土木工程专业课程设计-钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计.doc

北京科技大学课程设计钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2012年2月目录目录21设计背景11.1设计题目11.2设计内容11.3设计资料12结构平面布置及主要尺寸12.1结构平面布置12.2结构主要尺寸23板的设计按塑性内力重分布计算23.1板荷载计算23.2板计算简图23.3板内力设计值的计算33.4板配筋计算33.5板配筋图的绘制54次梁设计按塑性内力重分布计算54.1次梁荷载设计值54.2次梁计算简图54.3次梁内力设计值的计算64.4次梁配筋计算64.5次梁配筋图的绘制75主梁设计按弹性理论计算85.1主梁荷载设计值85.2主梁计算简图85.3主梁内力设计值的计算95.4主梁配筋计算115.5主梁配筋图的绘制12附：结构施工图14混凝土结构课程设计钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书1 设计背景1.1 设计题目某多层工业建筑（某生产车间）的中间楼面（采用现浇混凝土单向板肋梁楼盖）1.2 设计内容1) 结构平面布置图：柱网，板，次梁和主梁的布置2) 板的强度计算（按塑形内力重分布计算）3) 次梁的强度计算（按塑形内力重分布计算）4) 主梁的强度计算（按弹性理论计算）5) 绘制结构施工图结构平面布置图（1：100），板的配筋图（1：50），次梁的配筋图（1：50），主梁的配筋图（1：40）及弯矩M、剪力V的包络图，钢筋明细表及图纸说明1.3 设计资料1) 题号57号题，L1L2=38.123.4 m；活荷载=4 kN/m22) 建筑构造生产车间四周外墙均为承重砖墙，内设钢筋混凝土柱，其截面尺寸为400400mm，层高4.5m。楼盖面层做法：20mm厚水泥沙浆找平后做10mm厚水磨石面层，板底采用20mm厚混合沙浆天棚抹灰3) 荷载（标准值）楼面活荷载：4 kN/m2钢筋混凝土容重：=25 kN/m2楼盖面层：10mm水磨石地面0.65 kN/m2，水泥沙浆容重=20 kN/m2，混合沙浆容重=17 kN/m24) 材料混凝土：C30（fc=14.3 N/mm2，ft=1.43 N/mm2，=1.0，=0.8；ftk=2.01 N/mm2，Es=3.0104 N/mm2）钢筋：梁纵向受力筋采用级钢筋（fy=360 N/mm2,Es=2.0105 N/mm2），其余受力钢筋均采用级钢筋（fy=fy=300 N/mm2,Es=2.1105 N/mm2），箍筋采用级钢筋（fyv=210 N/mm2）2 结构平面布置及主要尺寸2.1 结构平面布置根据设计资料中57号题，L1L2=38.123.4 m。确定主梁横向布置，其跨度为6.0m(虽然边跨跨度为5.7m，相差不大于10%，所以仍按等跨6.0m考虑)，间距为6.5m；次梁纵向布置，其跨度为6.5m（虽然边跨跨度为6.05m，相差不大于10%，所以仍按等跨6.5m考虑），间距为2.0m；主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.0m（虽然有跨度为1.85m，同上，仍按等跨2.0m考虑），板的长边为6.5m，所以L2/L13,故按单向板考虑。其中板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入370mm。楼盖结构的平面布置图如图所示： 2.2 结构主要尺寸按高跨比条件要求板的厚度hl/40=2000/40=50mm，对工业建筑的楼板，要求h80mm，所以板厚取hb=80mm次梁截面高度应满足(1/18 1/12)l=(1/181/12)6500=361 541mm，取h2=500mm，截面宽b=(1/31/2)h=(1/31/2)500=167250mm，取b2=200mm。主梁截面高度应满足h=(1/141/8)l=(1/141/8)6000=429750mm,取h1=650mm，截面宽度b=(1/3 1/2)h=(1/3 1/2)650=217 325mm,取b1=300mm。