梁板结构课程设计.doc

梁板结构课程设计班 级：学 号：姓 名：指导教师：成 绩：任务书一、 设计资料某2层厂房，为内框架承重的混合结构，标准层采用现浇钢筋混凝土肋梁楼盖（主梁沿厂房横向）。环境类别为一类。非抗震区。标准层结构平面如图，轴线范围为车间，结构布置相同。轴线范围包括卫生间、楼梯、办公室（2间），卫生间降板100mm。车间范围的楼面活荷载标准值为6kn/m2（单学号）、8kn/m2（双学号）。轴线范围内的楼面活荷载按现行荷载规范选取。楼面做法（由上至下）：20mm厚水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；20mm厚石灰砂浆抹底。二、 设计要求1) 根据题目和混凝土设计规范，选择合适的混凝土、钢筋材料等级。2) 确定主梁、次梁、板的结构尺寸。3) 对轴线范围内的全部板进行设计。典型板格按塑性计算内力，个别板格可采用弹性计算内力。4) 选一根典型的纵向次梁（跨数=5）进行设计。按塑性理论计算内力。5) 选一根典型的主梁进行设计。主梁按弹性理论计算内力。6) 绘制轴线范围内的楼盖施工图。三、 设计依据1) 建筑结构荷载规范gb50009-2012s北京：中国建筑工业出版社，20122) 混凝土结构设计规范gb50010-2010s北京：中国建筑工业出版社，20103) 砌体结构设计规范gb 50003-2011s北京：中国建筑工业出版社，20114) 房屋建筑制图统一标准gb/t5001-2010s北京：中国计划出版社，20105) 建筑结构制图标准gb/t50105-2010s北京：中国计划出版社，20106) 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图11g101-1，中国建筑标准设计研究所出版社，2011年，北京四、 提交成果1) 计算书：a4纸，电子录入，排版整齐，双面打印。电子版（word）、打印版同时提交。2) 图纸一张：机画，打印后提交。内容：轴线范围内板配筋图（含结构布置图），次梁配筋图，主梁配筋图。图签见图2。3) 手算过程草稿：格式不限，能体现独立完成的过程。答辩后归还。图1 结构平面布置计算书目 录（一）设计资料5（二）板的设计6（三）次梁的设计21（四）主梁的设计24（五）绘制施工图29参考文献35（一）设计资料1、某2层厂房，为内框架承重的混合结构，标准层采用现浇钢筋混凝土肋梁楼盖（主梁沿厂房横向）。环境类别为一类。非抗震区。标准层结构平面如图，轴线范围为车间，结构布置相同。轴线范围包括卫生间、楼梯、办公室（2间），卫生间降板100mm。车间范围的楼面活荷载标准值为6kn/m2。轴线范围内的楼面活荷载按现行荷载规范选取。楼面做法（由上至下）：20mm厚水泥砂浆面层；钢筋混凝土现浇板；20mm厚石灰砂浆抹底。2、 结构平面布置根据混凝土结构设计规范gb50010-2010第4章。选用hrb400级钢筋作为梁、板的受力钢筋和箍筋，n/mm2；混凝土采用c30，n/mm2，n/mm2。根据混凝土结构设计规范gb50010-2010第9.1.2条，单向板的跨厚比应不大于30，要求板厚mm，且mm；单向板的跨厚比应不大于40，要求板厚mm，且mm。考虑到板内需双向布置电线管，所以取板厚mm。次梁梁高mm，取mm，mm。主梁梁高mm，取mm，mm。主梁、次梁、板在外承重墙的支承长度取120mm。3.荷载、分项系数和组合系数恒载：根据建筑结构荷载规范gb50009-2012附录a，楼面恒载 20mm厚水泥砂浆面层 kn/mm2 100mm厚钢筋混凝土现浇板 kn/mm2 20mm厚石灰砂浆抹底 kn/mm2合计 楼面恒载标准值 3.24kn/mm2主梁自重标准值kn/m次梁自重标准值kn/m车间活载标准值：6kn/mm2卫生间、楼梯、办公室活载标准值：2kn/mm2根据建筑结构荷载规范gb50009-2012第3.2条和附录d：活载起控制作用时，；恒载起控制作用时，（活载大于4kn/mm2），。（二）板的设计2.1、单向板2.1.1 轴线单向板，按塑性设计，取中间宽度1m的板带计算（1） 荷载设计值按活载起控制作用计算：kn/m按恒载起控制作用极端：kn/m所以荷载应取按活载起控制作用的组合，即kn/m（2） 计算简图（图）根据书表11-4可得板的计算跨度：边跨mm mm中间跨mm实际为9跨，可按5跨计算；因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。计算简图如图2.1.1-1所示。（3） 弯矩设计值查表11-1得板的弯矩系数如表2.1.1-1所示。