载力的4 个主要因素是什么？答：影响梁斜截面受剪承载力的因素很多，其中4 个主要因素是剪跨比、混凝土强度、箍筋的配筋率和纵筋的配筋率。
5.7 规范GB50010-2002 是以哪种破坏形态为基础来建立斜截面受剪承载力计算公式的？建立计算公式时又作了哪两个基本假定？
答：规范GB50010-2002 的受剪承载力计算公式是以剪压破坏为基础建立的，建立时作了以下两个基本假定：（1）假定剪压破坏时，梁的斜截面受剪承载力由剪压区混凝土、箍筋和弯起钢筋三部分承载力组成，忽略纵筋的销栓作用和斜裂缝交界面上骨料的咬合作用。
（2）假定剪压破坏时，与斜裂缝相交的箍筋和弯起钢筋都已屈服。
5.8 斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏都是脆性破坏，为什么规范GB50010-2002 却以剪压破坏的受力特征为依据来建立受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式？
答：斜拉破坏：斜裂缝一旦出现腹筋马上屈服甚至拉断，斜截面受剪承载力接近于无腹筋梁斜裂缝产生时的受剪承载力，配置的腹筋未起到提高承载力的作用，不经济。斜压破坏：与斜裂缝相交的腹筋未屈服，剪压区混凝土先压碎，虽然斜截面受剪承载力较高，但腹筋强度未得到充分利用，也不经济。剪压破坏：与斜裂缝相交的腹筋先屈服，然后剪压区混凝土压碎，钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。
所以，尽管斜压破坏、剪压破坏和斜拉破坏都是脆性破坏，但仍以剪压破坏的受力特征为依据来建立受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式更为合理。
5.9 实际工程中，按规范设计的受弯构件，为什么就不会发生斜截面受剪破坏？答：确切地说，按规范设计的受弯构件，其发生斜截面受剪破坏的概率很小，小到人们不再担心其会发生破坏，也就认为不会发生斜截面受剪破坏，其原因有以下两个方面：
（1）目前规范GB50010-2002 的计算公式是基于剪压破坏试验结果的偏下线公式，所以按该公式设计的构件，可避免发生剪压破坏。
（2）同时规范GB50010-2002 给出了上述计算公式的限制条件：一是截面限制条件，满足该条件即
可避免发生斜压破坏。二是构造配箍条件及其箍筋相应的构造规定，满足该条规定即可避免斜拉破坏。
所以按规范设计的受弯构件，就不会发生斜截面受剪破坏。
5.10 进行斜截面受剪承载力计算时，规范GB50010-2002 将受弯构件分成哪两类？以仅配置箍筋
的梁为例，分别写出两类受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式。
答：进行斜截面受剪承载力计算时，规范GB50010-2002 将受弯构件分成“一般受弯构件”和“集中
荷载作用下的独立梁”两类。
对于矩形、T形和I形截面的一般受弯构件，当仅配置箍筋时的斜截面受剪承载力按下式计算：
A
V cs O.7f t bh o l.25f yv 亠h o s
对于集中荷载作用下(包括作用有多种荷载，其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况)的独立梁，当仅配置箍筋时的斜截面受剪承载力按下式计算：
V cs Mf t bh o f yv jAsv h o
1 s
5.11为什么弯起钢筋的设计强度取O.8f y?
答：弯起钢筋的受剪承载力公式：V sb =O.8f y A sb sin。式中：系数O.8为应力不均匀系数，用来
考虑靠近剪压区的弯起钢筋在斜截面受剪破坏时，可能达不到钢筋的抗拉屈服强度设计值。
5.12 斜截面受剪承载力计算公式的适用条件有哪些？设置这些适用条件的意义是什么？
答：斜截面受剪承载力计算公式的适用条件有截面限制条件和构造配箍条件。
截面限制条件是计算公式的上限，设置该条件是为防止发生斜压破坏和限制梁在使用阶段的裂缝宽度。
构造配箍条件是计算公式的下限，设置该条件及其箍筋相应的构造规定是为防止发生斜拉破坏。
5.13与简支梁相比，集中荷载作用下连续梁的受剪性能如何？受剪承载力计算时，规范又是如何处理的？
答：与简支梁相比，集中荷载作用下连续梁中间支座附近的剪跨段内存在正弯矩和负弯矩，有一个反弯点。由于反弯点两侧梁段承受的弯矩方向相同，故无论是梁的上部钢筋还是下部钢筋，都是反弯点一侧受拉，另一侧受压。因此剪跨段内纵向钢筋与混凝土间的粘结作用易遭到破坏，易出现粘结裂缝和沿纵向钢筋的撕裂裂缝。此时梁截面发生了较大的应力重分布，两条临界斜裂缝之间的上下纵向钢筋都处于受拉状态，纵向钢筋外侧混凝土的受压作用逐渐丧失，只剩梁截面中间部分混凝土来承受压力和剪力。因此，集中荷载作用下连续梁的受剪承载力比简支梁的低些。
同时，对于集中荷载作用下的连续梁，其计算剪跨比 a ?i0大于广义剪跨比M ?Vh0。故规范
GB50010-2002对于集中荷载作用下连续梁的斜截面受剪承载力利用简支梁的计算公式计算，且使用计算剪跨比来考虑其受剪承载力的降低。因此，无论简支梁还是连续梁，只要是集中荷载作用下的独立梁均采用相同的公式计算其受剪承载力，且公式中的剪跨比统一采用计算剪跨比a ?i o。
5.14斜截面受剪承载力计算时，通常选取哪些截面作为计算截面？计算截面处的剪力设计值又是如何选取？
答：斜截面受剪承载力计算时，应选择作用效应大而抗力小或抗力发生突变的截面作为斜截面受剪承载力的计算截面，具体有：
(1)支座边缘处的截面；
(2)受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；
(3)箍筋截面面积或间距改变处的截面；
(4)腹板宽度改变处的截面。
计算截面处的剪力设计值取法如下：
(1)计算支座边缘截面时，取支座边缘截面的剪力设计值；
(2)计算第一排弯起钢筋弯起点处的截面时，取支座边缘截面的剪力设计值；计算以后每一排
弯起钢筋弯起点处的截面时，取前一排弯起钢筋弯起点处截面的剪力设计值；
（3）计算箍筋截面面积或间距改变处的截面时，取箍筋截面面积或间距改变处截面的剪力设计值；
（4）计算腹板宽度改变处的截面时，取腹板宽度改变处截面的剪力设计值。
5.15 什么是抵抗弯矩图？为保证正截面受弯承载力，它与设计弯矩图的关系应当如何？答：抵抗弯矩图又称材料图，是根据实际配置的纵向受力钢筋所确定的梁各正截面所能抵抗的弯矩图形，抵抗弯矩图是抗力图。
为保证正截面受弯承载力，抵抗弯矩图应包住设计弯矩图。
5.16 受弯构件设计时，何时需要绘制抵抗弯矩图？何时又不必绘制抵抗弯矩图？答：当梁内需要设置弯起钢筋或支座负纵筋时，需要绘制抵抗弯矩图，以便确定弯起钢筋的数量、弯起点位置和支座负纵筋的实际截断点位置等，以保证纵筋弯起或截断后仍然满足斜截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和正截面受弯承载力的要求。
当梁内不需要设置弯起钢筋或支座负纵筋时，则不需要绘制抵抗弯矩图。
5.17 从承载力的角度考虑，纵筋的弯起必须满足哪三方面的要求？答：从承载力的角度考虑，纵筋的弯起必须满足正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力三个方面的要求。
