单向板肋梁楼盖的截面设计及构造优化方案

按弹性理论或按考虑塑性内力重分布方法，求得梁、板控制截面内力后，便可进行截面配筋设计和构造设计。在一般情况下，如果再满足了构造要求，可不进行变形和裂缝验算。下面仅介绍整体式连续板、梁的截面计算及构造要求。

1.单向板的设计要点与配筋构造

1）单向板的设计要点

（1）按塑性内力重分布的方法计算，钢筋混凝土板的负弯矩调幅幅度不宜大于20%。在求得单向板的内力后，可根据正截面抗弯承载力计算，确定各跨跨中及各支座截面的配筋。

板在一般情况下均能满足斜截面受剪承载力要求，设计时可不进行受剪承载力计算。《混凝土结构设计规范》规定，不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：

式中：βh＝(800/h0)1/4为截面高度影响系数：当h0小于800mm时，取800mm；当h0大于2 000mm时，取2 000mm。

（2）连续板跨中由于正弯矩作用截面下部开裂，支座由于负弯矩作用截面上部开裂，这就使板的实际轴线成拱形（图3.29）。如果板的四周存在有足够刚度的边梁，即板的支座不能自由移动时，则作用于板上的一部分荷载将通过拱的作用直接传给边梁，而使板的最终弯矩降低。为考虑这一有利作用，设计标准规定，对四周与梁整体连接的单向板中间跨的跨中截面及中间支座截面，计算弯矩可减少20%。但对于边跨的跨中截面及离板端第二支座截面，由于边梁侧向刚度不大（或无边梁）难以提供水平推力，因此计算弯矩不予降低。

图3.29　连续板的拱作用

2）单向板的配筋构造

（1）板中受力钢筋。

①板中受力钢筋通常用HPB300级、HRB335级。受力筋有板面负钢筋和板底正钢筋两种。

②钢筋的直径常为6、8和10mm等，为了防止施工时负钢筋过细而被踩下，板面负钢筋直径一般不小于8mm。

③钢筋的间距不宜小于70mm。当板厚h≤150mm时，间距不宜大于200mm；h＞150mm时，间距不应大于1.5h，且不宜大于250mm。

④连续板内受力钢筋的配筋方式有弯起式和分离式两种，分别如图3.30（a）、（b）所示。

采用弯起式配筋，可先按跨中弯矩确定其钢筋的直径和间距，然后在支座附近按需要弯起1/2～2/3，如果弯起的钢筋达不到计算的负筋面积时，再另加直的负钢筋，并使钢筋间距尽量相同。弯起式配筋中钢筋锚固较好，可节约钢材，但施工较复杂。

采用分离式配筋的多跨板，板底钢筋宜全部伸入支座；支座负弯矩钢筋向跨内延伸的长度应根据负弯矩图确定，并满足钢筋锚固的要求。简支板或连续板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度不应小于钢筋直径的5倍，且宜伸过支座中心线。当连续板内温度、收缩应力较大时，伸入支座的长度宜适当增加。

图3.30　板的配筋方式

分离式配筋的钢筋锚固稍差，耗钢量略高，但设计和施工都比较方便，是目前最常用的配筋方式。当板厚超过120mm且承受的动荷载较大时，不宜采用分离式配筋。

⑤伸入支座的受力钢筋间距不应大于400mm，且截面面积不得小于受力钢筋截面面积的1/3。当端支座是简支时，板下部钢筋伸入支座的长度不应小于5d。

⑥为了施工方便，选择板内正、负钢筋时，一般宜使它们的间距相同而直径不同，但直径不宜多于两种。

⑦选用的钢筋实际面积和计算面积不宜相差±5%，有困难时也不宜超过+10%，以保证安全并节约钢材。

⑧连续单向板内受力钢筋的弯起和截断一般可按图3.30所示确定。

图3.30中a的取值为：当板上均布活荷载q与均布恒荷载g的比值q/g≤3时，a=(1/4)ln；当q/g＞3时，a=(1/3)ln。ln为板的净跨长。

当连续板的相邻跨度之差超过20%，或各跨荷载相差很大时，则钢筋的弯起点和截断点应按弯矩包络图确定。

对板类受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度等级400MPa、500MPa的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采用0.20和45ft/fy中的较大值。

