整体式现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计2.doc

钢筋混凝土课程设计 目录1.设计资料11.1建造地点与基本概况31.2楼面构造层做法（至上而下）31.3设计方案31.4材料选用32.楼盖的结构平面布置33.板的设计53.1荷载53.2计算简图53.3弯矩计算值63.4正截面受弯承载力计算74.次梁设计74.1荷载设计值74.2计算简图8 4.3内力计算84.4承载力计算94.4.1正截面受弯承载力94.4.2斜截面受剪承载105.主梁设计105.1荷载设计值105.2计算简图105.3内力设计值及包络图125.3.1弯矩设计值125.3.2剪力设计值125.3.3弯矩、剪力包络图125.4承载力计算155.4.1正面受弯承载力155.4.2斜截面受剪承载力166、绘制施工图166.1施工说明166.2结构平面布置图166.3板配筋图176.4 次梁配筋图176.5主梁配筋图17cfg V b b v v 整体式单向板肋梁楼盖设计 一、设计资料 某一般金工车间楼盖，采用整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖结构形式，其柱网布置下图所示 建筑平面图1、1建造地点与基本概况建造地点为西安市某地，外墙采用490mm厚的砖墙。该结构的重要性系数为1.0，使用环境类别为2a类。板的外墙上的支承长度为120mm，梁在外墙上的支承长度为370mm。1、2楼面构造层做法（至上而下） 楼面水泥砂浆面层厚20mm (=20kN/m2); 现浇混凝土楼板厚80mm (=25kN/m2) 混合砂浆天棚抹灰厚15mm （=17kN/m3）。 1、3设计方案题号（m）（m）可变荷载取值3b6b7d6.07.2二类金工 1、4材料选用 楼板、次梁及主梁的混凝土强度等级均为C30（fc=14.3N/mm2 ；ft=1.43 N/mm2 ）板中钢筋和梁中箍紧采用HPB335级钢筋；主梁、次梁受力钢筋采用HRB400级钢筋。板伸入外墙内120mm，梁在外墙上的肢承长度为370mm，柱的截面尺寸b×h=350mm× 350mm， 结构层高为4.2m1、5 设计内容1、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置2、单向板板和次梁的强度计算（按塑性内力重分布计算）3、主梁强度计算（按弹性理论计算）4、绘制结构施工图（1）、楼盖结构平面布置图（1：250 ，1：200）（2）、板的配筋图（1：50）（3）、次梁的配筋图（1：50）（4）、主梁的配筋图（1：50）及弯矩M、剪力V的包络图（5）、次梁和主梁的截面配筋图（1：20） （6）、板和次梁的钢筋一览表（可在次梁的抽筋图和次梁的钢筋表中任选其一） 二、楼盖的结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁跨度为7.2m，次梁的跨度为6.0m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为/=7.2/3=2.4，因此按单向板设计。 按跨高比条件，要求板厚h2200/30=80mm，对工业建筑的楼盖板，要求h80mm，取板厚h=80mm。次梁截面高度应满足h=/18/12=6000/186000/12=333 500 mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取b=200mm主梁截面高度应满足h=/15/12=7200/157200/10=4807200mm。取h=700mm截面宽度为b=300mm 三、板的设计3.1荷载板的永久荷载标准值80mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.08×25=2kN/20mm厚楼面水泥砂浆面层 0.02×20=0.4kN/15mm厚混合砂浆抹灰 0.015×17=0.255kN/小计 2.655kN/板的可变标准荷载值 12.0kN/永久荷载分项系数取1.2，因楼面可变荷载标准值大于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的永久荷载设计值 g=2.655×1.2=3.186kN/可变荷载设计值 q=12.0×1.3=15.6kN/荷载总设计值 g+q=3.186+15.6=18.786kN/ 近视值为g+q=19kN/ 3、2计算简图按塑性内力重分布设计，次梁截面为200mm×500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm，取板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨按以下二项较小值确定：=+h/2=2400-120-100+80/2=2220mml011=ln+a/2=(2400-120-200/2)+120/2=2240mm故边跨板的计算跨度取lo1=2220mm中间跨：=2400-200=2200mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示 3.3弯矩计算值因边跨与中跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算由资料可查得：板的弯矩系数M,，分别为边支座0;边跨中1/11;离端第二支座 -1/11;中跨中1/16；中间支座-1/14。故 截面位置A端支座1边跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数01/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)02.222.222.22.2(kN.m)08.51-8.515.85-6.69v 3.4正截面受弯承载力计算环境类别为2a类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=20mm。