5.18 为保证正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和斜截面受弯承载力，纵筋的弯起应分别满足哪些构造规定？
答：（1）出于保证正截面受弯承载力需要的有关纵筋弯起的构造规定：纵筋的弯起点须位于纵筋强度的充分利用截面以外，同时弯起钢筋与梁中心线的交点应位于不需要该钢筋的截面。
（2）出于保证斜截面受剪承载力需要的有关纵筋弯起的规定：第一，弯起钢筋的数量须由斜截面受剪承载力计算确定；第二，支座边缘到第一排弯起钢筋弯终点的距离、以及前一排的弯起点至后一排的弯终点不应大于箍筋的最大间距S max；第三，弯起钢筋的弯起角一般为45 °当梁高大于
800mm 时，宜为60°；第四，弯起钢筋的弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，在受拉区不应小于20d，在受压区不应小于10d ；第五，当不能利用纵向钢筋弯起抗剪时，可单独设置抗剪的弯筋，且该弯筋应布置成“鸭筋”形式，不能采用“浮筋” 。
（3）出于保证斜截面受弯承载力需要的有关纵筋弯起的构造规定：弯起钢筋弯起点与按计算充
分利用该钢筋的截面之间的距离不应小于h0/2。
5.19 纵筋的实际截断点位置应同时满足哪两个距离的要求？这两个距离分别是多少？
答：纵筋的实际截断点位置应同时满足与该钢筋强度充分利用截面的距离l d1和与不需要该钢筋
截面的距离I d2的要求，见下图:
5.20 什么是深受弯构件？深受弯构件又分为哪两类？
答：深受弯构件是指l o/h<5的简支单跨梁和多跨连续梁，其又可分为深梁和短梁。深梁是指l o/h 2 的简支单跨梁和l o/h 2.5的简支多跨连续梁；短梁是指2 5.21 公路桥涵工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算时，通常选取哪些截面作为斜截面抗剪承载力的计算位置？ 答：规范JTG D62-2004规定，公路桥涵工程受弯构件斜截面抗剪承载力计算时，对于“简支梁和连续梁近边支 点梁段”选取下列截面作为斜截面抗剪承载力的计算位置： （1）距支座中心h/2处截面； （2）受拉区弯起钢筋弯起点处截面； （3）锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处截面； （4）箍筋数量或间距改变处截面； （5）构件腹板宽度变化处截面。 对于“连续梁和悬臂梁近中间支点梁段”选取下列截面作为斜截面抗剪承载力的计算位置： （1）支点横隔梁边缘处截面； （2）变高度梁高度突变处截面； （3）参照简支梁的要求，需要进行验算的截面。 5.22 按规范JTG D62-2004设计受弯构件时，如何避免斜压破坏和斜拉破坏？ 答：规范JTG D62-2004规定：当所设计受弯构件的截面符合0V d 0.51 10 f cu,k bh0 （kN） 的要求，即可避免斜压破坏。 同时当所设计受弯构件的箍筋间距、箍筋的最小配筋率等符合规范JTG D62-2004第9.3.13条的构造规定时，即可避免斜拉破坏。 5.23 按规范JTG D62-2004设计受弯构件时，写出其斜截面水平投影长度C的计算公式，并简 述斜截面水平投影长度C的简化计算方法。 答：按规范JTG D62-2004设计受弯构件时，其斜截面水平投影长度C的计算公式为C=O.6mh o。斜截面水平投影长度C的简化计算方法如下： (1)确定斜截面的起点位置，并计算出斜截面起点处正截面的有效高度h oi； (2)假定斜截面水平投影长度C i等于斜截面起点处正截面的有效高度h oi，由此得到斜截面受 压端的假定位置，如图所示的截面N;并计算出斜截面受压端假定位置的V d、M d、h o； (3)利用第(2)步计算出的斜截面受压端假定位置的V d、M d、h o和式C=O.6mh o计算出斜截面水平投影长度C o 5.24试述按规范JTG D62-2004的斜截面抗剪承载力配筋设计方法。 答：按规范JTG D62-2004设计钢筋混凝土矩形、T形和I形截面受弯构件时，主要依据规范JTG D62-2004第5.2.11条的规定按下列步骤配置抗剪所需的箍筋和弯起钢筋： (1)绘出剪力设计值包络图，确定用作抗剪配筋设计的最大剪力设计值V d o (2)验算截面限制条件o V d 0.51 10 \.'f CU,k bh o(kN)，直到条件满足为止。 (3)验算构造配箍条件0V d 0.50 10 32 f td bh0(kN)。若条件满足，则仅需按规范JTG D62-2004第9.3.13条的构造要求配置箍筋；若不满足，则需按计算配置箍筋或配置箍筋与弯起钢筋。 (4)配置箍筋 通常首先选定箍筋种类、直径和肢数，然后按下式计算箍筋的间距： 2 2 6 ' ----------------------------------------------------------- 2 1 3 0. 2 10 2 0.6P Jf cu,k A v f sv bh。 S v 2 0V d (5)配置弯起钢筋 首先按规范JTG D62-2004第5.2.11条第3?5款的规定确定各排弯起钢筋承担的剪力设计值V sb, 然后按下列公式计算每排弯起钢筋的截面面积。 V sb 0.75 10 3 f sd sin -(mm2) s A sb 0 无梁楼盖的建模及计算 1.建模部分 （1）梁输入两个方法 1.按规范的要求，布置暗梁，比如500*300，直接布置（不建议） 2.按虚梁（100*100）方式布置，确定板带的形成位置（在板施工图-无梁楼盖- 围区板带，程序按虚梁位置自动生成柱上和跨中板带）（建议） 建议： 考虑到无梁楼板比较厚，充分利用板的面内面外刚度，所以板属性定义为弹性板6，此时梁建议按虚梁布置，按第一种方法布置，暗梁和板重叠部分刚度重复计算。暗梁本身有一定的刚度，在楼板施工图模块的有限元计算时，考虑到它的刚度和楼板的刚度是重合的，因此软件自动忽略了暗梁的刚度，以保证计算的准确性。但是在上部结构计算中，如果对无梁楼盖按照弹性板3或者弹性板6计算，软件没有扣除暗梁的刚度，这可能对计算结果造成一定的误差。 （2）柱帽的输入 常见问题：a.柱帽，托板，等包不包括板厚？可以参照图例 b.柱帽处自动生成梁加腋，可以试下效果 对于用户输入的暗梁，建模退出时，软件自动将和柱帽相连的暗梁设置成加腋梁，为的是考虑柱帽的因素按照加腋梁计算和配筋。加腋的长度尺寸取柱帽或柱帽加托板的长方向和梁交界处，加腋的高度取柱帽+托板+板厚-梁高。 可在建模中看到自动形成的加腋梁，如果柱帽被删除，加腋梁在退出建模时，会自动删除梁加腋。 在建模退出时，设置了选项“柱帽处自动生成梁加腋”，如果用户不希望设置这种梁的加腋，可对该参数不勾选。 对虚梁不会作加腋设置。 2.计算参数部分 1．生成等值建议勾选，计算结果输出才能查看单元格配筋 2．中梁刚度放大系数，因为定义了弹性板6，就不再放大了 3．弹性板荷载计算方式，应改为有限元计算 4．建议考虑梁与弹性板的变形协调 5．板属性定义为弹性板6， 1.3.7 整体式双向板肋梁楼盖设计例题 1．设计资料 某厂房双向板肋粱楼盖的结构布置如图1.3.19所示，板厚选用100mm ，20mm 厚水泥砂浆面层，15mm 厚混合砂浆天棚抹灰，楼面活荷载标准值 2 5.0kN/m q =，混凝土为C20（2c 9.6N/mm f =），钢筋为HPB300级 （2y 270N/mm f =），支承粱截面尺寸200mm 500mm b h ?=?。 图1.3.19 结构平面布置图 2.