钢混课程设计--整体式单向板肋梁楼盖课程设计计算书.docx

整体式单向板肋梁楼盖课程设计计算书一、 设计目的和作用通过课程设计，加深对所学知识的深入理解，如:结构平面布置；单向板肋梁楼盖的传力路径；计算方法的选用；计算简图的选取；配筋计算及构造要求；施工图的绘制等。了解钢筋混凝土结构设计的一般内容和程序。使学生受到工程技术人员所必须初步的、综合运用所学知识的训练，并相应提高理论分析、设计计算、绘图、技术经济分析及撰写计算书、说明书的能力。二、 设计基础资料某码头前方三层工业厂房（层高3.6m），拟采用整体式单向板肋梁楼盖，结构平面及柱网尺寸如图1所示（楼梯间在此平面外）；车间类别为仪器仪表车间、较大型仪器仓库（楼面均布活荷载标准值为7.0KN/m2）;柱网尺寸为：Lx=6900mm，Ly=6000mm；车间内无侵蚀性介质，环境类别为一类；建筑物四周为承重砖墙（370mm厚，其中内墙：120mm，外墙：250mm），中间有钢筋混凝土柱，截面尺寸为350x350mm2；水工建筑物的安全级别为II级。楼面构造：20厚水泥砂浆地面，现浇钢筋混凝土板，15厚的混合砂浆天花抹面。水泥砂浆=20KN/m3，钢筋混凝土=25KN/m3，混合砂浆=17KN/m3。荷载：恒载分项系数为1.05，活荷载分项系数为1.2。 仪器仪表车间，较大型仪器仓库楼面均布活荷载中，板、次梁、主梁荷载标准值分别为7.0KN/mm2、7.0KN/mm2、6.0KN/mm2。材料：混凝土采用C25（柱采用C30）； 钢筋：柱、主梁、次梁，受力钢筋均采用HRB335级钢筋，其他（指板的受力筋、分布筋，梁、柱的箍筋、构造钢筋等）均采用HPB235级钢筋。三、 设计内容1. 结构平面布置主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主梁的跨度为6.9m，次梁的跨度为6m,主梁毎跨内布置两根次梁，板的跨度为2.3m,L01/L02=6/2.3=2.61,按单向板设计。 按跨高比条件，要求板厚h2300/40=57.5,在一般建筑中，板的厚度为80120mm，取板的厚度h=90mm。次梁截面高度应满足h=Ly/18Ly/12=6000/186000/12=333500mm,取h=450mm,截面宽度b=200mm。主梁的截面高度应满足h=Lx/15LX/10=6900/156900/10=460690mm,取h=650mm,截面宽度取为b=300mm。 2单向板肋梁楼盖的传力路径：板次梁主梁柱基础3板的设计根据塑性内力重分布方法计算，取1m宽板带为计算单元。已知前述，轴线、的板属于端区单向板；轴线的板属于中间区格单向板。（1） 荷载的计算20厚的水泥砂浆地面： 20KN/m30.02 = 0.4KN/m290厚现浇钢筋混凝土板： 25KN/m30.09= 2.25KN/m2 15厚的混合砂浆天花抹面： 17KN/m30.015 = 0.255KN/m2 恒载设计值： g=（0.4+2.25+0.255）1.05 = 3.05KN/m2活载设计值： q= 7.01.2 = 8.4KN/m2荷载设计值： g+q = 11.45KN/m2（2） 确定板的计算简图次梁截面为200mm450mm，板在墙上的支承长度为a=120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：边跨：l0=ln+h/2=2300-100-120+90/2=2125mmln+a/2=2140mm， 取l0=2125mm中间跨：l0=2300-200=2100mm因跨度差（2020-2000）/2000=1.0%10%，故可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如下图。（3） 弯矩设计值板的弯矩计算截面位置1B2、3C弯矩系数1/11-1/111/16-1/14=4.70以上是对端区单向板而言的，对于中间区格单向板，考虑起拱作用，其Mc和M2 应乘以0.8，分别为：Mc=0.8(-3.61)=-2.89KNm；M2=0.83.16=2.53KNm（4） 正截面受弯承载力计算环境类别一级，板的最小保护层厚度c=20mm。板厚90mm，h0=90-25=65mm；板宽b=1000mm。C25混凝土，fc=11.9N/mm2；HPB235钢筋，fy=210N/mm2。