钢筋混凝土整体现浇楼盖的设计.docx

目 录一、设计任务书-2 1、设计任务-2 2、设计内容-2 3、设计条件-2 4、设计成果-22、 设计计算书 -2 1、结构布置及构件尺寸选择-3 2、荷载计算-4 3、按弹性理论设计板-5 4、按塑性理论设计板-105、双向板支承梁设计-156、绘制施工图-28三、参考文献-29四、设计心得 -30一、 设计任务书1、 设计任务某多层工业厂房，采用现浇钢筋混凝土结构，内外墙厚度均为300mm，设计时只考虑竖向荷载作用，要求完成该钢筋混凝土整体现浇楼盖的设计。2、 设计内容（1） 结构布置确定板厚度，对板进行编号，绘制楼盖结构布置图。（2） 双向板设计进行荷载计算，按弹性方法和塑性方法进行内力和配筋计算，绘制板的配筋图。（3）支承梁设计3、 设计条件（1） 楼盖结构平面布置如图1所示。平面尺寸=3.6m，=4.2m，楼面均布活荷载=4.5kn/。（2） 楼面做法：20mm厚水泥砂浆地面，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰砂浆抹底。（3） 荷载：永久荷载主要为板，面层及粉刷层自重，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,分项系数=1.2。分项系数 =1.3或1.4。（4） 材料：采用混凝土强度等级为c30，钢筋采用hrb335钢筋。 4、 设计成果（1） 设计计算书一份。包括封面、设计任务书、目录、计算书、参考文献、附录。（2） 图纸。 结构平面布置图； 板的配筋图； 支承梁的配筋图。图1 楼盖结构平面布置图（=3.6m，=4.2m）二、 设计计算书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，双向板区格一般以3-5m为宜，本双向板肋梁楼盖设计双向板区格平面尺寸=3.6m=4.2m，即支承梁短边的跨度为3600mm，支承梁长边的跨度为4200mm，根据图1所示的柱网布置，选取的结构平面布置方案如图2所示。图2 双向板肋梁楼盖结构平面布置图板厚的确定：连续双向板的厚度一般大于或等于/50=3600/50=72mm，且双向板的厚度不宜小于80mm，故取板厚为100mm。 支撑梁截面尺寸：根据经验，支撑梁的截面高度h=/14/8。 长跨梁截面高度：h=(4200/144200/8)mm=300525mm。故取h=400mm。 长跨梁截面宽度：b=h/3h/2=(400/3400/2)mm=133.3200mm。故取b=200mm。 短跨梁截面高度：h=(3600/143600/8)mm=257.1450mm。故取h=400mm。 短跨梁截面宽度：b=h/3h/2=133.3200mm。故取b=200mm。所以取纵梁和横梁的截面高宽都为h=400mm， b=200mm。2、荷载计算100mm厚钢筋混凝土板： 0.125kn/m3=2.5kn/m2；20mm厚水泥砂浆地面层：0.0220kn/m3=0.4kn/m2；15mm厚石灰砂浆抹底： 0.01517kn/m3=0.255kn/m2；恒荷载标准值： =2.5+0.4+0.255=3.155kn/m2；活荷载标准值： =4.5kn/m2由于活荷载标准值大于4kn/m2，则取=1.3。由可变荷载效应控制的组合：+=（1.23.155+1.34.5）1.0=9.636 kn/m2由永久荷载效应控制的组合：+=（1.353.155+0.71.44.5）1.0=8.669kn/m2可见，对板而言，由可变荷载效应控制。折算恒载设计值： = g+q/2 =1.23.155+1.34.5/2=6.711kn/m2;折算活荷载设计值：= q/2 =1.34.5/2=2.925kn/m2;荷载设计值： =1.23.155+1.34.5=9.636kn/m2;3、按弹性理论设计板此法假定支承梁不产生竖向位移且不受扭，并且要求同一方向的最小跨度与最大跨度之比不小于0.75，即0.75，以防产生较大误差。当求各区格跨中最大弯矩时，活荷载应按棋盘式布置，即应在本区格内以及在其左右前后每隔一区格布置活荷载。它可以简化为：第一种情况内支座近似看成固定支座时，其值为+作用下的跨中弯矩值；第二种情况，内支座近似看成简支时，其值为作用下的跨中弯矩，将上述两种荷载作用下的板得内力相加，即为最后的计算结果。图3 连续双向板荷载棋盘式布置图支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座近似看成固定支座时g+q作用下的支座弯矩。所有区格板按其位置与尺寸分为a,b，c，d 4类，计算弯矩时，考虑混凝土的泊松比=0.2（查混凝土结构设计规范（gb500102002）第4.1.8条）。=+=+下述跨中弯矩系数均为考虑泊松比=0.2后的计算系数，支座处负弯矩仍按式=表中弯矩系数计算。弯矩系数查教程附表。（1）区格板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=100-20=80mm（短跨方向），=100-30=70mm（长跨方向），支座截面=80mm。（2）区格板a，b，c，d各支座处板最大负弯矩计算由于近似地将恒载及活载作用在所有区格板上，则各内部区格板均按四边固定板计算支座弯矩；对于边区格和角区格，内部支承按固定考虑，外部边界支承按实际情况考虑，本设计由于外部边界都为支承梁，按固定考虑，所以计算区格板支座处板最大负弯矩时，各板均按四边固定查系数。又由于各板跨度尺寸相等，所以查得数据均相等。方向上支座：=弯矩系数 =-0.06189.6363.62=-7.718 kn.m/m方向上支座：=弯矩系数=-0.05499.6363.62=-6.856 kn.m/m各区格板四边与梁整体连接，=3.6m，=4.2m。=3.6/4.2=0.86。（3）a区格板计算 区格板的计算跨度=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02736.7113.62+0.06652.9253.62=4.895 kn.m/m=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02066.7113.62+0.04482.9253.62=3.490 kn.m/m配筋计算。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“拱作用效应”，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s为0.95。