荷载计算 （原理P47，恒荷载分项系数取1.2，可变荷载分项系数取1.3） 20mm 厚水泥砂浆面积 320.02m 20kN/m 0.40kN/m ?= 15mm 厚水泥砂浆天棚抹灰 320.015m 17kN/m 0.26kN/m ?= 板自重 320.10m 25kN/m 2.50kN/m ?= 恒荷载标准值 23.16 kN/m = 恒荷载设计值 22 g=3.16kN/m 1.2 3.8kN/m ?= 活荷载设计值 22 =5.0kN/m 1.3 6.5kN/m q ?= 合计： 2 =10.3kN/m p g q =+ 3.按弹性理论计算 求跨截面最大正弯矩，按均布恒荷载及棋盘式布活载。采用近似力分析方法：把棋盘式布置的活荷载分解为各区格板满布的对称荷载/2q 和区格板棋盘 式布置的反对称荷载/2 q ±。 对称荷载 2 22 6.5 kN/m '=g+ =3.8 kN/m+=7.05 kN/m 22 q g 反对称荷载 2 2 6.5 kN/m '=== 3.25 kN/m 22 q q±±± 在'g作用下，中间区格板的均可视为四面固定的单区格双向板，边区格板和角区格板的外边界支撑条件按实际情况确定，某些区格板跨最大正弯矩不在板的中心点处。在'q作用下，中间区格板所有中间支座均视为铰支座，边区格板和角区格板的外边界支撑条件按实际情况确定，跨最大正弯矩则在中心点处。计算时，可近似取二者之和作为跨最大正弯矩值。 求各中间支座最大负弯矩（绝对值）时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载 2 10.3 kN/m p g q =+= 按附录进行力计算，计算简图及计算结果见表1.3.1。 由表1.3.1可见，板间支座弯矩是不平衡的，实际应用时可近似取相邻两区格板支座弯矩的平均值，即 表1.3.1 双向板弯矩计算 普通混凝土配合比设计方法[1] 一、基本要求 1.普通混凝土要兼顾性能与经济成本，最主要的是要控制每立方米胶凝材料用量及水泥用量，走低水胶比、大掺合料用量、高砂率的设计路线； 2.普通塑性混凝土配合比设计时，主要参数参考下表 ； ②普通混凝土掺合料不宜使用多孔、含碳量、含泥量、泥块含量超标的掺合料； ③确保外加剂与水泥及掺合料相容性良好，其中重点关注缓凝剂、膨胀剂等与水泥及掺合料的相容性，相容性不良的外加剂，不得用于配制混凝土； 3 设计普通混凝土配合比时，应用excel编计算公式，计算过程中通过调整参数以符合表1给出的范围。 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1普通混凝土ordinary concrete 干表观密度为2000～2800kg/m3的水泥混凝土。 2.1.2 干硬性混凝土stiff concrete 拌合物坍落度小于10mm且须用维勃时间（s）表示其稠度的混凝土。 2.1.3塑性混凝土plastic concrete 拌合物坍落度为10mm～90mm的混凝土。 2.1.4流动性混凝土pasty concrete 拌合物坍落度为100mm～150mm的混凝土。 2.1.5大流动性混凝土flowing concrete 拌合物坍落度不小于160mm的混凝土。 2.1.6抗渗混凝土impermeable concrete 抗渗等级不低于P6的混凝土。 2.1.7抗冻混凝土frost-resistant concrete 抗冻等级不低于F50的混凝土。 2.1.8高强混凝土high-strength concrete 强度等级不小于C60的混凝土。 2.1.9泵送混凝土pumped concrete 可在施工现场通过压力泵及输送管道进行浇筑的混凝土。 2.1.10大体积混凝土mass concrete 体积较大的、可能由胶凝材料水化热引起的温度应力导致有害裂缝的结构混凝土。 2.1.11 胶凝材料binder 混凝土中水泥和矿物掺合料的总称。 2.1.12 胶凝材料用量binder content 混凝土中水泥用量和矿物掺合料用量之和。 2.1.13 水胶比water-binder ratio 混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。 2.1.14 矿物掺合料掺量percentage of mineral admixture 矿物掺合料用量占胶凝材料用量的质量百分比。 2.1.15 外加剂掺量percentage of chemical admixture 外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。 地下室顶板无梁楼盖施工方案 一、施工部位 由我司承建施工的海月花园三期工程，地下室顶板部分消防车道（非主楼部分）设计采用无梁楼盖，板厚400，层高为4.9米，属于高支模施工。施工时应经过严格的验算，并编制详细的作业施工方案，呈报监理单位审批后，方可进行施工。该工程的高支模结构重点是梁板的支撑体系。 二、方案选定 根据以往的施工经验和本工程结构的实际情况，其支撑系统选用φ48×3.5钢管和扣件搭设，具体搭设方法根据计算确定。 三、施工前的准备工作 1、测量定位 主体结构整体效果是通过施工的各道工序来保证的，测量放线作为先导工序应贯穿于各施工环节。本工程放线时打破传统惯例，以确保各工序施工精度为原则，凡为保证精度需要提供的基准线、轴线、墙柱定位尺寸线都及时给出，凡有关工序需要配合的检测都及时予以满足。此外，为保证测量放线自身的精度，施工现场测量人员须经挑选并经过培训，在放线工作中正确合理使用仪器和钢尺，按规定检验仪器，检定钢尺，从而保证测量放线工作顺利进行。 （1）投点放线 用经纬仪引测建筑物的边柱或墙轴线, 并以该轴线为起点, 引出其他各条轴线,然后根据施工图墨线弹出模板的内边线和中心线, 以便于模板的安装和校正。 （2）标高测量 根据模板实际的要求用水准仪把建筑物水平标高直接引测到模板安装位置。在无法直接引测时, 可采取间接引测的方法, 即用水准仪将水平标高先引测到过渡引测点, 作为上层结构构件模板的基准点, 用来测量和复核其标高位置。 （3）找平 模板承垫底部应预先找平, 以保证模板位置正确, 防止模板底部漏浆。常用的找平方法是沿模板内边线用1:3水泥砂浆抹找平层, 另外, 在外墙、边柱部位, 继续安装模板前, 要设置模板承垫条带, 并用仪器校正, 使其平直。 2、材料准备 （1）木枋刨直，所有进场木枋均需刨直使用，且规格大小一致。 （2）支撑杆要整理，有破损、大范围裂缝（特别是焊缝脱开）、弯曲度较大的支撑杆均需替换。连接、固定支撑杆用的卡扣应整理，有破损等缺陷的均需替换。 （3）螺杆加工根据要求分类加工，如普通螺杆、防水螺杆、一次性螺杆等。 四、模板支设施工工艺 （一）模板支设的基本施工工艺 1、平台及梁板铺设 a.立杆间距为700×700，木方间距为300。 b.平台模板接缝处下方必须有木枋。 c.平台木枋搭接处，应错开或加间距400的木枋来加强。 d.支撑必须均匀上紧，梁底支撑距梁边不得过远，必须保持在1.0m 以内的距离，高度超过700以上的框架梁底部必须加一排支撑杆立在梁中，使梁底立杆间距调整为500×500。 e.梁板交接处下方必须用木枋支撑，以板模压梁侧模。 f.