板-结构设计新手必看.pdf
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板-结构设计新手必看.pdf
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板板摘要:
摘要:
本文总结了常见板厚本文总结了常见板厚荷载荷载的大小、板厚的取值、板的保护层厚度、强度等级、板的裂的大小、板厚的取值、板的保护层厚度、强度等级、板的裂缝及挠度、板支座嵌固、双层双向配筋、弹性与塑性计算方法、板的钢筋、板上开洞、设缝及挠度、板支座嵌固、双层双向配筋、弹性与塑性计算方法、板的钢筋、板上开洞、设弹性板并做整体分析、弯矩、配筋手算公式、定性定量分析了几种不同跨度、板厚支座,弹性板并做整体分析、弯矩、配筋手算公式、定性定量分析了几种不同跨度、板厚支座,跨中的配筋、异性双向板等效为规则双向板、在板的结构设计中常遇到的问题。
跨中的配筋、异性双向板等效为规则双向板、在板的结构设计中常遇到的问题。
本文主要总结于刘铮“建筑结构设计快速入门”、朱炳寅“建筑结构设计问答与分析”、本文主要总结于刘铮“建筑结构设计快速入门”、朱炳寅“建筑结构设计问答与分析”、郁彦“高层建筑结构概念设计”,杨星“郁彦“高层建筑结构概念设计”,杨星“pkpm结构软件从入门到精通”结构软件从入门到精通”,钢结构论坛,文,钢结构论坛,文献以及网上别人经验总结。
献以及网上别人经验总结。
共共9页。
页。
2012-1-10-2012-1-291.荷载荷载:
1.1:
假设假设120mm板厚,装修恒载板厚,装修恒载2.02/kNm,则恒载=25*0.12+2.0=52/kNm,活载3.52/kNm永久荷载控制时,总荷载F=10.182/kNm,活荷载控制时,总荷载F=10.92/kNm.总荷载不利值一般可以取112/kNm,大板荷载设计值可能取到152/kNm。
1.2:
120mm板厚,自重板厚,自重32/kNm,100厚,自重厚,自重2.52/kNm;楼面做法一般2.02/kNm,轻质隔墙2.02/kNm,或荷载0.52/kNm或2.02/kNm或3.52/kNm。
2.截面:
截面:
2.1:
单向板:
单向板:
两端简简支时,h=(L/35L/25),单向连续板更有利,h=(L/40L/35),设计时,可以取h=L/30。
2.2:
双向板:
双向板:
h=(L/45L/40),L为板块短跨尺寸;设计时,可以取h=L/40.一般在大板中会设次梁,所以一般短向跨度4m,即h100mm;在大开间剪力墙住宅中,通常为了能灵活分隔空间,大跨度板是比较常见的,如果边界为简支则取适当厚一些。
2.3:
一般板厚80mm,包括雨棚,阳台板厚;转换层现浇板最小厚度180,最小配筋率0.3%。
转换层上下各一层现浇板需加强,板厚宜150mm,最小配筋率0.25%。
3.保护层厚度,强保护层厚度,强度等级:
度等级:
板的保护层厚度取15mm;板的混凝土强度等级一般取C25,也可以取C30,屋面板C30,基础底板与外墙C35,强度等级太大,易开裂。
4.裂缝及挠度:
裂缝及挠度:
4.1:
一类环境,比如楼面,裂缝极限值取一类环境,比如楼面,裂缝极限值取0.3mm;二类环境比如屋面,裂缝极限值取0.2mm。
:
4.2:
挠度挠度(屋盖,楼盖及楼梯构件屋盖,楼盖及楼梯构件):
7,/200ooLmL挠度极限值取,假设刚好7m跨度,挠度极限值为35mm;79,/250ooLmL挠度极限值取,假设刚好9m跨度,挠度极限值为36mm;9,/300ooLmL挠度极限值取,。
4.3:
增加钢筋用梁,能较大程度的减小板或者梁的挠度,增加钢筋用梁,能较大程度的减小板或者梁的挠度,板的挠度假设过大,可以增加板厚,设梁减板跨,预先起拱。
5.板支座嵌固:
板支座嵌固:
5.1:
板在平面端部,支座为边梁或混凝土墙,板在平面端部,支座为边梁或混凝土墙,钢筋只能进入支座锚固,为了避免边梁平面外受到扭矩的不利作用,一般设为铰接,卸掉不利弯矩。
5.2:
板的某一边界与楼梯,电梯,或其它洞口相邻,此边界应设为铰接,因为板钢筋不可能伸过洞口锚固。
5.3:
