现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计

课程设计说明书 课 程 名 称: 现 浇 楼 盖 课 程 设 计 课 程 代 码: 题 目: 现 浇 钢 筋 混 凝 土 单 向 板 肋 梁 楼 盖学 院 (直 属 系 ) : 土木工程 年级/专业/班: 学 生 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 开 题 时 间: 年 月 日完 成 时 间: 年 月 日现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 2 页共 20 页目 录摘 要 3引 言 4任务与分析 5现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计 61设计资料 .62楼盖的结构平面布置 .63板的设计 .83.1 荷载 .83.2 计算简图 .83.3 弯矩计算值 .83.4 正截面受弯承载力计算 .84.次梁设计 .104.1 荷载设计值 104.2 计算简图 104.3 内力计算 104.4 承载力计算 114.4.1 正截面受弯承载力 114.4.2 斜截面受剪承载力 115.主梁设计 .135.1 荷载设计值 135.2 计算简图 135.3 内力设计值及包络图 135.3.1 弯矩设计值 135.3.2 剪力设计值 145.3.3 弯矩、剪力包络图 145.4 承载力计算 165.4.1 正面受弯承载力 165.4.2 斜截面受剪承载力 17结 论 .19致 谢 .20参考文献 .21现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 3 页共 20 页摘 要本设计主要进行了结构方案中单向板肋梁楼盖设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力） 。完成了板，次梁、主梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制、楼盖的设计完成了板的配筋和次梁的配筋设计。关键词： 结构结构 板 次梁 主梁现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 4 页共 20 页引 言从本阶段设计起正式进入建筑技术设计阶段，本阶段完成结构平面布置，即建筑物的内部板，次梁、主梁的具体设计。在结构设计阶段主要是根据所给与的设计资料进行具体的结构设计。是将具体的建筑物给结果组成表示的过程，这种表述是关系到建筑物的使用寿命及业主的切身利益。本设计说明书的目的就是将建筑概念设计阶段得出的总体概貌反映到具体的施工图纸上。本说明书的读者定位于建造师,需要对本说明书及图纸进行一个彻底的分析,然后组织水电，设备，管线等其他相应工程师来实现设计，也供施工人员参考。现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 5 页共 20 页任务与分析本课程设计的任务是：根据所给设计资料进行现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖的设计目的是通过本设计使学生了解钢筋混凝土结构设计的一般程序和内容，理解单向板肋梁楼盖的荷载传递关系及其计算简图的确定，熟悉掌握考虑塑性内力重分布的计算方法，掌握按弹性理论分析内力的方法并熟悉内力包络图的绘制方法，熟悉现浇板的有关构造要求，掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方法、制图规定进一步提高制图的基本技能，并学会编制钢筋材料表等。任务分析：根据本课程设计的具体情况，设计包括楼盖板、次梁、主梁的设计计算式的书写，其中包括板、次梁、主梁内力计算，正斜截面的配筋计算；施工图的绘制，包括：楼盖结构平面布置图、板配筋图、次梁配筋图及剖面图、主梁配筋图及剖面图、弯矩和剪力包络图；编制板、次梁、主梁钢架表等工作。现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 6 页共 20 页现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计1设计资料1、 荷载水磨石面层厚 20mm(=0.65kN/m 2);楼面均布可变荷载标准值 q=5kN/m2、20mm 厚混合砂浆抹底（=17kN/m 3） 。材料：混凝土： C30；钢筋：梁受力钢筋采用 HRB400 级钢筋，板采用 HPB300 级钢筋；2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 6m，次梁的跨度为 6.9m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为 2m， / =6.9/2=3.45，因此按单向板设计。2ol1按跨高比条件，要求板厚 h 2000/30=66mm，对工业建筑的楼盖板，要求 h 70mm，取 板厚 h=70mm。次梁截面高度应满足 h= /18 /12=6900/186900/12=383575mm。考虑到楼面可olol变荷载比较大，取 h=450mm。截面宽度取 b=200mm主梁截面高度应满足 h= /15 /10=6000/156000/10=400600mm。取 h=550mm 截面宽度为 b=250mm楼盖结构平面设置图：现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 7 页共 20 页混 凝 土 柱40ABCD120120W1B2W4B5W6BW3BL2（ 次 梁 ） L1（主梁）WB2W4B54 4W1B2W3BW2B10X430X79696096049609618066602220梁板布置简图3板的设计现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 8 页共 20 页3.1 荷载板的永久荷载标准值水磨石面层厚 0.65kN/ 2m70mm 钢筋混凝土板 0.0725=1.75kN/20mm 混合砂浆抹灰 0.0217=0.34kN/小计 2.74kN/ 2板的可变标准荷载值 5kN/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2m系数应取 1.3。