梁斜撑用板条或短木枋，角度在450～600，支撑在侧模上部横木枋 课程设计计算书 课程：混凝土结构设计原理(一)课程设计设计题目：现浇板肋梁楼盖设计 指导教师： 所在学院：土木工程学院 专业年级： 13建筑 班级： 学生姓名： 学号： 日期： 一、课程设计目的 本设计是混凝土结构设计原理（一）中课程中的一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生的基本技能，启发学生对实际结构工作情况的认识以及巩固所学的理论知识具有重要作用。 1．了解钢筋混凝土梁板结构设计的一般程序和内容，为今后从事实际工作奠定初步的基础。 2．复习和巩固课程中基本构件的正截面受弯和斜截面受剪承载力的计算，以及钢筋混凝土梁板结构等章节的理论知识。 3．掌握钢筋混凝土肋梁楼盖的一般设计方法，诸如： （1）掌握单向板和双向板肋梁楼盖的结构布置、荷载传递途径和计算简图的确定； （2）掌握弹性理论和塑性理论的设计方法； （3）掌握内力包络图和材料抵抗弯矩图的绘制方法； （4）掌握现浇梁板的有关构造要求； （5）掌握现浇钢筋混凝土结构施工图的表示方法和制图规定； （6）学习使用相关设计规范。 二、设计资料 某多层混合结构建筑物的平面布置如附图1所示，层高4.5m，房屋安全等级为二级，采用钢筋混凝土现浇楼盖，柱网及外部围护墙体已设置。请进行主梁、次梁、板的布置并确定梁和板的截面尺寸，梁、板的受弯承载力及梁的受剪承载力计算，选择合适的配筋，并绘制结构施工图。楼面荷载、材料及构造等设计资料如下： 1．按使用要求不同，楼盖做法分两种类型： 水磨石地面（或35mm厚水泥砂浆面层），钢筋混凝土现浇板，12mm厚纸筋灰板底粉刷； 2．柱网尺寸和楼面活荷载标准值，见附表； 3．材料：混凝土强度等级选用范围C 20~C 35 ，梁内受力主筋采用HRB335级、HRB400 级钢筋，其余均用HPB300级、HRB335级钢筋，钢筋直径最大不超过25mm；注：1）该建筑物的楼梯位于建筑物外部； 三、设计内容和要求 1、板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；主梁按弹性理论计算内力， 并绘制出主梁的弯矩包络图以及材料图。 普通混凝土配合比设计规程 《JGJ 55-2011》 3 基本规定 3.0.1 混凝土配合比设计应满足混凝土配制强度、拌合物性能、力学性能和耐久性能的设计要求。混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法应分别符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。 3.0.2 混凝土配合比设计应采用工程实际使用的原材料，并应满足国家现行标准的有关要求；配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率应小于0.5%，粗骨料含水率应小于0.2%。 3.0.3 混凝土的最大水胶比应符合《混凝土结构设计规范》GB50010的规定。 3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量应符合表3.0.4的规定，配制C15及其以下强度等级的混凝土，可不受表3.0.4的限制。 表3.0.4 混凝土的最小胶凝材料用量 最大水胶比最小胶凝材料用量(kg/m3) 素混凝土钢筋混凝土预应力混凝土 0.60 250 280 300 0.55 280 300 300 0.50 320 ≤0.45330 3.0.5矿物掺合料在混凝土中的掺量应通过试验确定。钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-1的规定；预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量宜符合表3.0.5-2的规定。 表3.0.5-1 钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%） 硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 粉煤灰≤0.40≤45≤35 ＞0.40 ≤40≤30 粒化高炉矿渣粉≤0.40≤65≤55 ＞0.40 ≤55≤45 钢渣粉－≤30≤20 磷渣粉－≤30≤20 硅灰－≤10≤10 复合掺合料≤0.40≤60≤50 ＞0.40 ≤50≤40 注：①采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥之外的通用硅酸盐水泥时，混凝土中水泥混合材和矿物掺合料用量之和应不大于按普通硅酸盐水泥用量20%计算混合材和矿物掺合料用量之和； ②对基础大体积混凝土，粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和复合掺合料的最大掺量可增加5％； ③复合掺合料中各组分的掺量不宜超过任一组分单掺时的最大掺量。 表3.0.5-2 预应力钢筋混凝土中矿物掺合料最大掺量 矿物掺合料种类水胶比最大掺量（%） 硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 粉煤灰≤0.40≤35≤30 ＞0.40 ≤25≤20 无梁楼盖设计原理及软件实现 无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成，而且 无梁楼盖的设计可以和其它结构整体建模和分析协同工作，是融入其它结构设计之中的。大致流程是： 在建模中布置无梁楼盖的虚梁（或暗梁）和柱帽； 在上部结构计算中采用弹性板3或弹性板6模型，弹性板荷载计算方式应选择有限元方式；计算结果中补充了柱的冲切计算； 在楼板设计中采用楼板有限元计算，并按照柱上板带、跨中板带给出计算结果和楼板施工图设计。 一、在建模中布置虚梁和柱帽 对无梁楼盖，仍按照普通楼层的建模方式，在全楼中，无梁楼盖可能只占几个楼层，或者楼层中的某一部分为无梁楼盖，其余部分仍为普通楼盖。 对无梁楼盖部分主要是输入虚梁、暗梁以及柱帽，有时还有加腋板。 1、布置虚梁指示板带位置 无梁楼盖没有梁，柱之间需布置虚梁或者暗梁。这里梁的第一个作用是生成楼板，第二个作用是指定柱上板带的布置位置，软件自动生成的柱上板带就是沿着虚梁或者暗梁布置的。 软件对虚梁本身不会做设计和配筋，虚梁本身的刚度很小，对整体计算没什么影响。 2、布置暗梁 暗梁就是指有一定的宽度、但高度与板厚相同的梁。在无梁楼盖设计中，暗梁首先可以起到虚梁同样的作用，即生成房间楼板和确定柱上板带的布置位置。暗梁按照普通梁方式输入即可。 《高规》8.2.4：“板柱-剪力墙结构中，板的构造应符合下列规定： 1 抗震设计时，应在柱上板带中设置构造暗梁，暗梁宽度取柱宽及两侧各1.5倍板厚之和，暗梁支座上部钢筋截面积不宜小于柱上板带钢筋面积的50%，并应全跨拉通，按梁下 部钢筋应不小于上部钢筋的1/2。。。。” 因此，暗梁的尺寸可按高规的要求输入。 在上部结构计算时，对无梁楼盖板应选择按照弹性板3或者弹性板6计算，这种计算模式将使楼板和梁变形协调，共同承担荷载，我们输入的暗梁尺寸适当，其暗梁的配筋结果就基本可用。 暗梁本身有一定的刚度，在楼板施工图模块的有限元计算时，考虑到它的刚度和楼板的刚度是重合的，因此软件自动忽略了暗梁的刚度，以保证计算的准确性。但是在上部结构计算中，如果对无梁楼盖按照弹性板3或者弹性板6计算，软件没有扣除暗梁的刚度，这可能对计算结果造成一定的误差。 