假定纵向钢筋直径d为10mm,板厚80mm，=h-c-d/2=80-20-10/2=55mm；板宽b=1000mm。C30混凝土，=1.0，=14.3kN/；HPB335钢筋，=300N/。板配筋计算的过程于下表。 楼面板的配筋计算截面A1B2C弯矩设计值（）0 8.51-8.515.85-6.69s=M/1fcbh020 0.20 0.20 0.1350.15500.230.230.1460.169计算配筋（mm2）AS=bh01fc/fy0602.98602.98382.76443.06实际配筋（mm2） 08/10100644.010/8100644.0 6/8100393.06/8100460 计算结果表明，支座截面的均小于0.3符合塑性内力重力分布的原则；As/bh=413/(1000×80)=0.51%,此值大于0.45ft/fy=0.45×1.43/270=0.21%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。 四.次梁设计按考虑塑性内力重分布设计。根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变和在不考虑梁从属面积的荷载折减。4.1荷载设计值由板传来的恒载： 3.186×2.4=7.65kN/m次梁自重： 0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52 kN/m次梁粉刷： 2×0.02×（0.5-0.08）×17×1.2=0.34 kN/m小计 g=10.51 kN/m活荷载设计值： q=15.6×2.4=37.44kN/m荷载总设计值： q+g=37.44+10.51=47.95kN/m 近似取荷载48 kN/m 4.2计算简图按塑性内力重分布设计。次梁在砖墙上的支承长度为370mm。主梁截面为300mm×700mm。计算跨度： l01=ln+b/2=(6000-120-300/2)+120/2=6100mm l011=1.025ln=1.025×(6000-120-300/2)=5873.25mm故边跨板的计算跨度取lo1=5873.25mm中间跨： l02=ln=6000-300=5700mm 4.3 弯矩设计值和剪力设计值的计算因边跨和中间跨的计算跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：次梁的弯矩设计值的计算截面位置A1B2C弯矩系数 01/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)05.875.705.875.87(kN.m)025.60-25.6097.36-111.29 次梁的剪力设计值的计算截面位置AB左B右C剪力系数0.50.550.550.55净跨度ln5.735.735.705.70(kN)123.63164.85163.99163.99 4.4承载力计算 4.4.1正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，边跨翼缘宽度去=/3=5873.25/3=1957.75mm；又=b+=2520,比较取=1957.75 中跨=/3=1900、=2500故取=1900mm。取=1900除B截面纵向钢筋排两排布置外。其余截面均布置一排。环境类别为2a级，C30混凝土，梁的最小保护厚度c=20mm，假定箍紧直径为10mm，纵向钢筋直径20mm,则纵向钢筋=500-20-10-20/2=460mmC30混凝土，=1.0，=1，=14.3N/，=1.43N/；纵向钢筋采用HRB400钢，=360N/，箍筋采用HRB335钢筋，=360N/。正截面承载力计算过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。 次梁正截面受弯承载力计算截面边跨中B支座中间跨中中间支座弯矩设计值（）25.60-25.6097.36-111.29Bf或b19572005700200=/（b）或=/（）0.0430.0420.0560.18Rs=0.5(1+1-2a)0.9780.9780.9710.90=M/rsho158.07158.07605.5743.5选配钢筋（mm2）116201.1116201.1220628318763 计算结果表明，支座截面的均小于0.35符合塑性内力重力分布的原则；As/bh=402/(200×500)=0.40%,此值大于0.45ft/fy=0.45×1.43/360=0.18%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。4.4.2斜截面受剪承载斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：hw =ho- hf=435-80=355mm且hw/b=355/200=1.8<4,故截面尺寸按下式计算：0.25bcfcbho=0.25×14.3×200×435=311.03kN > Vmax =93.11kN故截面尺寸满足要求计算所需腹筋采用采用6双支箍筋，计算支座B左侧截面。可得到箍筋间距 =291.5调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增20%加或箍筋间距减小20%。先调整箍筋间距，s=0.8×291=233mm截面高度在300至500mm的梁，最大箍筋间距200mm，最后取箍筋间距200mm，为了方便施工，沿梁长不变验算配筋率下限值：弯矩调幅时要求的配筋率下限为：0.3ft224.64/fyv=0.3 x1.43 x360=0.12%；实际配筋率psv=Asv/(bs)=56.6/(200 x 200)=0.14%>0.12%,满足要求。 