3 板的设计按塑性内力重分布计算3.1 板荷载计算恒荷载：10mm厚水磨石面层：0.65 kN/20mm厚水泥沙浆面层：0.0220=0.4 kN/80mm厚钢筋混凝土板：0.0825=2.0 kN/20mm厚混合沙浆天棚抹灰：0.0217=0.34 kN/小计恒荷载标准值：3.39 kN/恒荷载设计值：g=3.391.2=4.068 kN/活荷载标准值：4.0 kN/活荷载设计值：q=4.01.4=5.6 kN/g+q=9.668 kN/，近似取9.7 kN/3.2 板计算简图取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面宽为b2=200mm，现浇板在墙上的支承长度为a=120mm，按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：第一边跨：l01=min(ln1+h/2，ln1+a/2)=min(1670，1690)=1670mm第二边跨：l02=ln2=1850-200=1650mm中间跨：l03=ln3=2000-200=1800mm板的实际结构与计算简图如下所示。3.3 板内力设计值的计算虽然第一边跨与第二边跨，第二边跨与中间跨计算跨度皆不相等。但1670/1650=1.01、1800/1650=1.09皆小于1.1所以仍可按等跨连续板计算，且q/g=5.2/4.06=1.280.3，大于五跨按五跨计算，中间跨全部相同。所以可按照弯矩调幅法计算并可查相关系数。由资料可查得：板的弯矩系数M,，板的弯矩设计值计算过程见下表板的弯矩设计值的计算 表3-1截面位置第一边跨跨中离端第二支座第二边跨跨中中间支座中间跨跨中弯矩系数M1/11-1/111/16-1/141/16计算跨度l0(m)l01=1.63l02=1.65l02=1.65l03=1.80l03=1.80M=M(g+q)l20(kN.m)9.71.671.67/11=2.46-9.71.671.67/11=-2.469.71.651.65/16=1.65-9.71.801.80/14=-2.249.71.801.80/16=1.963.4 板配筋计算由于没有过大的集中荷载的作用和强烈的冲剪作用，故板的配筋计算只考虑其弯矩作用，也就是正截面承载力的计算。板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm，C30混凝土，a1=1.0，fc=14.3 N/mm2，ft=1.43 N/mm2；HRB335钢筋，fy=300 N/mm2；b=min(0.550，0.350)=0.35，min= 0.45ft/fy=0.451.43/300=0.21%。对轴线间的板带，考虑起拱作用，除第一边跨以外的其他跨的跨中和支座的弯矩设计值可折减20%，对应于平面布置图中的B5和B6区域。板配筋计算过程见表。9板的正截面抗弯承载力计算 表3-2项目、边区格板中间区格板第一边跨跨中离端第二支座第二边跨跨中中间支座中间跨跨中第一边跨跨中离端第二支座第二边跨跨中中间支座中间跨跨中弯矩折减系数1.01.01.01.01.01.01.00.80.80.8M（kN.m）2.46-2.461.65-2.241.962.46-2.461.32-1.791.57s=M/1fcbh020.0480.0480.0320.0440.0380.0480.0480.0260.0350.030=1-1-2s0.049b0.049b0.033b0.045b0.039b0.049b0.049b0.026b0.036b0.030168393168393168393168393168393168393168393168393168393168混凝土结构课程设计3.5 板配筋图的绘制1) 构造要求受力筋：因板厚80mm120mm，为方便施工，可采取分离式配筋。板底受力筋伸入支座应过中线且不小于5d，取120mm，意味着中间梁支座有20mm的搭接长度；因q/g3，所以支座处顶部负筋伸入板内不小于a=ln/4，取500mm，直角弯钩长度a=h-15=65mm。构造钢筋：分布钢筋采用B820072.76 kN.m，所以次梁各跨跨中属于第一类T行截面，即按照宽度为bf=2000的矩形截面计算。支座截面负弯矩，下面受压故按宽度为b=200的矩形截面计算。正截面抗弯承载力计算过程列于下表。正截面抗弯承载力计算 表4-3截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座M（kN.m）65-72.7650.02-57.17s=M/1fcbh02(bf)0.0110.1180.0080.092=1-1-2s0.011b0.126b0.008b0.097bAS=bh01fc/fy(bf)（mm2）406465296358ASmin=minbh200200200200选配钢筋2C182C182C162C16实配钢筋面积（mm2）5095094024022) 斜截面抗剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。复核截面尺寸：hw =ho-hf =465-80=385mm且hw/b=385/200=1.93Vmax=77.45 kN，故截面尺寸满足要求又因VC=0.7ftbho=0.71.43200465=93093 NVmax=77450 N，估只需要按构造要求配置箍筋。