也有用户按照等代框架梁宽高尺寸的输入暗梁，等代框架的宽度取垂直于等代框架方向两侧柱距各1/4，梁高取板厚度。但这样的输入方式使两方向梁之间、梁和板之间重叠部分过多，计算误差较大。 无梁楼盖设计例题． 无梁楼盖设计例题 【例题1．3】某柱距为8m的无梁楼盖，其柱网平面布置如图1．54所示，承受均布荷载，其恒荷载标准值为 ，活荷载标准值为.采用C25混凝土，HPB235级钢筋，柱截面500mm×500mm。已知基础顶面标高-2．20m，第二层楼面标高4．50m，第三～六层层高均为3．90m。试分别采用经验系数法和等代框架法设计此无梁楼盖(包括柱帽)，并画出配筋图。 【解】各区格板编号及x,y方向示于图1．54。 一、确定构件的截面尺寸板： 按挠度要求，,这里,所以，按有柱帽的要求，h≥100mm，故，取h=230mm 若选用钢筋d=12mm,则， 柱帽：因板面荷载较小，故采用无帽顶板柱帽。 ，取c=2000mm 二、荷载及总弯矩值计算 图1．54元梁楼盏柱网平面图 恒荷载分项系数，活荷载分项系数3因活荷载标准 均布荷载设计值 总弯矩值： 三、用直接设计法求区格板带的弯矩值及配筋 (1)x方向 全板带宽为4m，半板带宽为2m。。如表1．16所示。 (2)y方向 Y方向上各处弯矩值与z方向相同，只是截面有效高度不同，从而配筋有所不同。如表1．17所示。表1．16x方向配筋计簋(经验系数法) 2) 跨中板带实际配筋(mmm) 柱上板跨中板柱上板带实际配筋板带弯矩值(kN·2) 带每米(mm带区每米宽宽需配格需配筋筋22) (mm) A(mmA s0柱上板带负弯矩1789 φ12／14@75(1780) M=0.50×586.7＝293.4 1跨中板带负弯矩581 φ12@200(565) 中M=0.17×586.7＝99.7 区2柱上板带正弯矩616 φ12／14@150(890) 格 M＝0.18×586.7＝3A 105.6 跨中板带正弯矩511 φ12@200(565) M＝0.15×586.7＝88.0 4边支座柱上板带负弯矩1714 φ12／边14@150+φ12@125 586.7=281.6 Ms=0.48×． 区(1795) 边支座跨中板带负弯矩168 φ12@300+φ8@300(525) 格 肘6=0.05×586.7=29.3 C 柱上板带正弯矩757 φ12／14@150(890) 第七讲普通混凝土配合比设计 一、与混凝土有关的基本概念 1.混凝土—用水泥、砂、石、掺合料、水以及外加剂按设计比例配制，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土称为普通混凝土，简称混凝土。它是一种原料易得、施工便利、具有较好耐久性和强度的建筑材料。 2.混凝土标号—是指混凝土按标准方法成型，标准立方体试件（200mm×200mm×200m）在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度大于90%）养护28d所得的抗压强度值，单位为kgf/cm2（以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，三个测值中的最小值与较大值之差超过较大值20%时，舍去最小值，以剩余的两个测值的平均值作为该组试件的抗压强度值）。 3.混凝土强度等级—是指混凝土按标准方法成型、标准立方体试件（150mm×150mm×150mm）在标准养护条件下（温度20±2℃，相对湿度95%以上）养护28d所得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%，以C与立方体抗压强度标准值MPa （N/mm2）表示。如：混凝土立方体抗压强度标准值ｆｃｕ，ｋ＝20MPa，其强度等级表示为C20。（混凝土立方体抗压强度以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。当三个测值中的最大值或最小值与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值做为该组试件的抗压强度测定值，当最大值或最小值与中间值的差值均超过中间值 的15%时，则该组试件的抗压强度测定值无效。） 4.混凝土强度等级与混凝土标号的换算。 混凝土强度等级＝混凝土标号÷10－2 5.混凝土立方体试件抗压强度换算系数。 6．混凝土强度与齡期的关系 龄期—是指混凝土强度增长所需的时间。强度与龄期的关系，在标准养护时：R3→40%R28； R7→60～70%R28； R28达到设计强度。 7.砂率 砂率是指混凝土中砂在骨料（砂及石子）总量中所占的质量百分率。影响砂率的一般因素为： ⑴砂率随粗骨料的粒径增大而减小；随粒径减小砂率应增大。 ⑵细砂时砂率小，粗砂时砂率应增大。 ⑶卵石时砂率小，碎石时砂率应加大。 ⑷水灰比小时砂率小，水灰比增大时砂率应增大。 共3页第1页 校核： 主检： 配比名称 (设计、施工要求) 抗渗混凝土（泵送） C30及P6，坍落度100～120mm 委托编号 HP0700001 样品编号 HP0701001 试验环境条件 温度20±5℃ 湿度＞50％ 检验类别 委托检验 施工方法 机械振捣 收样日期 2007.01.06 检测依据 JGJ55-2000 试配日期 2007.01.08 材料情况 水泥 砂 石子 外加剂 水 膨胀剂 粉煤灰 山东水泥厂 P.O32.5R 安定性合格 预测强度合格 泰安 中砂 μx=2.7 含泥量0.5％ 泥块含量0.3％ 济南 碎石 符合5～25mm 含泥量0.5％ 泥块含量0.3％ 针片状0.7％ 省建科院 NC －4泵送剂 液状 掺量2.5％ 饮用水 省建科院 PNC 膨胀剂 粉状 掺量8％ 黃台电厂 Ⅱ级 配合比 计算式 1、计算配制强度f cu ，o ＝f cu ，k +1.645σ＝30.0＋1.645×4.0＝36.6 (MPa) 2、确定水泥28d 抗压强度实测值ce f ＝32.5×1.10 ≈36 (MPa) 3、计算水灰比W/C=a α.ce f /(f cu ，o +a α.b αce f )=0.46×36/(36.6+0.07×0.46×36)=0.44 4、确定用水量m wa =180(kg/m 3) 5、计算水泥用量1c m =180／0.44＝409( kg/m 3 ) 6、确定粉煤灰用量：取代率f ＝15％，超量系数K ＝1.3 mf ＝409×15％×1.3＝80( kg/m 3 ) 7、计算膨胀剂用量p m =409(1-15%)×8.0％＝28( kg/m 3 ); 8、计算外加剂用量j m =[409(1-15%)+409×15％×1.3] ×2.5％＝11( kg/m 3 ) 9、实际水泥用量1co m =409(1-15%)×（1－8％）＝320 ( kg/m 3 ) 10、确定砂率βs=35% 11、假定混凝土的重量2420 kg/m3得：mg=1171 ( kg/m 3 ) ms=631－(409×15％×1.3／2.2－409×15％／3.1)×2.6＝588( kg/m 3 ) 试件尺寸 100×100×100 （mm ） 试配体积 25L/35 L 试配方法 机械搅拌、振实 计 算 配合比 材料名称 水泥 砂 石子 外加剂 水 膨胀剂 粉煤灰 每m 3 砼材料用量(kg) 320 588 1171 11 180 28 80 重量配合比 1 1.84 3.66 0.03 0.56 0.09 0.25 试配重量(kg) 8.00 14.70 29.28 0.28 4.50 0.70 2.00 拌合物 性 能 坍落度 105 mm 保水性 良好 粘聚性 良好 表观密度 2410 kg/m 3 ／ ／ ／ ／ 调整情况 不需调整（若调整，写明如何调整？