楼盖与砌体结构课程设计指导书 适用专业：土木工程 编制：郝润霞 建筑与土木工程学院土木系 2009.5
1 楼盖与砌体结构课程设计指导书 适用专业：土木工程 编 制：郝润霞 建筑与土木工程学院土木系 2009.5
一教学要求 1.本课程设计总体要求 (1)掌握楼盖设计中荷载汇集方法，清楚主梁、次梁、柱以及承重墙体之间的传力关系。 (2)学会初步运用《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《砌体结构设计规范》等规范有关规 定以及有关资料。 (3)运用课堂所学知识，通过本课程设计，了解结构布z置、结构选型、材料及强度等级确定方法， 以及结构构造和构件间连接等基本要求。 (4)掌握民用房屋承重结构典型构件的承载力计算的基本方法。 (5)加强计算能力训练。培养严谨、科学的工作态度，学习做到对计算内容和数据负责，运算思路清 晰，计算书规整便于检查。 (6)结构设计图是表达设计意图的具体体现，应了解每部分图纸的作用、达到的深度和正确表示方法。 2.钢筋混凝士现浇楼盖设计部分 (1)明确主梁、次梁和板的计算单元：认定支座的性质：合理取出计算跨度。 (2)了解荷载的性质、荷载折减系数的概念和具体规定。 (3)掌握活荷载最不利分布的概念和具体运用方法：内力包络图的做法。 (4)掌握塑性绞及内力重分布概念：弯矩调幅原理及其规定。 (5)要求选择典型的多跨连续单向板按塑性理论设计计算的内力分析和截面配筋方法。多跨连续次梁 按塑性变形内力重分布计算。对于主梁要求选择一根典型的多跨连续梁按弹性理论方法进行设计。内框 架房屋梁也要求按连续梁计算。 (6)了解结构构造对保证结构正常工作的重要性，它是结构设计的重要组成部分。应正确理解和在课 程设计中学会具体应用有关构造规定。 3.承重外墙的设计部分 (1)本课程设计要求对刚性构造方案房屋典型的支撑钢筋混凝土大梁的外墙窗间墙垛进行计算。外墙 可以是红砖砌筑也可以是小型空心砌块砌筑。 (2)掌握砌体构件计算单元选取、楼面承荷面积的划分、外纵墙计算简图的确定、最不利截面位置的 选择以及砌体受压构件承载力计算方法， (3)掌握梁端砌体局部受压计算方法及垫块下砌体局部受压计算方法。 二设计方法、步骤 2.1钢筋混凝土整浇楼盖设计基本规定 首先应明确本课程设计的要求，根据课程学习的内容结合所给的设计条件逐步开展设计计算。 2
2 一.教学要求 1.本课程设计总体要求 （1）掌握楼盖设计中荷载汇集方法，清楚主梁、次梁、柱以及承重墙体之间的传力关系。 （2）学会初步运用《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《砌体结构设计规范》等规范有关规 定以及有关资料。 （3）运用课堂所学知识，通过本课程设计，了解结构布 z 置、结构选型、材料及强度等级确定方法， 以及结构构造和构件间连接等基本要求。 （4）掌握民用房屋承重结构典型构件的承载力计算的基本方法。 （5）加强计算能力训练。培养严谨、科学的工作态度，学习做到对计算内容和数据负责，运算思路清 晰，计算书规整便于检查。 （6）结构设计图是表达设计意图的具体体现，应了解每部分图纸的作用、达到的深度和正确表示方法。 2.钢筋混凝土现浇楼盖设计部分 （1）明确主梁、次梁和板的计算单元；认定支座的性质；合理取出计算跨度。 （2）了解荷载的性质、荷载折减系数的概念和具体规定。 （3）掌握活荷载最不利分布的概念和具体运用方法；内力包络图的做法。 （4）掌握塑性绞及内力重分布概念；弯矩调幅原理及其规定。 （5）要求选择典型的多跨连续单向板按塑性理论设计计算的内力分析和截面配筋方法。多跨连续次梁 按塑性变形内力重分布计算。对于主梁要求选择一根典型的多跨连续梁按弹性理论方法进行设计。内框 架房屋梁也要求按连续梁计算。 （6）了解结构构造对保证结构正常工作的重要性，它是结构设计的重要组成部分。应正确理解和在课 程设计中学会具体应用有关构造规定。 3.承重外墙的设计部分 （1）本课程设计要求对刚性构造方案房屋典型的支撑钢筋混凝土大梁的外墙窗间墙垛进行计算。外墙 可以是红砖砌筑也可以是小型空心砌块砌筑。 （2）掌握砌体构件计算单元选取、楼面承荷面积的划分、外纵墙计算简图的确定、最不利截面位置的 选择以及砌体受压构件承载力计算方法。 （3）掌握梁端砌体局部受压计算方法及垫块下砌体局部受压计算方法。 二.设计方法、步骤 2.1 钢筋混凝土整浇楼盖设计基本规定 首先应明确本课程设计的要求，根据课程学习的内容结合所给的设计条件逐步开展设计计算
1.棱盖结构的布置与梁格划分 现浇钢筋混凝土楼盖又称整体式楼盖，一般由板、次梁、主梁（有的情况下不设主梁）等构件组成， 如果楼盖面积比较大，棱板下又要求有比较大的空间，则可能设柱。对单向板肋梁楼盖而言，次梁的间 距即为板的跨度，主梁的间距即为次梁的跨度。如何合理的布置柱网和梁格（一般在任务书中直接给出） 是棱盖设计中的首要问题。在结构布置时要考虑以下几个问题： (1)柱网布置应与梁格布置统一考虑。首先要满足生产工艺和使用要求，同时要注意经济合理。柱 网尺寸（即梁的跨度）过大，将使梁的截面过大而增加材科用量和结构造价：反之，柱网尺寸过小，又 会使柱和基础的数量增多，有时也会增加造价，并影响房屋的使用。因此，在柱网布置中，应综合考虑 房屋的使用要求和梁的合理跨度。通常次梁跨度为4-6m,主梁跨度取5-8m为宜。 (2)梁格布置，除需确定梁的跨度，还应考虑主梁、次梁的方向和次梁的间距，并与柱网布置相协 主梁可沿房屋的横向布置，主梁和柱构成较强的框架体系，以增强房屋的横向刚度：并由于主梁与 外纵墙垂直，因而便于开大窗洞，但因次梁平行于侧窗，因而使天棚上形成次梁的阴影。 主梁也可沿房屋的纵向布置，可便于通风管道通过，且因次梁垂直侧窗而使天棚明亮，但房屋的横 向刚度较差。以上两种方案应根据工程具体情况选用。 次梁间距（即板的跨度）增大，可使次梁数量减少，但会增大板厚，板厚每增加1cm整个楼盖的混 凝土用量将会增加很多，因此在确定次梁间距时，应使板厚较小为宜，常用的次梁（板跨）间距为17-2.7m。 此外，在主梁跨度内以布置二根及以上次梁为宜，因其弯矩变化较为平缓，有利于主梁的受力：在 遇有隔断墙、大型设备以及其他较大集中荷载时，应在其相应位置布置横梁，避免其荷载直接作用在楼 板上：当楼板上开有较大洞口，必要时应沿洞口周围布置小梁：主梁和次梁应避免搁置在门窗洞口上， 否则过梁应另行设计。在以砖承重的房屋中，应力求将主梁布置在窗间墙上。 (3)梁格及柱网布置应力求简单、规整、统一，以减少构件类型，便利设计和施工，而且易于贯彻 适用、经济及美观的要求。为此，柱网轴线应尽可能成正方形或长方形梁格：梁板应尽量布置成等跨： 板厚及梁截面尺寸在各跨内应尽量统一。 以上是从结构设计角度考虑的，但有时根据使用要求或工艺布置的需要，已确定了柱网的布置，或 因使用中设备位置可能有变动，隔墙位置需要灵活布置而要求取消次梁增加板厚等等，则应权衡利弊， 综合考虑。 本课程设计是从结构设计基本角度规定做单向板肋梁楼盖设计的，实际工程中双向板肋梁楼盖用得 很名。 2.构件截面尺寸的选定
