混凝土课程设计----------现浇单向板肋梁楼盖设计

1、一、设计任务与要求某多层工业厂房，采用钢筋混凝土内框架承重， 外墙为370砖砌承重。 设计时，只考虑竖向荷载作用，采用单向板肋梁楼盖，要求完成钢筋混凝 土整体现浇楼盖的结构设计。设计任务每人一题，独立完成。采用A4纸打印或撰写，图纸采用绘制，统一封面格式见附件 1。二、设计内容1、结构布置确定柱网尺寸，柱截面尺寸见表1，主次梁布置与截面尺寸，并进行编号，绘制楼盖结构布置图。2、板设计按塑性分析法计算内力，并绘制板配筋图。3、次梁设计按考虑塑性内力重分布的方法计算内力和正截面极限承载力，并绘制 配筋图。4、 主梁设计3.对比重丫为15203的轻质混凝土结构，表中系数宜 乘以（1.65- 0.03

2、 丫）且不小于I的系数。按弹性方法计算主梁内力，绘制主梁的弯距、剪力包络图，根据包 络图计算正截面、斜截面的承载力，并绘制主梁的抵抗弯矩图与配筋图。三、设计条件1、建筑尺寸见图1和表2 o2、题号：按学号顺序从表 1和表2确定。转专业同学的题号由教师 指定。3、 楼面做法：20厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15厚石灰砂 浆抹灰。4、荷载：永久荷载，包括 梁、柱、板与构造层自重，钢筋 混凝土容重253，水泥砂浆容重 203，石灰砂浆容重 173，分项 系数g =1.2。可变荷载，楼面 均布荷载标准值见表1，分项系 数 k=1.3 o图 1 建筑平面尺寸表1柱截面尺寸与混凝土强度等级班级柱截面

3、尺寸（）混凝土强度等级A10 土木 1300 X300C25A10 土木 2350 X350C30表2班级序号对应的题号、设计尺寸与可变荷载Li X_2(m )可变荷载（2）5.05.56.06.57.07.522.5 X30.0181522293621.6 X28.5291623303721.4 X27.53101724313819.8 X27.34111825323919.6 X25.05121926334018.0 X24.86132027344117.1 X24.0714212835425、材料梁、板混凝土强度等级见表 10主梁、次梁受力钢筋采用 335级钢筋，其他均用300级钢筋。四

4、、进度安排结构计算3天绘制结构配筋图2天计算书、图纸整理1天合计教学周1周6天五、指导教师意见附件2评分标准项分档工作态度设计成果评分出勤率主动性计算书图纸A90以上B80 90C70 80D70以下5一.设计资料设计使用年限50年,结构安全等级为二级，环境类别为一类.楼面做法：20厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15厚石灰砂浆抹灰;荷载：永久荷载，包括梁、柱、板与构造层自重，钢筋混凝土容重253，水泥砂浆容重203，石灰砂浆容重173，分项系数r1.2。均布活荷载标准值5.02，分项系数1.3 o材料：混凝土强度等级 C25 ;主梁、次梁受力钢筋采用 335(300)级钢筋,其他均用300

5、(270)级钢筋。结构布置:.结构布置1. 柱网尺寸确定主梁跨度为6.534m，次梁跨度为5.0m，主梁每跨内布置两根次梁。即板跨2.178m。2. 板厚确定(h )根据高跨比 板厚取h >40=2178/40=54.45。对于工业厂房的楼板，考虑到楼面可变荷载比较大取板厚100。3. 次梁截面尺寸(b*h )根据刚 度要求 1812=5000/185000/12=277416,所以取400mm ，界面宽度3 2之间，取180mm。即b*180*400 。4. 主梁截面尺寸(b*h)根据刚 度要求1510=6534/156534/10=435.6653.4,所以取600mm,界面宽度32

6、之间，取250。即b*250*600 。250500CI500Q5000卫00总 5000120!-<D<DA员4S3 昌 l cgg T 盍250as宿盍结构平面布蓋圏三.板的设计按考虑塑性内力重分布设计根据钢筋混凝土结构设计规范(50010-2010 )规定，本设计中板区格长短边之比为5000/2178=2.3 ，介于2和3之间，可以按单向板计算。1. 荷载计算恒荷载标准值20厚水泥沙浆面层：0.02 X20=0.4m2100mm 厚钢筋混凝土板：0.10 X25=2.5 m215厚混合沙浆抹灰：0.015 X17=0.255m2小计3.155 m2活荷载标准值：5.0 m2永