于是板的永久荷载设计值 g=2.741.2=3.29 kN/ 2可变荷载设计值 q=51.3=6.5 kN/ m荷载总设计值 g+q=3.29+6.5=9.79 kN/ ，近似地取为 10kN/ 23.2 计算简图按塑性内力重分布设计，次梁截面为 200mm450mm，板的计算跨度：边跨 = =2000-200/2=1900mm01ln中间跨 = =2000-200=1800mm2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 弯矩计算值不考虑板拱作用截面弯矩的折减，由表 11-1 可查得，板的弯矩系数 分别为：边支ma座，-1/16；边跨中，1/14；离端第二支座，-1/11；中跨中，1/16；中间支座，-1/14。故=-（g+q） /16=-10 /16=-2.26kNmAM201l29.=（ g+q） /14=10 /14=2.58kNm1=-（g+q） /11=-10 /11=-3.28kNmB201l2.=-（g+q） /14=-10 /14=-2.31kNmC8= =（g+q） /16=10 /16=2.03kNm32201l2.3.4 正截面受弯承载力计算环境类别为一级，C30 混凝土，板的最小保护层厚度 c=15mm。板厚 70mm， =h-c-oh3121ABCA8080楼 盖 板 的 计 算 简 图2g+q=9.6kN/现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 9 页共 20 页=70-15-10/2=50mm；板宽 b=1000mm。C30 混凝土， =1.0， =14.3N/ ；HPB300 钢2d 1acf2m筋， =270N/ 。板配筋计算的过程于下表。yf2m板的配筋计算截 面 A 1 B 2 C弯矩设计值（kNm） -2.26 2.58 -3.28 2.03 -2.31= /（ 1ab ）sMcf20h0.063 0.072 0.092 0.057 0.065=1-s-0.0650.350.075 0.0970.35 0.059 0.0670.35计算配筋（ ）2m= b 1a/sAohcfy172.1 198.6 256.9 156.2 177.4实际配筋（ ）2A6160=177sA8140=202sA6/8150=262sA6160=177sA6160=177s计算结果表明，支座截面的 均小于 0.35，符合塑性内力重分布的原则；/bh=157/（ 100070）=0.25%，此值大于 0.45 / =0.451.43/270=0.24%，同时大sA tfy于 0.2%，满足最小配筋率。4.次梁设计现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 10 页共 20 页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荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。4.1 荷载设计值永久荷载设计值板传来的永久荷载： 3.292.0=6.58 kN/m次梁自重： 250.21.2（0.45-0.07）=2.28kN/m次梁粉刷： 170.02（0.45-0.07）21.2=0.31 kN/m小计 g=9.17kN/m可变荷载设计值 q=6.52=13kN/m荷载总设计值 g+q=22.17kN/m 4.2 计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面为 250mm550mm，计算跨度：边跨 = =6900-200/2-250/2=6675mm，01ln中间跨 = =6900-250=6650mm2因跨度相差小于 10%，可按等跨连续板计算。计算简图如图所示4.3 内力计算由表可得弯矩系数和剪力系数。弯矩设计值：=-（g+q） /24=-22.17 /24=-41.16kNmAM201l 2675.=（ g+q） /14=22.17 /14=70.56kNm1=-（ g+q） /11=-22.17 /11=-89.8kNmB201l 2.=-（g+q） /14=-22.17 /14=-70.03kNmC= =（g+q ） /16=22.17 /16=61.28kNm2320l265.剪力设计值：=0.5（g+q） =0.522.176.675=73.99kNAVn1=0.55（g+q） =0.6022.176.675=81.39kNBl l= =0.55（g+q） =0.5522.176.65=81.09kNrCn24.4 承载力计算4810648CBA2AB3g+qkN/m次 梁 计 算 简 图现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 11 页共 20 页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，翼缘宽度取= /3=6900/3=2300mm； =b+ =200+1800=2000mm； =b+12 =200+1270=1040mmfbl fbnSfbfh。故取 =1040mm。f环境类别为一级，C30 混凝土，梁的最小保护厚度 c=20mm，假定箍筋直径 10mm，纵向钢筋直径 20mm，则一排纵向钢筋 =450-20-10-20/2=410mm。ohC30 混凝土， =1.0， =1， =14.3N/ ， =1.43N/ ；纵向钢筋采用1accf2mtf2mHRB,400 钢， =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yf2m一类 T 形截面。