板配筋如下表：截面跨中1支座B跨中2、3支座C弯矩设计值(KNm)4.70-4.703.16 （折减后2.53）-3.61（折减后-2.89）0.1120.1120.075（0.060）0.086（0.069）0.1190.1190.078（0.062）0.090（0.072）轴线轴线(mm2)438.3438.3287.3331.5计算配筋率0.67%0.67%0.42%0.51%选钢筋8/10150AS=429mm28/10150AS=429mm28150AS=335mm28150AS=335mm2线(mm2)438.3438.3228.4265.2计算配筋率0.67%0.67%0.35%0.41%轴选钢筋8/10140AS=460mm28/10140AS=460mm26/8140AS=280mm26/8140AS=280mm2板的常用配筋率范围是0.4%08%，计算结果表明，各截面的配筋率基本满足配筋率的要求，且各截面的0.35，符合塑性内力重分布的原则。(5)确定各种构造钢筋：1）分布钢筋按构造规定，单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%；分布钢筋的间距不宜大于，直径不宜小于；选用6200，AS=141mm22）板边构造钢筋因为现浇混凝土板周边嵌固于砌体墙中，其上部与板边垂直的构造钢筋深入板内的长度，从墙边算起不小于板边计算跨度的，即l0/7=2125/7=304mm，直径不宜小于，间距不宜大于。同时单位长度上构造钢筋的截面面积不小于受力方向受力筋面积的，选用，延伸长度取310mm。3）板角构造钢筋在两边嵌固于腔内的板角部分，应配置双向上部构造钢筋，该钢筋深入板内的长度，从墙边算起不小于计算跨度的，即l0/4=2125/4=531mm，延伸长度取。4）垂直于主梁的上部构造钢筋直径不宜小于，间距不大于。其单位长度内的总截面面积不宜小于板中单位长度内受力钢筋截面面积的。该钢筋伸过主梁边缘的长度不宜小于。，选用，l0/4=2125/4=531mm，延伸长度取。 5) 板中钢筋的锚固长度 板中下部纵向受力钢筋伸入伸入支座的锚固长度不小于， 取。 (5)绘制板的配筋示意图：采用弯起式筋,详见板的配筋图.4、次梁设计（1） 荷载设计值板传来永久荷载： 3.052.3=7.02KN/m次梁自重： 0.2（0.45-0.09）251.05=1.89KN/m次梁粉刷： 0.015(0.45-0.09) 2171.05=0.19KN/m恒载设计值：g=7.02+1.89+0.19=9.1KN/m活载设计值：q=71.22.3=19.32KN/m荷载设计值：g+q=28.42KN/m(2) 计算简图次梁在砖墙上的支撑长度为240mm。主梁截面为300mm650mm。计算跨度：边跨：l0=ln+a/2=6000-120-300/2+240/2=5850mm1.025ln=1.025 5730=5873mm；取l0=5850mm中间跨：l0=ln=6000-300=5700mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。计算简图如下图。（3）内力计算由可计算出、，计算结果如下表：截面位置1B2、3C1/11-1/111/16-1/14由可计算出、，计算结果如下表：截面位置0.450.600.550.55（4）承载力计算1）正截面受弯承载力 次梁跨中按T形截面计算， 其翼缘宽度 边跨：=L0/3=5850/3=1950mmKM1=1.288.42=106.10KNm（边跨跨中） KM2=1.2 57.71=69.25KNm （离端第二跨跨中）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，支座B按布置两排纵筋考虑,h0=450-65=385mm,其他支座按一排纵筋考虑，h0=450-40=410mm。C25混凝土，c=11.9N/mm2，HRB335钢筋，y= 300N/mm2,箍筋采用HPB235钢，yv=210N/mm2。 次梁正截面承载力计算截 面1B2、3C弯矩M88.42-88.4257.71-65.95或0.0270.3010.0180.198 0.2270.3690.0180.223或AS=fCbfh0/fy856.31127.0556.0725.3选用钢筋218+216 318+216316318实际钢筋截面面积（mm2）9111165603763计算配筋率1.04%1.46%0.68%0.88%计算结果表明，支座截面的绝大部分小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；配筋率：对于矩形梁为0.6%1.5%，T形截面梁为0.9%1.8%（相对肋梁来讲），故上述数值基本符合配筋率要求。