板的某一边界局部与洞口相邻,剩余部分与其它板块相邻,保守的做法可以将整个边界视为简支边计算,但相邻板块能进入本板块的上铁仍进入本板锚固;-也可以采用令一种方法,当洞口占去的比例小于此边界总长度的1/3,仍视该边界为嵌固端,不能进入本板锚固的则断开。
5.4:
一般多跨连续的板块,中间支座可视为固定端,因为板钢筋可伸过中间支座进入相邻板块锚固,但也有特殊情况,有些跨度比较大,比如78m的单跨单向板,跨中截面超筋,于是认为的让支座承担一部分弯矩,跨中与支座弯矩均取22/10/11qL或qL(相当于一端简支,一端固定),因为通过弯矩调幅,板内弯矩可以按钢筋集度分配,只要跨中与支座弯矩之和2/8qL。
6.双层双向双层双向配筋配筋:
地下室顶板作为上部结构的嵌固端,厚板,在大洞口四周的板,双层双向,对周边板进行刚度补强;坡屋面一般通长双层配筋,以省去温度应力钢筋。
板厚不同,钢筋不可以拉通。
7.弹性与塑性计算方法:
弹性与塑性计算方法:
塑性计算方法配筋经济,而弹性计算方法,支座负钢筋会很密,直径会很大,对于大板,支座钢筋可能用到12100=113114100=1539;板的设计一般不考虑抗震,属于纯粹的静力计算,所以安全储备不必太大。
任何一个钢筋混凝土构件:
梁板柱都是带缝工作的,如果混凝土不拉裂,钢筋永远不会发挥作用,一般按塑性计算方法设计时,实际配筋要略大于计算配筋,以防踩到了极限值;对于塑性计算方法,塑性系数(支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4比较合理。
8.钢筋:
钢筋:
1.板中受力钢筋的常用直径:
板厚120以下的、适宜的钢筋直径为812;板厚120150以下的、适宜的钢筋直径为1014;板厚150180以下的、适宜的钢筋直径为1216;板厚180220以下的、适宜的钢筋直径为1418;板厚150以上的板,应采用HRB335。
2.板中受力钢筋的间距,一般不小于70mm,当板厚h150mm时间距不宜大于200mm,当h150mm时不宜大于1.5h或250mm。
板中受力钢筋一般距墙边或梁边50mm开始配置。
3.当多跨单向板、多跨双向板采用分离式配筋时,跨中下部钢筋宜全部伸人支座;支座负筋向跨内的延伸长度a应覆盖负弯矩图并满足钢筋锚固的要求。
4.简支板或连续板跨中下部纵向钢筋伸至支座的中心线且锚固长度不应小于5d(d为下部钢筋直径)。
当连续板内温度收缩应力较大时,伸入支座的锚固长度宜适当增加。
对与边梁整浇的板,支座负弯矩钢筋的锚固长度应为La。
在双向板的纵横两个方向上均需配置受力钢筋。
承受弯矩较大方向的受力钢筋,布置在受力较小钢筋的外层。
5.分布钢筋:
板面荷载能均匀地传递给受力钢筋,抵抗四温度变化和混凝土收缩在垂直于板跨方向所产生的拉应力。
单向板中单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积15%,且不宜小于该方向板截面面积的0.15%;分布钢筋的间距不宜大于250mm,直径不宜小于6mm。
一般受力筋8200,分布筋一般6250足够。
对集中荷载较大的情况,分布钢筋的截面面积应适当增加,其间距不宜大于200mm。
6.构造钢筋:
为了避免板受力后,在支座上部出现裂缝,通常是在这些部们上部配置受拉钢筋,这种钢筋称为负筋。
对与支承结构整体浇筑或嵌固在承重砌体墙内的现浇混凝土板,应沿支承周边配置上部构造钢筋,其直径不宜小于8mm,痩距不宜大于200mm;该构造钢筋的截面面积:
沿受力方向配置时不宜小于跨中受力钢筋截面面积的1/3。
该构造钢筋伸入板内的长度:
对嵌固在承重砌体墙内的板不宜小于板短边跨度的1/7,在两边嵌固于墙内的板角部分不宜小于板短边跨度的1/4(双向配置);对周边与混凝土梁或墙整体浇筑的板不宜小于受力方向板计算跨度的1/5(单向板)、1/4(双向板)。
8.板钢筋为一级钢时,为弯钩,二、三级钢时为斜钩。
9.板上开洞板上开洞:
1、圆洞或方洞垂直于板跨方向的边长小于300mm时,可将板的受力钢筋绕过洞口,不必加固。
2、当300D1000mm时,应沿洞边每侧配置加强钢筋,其面积不小于洞口宽度内被切断的受力钢筋面积的1/2,且不小于2A10。