次梁正截面受弯承载力计算计算结果表明，支座截面的 均小于 0.35，符合塑性内力重分布的原则； /(bh) sA=226/(200450)=0.25%,此值大于 0.45 / =0.451.43/360=0.18%,同时大于 0.2%，tfy满足最小配箍率。4.4.2 斜截面受剪承载力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：= - =410-70=340mm，因 /b=340/200=1.7 4，截面按下式验算：whof wh0.25 b =0.25114.3200410=293.15kN =81.39kN，截面尺寸满足要c maxV求。计算所需腹筋：采用 C6 双肢箍筋，计算支座 B 左侧截面：截 面 A 1 B 2 C弯矩设计值（kNm）-41.16 76.56 -89.8 61.28 -70.03= /（saM1bcf20h或= /（s1）cf20264103.=0.086264103.75=0.012264103.89=0.187264103.8=0.01264103.7=0.146=1-sa-0.090.35 0.012 0.2090.35 0.01 0.1590.35= bsAoh1cf/ 或 =yfsf/o1cy293.2 203.3 680.8 169.4 517.9选配钢筋（ ）2m2C14=308sA2C12=226sA2C18+1C16=710sA2C12=226s2C14+2C12=534s现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 12 页共 20 页0.7 b =0.71.43200410=82.08kN =81.39kN，所以只需按构造配箍筋。tfoh blV由于 300 =410500,最大间距 =300mm,最后取箍筋间距 s=200mm。maxs验算配筋率下限值：最小配筋率为 =0.24 =0.241.43/360=0.1%。实际配筋率min,svyvtf= =56.6/（200200）=0.14%0.1%，满足要求。svbA5.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。次梁传来的永久荷载 9.176=55.02kN主梁自重 (0.55-0.07)0.252251.2=7.2kN粉刷自重 （0.55-0.07）0.0221721.2=0.78kN永久荷载设计值 G=63kN可变荷载设计值 Q=136=78kN5.2 计算简图因主梁的线刚度与主线刚度之比大于 5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算。按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离 =6000mm。主梁的计算简图如下，因0l跨度相差不超过 10%，故可利用附表 6-2 计算内力 GD231CBAG主 梁 的 计 算 简 图60360605.3 内力设计值及包络图现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 13 页共 20 页5.3.1 弯矩设计值弯矩 M= G + Q 式中系数 、 由附表 6-2 相应栏内查得1k0l2l1k2=0.244506.03+0.289626.03=162.91kNmmax,M=-0.267506.03-0.311626.03=-105.62kNm,B=0.067506.03+0.200626.03=94.97kNmax,25.3.2 剪力设计值剪力 V= G+ Q 式中系数 、 由附表 6-2 相应栏内查得3k43k4=0.73350+0.86662=90.34kNmax,AV=-1.26750-1.31162=-144.63kN,Bl=1.050+1.22263=126.99kNax,r5.3.3 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= =-0.267506.03-0.133626.03=-130.22kNm 在第 1 跨内以支座弯矩BMC=0， =-130.22kNm 的连线为基线。作 G=50kN，Q=62kN 的简支梁弯矩图，得第 1A个集中荷载和第 2 个集中荷载作用点弯矩值分别为：（G+Q） + = （50+62 ）6.03- =162.71kNm（与前面计算的310l3B132.10=162.91kNm 接近）max,（G+Q） + = （50+62）6.03- =138.30kNm0l2B .在第 2 跨内以支座弯矩 =-130.22kNm， =-130.22kNm 的连线作为基线，作MCMG=50kN，Q=0 的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值： G + = 506.03-310lB130.22=-29.72kNm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， =-105.62kNm 的连线为基线。作ABG=50kN，Q=62kN 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：（50+62）6.03- =189.85kNm338.05（50+62）6.03- =154.58kNm112在第 2 跨内： =-0.267506.03-0.089626.03=-113.77kNm 以支座弯矩CM=-105.62kNm， =-113.77kNm 的连线为基线，作 G=50kN，Q=62kN 的简支梁弯B现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 14 页共 20 页矩图，得（G+Q） + + （ - ）= （50+62）6.03-113.77+ （-310lCM32BC3132105.62+113.77）=111.43kNm（G+Q） + + （ - ）= （50+62）6.03-113.77+ （-0l1B 