混凝土结构课程设计——钢筋混凝土双向板肋形楼盖设计39页

1、混凝土结构课程设计设计题目：钢筋混凝土双向板肋形楼盖设计 学院： 土木与环境工程学院 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 北京科技大学 2014年6月目 录一、设计任务书11、设计目的和方法12、设计任务13、设计资料14、设计要求25、设计成果26、设计要求2二、设计说明书31、结构布置及构件尺寸选择32荷载设计值43. 板的计算43.1按弹性理论设计板43.1.1 A区格板计算53.1.2 B区格板计算。63.1.3 C区格板计算73.1.4 D区格板计算83.1.5选配钢筋103.2按塑性理论设计板：103.2.1 A区格板计算123.2.2 B区格板计算133.2.3 C区格板的计算1

2、53.2.4 D区格板的计算164.双向板支承梁设计194.1纵向支承梁L-1设计204.1.1计算跨度204.1.2荷载计算204.1.3内力计算。214.1.4正截面承载力计算254.1.5 斜截面受剪承载力计算264.2 横向支承梁L-2设计284.2.1 计算跨度。284.2.2荷载计算284.2.3内力计算。294.2.4正截面承载力计算324.2.5 斜截面受剪承载力计算34三、参考文献35四、设计心得36混凝土结构课程设计 土木1102班 41112054 柴丽娜一、设计任务书1、设计目的和方法 通过本设计对所学课程内容加深理解，并利用所学知识解决实际问题；培养学生正确的设计观点

3、、设计方法和一定的计算、设计能力，使我们掌握钢筋混凝土现浇楼盖的设计方法和步骤；培养用图纸和设计计算书表达设计意图的能力，进一步掌握结构施工图的绘制方法。 根据某多层建筑平面图，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构的要求，并考虑支承结构的合理性确定主、次梁的结构布置方案。确定板的厚度和主、次梁的截面尺寸及钢筋和混凝土强度等级。按照塑性内力重分布的方法进行板、次梁的内力和配筋的计算。按照弹性理论进行主梁的内力和配筋的计算。2、设计任务某二层建筑物，为现浇混凝土内框架结构(中间为框架承重，四周为墙体承重)，建筑平面示意图见下图。试对楼盖（包括标准层和顶层）进行设计。图1-1 楼盖结构平面布置3、设计

4、资料（1）建设地点：北京市（2）楼面做法：水磨石地面、钢筋混凝土现浇板，20mm 石灰砂浆抹底。（3）荷载：永久荷载主要为板、面层以及粉刷层自重，钢筋混凝土容重25kN/m3,水泥砂浆容重20kN/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,恒载分项系数=1.2。活载分项系数 =1.3或1.4。（4）材料：平面尺寸ly=5.1m，lx=4.5m。楼面均布活荷载q=5.0kN/m。混凝土强度等级为C25。采用HRB335钢筋。4、设计要求(1)楼盖、屋盖的结构平面布置。(2)楼盖板的内力分析与配筋计算（考虑内力重分布）。次梁的内力分析与配筋计算（考虑内力重分布）。(3) 主梁的内力分析与配筋计算。5、设计

5、成果(1)设计计算说明书一份，包括封面、设计任务书、目录、计算书、参考文献、附录、设计心得。(2)楼板配筋图、次梁配筋图、主梁的弯矩包络图和配筋图。6、设计要求(1)独立完成，严禁抄袭。(2)设计计算书要完整、计算过程及结果正确，表达清晰。(3)配筋图要达到施工图的要求，施工图上的配筋应与计算书的计算结果一致。原则要打印。二、设计说明书1、结构布置及构件尺寸选择双向板肋梁楼盖由板和支承梁构成。双向板肋梁楼盖中，本双向板肋梁楼盖设计双向板区格平面尺寸ly=5.1m，lx=4.5m，即支承梁短边的跨度为4500mm，支承梁长边的跨度为5100mm，根据图1所示的柱网布置，选取的结构平面布置方案如图

6、1-2所示。图2-1 双向板肋梁楼盖结构平面布置图板、次梁和主梁的截面尺寸拟定：板厚的确定：连续双向板的厚度一般大于或等于l/50=5100/50=102mm，且双向板的厚度不宜小于80mm，故取板厚为120mm。 支撑梁截面尺寸：根据经验，支撑梁的截面高度h=l/14l/8,长跨梁截面高度h=(5100/145100/8)=364.3637.5mm,故取h=500mm。长跨梁截面宽 b=h/3h/2=(500/3500/2)=166.7250mm,故取b=200mm。短跨梁截面高 h=(4500/144500/8)mm=321.4562.5mm,故取h=500mm 短跨梁截面宽 b= h/3