3 1. 楼盖结构的布置与梁格划分 现浇钢筋混凝土楼盖又称整体式楼盖，一般由板、次梁、主梁（有的情况下不设主梁）等构件组成， 如果楼盖面积比较大，楼板下又要求有比较大的空间，则可能设柱。对单向板肋梁楼盖而言，次梁的间 距即为板的跨度，主梁的间距即为次梁的跨度。如何合理的布置柱网和梁格（一般在任务书中直接给出） 是楼盖设计中的首要问题。在结构布置时要考虑以下几个问题： （1）柱网布置应与梁格布置统一考虑。首先要满足生产工艺和使用要求，同时要注意经济合理。柱 网尺寸（即梁的跨度）过大，将使梁的截面过大而增加材料用量和结构造价；反之，柱网尺寸过小，又 会使柱和基础的数量增多，有时也会增加造价，并影响房屋的使用。因此，在柱网布置中，应综合考虑 房屋的使用要求和梁的合理跨度。通常次梁跨度为 4-6m，主梁跨度取 5-8m 为宜。 （2）梁格布置，除需确定梁的跨度，还应考虑主梁、次梁的方向和次梁的间距，并与柱网布置相协 调。 主梁可沿房屋的横向布置，主梁和柱构成较强的框架体系，以增强房屋的横向刚度；并由于主梁与 外纵墙垂直，因而便于开大窗洞，但因次梁平行于侧窗，因而使天棚上形成次梁的阴影。 主梁也可沿房屋的纵向布置，可便于通风管道通过，且因次梁垂直侧窗而使天棚明亮，但房屋的横 向刚度较差。以上两种方案应根据工程具体情况选用。 次梁间距（即板的跨度）增大，可使次梁数量减少，但会增大板厚，板厚每增加 1cm 整个楼盖的混 凝土用量将会增加很多，因此在确定次梁间距时，应使板厚较小为宜，常用的次梁（板跨）间距为 1.7-2.7m。 此外，在主梁跨度内以布置二根及以上次梁为宜，因其弯矩变化较为平缓，有利于主梁的受力；在 遇有隔断墙、大型设备以及其他较大集中荷载时，应在其相应位置布置横梁，避免其荷载直接作用在楼 板上；当楼板上开有较大洞口，必要时应沿洞口周围布置小梁；主梁和次梁应避免搁置在门窗洞口上， 否则过梁应另行设计。在以砖承重的房屋中，应力求将主梁布置在窗间墙上。 （3）梁格及柱网布置应力求简单、规整、统一，以减少构件类型，便利设计和施工，而且易于贯彻 适用、经济及美观的要求。为此，柱网轴线应尽可能成正方形或长方形梁格；梁板应尽量布置成等跨； 板厚及梁截面尺寸在各跨内应尽量统一。 以上是从结构设计角度考虑的，但有时根据使用要求或工艺布置的需要，已确定了柱网的布置，或 因使用中设备位置可能有变动，隔墙位置需要灵活布置而要求取消次梁增加板厚等等，则应权衡利弊， 综合考虑。 本课程设计是从结构设计基本角度规定做单向板肋梁楼盖设计的，实际工程中双向板肋梁楼盖用得 很多。 2. 构件截面尺寸的选定
在具体构件设计计算之前需对楼盖的梁板构件的截面尺寸初步确定，这对于估算结构自重及其相互 间尺寸关系是必要的。估算截面尺寸主要考虑：(1)构件的变形应在规范允许的范围内：(2)符合构件 的尺寸模数：(3)构造要求。具体规定可参考表1，或参考有关资料。当计算结果所得的截面尺寸与原 先估算的尺寸相差较大时，应重新估算，最后确定其截面尺寸。 表1 一般不作挠度验算的板、梁截面参考尺寸 构件种类 高跨比(hM) 附注 最小板厚： 单向板 简支 1/35 屋盖： h≥60mm 两端连续 1/40 民用房屋楼盖；h≥70m 工业房屋楼盖：h≥80mm 一般： 双向板 四边简支 1/45 160mm≥h≥80mmm 四边连续 1/50 1为短向计算跨度 多跨连续次梁 1/18-1/12 最小梁高： 多跨连续主梁 1/14-1V8 次梁：h≥1/25 单跨简支梁 1/141/8 主梁：h≥1/15 宽高比(bh):1/3-12 并以50mm为模数 3.