整体式单向板肋形楼盖设计(课程设计).doc

整体式单向板肋形楼盖设计The design of monolithic ribbed floor slab摘要钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖是由板、次梁、主梁三部分组成，因此设计分别计算板、次梁、主梁的荷载作用以及承载力作用，并在符合设计规范要求的前提下，尽可能地使施工简单，达到最大经济效益进行配筋计算。AbstractCast-in-place reinforced concrete one-way slab ribbed floor is composed of a plate,beam, girder is composed of three parts, therefore the design calculation of plate respectively, beam, beam loading effect and bearing capacity, and in accordance with design specifications and requirements of the premise, as far as possible to make the simple construction, achieve the maximum economic benefit calculation of reinforcing bars.一.设计资料某多层工业建筑楼盖平面如图（附图1）采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖1楼层平面L1=18m L2=30m 墙体厚度：370mm板搁置长度：120mm 次梁搁置长度：240mm 主梁搁置长度：240mm2.建筑位于非地震区3.结构安全级别为级4.结构环境类别为一类5.建筑材料等级混凝土：梁、板C25钢 筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋 级 梁中受力筋级6.荷载：钢筋混凝土重力密度： 25kN/m3水磨石面层： 0.65kN/m2石灰砂浆抹面15mm： 17kN/m3 楼面活荷载： 4kN/m2 / 6kN/m2（建议尺寸：柱=350mm350mm）二.结构平面布置单向板肋形梁楼盖由板、次梁和主梁构成。为了增强房屋横向刚度，防止侧滑现象，采取主梁沿房屋横向布置，次梁沿房屋纵向布置方案。横向布置4根主梁，纵向布置8根次梁。次梁的间距决定板的跨度，主梁的间距决定次梁的跨度，柱网的尺寸决定主梁跨度,初估主梁的跨度为6000mm；次梁的跨度为6000mm；板的跨度为2000mm,布置图如下:图1 楼盖平面布置图Fig.1 Floor layout1.板厚的确定按刚度要求，板厚不宜小于其跨长的1/40，即h=l/40=2000/40=50mm；按构造要求，工业建筑楼板的最小厚度为80mm，故取板厚h=80mm。2.次梁尺寸的确定根据经验，多跨连续次梁的截面高度h=l/18l/12=6000/186000/12=333.33500mm，故取h=450mm；截面宽度b=h/3h/2=450/3450/2=150225mm，故b=200mm。3.主梁尺寸的确定根据经验，多跨连续主梁的截面高度h=l/15l/10=6000/156000/10=400600mm,故取h=500mm；截面宽度b=h/3h/2=500/3500/2=166.67250,故取b=250mm。4.各构件截面尺寸的初估 板 ：板厚= 80 mm 次梁：梁高 h= 450 mm；梁宽 b= 200 mm 主梁：梁高 h = 500 mm；梁宽 b= 250 mm 柱 ：bh=350mm 350mm三板的设计1荷载计算水磨石面层： 0.65kN/ 石灰砂浆抹面: 0.01517=0.255kN/板自重： 0.0825=2.0kN/恒荷载标准值：gk=0.65+0.255+2.0=2.905kN/活荷载标准值：qk=6kN/根据建筑结构荷载规范(GB500g-2001)的规定，G =1.2 Q =1.3 则恒荷载设计值 g=G gk=1.22.905=3.486kN/ 活荷载设计值 q=Q gk=1.36=7.8kN/由于将板的中间支座简化为铰支座时无形中将弯矩算大了应调整荷载板的折算荷载 g=g+q/2=3.486+7.81/2=7.386kN/ g+ q=7.386+3.9=11.286kN/2.