表2.1.1-1截面端支座a边跨跨中1离端第二支座b离端第二跨跨中2中支座c中跨中301/11-1/111/16-1/141/16所以可计算出各处的弯矩设计值：knmknmknmknmknm（4） 正截面受弯承载力计算（表）环境类别为一级，c30混凝土，板保护层mm，假定纵筋直径为10mm，则有效高度mm，宽度mm；钢筋采用hrb400，n/mm2。正截面受弯承载力计算如表2.1.1-2所示。表2.1.1-2截面a1b2c弯矩设计值（knm）03.56-3.562.45-2.8000.0390.0390.0270.03100.0400.350.0400.350.0270.350.031mm22.1.3 轴线b2单向板，弹性设计（1）荷载设计值kn/m（2）计算简图根据书34页，mm，计算简图如图2.1.3-1所示。（3）跨中弯矩设计值图乘法mp图和m1如图2.1.3-2所示。弯矩图如图2.1.3-3所示。所以在x=0.75，knm（跨中）支座：knm（4）正截面受弯承载力计算表截面弯矩设计值（knm）（mm2）实际配筋（mm2）跨中1.880.0210.02166.7c8200支座-3.340.0360.037118c8200均满足大于最小配筋c8200的要求。2.1.4 轴线b3单向板，弹性设计（1） 荷载设计值：kn/m（2） 计算简图：如图2.1.4-1所示。mm（3）弯矩设计值图乘法mp图和m1如图2.1.4-2所示。弯矩图如图2.1.4-3所示。所以在x=0.56，knm（跨中）支座：knm（4）正截面受弯承载力计算表截面弯矩设计值（knm）（mm2）实际配筋（mm2）跨中1.060.0120.01238c8200支座-1.890.0210.02167c8200均满足大于最小配筋率的要求。2.1.5单向板构造配筋（1）分布钢筋：均采用c8250，位于受力钢筋内侧。（2）防裂构造钢筋：不考虑温度及收缩应力，不用配置。（3）与主梁垂直的附加钢筋：c8200（4）与承重砌体墙垂直的附加钢筋：c8250（大于跨中受力筋的三分之一）2.2、双向板（1） 荷载设计值kn/mm2，kn/mm2，kn/mm2，kn/mm2，kn/mm2（2） 计算跨度（根据34页弹性理论中计算跨度计算方法）b4：m mb5：m mb6：m mb7：m m（3） 弯矩设计值（）跨中最大正弯矩为当内支座固定时作用下的跨中弯矩值与内支座铰支时作用下跨中弯矩值之和；支座最大负弯矩为内支座固定时满布作用下的支座弯矩。b4板：（a）内支座固定时，计算简图为三边简支一边固定，如图2.2-1所示。查表7-2：方向跨中最大弯矩系数方向跨中最大弯矩系数方向支座弯矩系数方向支座弯矩系数（b）内支座简支时，计算简图为四边简支，如图2.2-2所示。查表7-1：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩=3.59kmm方向跨中弯矩=2.25kmm方向支座负弯矩knm方向支座负弯矩knmb5板：（a）内支座固定时，计算简图为对边简支对边固定，如图2.2-3所示。查表7-3：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向支座弯矩系数方向支座弯矩系数（b）内支座简支时，计算简图为四边简支，如图2.2-4所示。查表7-1：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩=2.71kmm方向跨中弯矩=1.41kmm方向支座负弯矩knm方向支座负弯矩knmb6板：（a）内支座固定时，计算简图为临边简临边边固定，如图2.2-5所示。查表7-5：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向支座弯矩系数方向支座弯矩系数（b）内支座简支时，计算简图为四边简支，如图2.2-6所示。查表7-1：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩=4.51kmm方向跨中弯矩=1.98kmm方向支座负弯矩knm方向支座负弯矩knmb7板：（a）内支座固定时，计算简图为一边简支三边固定，如图2.2-7所示。查表7-6：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向支座弯矩系数方向支座弯矩系数（b）内支座简支时，计算简图为四边简支，如图2.2-8所示。