3、当D300mm且孔洞周边有集中荷载时或D1000mm时,应在孔洞边加设边梁。
10.设弹性板并做整体设弹性板并做整体分析:
分析:
1.无梁楼盖使用弹性板6(内,外刚度均真实),厚板转换的厚板最好使用弹性板3(内刚度无穷大,外刚度真实);计算温度工况时,应将全楼楼板设置为弹性膜;有梁楼板当需要设置为弹性楼板时,一般推荐设置为弹性膜,因为可考虑对梁的刚度放大;同时弹性膜无面外刚度,梁、柱的配筋会比设置弹性板6的大,确保结构安全。
2.如未设置弹性楼板、或未设置楼板开洞或未设置板厚为0,则默认程序按照刚性楼板假定来计算;SATWE目前计算不了斜屋面中的斜板,如果有斜屋面,板厚按照真实板厚输入即可,同时不要将其设置为任何种类的弹性楼板,否则可能计算错误。
PMSAP无该问题。
例子:
例子:
1.多塔楼之间连体部分的楼板以及与连体直接连接的两侧主体结构的楼板。
2.悬挑结构的楼板以及与悬挑结构交接的主体结构相应部位的楼板。
3.平面开大洞楼层的楼板,平面有明显的突出或者凹入的楼层的楼板。
4.所有的斜板;大底盘多塔结构的底盘顶层及相邻楼层的楼板;板柱体系或板柱抗震墙体系中的楼板;转换层及转换层上下表面的楼板。
11.单向板单向板:
11.1.弯矩算法弯矩算法:
两端简支或者铰接,2=q/8ML中;按塑性内力重分布弯矩调幅方法,两端固定或连续时:
按塑性内力重分布弯矩调幅方法,两端固定或连续时:
2=q/16MML固中;一端固定或连续,一端简支时,一端固定或连续,一端简支时,2=q/14MML固中。
11.2.配筋:
(简要定量分析)配筋:
(简要定量分析)板的经济配筋率一般是板的经济配筋率一般是0.3%1%/(0.9)syoAMfh单向板:
普通楼盖单向板出现的不多,假设跨度为单向板:
普通楼盖单向板出现的不多,假设跨度为4m,120厚板,荷载设计值取厚板,荷载设计值取112/kNm,C30,用三级钢,则两端则两端简支或者铰接时,M中=22.mKN,sA=5912mm12200=5652mm;按塑性内力重分布弯矩调幅方法,两端固定或连续时,按塑性内力重分布弯矩调幅方法,两端固定或连续时,=MM固中=11.mKN,sA=,2962mm10200=3932mm,8200=2512mm.假设跨度为假设跨度为3m,100厚板,荷载设计值取厚板,荷载设计值取112/kNm,C30,用三级钢,则两端则两端简支或者铰接时,M中=12.4.mKN,sA=4502mm12200=5652mm;按塑性内力重分布弯按塑性内力重分布弯矩调幅方法,两端固定或连续时,矩调幅方法,两端固定或连续时,=MM固中=6.2.mKN,sA=,2252mm8200。
12.12.双向板:
双向板:
12.1.假设假设Lx=4.00m,Ly=8.00m,120厚板,厚板,荷载设计值取荷载设计值取112/kNm,C30,用三级钢:
xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法7.17.mKN2012mm1.85582mm14.544072mm9.862762mm塑性算法1862mm632mm2602mm782mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm,8180=2782mm,10200=3932mm,12200=5652mm。
12.2.假设板假设板100厚,其它同上厚,其它同上xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法2522mm762mm5112mm3462mm塑性算法2332mm822mm3262mm982mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm,8150=3352mm,12200=5652mm。
12.3.假设假设Lx=4.00m,Ly=4.00m,120厚板,荷载设计值取厚板,荷载设计值取112/kNm,C30,用三级钢,用三级钢:
xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法1012mm1152mm2522mm2522mm塑性算法852mm972mm1202mm1202mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm。
12.4.假设板假设板100厚,其它同上厚,其它同上xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法1272mm1492mm3162mm3162mm塑性算法1072mm1262mm1502mm1502mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm,10200=3932mm。
12.5.假设假设Lx=3.00m,Ly=6.00m,120厚板,荷载设计值取厚板,荷载设计值取112/kNm,C30,用三级钢,用三级钢xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法1132mm332mm2292mm1552mm塑性算法1042mm352mm1462mm442mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm。
12.6.假设板假设板100厚,其它同上厚,其它同上xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法1412mm432mm2872mm1942mm塑性算法1312mm462mm1832mm552mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm,8180=278,8150=3352mm。
12.7.假设假设Lx=6.00m,Ly=6.00m,120厚板,荷载设计值取厚板,荷载设计值取112/kNm,C30,用三级钢,用三级钢:
xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法2262mm2592mm5672mm5672mm塑性算法1922mm2192mm2702mm2702mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm,8180=278,12200=5652mm。
12.8.假设板假设板100厚,其它同上厚,其它同上xM中sAyM中sAM支:
左右sAM支:
上下sA弹性算法2852mm3372mm7112mm7112mm塑性算法2412mm2852mm3382mm3382mm注:
塑性系数(板支座弯矩与跨中弯矩之比)=1.4;8200=2512mm,8150=3352mm,10200=3932mm,12150=7542mm12.9构造配筋:
构造配筋:
12.9.1:
0.2%和和0.45/tyff取大值取大值,当三级钢,C30时,0.45/tyff=0.18%,二级钢,C25时,0.45/tyff=0.19%,二级钢,C30,0.45/tyff=0.,21%-所以三级钢+C30或二级钢+C25组合时,板的配筋率由0.2%控制。
12.9.2:
100厚时厚时,sA=0.2%*100*1000=2002mm,8200=2512mm;120厚时,sA=0.2%*120*1000=2402mm,8200=2512mm。
150厚时,sA=0.2%*150*1000=3002mm,8150=3352mm。
12.9.3:
卧置在地基上的混凝土板,最小配筋率:
卧置在地基上的混凝土板,最小配筋率0.15%,因板虽受弯矩,但板下有土作为支撑,受弯更有利;所以筏板基础中的的筏板配筋,条基中的底板配筋,单独柱基础的底板配筋都应满足最小配筋率0.15%。
12.10.总结:
总结:
一般来说,3m*6m,4m*8m,6*6m跨板,三级钢,120板厚时,底筋一般8200=2512mm,面筋8200=2512mm或8180=2782mm,若用弹性算法,面筋要用到8180=2782mm12200=5652mm。