计算跨度图2 板的布置简图Fig.2 Plate layout diagram按塑性方法计算内力值时,板的两端搁置在墩墙上,计算弯矩用的计算跨度l0采用l0= ln+h/2与l0= ln+a/2的较小值.取1m宽板作为计算单元，则：中间跨：l0=ln=2000-200=1800mm；边跨： l0= ln+h/2=2000-120-100+80/2=1820mm l0= ln+a/2=2000-120-100+120/2=1840mm 取两者中的较小值作为l0,则l0=1820mm3.板的正截面抗弯配筋设计3.1做出板的计算简图 图3 板的计算简图Fig.3 Plate Secondary beam calculation sketch由于边跨与中间跨的计算跨度相差(1820-1800)/1800100%=1.1%10%,板可看做是以边墙和主梁为铰支座的多跨连续梁且跨度相差不超过10%,可采用等跨度的图表计算内力.3.2内力计算按考虑塑性变形内力重分布的方法计算连续板的内力,根据我国工程建设标准化协会标准CECS51:93钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布设计规程所给出的均布荷载作用下的等跨连续板的弯矩M=mp (g+q) l02,将计算结果绘下表:表2-1 板的弯矩计算Tab2-1 Calculation of plate bending moment截面端支座A边跨中I离端第二支座B离端第二跨跨中II中间支座C中间跨弯矩系数m01/11-1/111/16-1/141/16M=（g+q）l0203.40-3.362.29-2.612.293.3配筋计算根据水工钢筋混凝土结构课程设计任务书可知,混凝土的材料等级为C25,板中钢筋为级,查附录表可知混凝土轴心抗压强度fc =11.9N/ mm2,钢筋抗拉强度设计值fy =210N/ mm2.结构环境类别为一类.则混凝土保护层厚度c=20mm.设计板采用单层布置.则纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离a=c+10=20+10=30mm.从而求得有效高度h0=h-a=80-30=50mm,b=1m=1000mm按DL/T5057-2009取1=1.0.根据上述数据,作板的正截面承载力计算表.表2-2 板的正截面承载力计算(电力标准1 =1.0)Tab2-2 Plate calculation of bearing capacity of normal section（Electric power standard1 =1.0)截面IB、C在平面图上位置轴间轴间M/(kN*m)3.40-3.362.291.832-2.61-2.088s=M/(1 fc b h02)0.1140.1130.0770.0620.0880.070=1-(1-2s)0.1210.1200.0800.0640.0920.073As=fc bh0/fy342.83340226.67181.33260.67206.83选配钢筋814081408200820081908200实配筋面积/mm2359359251251265251注:1.当单向连续板的周边与钢筋混凝土梁连接时,所考虑内拱的有利作用,除边跨和离端第二支座外,中间各跨的跨中和支座弯矩值可减少20%,即轴间M1=M11=2.290.8=1.832kN*m, Mc=-2.610.8=-2.088kN*m 2.为了施工中钢筋不易被踩下,支座上部承受负弯矩的钢筋一般直径不宜少于8mm,受力钢筋的间距不宜大于200mm.表中max=0.121小于b=0.614.配筋率验算 =A/bh=251/(1000*50)=0.502%min=0.20% 满足要求由于板所受的剪力很小,仅混凝土即足以承担剪力,所以不进行受剪承载力计算,也不必配置腹筋。4.绘制截面配筋图为了便于设计和施工采用分离式配筋,配筋图见附图四次梁的设计1.荷载计算板传来的恒载:7.3862=14.772kN/m次梁自重: 1.2250.2(0.45-0.08)=2.22kN/m次梁抹灰: 1.2170.015(0.45-0.08)2=0.226kN/m恒荷载设计值:g=14.772+2.22+0.226=17.218kN/m活荷载设计值:q=3.92=7.8kN/m次梁的折算荷载g=g+q/4=17.218+7.8/4=19.168kN/m q=q*3/4=7.83/4=5.85kN/m g+ q=19.168+5.85=25.018kN/m2.