2）斜截面受剪承载力hw=h0- hf =410-90=320mm, hw/b=320/200=1.6KV截面满足229.08KV截面满足229.08KV截面满足243.95KV截面满足72.90KV需配箍筋68.45KV需配箍筋68.45KV需配箍筋72.90KV不需弯起136.50KV不需弯起136.50KV不需弯起145.36KV不需弯起弯矩调幅时要求的配筋率下限为：0.3ft/fyv=0.31.27/210=0.18%，实际配筋率sv=Asv/(bS)=101/(200150)=0.34%0.18%，满足要求。 调幅后受剪承载力应加强，梁支座边至支座边1.05h0 的区段的箍筋间距减20%，故调整箍筋间距S=208.3/1.2=173.4,最后取箍筋间距为170mm，为方便施工，沿梁长不变。 (5) 绘制次梁的配筋示意图： 5、主梁设计主梁按弹性理论计算，主梁与柱子线刚度之比很大，主梁按连续梁计算。柱高H=3.6mm，柱截面尺寸为350mmx350mm.主梁的有关尺寸及支撑情况如下图所示。（1） 荷载设计值次梁传来的永久荷载：9.396=56.34KN主梁自重（含粉刷）： (0.65-0.09) 0.32.325+(0.65-0.09) 0.01522.317 1.05=10.83KN恒载设计值：G=56.34+10.83=67.17KN活载设计值：Q=1.262.36=99.36KN（2） 计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支撑长度为360mm；中间支承在350350mm的混凝土柱上。其计算跨度： 边跨：ln=6900-350/2-120=6605mm； lc=6900mm,b=350mm0.05lc=0.056900=345mm, 取l0=1.05ln=1.056605=6935mm=6.935m, 中跨：ln=6900-350=6550mm,l0=1.05ln=1.056550=6878mm=6.878m, 平均跨度:(6.935+6.878)/2=6.906m (计算支座弯矩用) 因跨度相差不超过10%，可按等跨梁计算，计算简图如下： （3）内力计算:由弯矩及剪力系数计算主力按弯矩与剪力。 M=1Gl0+2Ql0 V=1G+ 2Q边跨：Gl0=67.176.935=465.82KNm Ql0=99.366.935=689.06KNm 中间跨：Gl0=67.176.878=462.0KNm Ql0=99.366.878=683.40KNm平均跨：Gl0=67.176.906=463.88KNm Ql0=99.366.906=686.18KNm 最不利内力组合分别见下表：序号荷载简图截面弯矩M1MB(MC)M2（1）0.244465.82=113.66-0.267463.88=-123.860.067462.0=30.9（2）0.289689.06=199.29-0.133686.18=-91.26-0.133683.40=-90.89（3）-91.26/3=-30.42-0.133686.18=-91.260.200683.40=136.68（4）0.229689.06=157.79-0.311686.18=-213.400.170683.40=116.18最不利内力设计值（1）+（2）Max=312.95（1）+（3）Min=83.24（1）+（2）Max=-315.12（1）+（4）Min=-337.26（1）+（3）Max=167.58（1）+（2）Min=-59.99序号荷载简图支座剪力VAVBLVBR（1）0.73367.17=49.24-1.26767.17=-85.101.00067.17=67.17（2）0.86699.36=86.05-1.13499.36=-112.67099.36=0（3）-0.13399.36=-13.21-0.13399.36=-13.211.00099.36=99.36（4）0.68999.36=68.46-1.31199.36=-130.261.22299.36=121.42最不利内力设计值（1）+（2）Max=135.29（1）+（3）Min=36.06（1）+（3）Max=-98.31（1）+（4）Min=-215.36（1）+（4）Max=188.59（1）+（2）Min=67.17弯矩包络图和剪力包络图如下：（4）承载力计算 1）正截面受弯承载力 跨中按T形截面计算，其翼缘计算宽度为，边跨：=L0/3=6935/3=2311.7mmb+sn=300+5730=6030mm，故取=2311.7mm。