调整后拌合物性能？） 备 注：此计算配合比可作为强度试验用基准配合比。（若经调整，写明调整后配合比） 主要设备 名称、型号 搅拌机 振动台 / / / 设备编号 SB/H-01 SB/H-02 设备状态 正常 正常 无梁楼盖设计 无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成，而且无梁楼盖的设计可以和其它结构整体建模和分析协同工作，是融入其它结构设计之中的。在建模中布置无梁楼盖的暗梁和柱帽，在上部结构计算中采用弹性板3或弹性板6模型，并补充柱的冲切计算，在楼板设计中采用楼板有限元计算，并按照柱上板带跨中板带给出计算结果和楼板施工图设计。 一、在建模中布置暗梁和柱帽1、布置暗梁无梁楼盖的板设计时，需要按照柱上板带、跨中板带方式配筋，软件将按照暗梁的位置确定柱上板带，因此用户需在建模中布置暗梁，暗梁按照普通梁方式输入即可。 《高规》，板的构造应符合下列规定： 1 抗震设计时，应在柱上板带中设置构造暗梁，暗梁宽度取柱宽及两侧各1.5倍板厚之和，暗梁支座上部钢筋截面积不易小于柱上板带钢筋面积的50%，并应全跨拉通，按梁下部钢筋应不小于上部钢筋的1/2。。。。” 因此，暗梁的尺寸可按高规的要求输入。 在上部结构计算时，对无梁楼盖板应选择按照弹性板3或者弹性板6计算，这种计算模式将使楼板和梁变形协调，共同承担荷载，我们输入的暗梁尺寸适当，其暗梁的配筋结果就基本可用。 以前用户对无梁楼盖的暗梁，有按照虚梁输入的，按照虚梁输入，在上部结构计算后虚梁肯定超筋，其结果没有参考价值。 也有用户按照等代框架梁宽高尺寸的输入暗梁，等代框架的宽度取垂直于等代框架方向两侧柱距各1/4，梁高取板厚度。这样的输入方式和如上按照《高规》的要求设置暗梁尺寸方式差不多，其暗梁配筋结果基本可用。 2、布置柱帽 无梁楼盖中设置柱帽时，可在建模的楼板布置菜单下布置柱帽： 软件可布置的柱帽形式有3种：柱帽、柱帽+托板、托板。 《高规》 。。。 4 无梁板可根据承载力核变性要求采用无柱帽（柱托）板或有柱帽（柱托）板形式。柱托板的长度和厚度应按计算确定，且每方向长度不宜小于板跨度的1/6，其厚度不宜小于板厚度的1/4。7度时宜采用有柱托板，8度时应采用有柱托板，此时托板每方向长度尚不宜小于同方向柱截面宽度和4倍板厚之和。托板总厚度尚不应小于柱纵向钢筋直径的16倍。” 第十章 钢筋混凝土梁板结构 一、填空题： 1、钢筋混凝土结构的楼盖按施工方式可分为 、 、 三 种形式。 2、现浇整体式钢筋混凝土楼盖结构按楼板受力和支承条件不同，又可分 为 、 、 、 等四种形式。 3、从受力角度考虑，两边支承的板为 板。 4、现浇整体式单向板肋梁楼盖是由组成 、 、 的。 5、单向板肋梁楼盖设计中，板和次梁采用 计算方法，主梁采用 计算方法。 6、多跨连续梁、板采用塑性理论计算时的适用条件有两个，一是 ，二是 。 7、对于次梁和主梁的计算截面的确定，在跨中处按 ，在支座处按 。 8、多跨连续双向板按弹性理论计算时，当求某一支座最大负弯矩时，活荷载按 考虑。 9、无梁楼盖的计算方法有 、 两种。 10、双向板支承梁的荷载分布情况，由板传至长边支承梁的荷载为 分布；传给短边支承梁上的荷载为 分布。 11、当楼梯板的跨度不大（m 3 ），活荷载较小时，一般可采用 。 12、板式楼梯在设计中，由于考虑了平台对梯段板的约束的有利影响，在计算梯段板跨中最大弯矩的时候，通常将8 1改成 。 13、钢筋混凝土雨篷需进行三方面的计算，即 、 、 。 二、判断题： 1、两边支承的板一定是单向板。（ ） 2、四边支承的板一定是双向板。（ ） 3、为了有效地发挥混凝土材料的弹塑性性能，在单向板肋梁楼盖设计中，板、次梁、主梁都可采用塑性理论计算方法。（ ） 4、当求某一跨跨中最大正弯矩时，在该跨布置活载外，其它然后隔跨布置。（ ） 5、当求某一跨跨中最大正弯矩时，在该跨不布置活载外，其它然后隔跨布置。（ ） 6、当求某跨跨中最小弯矩时，该跨不布置活载，而在相邻两跨布置，其它隔跨布置。（ ） 7、当求某支座最大负弯矩，在该支座左右跨布置活载，然后隔跨布置。（ ） 8、当求某一支座最大剪力时，在该支座左右跨布置活载，然后隔跨布置。（ ） 9、在单向板肋梁楼盖截面设计中，为了考虑“拱”的有利影响，要对所有板跨中截面及支座截面的内力进行折减，其折减系数为8.0。（ ） 10、对于次梁和主梁的计算截面的确定，在跨中处按在支座处T 形截面，在支座处按矩形截面。（ ） 11、对于次梁和主梁的计算截面的确定，在跨中处按矩形截面，在支座处按T 形截面。（ ） 12、多跨连续双向板按弹性理论计算时，当求某一支座最大负弯矩时，活荷载按满布考虑。（ ） 13、当梯段长度大于3m 时，结构设计时，采用梁板式楼梯。（ ） 三、选择题： 1、混凝土板计算原则的下列规定中（ ）不完全正确。 A 两对边支承板应按单向板计算 B 四边支承板当21 2≤l l 时，应按双向板计算 C 四边支承板当 312≥l l 时，可按单向板计算 D 四边支承板当321 2 l l ，宜按双向板计算 2、以下（ ）种钢筋不是板的构造钢筋。 A 分布钢筋 B 箍筋或弯起筋 C 与梁（墙）整浇或嵌固于砌体墙的板，应在板边上部设置的扣筋 D 现浇板中与梁垂直的上部钢筋 3、当梁的腹板w h 高度是下列（ ）项值时，在梁的两个侧面应沿高度配纵向构造筋（俗称腰筋）。 A mm h w 700≥ B mm h w 450≥ C mm h w 600≥ D mm h w 500≥ 4、承提梁下部或截面高度范围内集中荷载的附加横向钢筋应按下面（ ）配置。 A 集中荷载全部由附加箍筋或附加吊筋，或同时由附加箍筋和吊筋承担 B 附加箍筋可代替剪跨内一部分受剪箍筋 C 附加吊筋如满足弯起钢筋计算面积的要求，可代替一道弯起钢筋 D 附加吊筋的作用如同鸭筋 5、简支楼梯斜梁在竖向荷载设计值q 的作用下，其承载力计算的下列原则（ ）项不正确。 A 最大弯矩可按斜梁计算跨度0 l '的水平投影0l 计算 B 最大剪力为按斜梁水平投影 关于无梁楼盖结构设计的思考 单位+作者名称 【摘要】无梁楼盖是一种双向受力楼盖，在楼盖中不设梁，楼板与柱构成板柱结构体系，具有整体性好，建筑空间大的特点，可有效地增加层高、施工方便等优点。但其同时也具有受力复杂, 抗震性能差等缺点。本文系统介绍了无梁楼盖的设计方法, 在设计中需要重点验算的部位和一些构造要求,供参考。 【关键词】无梁楼盖；等代框架法；经验系数法； 1 引言 无梁楼盖结构体系又称板柱结构体系，这是相对梁板结构体系而言的。在我国，无梁楼盖结构体系是近年来发展较为迅速的一项建筑结构新技术。较之传统的密肋梁结构体系它具有整体性好、建筑空间大，可有效地增加层高等优点。在施工方面，采用无梁楼盖结构体系的建筑物具有施工支模简单、楼面钢筋绑扎方便，设备安装方便等优点，从而大大提高了施工速度。因此，采用无梁楼盖结构具有明显的经济效益和社会效益。常用于冷库、商场、仓库、书库等建筑。但无梁楼盖结构体系也有其自身的缺点: 由于取消了肋梁, 使无梁楼盖结构体系的抗弯刚度减小、挠度增大, 柱子周边的剪应力高度集中, 可能会引起局部板的冲切破坏; 侧向刚度比较差, 层数较少时可以设置板柱结构来抵抗水平荷载, 当层数较多或要求抗震时,一般需要设剪力墙、筒体等来增加侧向刚度。