所以选取取A8250，其中A8Amin=6,s=250svmin=0.24ft/fyv =0.16%满足最小配筋率要求。4.5 次梁配筋图的绘制1) 构造要求次梁为相邻跨跨度相差不超过20%，q/gVmax=77450 N，la1=5d= 90mm，取200mm；伸入中间支座（主梁）时，带肋钢筋，la2=12d=1218=216mm,取250mm，意味着有200mm的搭接长度。.支座顶部负筋的切断长度确定：2C18（16）2根之一切断ln/5+20d=1600mm，另一根切断ln/3=2066取2100mm。架立筋设置2B10 AS/4满足，且与负筋满足搭接长度45d=450取500mm，架立筋在墙支座处也应满足锚固长度即超过中轴线5d取6.25d+d=72.5mm做直角半圆弯起。箍筋搭接不小于50和5d，取100mm，采用135度弯钩，在支座两端ln/6=953取1000mm范围内加密，间距不大于10d=180取100mm相当于10箍筋；且墙支座内设1箍筋。2) 次梁配筋示意图如下所示（详见结构施工图）5 主梁设计按弹性理论计算5.1 主梁荷载设计值为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载，次梁传来的荷载：9.6186.5=62.52 kN主梁自重（含粉刷层）（折算成集中荷载）：（0.65-0.08）0.32.025+2（0.65-0.08）0.020172.01.2=9.33kN恒荷载设计值：G=62.52+9.33=71.85 kN活荷载设计值：Q=11.26.5=72.8 kN5.2 主梁计算简图主梁的实际结构如图所示，主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在400mm400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:边跨：lo1=min(ln+a/2+b/2，1.025ln+b/2)=min(5700，6022)=5700mm中跨：lo2=6000mm主梁的实际结构和计算简图如下所示：5.3 主梁内力设计值的计算主梁边跨与中间跨计算跨度不相等，但6000/5700=1.05216.15 kN.m，所以次梁各跨跨中属于第一类T行截面，即均按照宽度为bf=2000的矩形截面计算。支座负弯矩，下面受压故按照宽度为b=300的矩形截面计算。正截面抗弯承载力计算过程列于下表。正截面抗弯承载力计算 表5-2截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座M（kN.m）216.15-256.77144.82-208.26Mb= M0-Vbb/2-219.08-177.93s=M/1fcbh02(bf)0.0230.1570.0160.126=1-1-2s0.023b0.172b0.016b0.135bAS=bh01fc/fy(bf)（mm2）1041778725570ASmin=minbh390390390390选配钢筋2C16+4C182C18+2C184C182C18+2C18实配钢筋面积（mm2）1419101710171017注：支座处负筋2C18+2C18实际是其中2C18是由支座两端跨中正筋弯起，而剩余2C18才是另外单独配置，且正筋的弯起和负筋的切断皆满足相关构造要求2) 斜截面抗剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)复核截面尺寸：hw =ho-hf =570-80=490mm且hw/b=490/300=1.6Vmax=188.57 kN，故截面尺寸满足要求。又因VC=0.7ftbho=0.71.43300570=171.171 NV171171V171171V箍筋肢数与直径双肢A8双肢A8双肢A8双肢A8ASv=n ASv1（mm2）100.6100.6100.6100.6计算钢筋间距Sc(mm)0136822680实配钢筋间距S(mm)150150150150构造要求Smax350250350350sv=ASv/bs0.22%0.22%0.22%0.22%构造要求svmin0.16%0.16%0.16%0.16%注：由表中计算结构可得，配置箍筋时，虽然计算VC=0.7ftbhoVmax，需要计算配置，但由于相差很小，完全可以按构造配置箍筋（最小配箍率和最大箍筋间距），也能满足，所以最终A81503) 主梁吊筋计算由次梁传给主梁全部集中荷载设计值：F=1.2G+Q=1.262.52+72.8=147.82 Kn则 As=F2fyvsin707=498mm2选用 2A18（As=509mm2）5.5 主梁配筋图的绘制1) 主梁正截面抗弯承载力图（材料