查表7-1：方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩系数方向跨中弯矩=3.33kmm方向跨中弯矩=1.34kmm方向支座负弯矩knm方向支座负弯矩knm（4）截面设计板跨中有效高度mm，mm支座截面有效高度mm，截面mmknmmm2配筋实际mm2跨中b4方向803.59127c8200251方向702.2590.8c8200251b5方向802.7195.5c8200251方向701.4156.5c8200251b6方向804.51160.7c8200251方向701.9879.7c8200251b7方向803.33117.8c8200251方向701.3453.7c8200251支座b4-b5806.91249.7c8200251b5-主梁804.91175.3c8200251b4-次梁8000c8200251b5-次梁8000c8200251b6-b780-8.01291.5c8150335b7-主梁80-5.48196.3c8200251b6-次梁805.19185.6c8200251b7-次梁803.54125.4c8200251双向板板角附加短钢筋在一米范围内加倍布置。（三）次梁的设计（1）荷载次梁自重：2.27kn/m板传来的永久荷载：3.242=6.48kn/m总计：永久荷载设计值kn/m可变荷载设计值kn/m荷载总设计值kn/m（2） 计算简图（图）计算跨度：边跨：m中间跨：m因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，计算简图如图3-1所示。（3） 内力计算查表11-1和11-3得弯矩系数和剪力系数截面a11b2c3a2弯矩系数-1/241/14-1/111/16-1/141/160剪力系数0.50内/外0.55内/外0.550.45弯矩设计值：knmknmknmknmknm剪力设计值：knknknkn（4） 承载力计算1）正截面受弯承载力计算跨内按t形截面计算，翼缘宽度m，m，mm，取1200mm，mm单层钢筋梁保护层厚度mm，箍筋直径10mm，纵筋直径20mm，则有效高度mm。正截面受弯承载力计算表：截面a11b2ca2m（knm）-35.7161.21-77.9053.56-61.2153.56或0.0590.0100.1290.0090.1010.0090.060.350.010.350.1390.350.0090.350.1070.350.0090.35或223365508329391329实际配筋2c12226mm22c16402mm25c12565mm23c12339mm24c12452mm23c12339mm22）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸knkn所以截面尺寸满足要求。负筋计算，按规范规定的最小限制放大20%，采用c6200，计算b支座左侧。，不需要弯起钢筋。验算配箍率下限弯矩调幅时要求下限为实际满足要求。（四）主梁的设计（1）荷载将主梁自重等效成集中荷载次梁传来的永久荷载：10.506=63.00kn主梁自重：1.24.092=9.82kn永久荷载设计值g=72.82kn可变荷载设计值q=15.66=93.60kn（2） 计算简图（图）计算跨度取支撑点间的距离，边跨5.94米，中间跨6米。计算简图如图4-1所示。（3） 内力计算及包络图（图）1）弯矩设计值，查表6-2截面弯矩值（knm）0.2440.289268.91-0.267-0.311-291.320.0670.200141.592）剪力设计值，查表6-2截面剪力值（kn）0.7330.866134.43-1.267-1.311-214.971.0001.222187.203）弯矩包络图第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载knm第1、3跨内，以knm连线作为基线，作kn，kn作用在三等分点时的简支梁弯矩图，得：第一个集中荷载作用处的弯矩为：knm第二个集中荷载作用处的弯矩为：knm第二跨内，以knm连线作为基线，作kn，kn作用在三等分点时的简支梁弯矩图，得：两个集中荷载作用处的弯矩为：knm第1、2跨由可变荷载，第三跨没有可变荷载第1跨内，以knm连线作为基线，作kn，kn作用在三等分点时的简支梁弯矩图，得：第一个集中荷载作用处的弯矩为：knm第二个集中荷载作用处的弯矩为：knm第二跨内，以knm，knm连线作为基线，作kn，kn作用在三等分点时的简支梁弯矩图，得：第一个集中荷载作用处的弯矩为：knm第二个集中荷载作用处的弯矩为：knm第2跨由可变荷载，第1、3跨没有可变荷载knm第1、3跨内第一个集中荷载作用处弯矩knm第二个集中荷载作用处弯矩knm第2跨内两个集中荷载作用处弯矩knm弯矩包络图如图4-2所示。