（2）板中构造钢筋。

连续单向板除了按计算配置受力钢筋外，通常还应布置以下6种构造钢筋。

①分布钢筋。

分布钢筋与受力钢筋垂直，平行于单向板的长跨，放在正、负受力钢筋的内侧。单位宽度上的配筋不宜小于单位宽度上的受力钢筋的15%，且配筋率不宜小于0.15%；分布钢筋直径不宜小于6mm，间距不宜大于250mm；当集中荷载较大时，分布钢筋的截面面积尚应增加，且间距不宜大于200mm。分布钢筋的主要作用是：a.浇筑混凝土时固定受力钢筋的位置；b.承受混凝土收缩和温度变化产生的内力；c.承受并分散板上局部荷载产生的内力；d.承受在计算中未考虑的其他因素所产生的内力，如承受板沿长跨实际的弯矩。

②板面构造钢筋。

按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板，当与混凝土梁、墙整体浇筑嵌固在墙体内时，应设置板面构造钢筋，并符合下列要求：

a.钢筋直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，且单位宽度内的配筋面积不宜小于跨中相应方向板底钢筋截面面积的1/3。与混凝土梁、混凝土墙整体浇筑单向板的非受力方向，钢筋截面面积尚不宜小于受力钢筋方向板跨中板底钢筋截面面积的1/3，如图3.31所示。

b.钢筋从混凝土梁边、柱边、墙边伸入板内的长度不宜小于l0/4，砌体墙支座处钢筋伸入板边的长度不宜小于l0/7，其中计算跨度对l0对单向板按受力方向考虑，对双向板按短边方向考虑，如图3.32所示。

c.在楼板角部，宜两个方向正交、斜向平行或放射状布置附加钢筋。

d.钢筋应在梁内、墙内或柱内可靠锚固。

图3.31　与主梁垂直的附加板面负筋

图3.32　板嵌固在承重墙内时板的上部构造钢筋

③防裂构造钢筋。

在温度、收缩应力较大的现浇板区域，应在板的表面双向配置防裂构造钢筋。配筋率均不宜小于0.1%，间距不宜大于200mm。防裂构造钢筋可利用原有钢筋贯通布置，也可另行设置钢筋并与原有钢筋按受拉钢筋的要求搭接或在周边构造件中锚固。

楼板平面的瓶颈部位宜适当增加板厚和配筋。沿板的洞边、凹角部位宜加配防裂构造钢筋，并采取可靠的锚固措施。

④板内开洞时在孔洞边加设的附加钢筋。

当孔洞直径或边长≤300mm时，板内钢筋绕过洞口，不必切断；当孔洞直径或边长小于1 000mm而大于300mm时，应在洞边每侧配置加强筋，其面积不小于被切断的受力钢筋面积之半，且不小于2φ8～2φ12；当孔洞直径或边长大于1 000mm时，宜在洞边设置小梁。

⑤厚板的构造钢筋网片。

混凝土厚板及卧置于地基上的基础筏板，当板的厚度大于2m时，除应沿板的上、下表面布置纵、横方向钢筋外，尚宜在板厚度不超过1m范围内设置与板面平行的构造钢筋网片，网片钢筋直径不宜小于12mm，纵横方向的间距不宜大于300mm。

⑥无支承边端部U形构造钢筋。

当混凝土板的厚度不小于150mm时，对板的无支承边的端部，宜设置U形构造钢筋并与板顶、板底的钢筋搭接，搭接长度不宜小于U形构造钢筋直径的15倍且不宜小于200mm；也可采用板面、板底钢筋分别向下、上弯折搭接的形式。

2.梁的设计要点与配筋构造

1）梁的设计要点

（1）内力计算方法

次梁通常按考虑塑性内力重分布方法计算内力，钢筋混凝土梁支座或节点边缘截面的负弯矩调幅系数不宜大于25%，弯矩调整后的梁端截面相对受压区高度不应超过0.35，且不宜小于0.10；主梁一般不考虑内力重分布，而按弹性理论的方法进行内力计算。

（2）截面形式

当梁与板整浇在一起时，梁跨中截面的上部翼缘处在受压区，故应按T或倒L形截面受弯构件进行配筋，其翼缘计算宽度按表3.10的最小值确定；支座截面的上部翼缘处在受拉区，此时不考虑翼缘的影响，因此应按矩形截面考虑，如图3.33所示。

图3.33　梁的截面形式选用

表3.10　受弯构件受压区有效翼缘计算宽度

注：表中b为梁的腹板厚度。

（3）截面有效高度(www.xing528.com)

在主梁支座附近，板、次梁、主筋的顶部钢筋相互重叠（如图3.34），使主梁的截面有效高度降低。这时主梁的有效高度取值为：一排钢筋时h0＝h-(50～60)，两排钢筋时h0＝h-(70～80)。在次梁与次梁等高并相交处，对次梁承受正弯矩而言也有这种情况。