五.主梁设计主梁按弹性方法设计。5.1荷载设计值为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来的荷载：10.51×6.0=63.06kN主梁自重（含粉刷）：（0.7-0.08）×0.3×2.4×25+0.02×(0.7-0.08)×2.4×48 ×1.2 =14.95kN恒荷载设计值： G=63.06+14.95=77.65kN活荷载设计值： Q=37.44×6.0=224.64kN 5.2计算简图因主梁的线刚度与柱线刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近视按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度支承中心线之间的距离，=6600。端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在350mm×350mm的混凝土柱上，其计算跨度：边跨 中跨 lo2=7200mm主梁的计算简图如下，因跨度相差不超过10%，故可利用附表6-2计算内力5.3内力设计值及包络图5.3.1弯矩设计值Bb nb z ，式中系数k1k2由附表相应栏查得。M1,max=0.244×77.65×6.64+0.289×224.64×7.2=582.92kN.mMB,max=-0.267×77.65×6.64-0.311×224.64×7.2 = -650.74kN.mM2,max=0.067×77.65×7.2+0.200×224.64×7.2=360.94kN.m 5.3.2剪力设计值：剪力，V=K3G+K4Q式中系数k1k2由附表相应栏查得。VA,max=0.733×77.65+0.866×224.64=251.46KNVBl,max=-1.267×77.65-1.311×224.64 =-392.88KNVBr,max=1×77.65+1.222×224.64=352.16 KN5.3.3弯矩，剪力包络图弯矩包络图：第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载。由附表6-2知支座B或C的弯矩值为=-0.267×77.65×7.2-0.133×224.64×7.2=-364.39kN·m在第1跨内以支座弯矩=0，=-364.39kN·m的连线为基线。作G=77.65kN，Q=224.64kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：（G+Q）+=（77.65+224.64）×7.2-364.39/3=604.03kN·m（与前面计算的=582.92kN·m接近）（G+Q）+=（77.65+224.64）×7.2-2×364.39/3=482.56kN·m在第2跨内以支座弯矩=-364.39kN·m，=-364.39kN·m的连线作为基线，作G=77.65kN，Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：G+=×77.65×7.2-364.39=-178.03kN·m第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载第1跨内：在第1跨内以支座弯矩=0，=-650.74kN·m的连线为基线。作G=77.65kN，Q=224.64kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：（77.65+224.64）×7.2-650.74/3=508.71kN·m（77.65+224.64）×7.2-2×650.74/3=291.67kN·m在第2跨内：=-0.267×77.65×7.2-0.089×224.64×7.2=-293.22kN·m以支座弯矩=-650.74kN·m，=-293.22kN·m的连线为基线，作G=77.65kN，Q=224.64kN的简支梁弯矩图，得（G+Q）+（-）=（77.65+224.64）×7.2-293.22+（-650.74+293.22）=491.26kN·m（G+Q）+（-）=（77.65+224.64）×7.2-293.22+（-650.74+293.22）=610.46kN·m第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载=-0.267×77.65×7.2-0.133×224.64×7.2=-364.37kN·m第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：（G+Q）+=（77.65+224.64）×7.2-364.37=361.13kN·m（与前面计算的=3360.94kN·m接近）第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：G+=×77.65×7.2-×364.37=66.36kN·mG+=×77.65×7.2-×364.37=-54.35kN·m在第1跨内有可变荷载，在第2、3跨内没有可变荷载由附表6-2知支座B或C的弯矩值=-0.267×77.65×7.2-0.178×224.64×7.2=-437.17kN·m=-0.267×77.65×7.2+0.044×224.64×7.2=-78.10kN·m在第2跨内以支座弯矩=0，=-437.17kN·m的连线为基线，作G=77.65kN，Q=224.64kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：（G+Q）+=×（77.65+224.64）×7.2-×437.17=579.77kN·m（G+Q）+=×（77.65+224.64）×7.2-×437.17=434.05kN·m在第2跨内以支座弯矩=-437.17kN·m，=-78.10kN·m的连线作为基线，作G=77.65kN，Q=0的简支梁弯矩图，得第1个和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：G+（-）+=×77.65×7.2+（-437.17+78.10）-78.10=-131.00kN·mG+（-）+=×77.65×7.2+（-437.17+78.10）-78.10=-11.37kN·m弯矩包络图如下（a）所示。