7、h/2=400/3400/2=133.3200mm,故取b=200mm。由于板面的载荷沿短跨方向传递程度要大于沿长跨方向的传递程度，故取得短跨梁尺寸要偏大一点。2荷载设计值由于活荷载标准值大于4kN/m2，则取 =1.3。恒荷载设计值：=1.35=6.5kN/m2活荷载设计值：= 1.230mm厚水磨石地面：0.65kN/m2100mm厚钢筋混凝土现浇板：0.12m25kN/m3=3kN/m220mm厚石灰砂浆抹底：0.020m17kN/m3=0.34kN/m2 =0.65+3+0.34=3.99kN/m2 g=3.991.2=4.788kN/m2折算恒载设计值： p=g+q/2=3.99+6

8、.5/2=7.24kN/m2折算活荷载设计值：p=q/2=6.5/2=3.25kN/m2荷载设计值：p=g+q=4.788+6.5=11.288kN/m23. 板的计算3.1按弹性理论设计板此法假定支撑梁不产生竖向位移且不受扭，并且要求同一方向相邻跨度比值lmin /lmax 0.75,以防误差过大。当求各区格跨中最大弯矩时，活荷载应按棋盘式布置，它可以简化为当内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时q/2作用下的弯矩之和。所有区格板按其位置与尺寸分为A、B、C、D 四类，计算弯矩时，考虑混凝土的泊松比u=0.2（查混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第4.1.8条）

9、弯矩系数可查混凝土结构设计附表2。图2-2 荷载布置图3.1.1 A区格板计算(1) 计算跨度中间跨：lx=4.5m1.05lo=1.05(4.5-0.2)=4.515m ly=5.1m1.05lo=1.05(5.1-0.2)=5.145m lx/ly=4.15/5.145=0.88(2）跨中弯矩A区格板是中间部位区格板，在 g+q/2作用下，按四边固定板计算；在q/2作用下按四边简支计算。A区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2，结果如表2.1所示。表2.1 A区格板弯矩系数 lx/lymxmymxmy四边固定0.880.02310.0161-0.0603-0.0544四边简支0.880.05

10、780.0354- Mxu=Mx1u+Mx2u =(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2 =(0.0231+0.20.0161)7.244.52+(0.0578+0.20.0354)3.254.52=8.13kN.m/m Myu=My1u+My2u =(my1+0.2mx1)(g+q/2)lx2+(my2+0.2mx2)(q/2)lx2 =(0.0161+0.20.0231)7.244.52+(0.0354+0.20.0578)3.254.52=6.13kN.m/m(3)支座弯矩 a支座：Mxa=mx(g+q/2)lx2=-0.06037.244

11、.52=-8.84kN.m/m b支座：Myb=my(g+q/2)lx2=-0.05447.244.52=-7.98kN.m/m(4)配筋计算截面有效高度：由于是双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受力钢筋放置在长跨方向的外侧。因此，跨中截面h0x=120-25=95mm(短跨方向)，h0y=120-35=85mm(长跨方向)；支座截面h0=h0x=95mm。对A区格板，考虑到该板四周与梁整浇在一起，整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小，故其弯矩设计值应乘以折减系数0.8，近似取rs为0.95，fy=300N/mm2。跨中正弯矩配筋

12、计算： Asx=0.8Mxu/rsh0fy =0.88.13106/(3000.9595)=240.22mm2Asy=0.8Myu/rsh0fy =0.86.13106/(3000.9585)=202.44mm2 支座配筋见B、C区格板计算，因为相邻区格板分别求得的同一支座负弯矩不相等时，取绝对值的较大值作为该支座的最大负弯矩。3.1.2 B区格板计算。(1)计算跨度。边跨：lx=ln+h/2+b/2=(4.5-0.15-0.25/2)+0.12/2+0.2/2=4.39m1.05lo=1.05(4.5-0.15-0.25/2)=4.44m中间跨：ly=5.1m1.05lo=1.05(5.1-

13、0.15）=5.20mlx/ly=4.39/5.1=0.86(2）跨中弯矩。 B区格板是边区格板，在 g+q/2作用下，按三边固定一边简支板计算；在q/2作用下按四边简支计算。B区格板弯矩系数查混凝土结构设计附表2，结果如表2.2所示。表2.2 B区格板弯矩系数lx/lymxmymxmy三边固定，一边简支0.860.02850.0142-0.0687-0.0566四边简支0.860.04960.0350-Mxu=Mx1u+Mx2u =(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2 =(0.0285+0.20.0142)7.244.392+(0.0496+