（4） 承载力计算（表）1）正截面受弯承载力计算跨内按t形截面计算，由于主梁上有次梁，因此翼缘宽度取m和m中的较小者，即m支座处：板保护层15mm，板上部纵筋8mm，次梁上部纵筋18mm，假定主梁上部纵筋为25mm，则有效高度mm跨内：mmb支座边截面弯矩knm判断跨内t形截面类型：截面1：截面2：都属于第一类t形截面。主梁正截面受弯承载力计算表截面1b2m（knm）269.06-266.36141.49-45.71或0.0300.2080.0160.0360.9850.8820.9920.9821354.91535.0707.5230.9实际配筋4c221520mm25c201570mm24c181018mm22c16402mm2最小配筋率为0.2%，最少钢筋面积360mm2，满足要求。2）纵筋的弯起和截断按弯矩包络图确定，底部纵筋全部伸入支座，不弯起，所以只需要确定支座b处上部钢筋的切断点即可，在施工图说明中计算。3）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸mm，knkn所以截面尺寸满足要求。计算所需腹筋拟采用c10200双肢箍kn，不用配置弯起钢筋。验算最小配箍率满足要求次梁两侧附加横向钢筋的计算次梁传来的集中力knmm附加箍筋范围mm，采用c10200双肢箍，则在s内应布置的排数：，实际在次梁两侧各布置3排，根据公式（11-22），kn，满足要求。主梁两侧纵向构造钢筋由于主梁腹板高度446.5mm5d。板顶钢筋构造：内支座板顶钢筋伸出支座1/3净跨，即600mm（单向板），1027mm（双向板）；墙上边支座板顶钢筋伸出支座1/7净跨，即261mm（单向板），440mm（双向板），伸入墙中应大于mm；梁上边支座板顶钢筋伸出支座1/7净跨，即450mm（单向板），695mm（双向板）。板配筋及构造汇总表板钢筋类型配筋构造说明轴线单向板板底钢筋受力筋c8200伸入支座中线分布筋c8250伸入支座中线端支座板顶钢筋c8250伸入支座中线，伸出支座261mm内支座板顶钢筋c8200伸出支座600mm短边构造钢筋c8200伸出支座600mmb1单向板板底钢筋受力筋c8200伸入支座中线分布筋c8250伸入支座中线短边构造钢筋墙c8250伸入支座中线，伸出支座261mm梁c8200伸入支座中线，伸出支座600mm支座c8200伸入支座中线，伸出支座600mm/450mmb2单向板板底钢筋受力筋c8200伸入支座中线分布筋c8250伸入支座中线支座c8200伸入支座中线，伸出支座600mm/450mm短边构造钢筋墙c8250伸入支座中线，伸出支座261mm梁c8200伸入支座中线，伸出支座600mmb3单向板板底钢筋受力筋c8200伸入支座中线分布筋c8250伸入支座中线支座c8200伸入支座中线，伸出支座600mm/450mm短边构造钢筋墙c8250伸入支座中线，伸出支座261mm梁c8200伸入支座中线，伸出支座600mm双向板两个方向板底钢筋c8200伸入支座中线双向板间支座b4-b5c8200伸出支座1027mmb6-b7c8150伸出支座1027mm双向板主梁支座b5c8200伸出支座1027mmb7c8200伸出支座1027mm双向板次梁支座b4c8200伸出支座1027mmb5c8200伸出支座1027mmb6c8200伸出支座1027mmb7c8200伸出支座1027mm双向板墙支座所有双向板c8200伸入支座中线，伸出支座440mm板角加强构造钢筋c8120伸入支座中线，伸出支座440mm（2）次梁配筋图内支座负筋的截断：理论上应使用弯矩包络图，由于相邻跨之差小于20%，且q/g3，可根据书上53页图11-21（b）简化计算。b支座：第1批截断1c12，离支座边mm，取1400mm第2批截断2c12，离支座边mmc支座：第1批截断1c12，离支座边mm，取1400mm第2批截断1c12，离支座边mm剩下2c12架立筋。上部负筋与主梁相连的a1端支座：钢筋量按计算，伸入主梁长度为mm，下折15d=180mm；负筋与墙相连的a2端支座，采用2c12，根据规范第9.2.6条满足大于下部纵筋1/4的要求，伸入墙中长度为，下折15d=180mm。下部钢筋在支座处的锚固：铰支：由于，所以锚固长度取5d=80mm非铰支：锚固长度12d=192mm，取200mm。（3）主梁配筋图上部负筋截断按弯矩包络图确定，底部纵筋全部