图3.34　主梁支座处的截面有效高度

2）梁的配筋构造

（1）配　筋

梁的纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。

梁的配筋方式有连续式配筋和分离式配筋两种，连续式配筋又称弯起式配筋，梁中设有弯起钢筋。目前工程中为了施工方便，多采用分离式配筋。而弯起式钢筋设置相对经济，在楼面有较大振动荷载或跨度较大时一般考虑设弯起钢筋。

（2）纵向受力钢筋的构造要求

伸入梁支座范围内的钢筋不应少于2根。梁高不小于300mm时，钢筋直径不应小于10mm；梁高小于300mm时，钢筋直径不应小于8mm。

梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d；梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。当下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大1倍；各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和d。d为钢筋的最大直径。

在梁的配筋密集区域宜采用并筋的配筋方式。

（3）纵向受力钢筋的弯起和截断

钢筋混凝土梁支座截面负弯矩纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断，当需要截断时，应符合以下规定：

当V不大于0.7ftbh0时，应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于20d处截断，且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la；当V大于0.7ftbh0时，应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于h0且不小于20d处截断，且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la与h0之和；若按上述方法确定的截断点仍位于负弯矩对应的受拉区内，则应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于1.3h0且不小于20d处截断，且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la与1.7h0之和。

当采用弯起钢筋时，弯起角宜取45°或60°；在弯起终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，且在受拉区不应小于20d，在受压区不应小于10d，d为弯起钢筋的直径；梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起，顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。

在混凝土梁的受拉区中，弯起钢筋的弯起点可设在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面之前，但弯起钢筋与梁中心线的交点应位于不需要该钢筋的截面之外；同时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。

当按计算需要设置弯起钢筋时，从支座起前一排的弯起点至后一排的弯终点的距离不应大于按计算配箍时的箍筋间距，弯起钢筋不得采用浮筋。

主、次梁受力钢筋的弯起和截断原则上应按内力包络图确定。但对等跨或跨度相差不超过20%的次梁，当均布的活荷载与恒载之比p/g≤3时，可按如图3.35所示的构造要求布置钢筋。该图中的钢筋弯起和截断位置是由工程经验确定的。

图3.35　受力钢筋弯起和截断位置

（4）纵向受力钢筋的锚固

钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋，从支座边缘算起伸入支座内的锚固长度应符合下列规定：

当V不大于0.7ftbh0时，不小于5d；当V大于0.7ftbh0时，对带肋钢筋不小于12d，对光圆钢筋不小于15d，d为钢筋的最大直径。如纵向受力钢筋伸入梁支座范围内锚固长度不符合上述要求时，可采取弯钩或机械锚固措施。

混凝土强度等级为C25及以下的简支梁或连续梁的简支端，当距座边1.5h范围内作用有集中荷载且当V大于0.7ftbh0时，对带肋钢筋宜采用有效的锚固措施，或取锚固长度不小于15d，d为锚固钢筋的直径。

（5）梁的上部纵向构造钢筋

梁的上部纵向构造钢筋应符合下列要求：

当梁端按简支计算但实际受到部分约束时，应在支座区上部设置纵向构造钢筋。其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4，且不应少于2根。该纵向构造钢筋自支座边缘向跨内伸出的长度不应小于l0/5，l0为梁的计算跨度。

对架立钢筋，当梁的跨度小于4m时，直径不宜小于8mm；当梁的跨度为4～6m时，直径不应小于10mm；当梁的跨度大于6m时，直径不宜小于12mm。

（6）梁的侧面纵向构造钢筋

梁的腹板高度hw不小于450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋。每侧纵向构造钢筋（不包括梁上、下部受力钢筋和架立钢筋）的间距不宜大于200mm，截面面积不应小于腹板截面面积（bhw）的0.1%，但当梁宽较大时可适当放宽。

薄腹梁或需作疲劳验算的钢筋混凝土梁，应在下部1/2梁高的腹板内沿两侧配置直径8～14mm的纵向构造钢筋，其间距为100～150mm并按下密上疏的方式布置。在上部1/2梁高的腹板内，纵向构造钢筋可按上条的规定配置。