计算跨度图4 次梁的布置简图Fig.4 Secondary beam layout diagram中间跨l0=6000-250=5750mm边跨l0=1.025 ln=1.025(6000-240-125)=5775.875mml0= ln+a/2=6000-240-125+240/2=5755mm取小值l0=5755mm边跨和中间跨计算跨度相差(5.755-5.75)/5.7=0.087710%.可按等跨连续梁计算.3.次梁的正截面抗弯配筋设计3.1作梁的计算简图图5 次梁的计算简图Fig.5 Secondary beam calculation sketch边跨和中间跨计算跨度相差(5.755-5.75)/5.7=0.0877%10%次梁可看做是以边墙和主梁为铰支座的多跨连续梁且跨度相差不超过10%,可采用等跨度的图表计算内力.3.2内力计算与板的计算原理相同,将计算结果列入下表中.表3-1 次梁的弯矩计算Tab3-1 Calculation of beam bending moment截面MAMB()MC弯矩系数01/11-1/111/16-1/14M= m (g+q) l02075.327-75.26251.697-59.0833.3配筋计算次梁跨中截面按T形截面计算翼缘计算宽度bf= l0/3=5750/3=1917mm bf=b+ Sn =200+(2000-200)=2000mm一类环境,查表得c=30mm一层钢筋 a=c+10=40mmh0=h-a=450-40=410mmhf=80mm hf/ h0=80/410=0.1950.1则bf=1917mm根据混凝土等级为C25, fc =11.9N/ mm2 .梁中受力筋级fy =300N/ mm2 所以 fc bfhf(h0 - hf/2) =11.9191780(410-80/2) =675.244kN*m75.327kN*m(51.697kN*m)故各跨中截面属于第一类T形截面支座截面按矩形截面计算.表3-2 次梁正截面承载力计算Tab3-3 Calculation of bearing capacity of normal section截面B()CM75.327-75.26251.697-59.083bf/b19172001917200s=M/( bf fc b h02)0.01960.1880.01350.148=1-(1-2s)0.01980.2100.01360.161A=fc bh0/fy617.30683.06452.00523.68选配钢筋220222116+118116+312实际钢筋面积628760455.6540.1表中max =0.210b =0.550=A/bh=455.6/19.7410=0.0580%min=0.9%4.次梁的斜截面抗剪配筋计算.4.1内力计算表3-3 次梁的剪力计算Tab3-3 Secondary beam shear calculation截面QAQBlQBrQClQCr剪力系数0.450.600.550.550.55V= v (g+q) ln67.52790.03682.53382.53382.5334.2构件截面尺寸校核hw/b= (h0 - hf)/b=(410-80)/200=1.654.0时,KV0.25 fc bh0=0.2511.9200410=243.95kN 故构件截面尺寸符合要求。4.3斜截面承载力计算在混凝土结构设计规范(GB50010-2002)等规范中,对一般的受弯构件,取用Vc =0.7 ft b h0 =0.71.27200410=72.898kN；KV=1.267.527=81.032kN，其中根据安全系数K取1.20；根据混凝土等级为C25,查表可知ft =1.27N/ mm2表3-4 斜截面承载力计算Tab3-4 calculation of oblique section bearing capacity截面ABlBrCV67.52790.03682.53382.533配筋方式计算配筋箍筋直径和肢数8 双肢ASV250.3=100.6KV- VC81344351452614226142ASV /S=( KV- VC)/(1.25 fyvh0)0.7560.3270.2430.243S733308414414实际S133200200200配筋率验算SV = ASV /bs=100.6/(200200)=0.25%min =0.24ft/fyv=0.241.27/300=0.102%符合要求。VSV =1.25 fyv ASV h0/s=1.25300250.3200400=77.34kN VSV + VC=77.34+72.898=150.24kN1.290.036=108.04 由式可知,不需要配置弯筋.5.绘制截面配筋图(见附图)五.主梁设计1.