剪力包络图：第1跨=251.46kN；过第1个集中荷载后为251.46-77.65-224.64=-50.83kN；过第2个集中荷载后为-50.83-77.65-224.64=-353.12kN=-392.88kN；过第1个集中荷载后为-392.88+77.65+224.64=-90.59kN；过第2个集中荷载后为-90.59+77.65+224.64=211.7kN第2跨=352.16kN；过第1个集中荷载后为352.16-77.65=274.51kN。当可变荷载仅作用在第2跨时 =1.0×77.65+1.0×224.64=302.29kN；过第1个集中荷载后为302.29-77.65-224.64=0。5.4承载力计算5.4.1正面受弯承载力跨内按T形截面计算，因=0.120.1。翼缘计算宽度按=7.2/3=2.4mm和b+=6m中较小值确定取=2.4m。主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度20mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径18mm。假定主梁上部纵筋直径25mm,则一排钢筋时，=720-20-10-18-25/2=660mm，二排钢筋时，=660-25=635。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。B支座边的弯矩设计值=-b/2=-650.74+302.29×0.35/2=-597.83kN·m。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。 截 面1B2弯矩设计值（kN·m）604.03650.74-364.39-178.03=/（b）或=/（） 0.04 0.376 0.024 0.095=（1+）/20.9800.7490.9880.95=/2594.03800.51522.3819.8选配钢筋（）722266182539276181527812904梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。5.4.2斜截面受剪承载力验算截面尺寸：=-=635-80=555mm，因/b=555/300=1.854截面尺寸按下式验算：0.25b=0.25×1×14.3×300×635=681.037×kN=353.57kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用10200双肢箍筋，因此支座B截面左右不需配置弯起钢筋。验算最小配箍率：=0.52%0.24=0.10%，满足要求。次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来集中力=57.12+205.9263.02kN，=650-450=200mm，附加箍筋布置范围s=2+3b=2×200+3×200=1000mm。取附加箍筋8200双肢，则在长度s内可布置附加箍筋的排数，m=1000/100+1=11排，次梁两侧各布置5排。另加吊筋118，=254.5，由式m*n=11×2×360×157=518×KN=263.02，满足要求。因主梁的腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向构造筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm。现每侧配置214，308/（300×565=0.18%0.1%，满足要求主梁边支座需设置梁垫，计算从略。六、绘制施工图楼盖施工图包括施工说明、结构平面布置图、板配筋图、次梁和主梁配筋图。6、1施工说明1,、本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为1.0的安全重要性系数，使用环境类别为二a类。2、 采用下列规范 （1）混凝土结构设计规范GB500102010， （2）建筑结构荷载规范GB50092001。3、 荷载取值：楼面可变荷载标准值12kN/。4、 楼板，次梁及主梁的混凝土强度等级均为C30;版中钢筋，梁中箍紧采用HRB335级钢筋。梁中受力钢筋采用HRB400级钢筋。5、 板的纵向钢筋的混凝土保护层厚度为20mm,梁最外层钢筋的混凝土保护层厚度为25mm。6、2结构平面布置图 图中柱、主梁、次梁、板的代号分别用表示，主、次梁的跨数写在括号内。6、3板配筋图板配筋采用分离式，板面配筋从支座边伸出长度，板配筋图见附图（板配筋图）。6、4 次梁配筋图 次梁支座截面上部钢筋的第一批切断点要求离支座边，取1500mm,切断面积要求小于总面积的二分之一，支座切断216,402/1005=0.4<0.5，C支座第二批切断116，离支座边，剩余216兼做架立筋。端支座上部钢筋伸入主梁（0.14×360/d)=564mm。下部纵向钢筋在中间支座的锚固长度12d=216mm。次梁配筋见附图（梁配筋图）。6、5主梁配筋图主梁纵向钢筋的弯起和切断需按弯矩包络图确定。底部纵向钢筋全部伸入支座，不配置弯起钢筋，所以仅需确定B支座上部钢筋的切断点。相关切断点位置见主梁的配筋详图（梁配筋图）。截取负弯矩的弯矩包诺图和抵抗弯矩图见图（主梁的弯矩包诺图和抵抗弯矩图）。