钢筋混凝土梁板结构设计.doc

钢筋混凝土梁板结构设计一 课程设计的目的该课程设计是学完混凝土结构课程,掌握了一定的专业基础知识后的第一次实践性教学环节，该课程设计每人一题，每人每题的设计依据祥见表一、表二与表三。该课程设计的目的在于使学生熟悉结构设计的全过程，学会利用目前国内土木行业中应用最广泛也最先进的PMCAD结构设计软件进行工程结构设计，初步培养学生综合运用所学专业知识分析和解决实际工程问题的能力。1、了解单向板和双向板肋形楼盖的荷载传递路线及其计算简图的确定；通过板和次梁的计算，熟练掌握单向板和次梁按考虑塑性内力重分布计算方法和双向板按弹性理论的内力计算方法。2、通过主梁的计算，掌握主梁按弹性理论分析内力的计算方法和内力包络图及材料抵抗弯矩图的绘制方法。3、正确理解和应用我国现行有关设计规范和规程，了解并熟悉梁板的有关构造要求。学会绘制钢筋材料表，掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式和制图标准的规定，训练学生手工和计算机绘图的基本技能。二 设计资料某三层地下综合体民用建筑的负二层平面如图所示，柱网尺寸为 7.2 m7.2 m。采用钢筋砼现浇单向板肋梁楼盖，楼面活载标准值及楼面构造做法等设计资料如下：1、楼面活载标准值为 8.0 kN/m2，楼面面层采用大理石贴面，自重1.16 kN/m2，板底和梁表面均采用20mm厚水泥砂浆粉刷，自重20 kN/m3。2、梁板均采用强度等级为C 20的混凝土，主梁和次梁的纵向受力钢筋为HRB335级钢筋或HRB335级钢筋，其余均采用HPB235级钢筋。3、板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm；钢筋砼柱截面尺寸为350mm350mm。4、参考资料（1）混凝土结构上、中册，东南大学，同济大学，天津大学合编。（2）砌体结构施楚贤主编；混凝土结构设计规范GB50010-2002。（3）建筑结构制图标准GB/T50105-2001。（4）砌体结构设计规范GB50003-2001。（5）建筑结构荷载规范GB50009-2001。（6）混凝土结构设计规范GB50010-2002.。三设计内容和要求1、合理地确定楼盖结构类型，进行楼盖结构平面布置。2、单向板和次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力；双向板按弹性理论计算内力；主梁按弹性理论计算内力，绘制出弯矩包络图和剪力包络图。3、绘制下列结构施工图（可用一张1#图或用两张2#图）。（1）二层楼面结构平面布置图（标注墙、柱定位轴线编号和梁、柱定位尺寸及构件编号）。（2）楼面板的模板图及配筋平面图（标注板厚、钢筋的直径、间距、编号及定位尺寸）。（3）次梁的模板图及配筋图，（标注次梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸）。（4）主梁的材料抵抗弯矩图，模板图及配筋图（按同一比例绘出主梁的弯矩包络图和材料抵抗弯矩图，标注主梁截面尺寸、梁底标高、钢筋的直径、根数、编号及定位尺寸）。（5）列出主梁的钢筋材料表，写出有关设计说明，如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度等。4、编写设计计算书一本。四. 课程设计时间：第1718周在规定的设计教室进行，6月28日前提交全部课程设计成果两张2图纸（或一张1图纸）和一本设计计算书。设计计算书正文1、设计资料（1） 楼面做法：大理石贴面；钢筋混凝土现浇板；20mm水泥砂浆粉刷（2） 材料：混凝土强度等级C20；梁内受力纵筋为HRB335，其他为HPB235钢筋。2、楼盖的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7.2m、次梁的跨度为7.2m,主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.4m。 l02/ l01=7.2/2.4=3, 按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h2400/40=60mm，对民用建筑的楼盖板，要求h60mm，但考虑荷载较大，取板厚h=70mm。次梁截面高度应满足h=l0/18l0/12=7200/187200/12=400600mm，考虑到楼面活荷载比较大，取h=600mm。截面宽度取为b=300mm。主梁截面高度应满足h= l0/15l0/10=7200/157200/10=480720mm，取h=700mm。截面宽度取为b=350mm。楼盖结构平面布置图见图2。3、板的设计（1）荷载计算板的恒荷载标准值：大理石贴面 1.16 kN/m2 80mm钢筋混凝土板 0.825=2.0 kN/m220mm水泥砂浆 0.0220=0.4 kN/m2小计 3.56 kN/m2板的活荷载标准值： 8.5 kN/m2恒荷载分项系数取1.2；因楼面活载标准值大于kN/m2,且为民用建筑,故活荷载分项系数取1.4。于是板的恒荷载设计值 g= 3.561.2=4.27kN/m2活荷载设计值 q= 8.501.4=11.9kN/m2荷载总设计值 g+q=4.27+11.9=16.17 kN/m2，近似取为g+q=16.17 kN/m2（2）计算简图按内力重分布设计，板的计算跨度：边跨 l0=ln+h/2=2300-100-125+80/2=2115mm1.025 ln=2127mm,取l0=2115mm,中间跨 l0=ln=2300-250=2050mm按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图3所示：（3）弯矩设计值由表11-1可查得，板的弯矩系数m分别为：边跨中，1/11; 离端第二支座，-1/11;中跨中，1/16;中间支座，1/14。