计算简图的确定 在内力计算之前，应首先对实际结构进行分析，常需忽略一些次要因素，对实际结构加以简化，抽 象为某一计算简图，据此进行内力计算。计算简图应尽量反映结构的实际受力状态，但又要便于计算。 单向板肋梁楼盖的板、次梁、主梁和柱均整浇在一起，形成一个复杂体系，但由于板的刚度很小。 次梁的刚度又比主梁的刚度小得多，因此可以将板看做被简单支撑在次梁上的结构部分，将次梁看做被 简单支撑在主梁上的结构部分，则整个楼盖体系即可以分解为板、次梁和主梁几类构件单独进行计算。 作用在板面上的荷载传递路线则为：荷载一板一次梁一主梁一柱（或墙），它们均为多跨连续梁，其计 算简图应表示出梁（板）的跨数、计算跨度、支座的特点以及荷载形式、位置及大小等。 (1)支座特点 在肋梁楼盖中，当板或梁支撑在砖墙（或砖柱）上时，由于其嵌固作用较小，可假定为铰支座，其 嵌固的影响可在构造设计中加以考虑。 当板的支座是次梁，次梁的支座是主梁，则次梁对板，主梁对次梁将有一定的嵌固作用，为简化计
4 在具体构件设计计算之前需对楼盖的梁板构件的截面尺寸初步确定，这对于估算结构自重及其相互 间尺寸关系是必要的。估算截面尺寸主要考虑：（1）构件的变形应在规范允许的范围内；（2）符合构件 的尺寸模数；（3）构造要求。具体规定可参考表 1，或参考有关资料。当计算结果所得的截面尺寸与原 先估算的尺寸相差较大时，应重新估算，最后确定其截面尺寸。 表 1 一般不作挠度验算的板、梁截面参考尺寸 构件种类 高跨比（h/l） 附注 单向板 简支 两端连续 1/35 1/40 最小板厚： 屋盖： h 60mm 民用房屋楼盖; h 70mm 工业房屋楼盖：h 80mm 双向板 四边简支 四边连续 1/45 1/50 一般： 160mm h 80mm l 为短向计算跨度 多跨连续次梁 多跨连续主梁 单跨简支梁 1/18-1/12 1/14-1/8 1/14-1/8 最小梁高： 次梁： h 1/ 25 主梁： h 1/15 宽高比（b/h）：1/3-1/2 并以 50mm 为模数 3.计算简图的确定 在内力计算之前，应首先对实际结构进行分析，常需忽略一些次要因素，对实际结构加以简化，抽 象为某一计算简图，据此进行内力计算。计算简图应尽量反映结构的实际受力状态，但又要便于计算。 单向板肋梁楼盖的板、次梁、主梁和柱均整浇在一起，形成一个复杂体系，但由于板的刚度很小， 次梁的刚度又比主梁的刚度小得多，因此可以将板看做被简单支撑在次梁上的结构部分，将次梁看做被 简单支撑在主梁上的结构部分，则整个楼盖体系即可以分解为板、次梁和主梁几类构件单独进行计算。 作用在板面上的荷载传递路线则为：荷载—板—次梁—主梁—柱（或墙），它们均为多跨连续梁，其计 算简图应表示出梁（板）的跨数、计算跨度、支座的特点以及荷载形式、位置及大小等。 （1） 支座特点 在肋梁楼盖中，当板或梁支撑在砖墙（或砖柱）上时，由于其嵌固作用较小，可假定为铰支座，其 嵌固的影响可在构造设计中加以考虑。 当板的支座是次梁，次梁的支座是主梁，则次梁对板，主梁对次梁将有一定的嵌固作用，为简化计