跨中正弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级） = =200mm = =176mm支座弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级）方向上支座：= =221mm方向上支座：= =211mm（本应在算b板时进行比较后取最大值，但因板跨相等，b板计算此支座时也折减20%，值必相等，所以不再进行比较，直接算。）（5）b区格板计算=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02736.7113.62+0.04262.9253.62=3.989 kn.m/m=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02066.7113.62+0.04012.9253.62=3.312 kn.m/m 配筋计算。边区格板b四周均有梁支承，其跨中弯矩可折减20%，沿x方向，b区格属中间跨，跨中及支座截面的弯矩均可降低20%，沿y方向，因=0.851.5，故楼板边缘算起第二支座即ab交界处弯矩折减20%，边支座不折减。所以折减的弯矩设计值应乘以折减系数0.8，近似取s为0.95。跨中正弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级） = =140mm = =133mm支座弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级）方向上支座：= =261mm= =319mm（因d区格板为角区格板，支座截面弯矩不应折减。）方向上边支座：= =281mm（6）c区格板计算=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02736.7113.62+0.043582.9253.62=4.0264 kn.m/m=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02066.7113.62+0.028592.9253.62=2.8755 kn.m/m 配筋计算。边区格板c四周均有梁支承，其跨中弯矩可折减20%，沿y方向，b区格属中间跨，跨中截面的弯矩可降低20%，支座因与角区格d连接，不折减，沿x方向，因=0.851.5，故楼板边缘算起第二支座即ac交界处弯矩折减20%，边支座不折减。所以折减的弯矩设计值应乘以折减系数0.8，近似取s为0.95。跨中正弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级） = =141mm = =115mm支座弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级）方向上支座：= =261mm= =319mm（边支座不折减。）方向上支座：= =311mm（7）d区格板计算=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02736.7113.62+0.03592.9253.62=3.735 kn.m/m=(mx1+0.2my1)(g+q/2)lx2+(mx2+0.2my2)(q/2)lx2=0.02066.7113.62+0.02802.9253.62=2.853 kn.m/m 配筋计算。d区格板为角区格板，跨中弯矩和支座弯矩均不折减，近似取s为0.95。跨中正弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级） = =141mm = =115mm支座弯矩配筋计算：（钢筋采用hrb335级）方向上支座： = =319mm方向上支座：= =321mm4按塑性理论设计板（1）钢筋混凝土为弹塑性体，因而按弹性理论计算结果不能反映结构的刚度随荷载而改变的特点，与已考虑材料塑性性质的截面计算理论也不协调。塑性铰线法是常用的塑性理论计算方法之一。塑性绞线法，是在塑性绞线位置确定的前提下，利用虚功原理建立外荷载与作用在塑性铰线上的弯矩二者间的关系式，从而求出各塑性铰线上的弯矩值，并依次对各截面进行配筋计算。基本公式：+（+）=（3-）令 n=，=，= （为板短边长度）考虑到节省钢材和配筋方便，一般取=2.0，为使在使用阶段两方向的截面应力较接近，宜取=（）=（） 。先计算中间区格板，然后将中间区格板计算得出的各支座弯矩值作为计算相邻区格板支座的已知弯矩值，依次由内向外直至外区各板可一一解出。对边区格板，角区格板，按实际的边界支承情况进行计算。本设计采用弯起钢筋配筋方式。（2）楼盖划分a，b，c,d四种区格板，每区格板均取=，=（），=2.0，其中为板短边长度，为板长边长度。将跨内正弯矩区钢筋在离支座边处截断一半，则跨内正塑性铰线上的总弯矩，应按下式计算：=（-）+=（-）同理可得 =（-）=作用于板面上的荷载设计值为=1.2+1.3=9.636 kn/m。板的计算跨度（净跨）：=3.6-0.2=3.4m，=4.2-0.2=4.0m，=（4.0/3.4）=1.38 。根据本设计任务资料，该厂房划分好的每区格板，都相等，因此其各板按塑性理论算得的跨内弯矩，支座弯矩都相等，不必由内向外一一解出。a) 弯矩计算跨内塑性铰线上的总弯矩为：=（-）=（4.0-3.4/4）1.38=4.35=2.55支座边负塑性铰线上的总弯矩为：=2.04.01.38=11.04=2.03.4=6.80由+（+）=（3-）（为板短边长度）得4.35+2.55+=解上式可得=1.613 kn.m/m，于是有：b) 配筋计算跨中截面积100-20=80mm，100-30=70mm，支座截面近似取80mm，近似取s为0.95。根据：1、中间跨的跨中截面及中间支座上应予以折减，折减系数为0.8；2、边跨的跨中截面及从楼板边缘算起的第二支座上，当1.5时，折减系数为0.8，当1.52时，折减系数为0.9。本设计资料中，1.5，所以折减系数为0.8；3、角区格不应折减。中央区格板a方向跨中： = =78mm方向跨中： = =65mm方向支座：= =156mm= =156mm方向支座：= =113mm边区格板b方向跨中： = =78mm方向跨中： = =65mm方向支座：= =156mm= =195mm方向支座：= =113mm方向边支座：= =141mm边区格板c方向跨中： = =78mm方向跨中： = =65mm方向支座：= =156mm方向边支座：=