中间跨：=L0/3=6878/3=2292.7mmKM1=1.2312.95=375.54KNm（边跨跨中） KM2=1.2 167.58=201.10KNm （离端第二跨跨中）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，支座B按布置两排纵筋考虑,h0=650-80=570mm,其他支座按一排纵筋考虑，h0=650-40=610mm。正截面配筋计算截 面1B2弯矩M312.95-337.26167.58-59.990.025lnV0M-0.025lnV0312.95-304.7167.5859.99或0.0390.3150.0210.058 0.0400.3920.0210.060或AS=fCbfh0/fy 2164.12658.91126.8421.3配筋率1.22%1.55%0.64%0.24%选用钢筋228+225325+322322218实际钢筋截面面积（mm2）2214261311405092)斜截面受剪承载力计算hw=h0-hf=570-90=480mm, hw/b=480/200=2.44。斜截面配筋计算截 面支座A支座Bl支座BrV135.29-215.36188.39KV(KN)162.35-258.56226.0截面满足截面满足截面满足箍筋肢数、直径282828101101101按构造配箍筋142204实配箍筋间距150150150 Asb=(KV-VCs)/fysin 270选配弯起钢筋225实配钢筋面积982 验算最小配筋率 满足要求主梁剪力图呈矩形，在B截面左边的2.3m范围内布置弯起钢筋才能覆盖此最大剪力区段，现分2批弯起第一跨跨中的25钢；又考虑支座A可能产生负弯矩，仍弯起225钢筋。(5)主梁吊筋计算由次梁传至主梁的全部集中力为G+Q=54.6+99.36=153.96KNAS= K(G+Q)2fysin= 1.2153.9610322100.707=622.2mm2选配220，As=628mm2。（6）绘制次梁的配筋示意图： 6、柱的设计（1）荷载 屋面：三毡四油坊水层：0.4KN/m2 2cm水泥砂浆找平层：0.0220=0.4KN/m2 15cm炉渣找坡(平均)层：0.1510=1.5KN/m2 12cm水泥珍珠岩保温层：0.124=0.48KN/m2 一毡二油隔气层：0.30KN/m280mm钢筋混凝土屋面板：0.0825=2.0KN/m215mm混合砂浆天花抹面：0.01520=0.3KN/m2 合计：5.38KN/m2 故：屋面：恒载设计值：5.65KN/m2 板：恒载设计值：3.05KN/m2 活载设计值：3.0KN/m2活载设计值：8.4KN/m2次梁：恒载设计值：2.08KN/m主梁：恒载设计值：32.49KN活载设计值：8.4KN/m2活载设计值：7.2KN/m2柱自重：0.350.353.625=11.025KN 注：经分析，柱的承重范围为6.9m6.0m的矩形截面。 总恒载设计值:G=11.0253+5.656.06.9+3.056.06.92+2.086.09+32.493=729.32KN 总活载设计值:Q=36.06.9+8.46.06.92=819.72KN（2）柱的配筋计算已知：柱采用C30混凝土，c=14.3N/mm2；HRB335钢筋，y=300 N/mm2；取K=1.20；b=350mm。计算：该柱的轴向压力设计值为： N=G+Q=729.32+819.72=1549.04KN 柱的两端固定，故L0=0.7L=0.73600=2520mm L0/b=2520/350=7.28；故=1 As=(KN-cA)/ y=(1.201549.041000-14.33502)/300 =357mm2 配筋率：= As/A=357/3502=0.29%min=0.6%,故按最小配筋率配置钢筋。As=minA=0.6%3502=735 mm2 选用418钢筋（As=1017mm2），排列于柱子四角。箍筋选 用8250。 （3） 绘制柱的配筋图： 柱的配筋图7. 由下表可得，一层楼盖钢筋用量为9121.86 kg。一层楼盖混凝土用量：板：