算通常亦假定为铰支座，由此引起的误差将在内力计算时加以调整。 若主梁的支座是柱，其计算简图应根据梁柱抗弯刚度比确定，如果梁的抗弯刚度比柱的抗弯刚度大 很多时（通常认为主梁与柱的线刚度比大于34），可将主梁视为铰支于柱上的连续梁进行计算，否则应 按框架梁进行设计。 应该指出，上述次梁以主梁为铰支座，而且是不动的铰支座，这是有条件的，并不是所有情况下都 能成立的。因为主梁受力后本身要产生挠度，严格的说，主梁对次梁提供的是个弹性支座，将其视为不 动铰支座对内力分析产生误差。计算分析表明，只有当主梁线刚度与次梁线刚度比值大于8时，简化为 不动较支座引起的内力误差才能控制在工程上允许的范围内： (2)计算跨数 连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、各跨跨度、刚度以及荷载等因素有关，但对某一跨来说， 相隔两跨以远的上述因素对该跨的内力影响很小，因此一等跨连续梁随跨数的增多，除两边跨外，各中 间跨内力的差异将越来越小。为了简化计算，对于跨数多于五跨的等跨、等刚度、等荷载的连续梁板 可近似的按五跨计算。 对于跨数小于五跨的连续梁板，按实际跨数计算。 (3)计算跨度 梁板的计算跨度是指在计算弯矩时应取用的跨间长度，其值与支座反力分布有关，即与构件本身刚 度和支撑长度有关。在设计中一般按下列规定取用： 当按弹性理论计算时，计算跨度取两支座反力之间的距离： 对单跨板和梁 两端搁置在墙体上的板1=l。+a≤1。+h 两端与梁整体连接的板 1=0 单跨梁 1=,+a≤1.05l 对多跨连续板和梁 边骑 14+号9 1=6+号+板) 1s,+0025,9=1025,+9(梁) 中间跨 1=16+b=1. 1≤1.（板）
5 算通常亦假定为铰支座，由此引起的误差将在内力计算时加以调整。 若主梁的支座是柱，其计算简图应根据梁柱抗弯刚度比确定，如果梁的抗弯刚度比柱的抗弯刚度大 很多时（通常认为主梁与柱的线刚度比大于 3-4）,可将主梁视为铰支于柱上的连续梁进行计算，否则应 按框架梁进行设计。 应该指出，上述次梁以主梁为铰支座，而且是不动的铰支座，这是有条件的，并不是所有情况下都 能成立的。因为主梁受力后本身要产生挠度，严格的说，主梁对次梁提供的是个弹性支座，将其视为不 动铰支座对内力分析产生误差。计算分析表明，只有当主梁线刚度与次梁线刚度比值大于 8 时，简化为 不动铰支座引起的内力误差才能控制在工程上允许的范围内。 （2）计算跨数 连续梁任何一个截面的内力值与其跨数、各跨跨度、刚度以及荷载等因素有关，但对某一跨来说， 相隔两跨以远的上述因素对该跨的内力影响很小，因此一等跨连续梁随跨数的增多，除两边跨外，各中 间跨内力的差异将越来越小。为了简化计算，对于跨数多于五跨的等跨、等刚度、等荷载的连续梁板， 可近似的按五跨计算。 对于跨数小于五跨的连续梁板，按实际跨数计算。 (3) 计算跨度 梁板的计算跨度是指在计算弯矩时应取用的跨间长度，其值与支座反力分布有关，即与构件本身刚 度和支撑长度有关。在设计中一般按下列规定取用： 当按弹性理论计算时，计算跨度取两支座反力之间的距离； 对单跨板和梁： 两端搁置在墙体上的板 l = l 0 + a l 0 + h 两端与梁整体连接的板 0 l = l 单跨梁 0 05 0 l = l + a 1. l 对多跨连续板和梁 边跨 2 2 0 a b l = l + + 且 ( ) 2 2 0 板 h b l = l + + （梁） 2 1.025 2 0 0.025 0 0 b l b l l + l = + 中间跨 c l = l + b = l 0 且 1.1 ( ) l l 0 板