14、0.20.0350)3.254.392=7.92kN.m/mMyu=My1u+My2u =(my1+0.2mx1)(g+q/2)lx2+(my2+0.2mx2)(q/2)lx2 =(0.0142+0.20.0285)7.244.392+(0.0350+0.20.0496)3.254.392 =5.59kN.m/m(3)支座弯矩。a支座：Mxa=mx(g+q/2)lx2=-0.06877.244.392=-9.59kN.m/m b支座：Myb=my(g+q/2)lx2=-0.05667.244.392=-7.90kN.m/m(4)配筋计算。近似取rs为0.95，fy=300N/mm2，h0x=9

15、5mm，h0y=85mm。跨中正弯矩配筋计算： Asx=Mxu/rsh0fy =7.92106/(3000.9595)=292.52mm2Asy=Myu/rsh0fy =5.59106/(3000.9585)=230.75mm2支座截面配筋计算：a支座：取较大弯矩值为-9.59kN.m/m。Asxa=Mxa/rsh0fy=9.59106/(3000.9595)=354.20mm2c支座配筋见D区格板计算。3.1.3 C区格板计算(1) 计算跨度。中间跨：lx=4.5m边跨：ly=5.1-0.25+0.1/2=4.90m 67.43kN.m属于第一类T形截面。(3)正截面承载力计算。按弹性理论计

16、算连续梁内力时，本设计资料图中中间跨和边跨的计算跨度都取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线间的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。纵向支撑梁L-1正截面承载力计算见表9。根据混凝土设计规范GB50010-2002第9.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.2%和0.45中的较大值，这里即0.2%。表9中的配筋率满足要求，配筋形式采用分离式。表9 纵向支承梁L-1正截面受弯承载力计算 计算截面计算过程跨中1、5支座B、E跨中2支座C、D中间跨中ly67.43-79.3246.10-4.25-6

17、7.5352.66-3.12V-6.48-5.6067.43-72.8446.10-4.25-61.9352.66-3.120.0860.1070.0590.0050.0910.0670.0040.0900.1130.0610.0050.0960.0690.0040.9530.9430.9700.9970.9520.9650.998536.03627.99360.0432.29528.88413.4123.68选配钢筋512810216212512412212实配As（mm2）565628402226565452226配筋率0.57%0.63%0.40%0.23%0.57%0.45%0.23%

18、4.1.5 斜截面受剪承载力计算纵向支承梁L-1斜截面受剪承载力计算见表10，根据混凝土设计规范GB50010-2002第10.2.1条的规定该梁中箍筋最大间距为200mm。36表10 纵向支承梁L-2斜截面受剪承载力计算 计算截面计算过程A支座B支座左B支座右C支座左C支座右ly45.30-67.6364.75-54.9456.01V 截面满足要求-22.023.30.4V 按构造配筋0.1190.0170.0003箍筋直径和肢数HRB335 8 双肢312212312214212实配间距/mm200200200200200200配筋率=0.25%=0.13%纵向支撑梁配筋图如图2-8所示：

19、4.2 横向支承梁L-2设计取横向支撑梁截面尺寸为200mm500mm，符合设计要求。横向支撑梁有关尺寸以及支撑情况如图4图5所示：图2-10 横向支撑梁计算简图4.2.1 计算跨度。由于此结构属于内框架结构，梁在外墙上的支撑长度为墙厚a=300mm,内柱子的尺寸为300mm300mm。故：边跨计算跨度：=+a/2+b/2=4.495m； =1.025+b/2=4.528m，取最小值=4.495m。中跨计算跨度：=4.5m。平均计算跨度：=4.498m所以跨度差（4.5-4.498）/4.5=0.04459.58kN.m属于第一类T形截面。(3)正截面承载力计算。按弹性理论计算连续梁内力时，本

20、设计资料图中中间跨和边跨的计算跨度都取为支座中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线间的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。横向支撑梁L-1正截面承载力计算见表13根据混凝土设计规范GB50010-2002第9.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.2%和0.45中的较大值，这里即0.2%。表13中的配筋率满足要求，配筋形式采用分离式。表13 横向支承梁L-21正截面受弯承载力计算 计算截面 计算过程边跨中1、3支座B中间跨中lx59.58-74.4435.5049.66V-9.23-59.5865.2

21、135.5049.660.0860.0940.0510.0720.0900.0990.0520.0750.9550.9480.9740.963472.63559.24276.12390.67选配钢筋512512410510实配As（mm2）565565314 393配筋率0.51%0.57%0.31%0.40%4.2.5 斜截面受剪承载力计算纵向支承梁L-1斜截面受剪承载力计算见表14，根据混凝土设计规范GB50010-2002第10.2.1条的规定该梁中箍筋最大间距为200mm。表14 横向支承梁L-2斜截面受剪承载力计算 计算截面计算过程A支座B支座左B支座右ly64.6492.2882.57V 截面满足要求-22.023.30.4=0.13%横向支撑梁配筋图如图2-11所示：三、参考文献1. 混凝土结构设计规范（GB-50010-2002）中