100板厚,其它条件同上,底筋8200=2512mm8180=2782mm8150=3352mm,面筋8200=2518150=3352mm10200=3932mm12200=5652mm。
120厚以下板,构造配筋一般8200=2512mm,三级钢+C30或二级钢+C25组合时,板的配筋率由0.2%控制;150厚时,8150=3352mm。
13.异性双向板等效为规则双向板异性双向板等效为规则双向板:
13.1:
两种方法:
两种方法:
1.对于缺角的异性双向板(或者L形板),一般方法是补齐缺角,按照补齐后的大双向板计算配筋,构造上,在L形大板的阳角处要加5根45度斜向支座上铁,规格与板内其它钢筋相同,以避免形成素混凝土。
2.通过加明次梁或暗次梁的方法,将不规则板块分解成若干单向板或双向板;a:
明次梁。
h=L/15,b=400500mm;b:
暗次梁。
h同板厚但必须160mm,宽度除了满足抗弯要求外,一般1000mm;钢筋直径16mm,用小直径,方便施工,混凝土易浇筑;暗梁不必验算抗剪,因其属于板的一部分。
13.2.例子:
例子:
某L形大板,板厚200,C30,三级钢,荷载设计值为152/kNm,大板传到次梁上的线荷载为15*(2+2)=60KN/m;222610/8(10.5)1*14.3*(20020)*0.518*(10.5*0.518)120*10.cMqLfbhbKNm22058SAmm11根HRB400:
16=22112mm-上铁构造设计,2根HRB400:
12=2262mm.13:
3:
就不突出的小板块其实就是大板的支座,就不突出的小板块其实就是大板的支座,当大,小板块上下铁打架时,应优先保证小板块的钢筋位置,大板块快到打架位置点时,提前向内做1:
6斜坡绕过大板主筋后,再做1:
6斜坡回位。
14.大双向板实例:
大双向板实例:
一般认为8m*8m没问题;下面举2个设计好的例子,实际使用中都没一点问题。
1.四边简支的9m*11m的大板,板厚按1/41取,板厚220mm,q=15.52/kNm,C30,三级钢,按板塑性方法计算:
A下=10972mm,实配12100=11312mm,另一个方向下铁A下=7362mm,实配12150=7542mm2.一个四边简支11m*11m大板,板厚按1/41取,板厚270mm;q=172/kNm,C30,三级钢,按板塑性方法计算:
A下=10022mm,实配12100=11312mm,另一个方向下铁A下=9812mm,实配12100=11312mm。
15.板设计时常遇问题:
板设计时常遇问题:
1.楼板设计的塑性算法经过大量工程证明是安全的,应该被认可。
弹性计算,一般结构构件也是会开裂的,这时候的裂缝,包括塑性计算的构件,开裂不会对结构造成安全影响,当承载力并未达到极限状态时,结构是不会出现较大裂缝的。
2.现浇板楼面,考虑在使用周期灵活布置轻质隔墙时,可将隔墙每米长自重的30作为每平方米楼面的均布荷载标准值计算,且不小于1.0Kpa,其永久值系数可取0.5。
3.现浇板内埋设设备暗管时,管外径不得大于板厚的1/3,交叉管线应妥善处理,并使管壁至板上下边净距不小于25mm。
4.边缘梁和板的连接处点按简支计算,原因如下:
边梁对楼板的约束作用有时候不一定会达到固定端的要求,用铰接进行计算,面筋实际配筋量适当放大一点。
反过来,如果按板边固定,那么楼板将会给边梁一个扭矩,这对于跨度较大的板来说边梁易超筋,而实际上,不完全是固接。
5.降板时常见做法:
a.板两边标高差小于等于30mm,两边板按连续计算,配筋取两边计算的大值,钢筋长度按大板跨度的1/4取,实际施工时钢筋是连通的。
(是考虑大板的支座弯矩在支座的传递问题,类似于梁面支座负筋长度取相邻大跨跨度的1/3或1/4(二排)。
)b.板两边高差比较大,已超出板厚的情况,比如卫生间沉板处,相连处支座定义为简支,钢筋长度按各自板块跨度大小的1/4取,构造配。
c.板两边高差在板厚范围内时,支座定义为固支,两边板按连续计算,配筋取两边计算的大值,钢筋长度按大板跨度的1/4取,施工时钢筋是断开的,但要求锚入梁内不少于La,梁考虑受扭。
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