荷载计算主梁上承受的荷载包括次梁传来的集中荷载,有恒载和活载.此外也有主梁自重所产生的均布荷载.通常自重相对于次梁的集中荷载来说小得多,为方便计算,可将主梁自重简化为次梁作用点处的集中荷载.次梁传来的恒载:9.4186=56.508kN主梁自重: 1.2250.25(0.5-0.08)2=6.3kN梁侧抹灰: 1.2170.015(0.5-0.08)22=0.514kN恒荷载: G=56.508+6.3+0.514=63.322kN活荷载: Q=15.6c56=93.6kNG+Q=63.322+93.6=156.922kN由于板或次梁不与支座整体连接,假定中间支座为铰支座符合实际的受力情况,因而不作荷载调整.2.计算跨度图6 主梁的布置简图Fig.6 Main beam layout diagram按弹性方法计算内力时中间跨 lC =6000 0.05 lC =0.056000=300350=bl0 =1.05 ln =1.05(6000-350)=59330mm边跨 lC =6000 l0 =1.05 ln =1.05(6000-240-175)=5864mm图7 主梁的计算简图Fig.7 Main beam calculation sketch3内力设计值M=Ql(或Gl)V=Q(或G)课本附录8是将每跨梁分为10等分，为了计算简便，取3、6、B、13、15这5个断面进行内力计算。计算截面3的弯矩值，从附录8查得，G作用在3位置时，=0.1882；G作用在6位置时，=0.0893；G作用在13位置时，=-0.0231；G作用在16时，=-0.0192；G作用在23位置时，=0.0071；G作用在26位置时，=0.0067。则截面3中的=0.1882+0.0893-0.0231-0.0192+0.0071+0.0067=0.249计算截面6的弯矩值，从附录8查得，G作用在3位置时，=0.0763；G作用在6位置时，=0.1786；G作用在13位置时，=-0.0462；G作用在16时，=-0.0384；G作用在23位置时，=0.0143；G作用在26位置时，=0.0134。则截面6中的=0.0736+0.1786-0.0462-0.0384+0.0143+0.0134=0.198计算截面B的弯矩值，从附录8查得，G作用在3位置时，=-0.0728；G作用在6位置时，=-0.1024；G作用在13位置时，=-0.0770；G作用在16时，=-0.0640；G作用在23位置时，=0.0238；G作用在26位置时，=0.0224。则截面B中的=-0.0728-0.1024-0.0770-0.0640+0.0238+0.0224=-0.27计算截面13的弯矩值，从附录8查得，G作用在3位置时，=-0.0445；G作用在6位置时，=-0.0640；G作用在13位置时，=0.1414；G作用在16时，=0.0512；G作用在23位置时，=-0.0119；G作用在26位置时，=-0.0112。则截面13中的=-0.0445-0.0640+0.1414+0.0512-0.0119-0.0112=0.06计算截面15的弯矩值，从附录8查得，G作用在3位置时，=-0.0273；G作用在6位置时，=-0.0384；G作用在13位置时，=0.0870；G作用在16时，=0.1280；G作用在23位置时，=-0.0357；G作用在26位置时，=-0.0336。则截面15中的=-0.0273-0.0384+0.0870+0.1280-0.0357-0.0336=0.08采用类似的计算方法，求得各种集中荷载作用下每个截面的内力值，将结果填入下表表4-1 主梁在恒载、活载分别作用下的弯矩计算Tab4-1 Calculation girder under dead load, live load respectively under the action of bending moment在恒载、活载分别作用下截面弯矩计算项次荷载简图/3/6/B/13/150.2490.198-0.270.060.08恒荷载92.45973.521-100.84622.54130.0550.29310.2826-0.129-0.1326-0.135活荷载159.886155.111-71.221-73.635-74.969-0.0423-0.0846-0.1410.19260.215活荷载-23.217-46.434-77.846105.712118.0070.23520.1703-0.31620.08310.1493活荷载129.09493.473-174.57445.61181.946内力组合+252.345228.632-172.067-51.094-44.914+69.24227.087-178.692128.253148.062+221.553166.994-275.4268.152112.001MMax组合项次+MMax组合值252.345228.632-172.067128.253148.062MMin组合项次+MMin组合值69.24227.087-275.42-51.094-44.914表4-2主梁在恒载、活载分别作用下的剪力计算Tab4-2 