对无梁楼盖进行工程设计的研究具有一定的实际意义。 2 计算方法 2.1 等代框架法 等代平面框架法，将整个结构分别按纵、横柱列方向划分为具有“框架梁”和“框架柱”的纵向与横向平面框架。等代框架梁的宽度，则根据不同的荷载情况分别取值，当采用空间分析程序进行垂直荷载下等代框架计算时，为避免单向加全载使柱轴力重复计算，同一工程需沿两个主轴方向分别加载计算，即在计算X向（Y向）等代框架时，Y向（X向）梁上不加载；还应注意结构构件自重对梁柱内力的影响，一般情况下，结构自重不宜由程序自动计算，有关梁、柱荷重应直接输入。等代框架的梁的宽度为竖向荷载作用时，取板跨中心线之间的距离；为水平荷载作用时，则取板跨中心线之间距离的一半较为适宜。等代框架梁的高度取板的厚度。等代框架的计算高度为：对于楼层，取层高减去柱帽的高度;对于底层，取基础顶面至该层楼板底面的高度减去柱帽的高度。当仅有竖向荷载时,等代框架可近似的按分层法计算:所计算楼板均看作上层柱的固定远端.这就将一个等代的多层框架的计算变为简单的二层或一层(对顶层)框架的计算.计算中应考虑活荷载的不利组合.最后得出的等代框架梁弯矩值,按所对应的系数分配给柱上板带和跨中板带。 等代框架法的适用范围为任一区格的长跨与短跨之比不大于2;可用于经验系数法受到限制处,如双跨结构、不等跨结构、活荷载过大的结构、不同的竖向荷载和水平荷载等。 2.2 经验系数法 经验系数法是最方便的方法，因而被广泛采用。经验系数法是在试验研究与实践经验的基础上提出来的，计算时只要算出总弯矩，再乘上弯矩分配系数，即得各截面的弯矩。如果合用经验系数法的条件，用经验系数法很简单，也计算的比较准确。经验系数法就是按边跨条件定义边跨的内力，内跨用0.65Mo与0.35Mo来分配内力。所以首先必须计算在简支下的跨中弯矩Mo。无梁楼盖要注意的就是计算跨度的问题，计算模型，计算荷载。如果还有柱帽和托板，还要注意内力会往支座处倾斜，这个时候要注意截面设计的位置，和节点构造。板厚的取值应该根据长跨的来确定。计算模型就是简化为一个方向的单向板，X，Y向都要计算100％的荷载，相当于计算2次单向板，分别计算受力钢筋。 (1)设计资料： 1)总平面尺寸为18m×30m，四周墙体承重，中间柱承重，轴线距离墙体内边缘120mm，柱的截面为300mm×300mm。板伸入墙内120 mm；次梁伸入墙内240 mm，主梁伸入墙内370 mm。 2) 楼面做法：20 mm厚水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；梁、板底混合砂浆抹灰15 mm厚。 3) 楼面活荷载标准值为7kN／m2。 4) 材料：混凝土C25（）；梁受力主筋采用HRB335钢筋（），其余用HPB235钢筋（）。 (2)设计要求: 1)板、次梁内力按塑性内力重分布计算； 2)主梁内力按弹性理论计算； 3)绘出楼面结构平面布置及板、次梁和主梁的配筋施工图。、 图1-14 楼盖结构平面布置图 步骤如下： 1.梁格尺寸布置及确定构件尺寸 主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主、次梁的跨度均取为6m，板的跨度2m，板的长边和短边之比为6／2=3，按短边方向受力的单向板计算。 板的厚度，，取 次梁的尺寸： 取； 取。 即次梁的截面尺寸为 主梁的尺寸： 取； 取。 即主梁的截面尺寸为 二、板的设计(采用塑性理论计算―塑性内力重分布) 取板宽计算 1．荷载设计值 恒载 板自重 1.2 ×0.08×1×25=2.4 楼面面层 1.2×0.02×1×20=0.48 天花抹灰 1.2×0.015×1×17=0.31 活载 q=1.3×1×7.0=9.1（楼面活载大于4时， 活载分项系数取1.3） 总荷载 注：本例题中经比较，由可变荷载效应控制，因此，恒载的分项系数取为1.2，可变荷载分项系数取1.3。 2．计算简图 计算跨度： 边跨： 取较小值，故 中间跨： 边跨和中间跨计算跨度相差，故可按等跨连续板计算内力。板的计算简图如图1-15所示。（实际跨数大于5跨按5跨计算） 3．内力计算 C25普通混凝土配合比设计说明 一、设计所依据的试验规程及规范： 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011 《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005 《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005 《公路工程岩石试验规程》JTG E41-2005 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007 《混凝土外加剂》GB 8076-2008 《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 二、设计要求： C25普通混凝土的配合比设计应满足：施工要求的工作性、结构要求的力学性能； 体积稳定性能和混凝土结构在所处环境条件下要求的耐久性，设计坍落度120-160mm，能满足混凝土结构工程的要求，确保其施工要求的工作性，体积稳定性，耐久性和设计强度等级要求。主要应用桥涵工程墩台基础、台身、台帽、墙身基础、排水工程等。 三、原材料情况： 1．粗集料：采用接山镇前寨子砂石料厂生产的碎石、规格为5-10mm：10-20mm：16-31.5mm，比例为（30%：50%:20%）。 2．细集料：采用接山镇前寨子砂石料厂生产的河砂，规格为Ⅱ级中砂。 3．水泥：山东鲁珠集团有限公司生产的P.O 42.5水泥。 4. 外加剂：长春北华建材有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，掺量0.9%，减水率初 选15%。 5．水：饮用水。 四．初步配合比确定 1．确定混凝土配制强度： 已知设计强度等级为25Mpa，无历史统计资料，查《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2011表4.0.2查得：标准差σ=5.0 Mpa ?cu,0= ?cu,k+1.645σ= 25+1.645×5.0=33.225MPa 2．计算水泥实际强度（?ce） 已知采用P.O 42.5水泥，28d胶砂强度（?ce）无实测值时,可按下式计算： 水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定；当缺乏实际统计资料时，也可按表 无梁楼盖设计（一） 无梁楼盖设计在YJK现有的建模、上部计算、楼板施工图三个模块中就可完成，而且无梁楼盖的设计可以和其它结构整体建模和分析协同工作，是融入其它结构设计之中的。大致流程是： 在建模中布置无梁楼盖的虚梁（或暗梁）和柱帽； 在上部结构计算中采用弹性板3或弹性板6模型，弹性板荷载计算方式应选择有限元方式；计算结果中补充了柱的冲切计算； 在楼板设计中采用楼板有限元计算，并按照柱上板带、跨中板带给出计算结果和楼板施工图设计。 一、在建模中布置虚梁和柱帽 对无梁楼盖，仍按照普通楼层的建模方式，在全楼中，无梁楼盖可能只占几个楼层，或者楼层中的某一部分为无梁楼盖，其余部分仍为普通楼盖。 