故M1=-MB=（g+q）l01/11=16.172.115/11=6.58 kNmMC=-（g+q）l01/14=-16.172.05/14=-4.85 kNmM2=（g+q）l01/16=16.172.05/16=4.25 kNm(4)正截面受弯承载力计算板厚：80mm，h0=h-20=80-20=60mm；板宽b=1000mm。C20混凝土，1=1.0，c=9.6N/mm2;HPB235钢筋，y=210N/mm2。板的配筋计算过程见下表：板的配筋计算截面1B2C弯矩设计值（kNm）6.58-6.584.25-4.85s=M/1cbh00.1900.1900.1230.140=1-0.2130.2130.1320.151轴线计算配筋(mm2)As=bh0c/ y584584362414实际配筋（mm2）8/10110As=5858/10110As=5858130As=3878110As=457轴线计算配筋(mm2)As=bh0c/ y5845840.8362=289.60.8414=331.2实际配筋（mm2）8/10110As=5858/10110As=5856/8110As=3576/8110As=357计算结果表明，均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则； =0.36%，此值大于=0.24%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。4、次梁设计按考虑内力重分布设计。根据本楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。（1）荷载设计值恒荷载设计值板传来恒荷载 4.272.3=9.82 kN/m次梁自重 0.25（0.55-0.08）251.2=3.53 kN/m次梁粉刷 0.02（0.55-0.08）2201.2=0.45 kN/m小计 g=13.8kN/m活荷载设计值q=11.92.3=27.37kN/m荷载总设计值g+q=13.8+27.37=41.17kN/m（2）计算简图次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm700mm。计算跨度：边跨 l0=ln+a /2=6900-120-300/2+240/2=6750mmmin=0.165%,也大于0.2%，故符合要求。2）斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算合最小配箍率验算。验算截面尺寸：hw= h0-hf=490-80=410mm，因hw/b=410/250=1.64Vmax=166.74kN故截面尺寸满足要求。0.7tbh0=0.71.1250490=94.33kN0.20%，满足要求。5、主梁设计主梁按弹性方法设计。（1）荷载设计值为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。次梁传来恒荷载 13.87.2=95.22kN主梁自重（含粉刷）（0.7-0.08）0.32.325+2（0.7-0.08）0.022.320 1.2=14.20 kN恒荷载 G=95.22+14.20=109.42 kN，取G=110 kN活荷载 Q=27.377.2=188.85 kN，取Q=189 kN（2）计算简图主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm；中间支承爱350mm350mm的混凝土柱上。其计算跨度边跨：ln=6900-175-120=6605mm，因0.025 ln=165.125mm0.1，翼缘计算宽度按=6.9/3=2.3m和b+sn=300+6900-350=6730mm,即6.73m，取较小值bf=2.3m。B支座边的弯矩设计值=-612.63+2990.35/2=-560.31kNm。纵向受力钢筋除1跨和B支座截面为两排外，其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。主梁正截面承载力计算截面1B2弯矩设计值（kNm）566.16-612.63311.67-125.82s=M/1 cbh00.0580.5360.0320.0990.9700.6340.9840.948As=M/syh02925.75112.71587.7665.3选配钢筋（mm2）主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。2）斜截面受剪承载力验算截面尺寸：hw= h0-hf=630-80=550mm，因hw/b=550/300=1.8Vmax=387.15kN故截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用10120双肢箍筋，Vcs=0.7tbh0+1.25yvh0=0.71.1300630+1.25210630=361.90kNVA,max=244.30kN Vcs，VBr,max=340.96kN Vcs，支座B截面左边尚需配置弯起钢筋，弯起钢筋所需面积（弯起角取s=45）Asb=( VBl,max- Vcs) /0.8ysins=148.80mm2主梁剪力图呈矩形，在B截面左边的2.3m范围内需布置三排弯起筋才能覆盖此最大剪力区段，现分三批弯起第一跨中的 22钢筋，Asb=380mm2148.80mm2。验