Calculation girder under dead load, live load respectively under the action of shear force在恒载、活载分别作用下截面剪力计算/kN项次荷载简图/ VA/ VBl/ VBr0.875-1.171.1恒荷载55.407-74.08769.6541.016-1.029-0.012活荷载95.098-96.314-1.123-0.141-0.1411.112活荷载-13.198-13.198104.0830.8288-1.21621.3314活荷载77.576-113.836124.619内力组合+150.505-170.40168.543+42.209-87.285173.737+132.983-187.923194.273VMax组合项次+VMax组合值150.505-87.285194.273VMin组合项次+VMin组合值42.209-187.92368.5344绘制弯矩、剪力包络图（见附图）5正截面承载力计算5.1确定翼缘宽度主梁跨中截面按T形截面计算.边跨 bf= l0/3=5864/3=1954.67mm bf=b+ Sn=250+(6000-240-125)=5885mm取小值bf=1954.67mm中跨 bf= l0/3=5933/3=1977.67mm bf=b+ Sn=250+(6000-250)=6000mm取较小值bf=1977.67mm5.2配筋计算跨中截面承受正弯矩，截面上部受压下部受拉，翼缘位于受压区，即混凝土的受压区为T形，按T形截面计算；支座截面承受负弯矩，截面上部受拉下部受压，翼缘位于受拉区，由于翼缘受拉后混凝土会发生裂缝，不起受力作用，所以仍按矩形截面计算。一类环境 c=30mm跨中布置单排钢筋时 a=c+10=40mmh0=h-a=500-40=460mm判别截面类型 hf=80mm fc=11.9N/ mm2 1=1.01fc bfhf(h0 - hf/2)=1.011.91977.6780(460-80/2)=790.75M1=249.22kN*m故属于第一类T形截面.支座截面按矩形截面计算,考虑到支座截面弯矩较大,纵筋布置两排,并放在次梁主筋下面. 则 ： a=c+35=65mm h0=h-a=500-65=435mm由于实际上正截面受弯承载力和斜面受弯承载力的控制截面在支座边缘,计算配筋时应将其换到截面边缘.则 MB边= MB,Max+ VBr b/2=-275.42+194.270.35/2=-241.42kN*m表4-3 主梁正截面承载力计算Tab4-3 Calculation of bearing capacity of normal section of main girder截面边跨跨中中间支座B中间跨中Mb252.345-241.42-51.094148.062s= Mb /(1 bf fc b h02)0.05130.3840.01030.0297=1-(1-2s)0.05270.5180.01040.0302A=fc bh0/fy183923633751090选配钢筋620820216420实际钢筋面积188425134021256max=0.518min=0.2%6主梁斜截面受剪承载力计算6.1截面尺寸校核hw/b= （h0- hf )/b=(460-80)/250=1.524.0KV=1.20197.243=233.13kN0.25fcb h0=0.2511.9250460=342.13kNKV0.25fcb h0 截面尺寸符合设计要求6.2斜截面受剪承载力计算因为混凝土等级为C25, ft=1.27N/ mm2Vc =0.7 ftb h0=0.71.2725.0460=102.23KV=244.248 按计算配箍筋选用8250双肢筋VSV =1.25 fyvASVh0/s=1.25210250.3250460=48.59由于最大弯矩出现在支座B的右侧，则首先计算B支座右侧截面的受剪承载力计算。KVbr=1.20194.273=233.31KNVc +VSV=150.82KN需加配弯起钢筋帮助抗剪取s=