对无梁楼盖部分主要是输入虚梁、暗梁以及柱帽，有时还有加腋板。 1、布置虚梁指示板带位置 无梁楼盖没有梁，柱之间需布置虚梁或者暗梁。这里梁的第一个作用是生成楼板，第二个作用是指定柱上板带的布置位置，软件自动生成的柱上板带就是沿着虚梁或者暗梁布置的。 软件对虚梁本身不会做设计和配筋，虚梁本身的刚度很小，对整体计算没什么影响。 2、布置暗梁 暗梁就是指有一定的宽度、但高度与板厚相同的梁。在无梁楼盖设计中，暗梁首先可以起到虚梁同样的作用，即生成房间楼板和确定柱上板带的布置位置。暗梁按照普通梁方式输入即可。 《高规》8.2.4：“板柱-剪力墙结构中，板的构造应符合下列规定： 1 抗震设计时，应在柱上板带中设置构造暗梁，暗梁宽度取柱宽及两侧各1.5倍板厚之和，暗梁支座上部钢筋截面积不宜小于柱上板带钢筋面积的50%，并应全跨拉通，按梁下部钢筋应不小于上部钢筋的1/2。” 因此，暗梁的尺寸可按高规的要求输入。 在上部结构计算时，对无梁楼盖板应选择按照弹性板3或者弹性板6计算，这种计算模式将使楼板和梁变形协调，共同承担荷载，我们输入的暗梁尺寸适当，其暗梁的配筋结果就基本可用。 暗梁本身有一定的刚度，在楼板施工图模块的有限元计算时，考虑到它的刚度和楼板的刚度是重合的，因此软件自动忽略了暗梁的刚度，以保证计算的准确性。但是在上部结构计算中，如果对无梁楼盖按照弹性板3或者弹性板6计算，软件没有扣除暗梁的刚度，这可能对计算结果造成一定的误差。 也有用户按照等代框架梁宽高尺寸的输入暗梁，等代框架的宽度取垂直于等代框架方向两侧柱距各1/4，梁高取板厚度。但这样的输入方式使两方向梁之间、梁和板之间重叠部分过多，计算误差较大。 3、布置柱帽 无梁楼盖中设置柱帽时，可在建模的楼板布置菜单下布置柱帽： 软件可布置的柱帽形式有3种：柱帽、柱帽+托板、托板。 单向板肋梁楼盖设计实例(注意：楼板有单、双向之分，其中单向楼板L/b>=2,即长/宽>=2,双向楼板L/b<2) 内容很多，考试一般不会叫你设计，因为耗时间太多 例题 现浇单向板肋梁楼盖设计 （1）设计资料 1）结构形式 某工厂仓库，采用多层砖混结构，内框架承重体系。外墙厚370mm ，钢筋混凝土柱截面尺寸为300mm ×300mm 。楼盖采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖，其结构平面布置如图1所示。图示范围内不考虑楼梯间。 图1 楼盖结构平面布置图 2）楼面做法 20mm 厚水泥砂浆面层，15mm 厚石灰砂浆抹底。 3）楼面荷载 恒荷载：包括梁、楼板及粉刷层自重。钢筋混凝土容重253 /m kN ，水泥砂浆容重 3/20m kN ，石灰砂浆容重173/m kN ，荷载分项系数2.1=G γ。 活荷载：楼面均布活荷载标准值82 /m kN ，荷载分项系数3.1=G γ（楼面活荷载标准值≥42 /m kN ）。 4）材料选用 混凝土采用C20，梁中受力主筋采用HPB335级钢筋，其余均采用HPB235级钢筋。 （2）设计要求 1）板、次梁按塑性内力重分布方法计算。 2）主梁按弹性理论计算。 3）绘制板、次梁的结构施工图。 解: （1）楼盖结构布置及截面尺寸 1）梁格布置 如图1所示，确定主梁的跨度为6m ，次梁的跨度为5m ,主梁每跨内布置2根次梁，板的跨度为2m 。 2）截面尺寸 板考虑刚度要求，板厚度mm h 57~502000351~401=??? ? ??≥。考虑工业建筑楼板最小厚度为80mm ，取板厚h=80mm 。 次梁截面高度应满足：mm l h 417~2785000121~181 121~1810=??? ? ??=??? ??=。考虑到楼面活荷载较大，取次梁截面尺寸mm mm h b 400200?=?。 主梁截面高度应满足：mm l h 750~429600081~14181~1410=???? ??=??? ??=，取主梁截面尺寸mm mm h b 600250?=?。 图2 板的计算简图 （2）板的设计 板按考虑塑性内力重分布方法计算，取1m 宽板带作为计算单元，板的实际尺寸及计算简图如图2所示。 1）荷载计算 板的恒荷载标准值： 20mm 厚水泥砂浆面层 0.02×20=0.4kN/㎡ 80mm 厚钢筋混凝土板 0.08×25=2 kN/㎡ 15mm 厚石灰砂浆抹底 0.015×17=0.26 kN/㎡ 恒荷载标准值小计 k g =2.66 kN/㎡ 板的活荷载标准值 k q =8 kN/㎡ 总荷载设计值 1.2×2.66+1.3×8=13.59kN/㎡ 普通混凝土配合比设计例题 设计C20泵送混凝土，材料：水泥P.O42.5，中砂（筛余量25-0%），碎石（5-30mm）连续级配，减水剂YAN（参量0.8%，减水率14%）。 普通混凝土配合比设计，一般应根据混凝土强度等级及施工所要求的混凝土拌合物坍落度（或工作度——维勃稠度）指标进行。如果混凝土还有其他技术性能要求，除在计算和试配过程中予以考虑外，尚应增添相应的试验项目，进行试验确认。 普通混凝土配合比设计应满足设计需要的强度和耐久性。水灰比的最大允许值，可参见表1 混凝土的最大水灰比和最小水泥用量表1 注：1．当采用活性掺合料取代部分水泥时，表中最大水灰比和最小水泥用量即为替代前的水灰比和水泥用量。 2．配制C15级及其以下等级的混凝土，可不受本表限制。 混凝土拌合料应具有良好的施工和易性和适宜的坍落度。混凝土的配合比要求有较适宜的技术经济性。 普通混凝土配合比设计步骤 普通混凝土配合比计算步骤如下： （1）计算出要求的试配强度f cu,0，并计算出所要求的水灰比值； （2）选取每立米混凝土的用水量，并由此计算出每立米混凝土的水泥用量； （3）选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量，提出供试配用的计算配合比。 以下依次列出计算公式： 1．计算混凝土试配强度f cu,0，并计算出所要求的水灰比值（W/C） （1）混凝土配制强度 混凝土的施工配制强度按下式计算： f cu,0≥f cu,k＋1.645σ 式中f cu,0——混凝土的施工配制强度（MPa）； f cu,k——设计的混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）； σ——施工单位的混凝土强度标准差（MPa）。 σ的取值，如施工单位具有近期混凝土强度的统计资料时，可按下式求得： 式中f cu,i——统计周期内同一品种混凝土第i组试件强度值（MPa）； μfcu——统计周期内同一品种混凝土N组试件强度的平均值（MPa）； N——统计周期内同一品种混凝土试件总组数，N≥250 当混凝土强度等级为C20或C25时，如计算得到的σ＜2.5MPa，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或高于C30时，如计算得到的σ＜3.0MPa，取σ＝3.0MPa。 对预拌混凝土厂和预制混凝土构件厂，其统计周期可取为一个月；对现场拌制混凝土的施工单位，其统计周期可根据实际情况确定，但不宜超过三个月。 施工单位如无近期混凝土强度统计资料时，可按表2取值。 σ取值表表2 查表取σ=5N/mm则f cuo≥20 N/mm＋1.645×5 N/mm≈28 N/mm （2）计算出所要求的水灰比值（混凝土强度等级小于C60时）无梁楼盖设计
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