1105.62+113.77）=114.0kNm第 2 跨有可变荷载，第 1、3 跨没有可变荷载= =-0.267506.03-0.133626.03=-132.63kNmBC第 2 跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：（G+Q） + = （50+62 ）6.03-132.63=92.49kNm （与前面计算的310lBM3=94.97kNm 接近）max,2第 1、3 跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：G + = 506.03- 132.63=56.29kNm0lB31G + = 506.03- 132.63=12.08kNm2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=-0.267506.03-0.178626.03=-147.04kNmBM=-0.267506.03+0.044626.03=-64.05kNmc在第 2 跨内以支座弯矩 =0， =-147.04kNm 的连线为基线，作AMBG=50kN，Q=62kN 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） + = （50+62）6.03- 132.63=180.91kNm310l31B3（G+Q） + = （50+62）6.03- 132.63=136.7kNm2在第 2 跨内以支座弯矩 =-147.04kNm， =-64.05kNm 的连线作为基线，作BMcMG=50kN，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 + （ - ）+ = 506.03+ （-147.04+64.05 ）-64.05=-18.87kNm310lBcc33G + （ - ）+ = 506.03+ （-147.04+64.05）-64.05=8.78kNm弯矩包络图如下（a）所示。剪力包络图：第 1 跨=90.34kN；过第 1 个集中荷载后为 90.34-50-62=-21.66kN；过第 2 个集中荷载max,AV后为-21.66-50-62=-113.66kN=-144.63kN；过第 1 个集中荷载后为-144.63+50+62=-32.63kN；过第 2 个集中a,Bl荷载后为-32.63+50+62=79.37kN现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 15 页共 20 页第 2 跨=126.99kN；过第 1 个集中荷载后为 126.99-50=76.99kN。max,BrV当可变荷载仅作用在第 2 跨时=1.050+1.062=112kN；过第 1 个集中荷载后为 112-50-62=0。r剪力包络图如下（b）所示 BA(b)(a) 076.912-14.6332-1.6790418.9367542056-18.72943-30.215627主梁的内力包络图（a）弯矩包络图；（b）剪力包络图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 =6/3=2mm 和0hbf658 3lb+ =6m 中较小值确定取 =2.0mnsfB 支座边的弯矩设计值 = - b/2=-105.62-1640.4/2=-347.22kNm。纵向BMmax,0V受力钢筋除 B 支座截面为 2 排外，其余均 1 排。跨内截面经判别都属于第一类 T 形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。截 面 1 B 2弯矩设计值（kNm） 162.91 -105.62 94.97 -29.72现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计说明书第 16 页共 20 页= /（ 1ab ）sMcf20h或= /（ ）scf26503.149=0.0132630.14=0.0092650.1497=0.00826530.1497=0.015=（1+ ）/2sa-0.993 0.995 0.995 0.992= /sAyfoh822.34 561.64 478.43 151.43选配钢筋（ ）2m2 14+3 16 弯=911sA3 10+3 12 弯=575sA2 14+1 16 弯=509.1sA2 10=157sA主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：= - =630-80=550mm，因 /b=550/300=1.834 截面尺寸按下式验算：0.25wh0f wh cb =0.25114.3300630=675.675 kN =144.63kN，截面尺寸满足要求。cfo 310maxV计算所需腹筋：采用 8200 双肢箍筋， 0025.17. hsAfbhfVvytcs 6302.51.634kN4969。， ， ，因此支座 B 截面csAVk.0max, csBrV9.6max, csBl V63.14max,左右不需配置弯起钢筋。验算最小配箍率：= = =0.17%0.24 =0.16%，满足要求。svb2036.1yvtf次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来集中力 =39.68+62 102kN， =700-500=200mm，附加箍筋布置范围lF1hs=2 +3b=2200+3200=1000mm。取附加箍筋 8200 双肢，则在长度 s 内可布置附加1h箍筋的排数，m=1000/200+1=6 排，次梁两侧各布置 3 排。另加吊筋 118， =254.5bA，由式 2 sin +mn =2210254.50.707+6221050.3=202.32myfsbAyvf1sAkN ，满足要求。30lF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 2