（7）箍　筋

箍筋的作用：①参与抗剪；②作为纵筋的侧向支撑并与纵筋形成空间骨架；③约束混凝土，改善其受力性能；④固定纵向钢筋位置。

梁中箍筋的配置应符合下列规定：

按承载力计算不需要箍筋的梁，当截面高度大于300mm时，应沿梁全长设置构造箍筋；当截面高度h＝150～300mm时，可仅在构件端部l0/4范围内设置构造箍筋，l0为跨度。但当在构件中部l0/2范围内有集中荷载作用时，则应沿梁全长设置箍筋。当截面高度小于150mm时，可以不设置箍筋。

截面高度大于800mm的梁，箍筋直径不宜小于8mm；截面高度不大于800mm的梁，箍筋直径不宜小于6mm。梁中配有计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋直径还不应小于d/4，d 为受压钢筋最大直径。

支承在砌体结构上的钢筋混凝土独立梁，在纵向受力钢筋的锚固长度范围内应配置不少于2个箍筋，其直径不宜小于d/4，d为纵向受力钢筋的最大直径；间距不宜大于10d，当采用机械锚固措施时箍筋间距尚不宜大于5d，d为纵向受力钢筋的最小直径。梁中箍筋的最大间距宜符合表3.11的规定。

表3.11　梁中箍筋的最大间距　单位：mm

当V大于0.7ftbh0时，箍筋的配筋率ρsv尚不应小于0.24ft/fyv。当梁中配有按计算需要的纵向受压钢筋时，箍筋应符合以下规定：

箍筋应做成封闭式，且弯钩直线段长度不应小于5d，d为箍筋直径。箍筋的间距不应大于15d，并不应大于400mm。当一层内的纵向受压钢筋多于5根且直径大于18mm时，箍筋间距不应大于10d，d为受压钢筋的最小直径。

当梁的宽度大于400mm且一层内的纵向受压钢筋多于3根时，或当梁的宽度不大于400mm但一层内的纵向受压钢筋多于4根时，应设置复合箍筋。

当对次梁等构件考虑塑性内力重分布时，为了防止结构在实现弯矩调整所要求的内力重分布前发生剪切破坏，应在可能产生塑性铰的区段适当增加数量。即按斜截面受剪承载力计算所需的箍筋数量应大20%。增大的区段为：当为集中荷载时，取支座边至最近一个集中荷载之间的区段；当为均布荷载时，取距支座边为1.05h0的区段，此处h0为梁截面的有效高度。此外，为了减少构件发生斜拉破坏的可能性，配置的受剪箍筋配筋率的下限值应满足下列要求：

（8）局部配筋-附加横向钢筋

《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）规定：位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担；附加横向钢筋宜采用箍筋。

在次梁与主梁相交处，次梁顶面在支座负弯矩作用下将产生裂缝［图3.36（a）］，致使次梁主要通过其支座截面剪压区将集中荷载传给主梁腹部。试验表明，作用在梁截面高度范围内的集中荷载，将产生垂直于梁轴线的局部应力，荷载作用点以上的主梁腹部内为拉应力，以下为压应力。这种效应一般在集中荷载作用点两侧各（0.5～0.65）梁高范围内逐渐消失。由于该局部应力产生的主拉应力在梁腹部可能引起斜裂缝，为了防止这种局部破坏的发生，应在主、次梁相交处的主梁内设置附加箍筋或吊筋［图3.36（b）］，且宜优先采用附加箍筋，附加横向钢筋应布置在长度为s＝2h1+3b的范围内。当采用吊筋时，弯起段应伸至梁的上边缘，且末端水平段长度同弯起钢筋要求。

图3.36　裂缝和附加横向钢筋

附加横向钢筋所需要的总截面面积应符合下列规定：

式中：Asv为承受集中荷载所需的附加横向钢筋总截面面积，当采用吊筋时，Asv应为左、右弯起段截面面积之和；F为作用在梁的下部或梁截面高度范围内的集中荷载设计值；α为附加横向钢筋与梁轴线间的夹角。

折梁的内折角处应增设箍筋，如图3.37所示。箍筋应能承受未在压区锚固纵向受拉钢筋的合力，且在任何情况下不应小于全部纵向钢筋合力的35%。

图3.37　折梁内折角处的配筋

由箍筋承受的纵向受拉钢筋的合力按下列公式计算。

未在受压区锚固的纵向受拉钢筋的合力为：

全部纵向受拉钢筋合力的35%为：

式中：As为全部纵向受拉钢筋的截面面积；As1为未在受压区锚固的纵向受拉钢筋的截面面积；α为构件的内折角。

按上述条件求得的箍筋应设置在长度s等于htan(3α/8)的范围内。