7、久荷载分项系数 g=1.2 ；因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值2大于4.0kN/m，所以活荷载分项系数取k=1.3 ,荷载设计总值：。2. 板的计算简图次梁的截面为180mm*400 ，现浇板在墙上的支承长度不小于100,取板在墙上的支承长度为120，按塑性内力重分布设计，班的计算跨度：边跨：leu 2=(2178-120-180/2)+100/2=2018mm<Lo112=(2178-120-180/2)+120/2=2028mm所以去 Io1=2018mm。中间跨 02=2178-180=1998mm。因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算，取五跨。以1m宽板作为计 算单元，计

8、算简图如下。板计算简图3. 板的弯矩设计值板的弯矩设计值的计算截面位置1B2C边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/14计算跨度lo（m）101=2.018101=2.018102=1.998102=1.9981/11 X10.29-1/11X1/16 X10.29-1/14X()X10.29XX10.29X2.018 2=3.812.018 23.811.998 2=2.571.998 22.934.板正截面受弯承载力计算对于一类环境，C25混凝土，保护层厚度为15，板厚100,有效高度为=100-20=80，C25 混凝土 2，300 钢筋，270

9、2。对轴线间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计算过程见表。板的配筋计算截面位置1B2C弯矩设计值（kN m ）3.81-3.812.57-2.93aao20.0500.0500.03370.03850.0513<0.0.0393<0.E1<12 s0.0513350.034335轴线计算配筋（2）181<21181<21121<21138<21E a12 取 2122 取 2122 取 2122 取 212实际配筋（2）61306130613061302182182182

10、180.8>121 =0.8 138二计算配筋（2）181<21181<2196.8110.4E ai2 取 2122 取 212<212取<212取轴线212212实际配筋（2）6130613061306130218218218218配筋率验算0.450.45x1.27/27=0.22%=0.22%=0.22%=0.22%0=0.212%注：对轴线间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20% o支座截面受压区高度系数E均小于0.35,满足弯矩调幅要求；X1.27/270=0.212%最少配筋率 0.

11、212%*1000*100=2122。板配筋图5. 板裂缝宽度验算按塑性内力重分布分析裂缝宽度验算属于正常使用极限状态，采用荷载标准组合。按弹性方法计算截面弯矩考虑可变荷载的最不利布置，有'2 ' 2 Mggkl0gqkl0gk gk q/2 3.15KN/m 5KN/m/2 5.65KN/mqk q/2 5KN/m/2 2.5<N/mM1k (0.078 5.655 0.1 2.5) 2.0182KNm 2.81KNmMBk(0.105 5.655 0.119 2.5) 2.0182KN-m3.63KNmM2k (0.033 5.655 0.079 2.5) 1.998

12、2 KN -m 1.53KNmMck(0.079 5.655 0.111 2.5) 1.9982KN -m2.89KNmM3k (0.046 5.655 0.085 2.5) 1.9982KN-m 1.89KNm受弯构件的受力特征系数Cr=1.9，光面钢筋的相对粘结系数0.725混凝土抗拉强度指标1.782 :保护层厚度15<20，取20。计算过程如下表，裂缝宽度均小于一类环 境规范允许值0.3.截面1B2C3Mg g kl 0gq kl02.81-3.631.53-2.891.89As / m m 22182182182182182sk M /(0.87Afeho) / N/mm185

13、.20239.24100.84190.47124.57teAs / Ate0.010.010.010.010.011.10.65 ftk / ( te sk )0.4750.6160.2000.4930.200另/()8.578.578.578.578.571.9c + 0.08 p106.56106.56106.56106.56106.560.08480.14210.01940.09050.02406. 板的挠度验算界面短期刚度由下式确定BsEsAsho1.150.21 3.5 f式中e 2.1*10 5/2.8*10 4=7.5,矩形截面f =0.各截面的短期刚度如下表所示。截面1B221

14、82180.4750.616p= 00.00270.002710113.37652.84491.68821.42242C32182182180.2000.4930.2000.00270.00270.00275.31263.29785.31262.65631.64892.6563gk gk -( qqk)3.155 -(0.8 5.0)5.155KN /m2 211qk-( qqk) -(0.8 5.0) 2.0KN /m22' ' 2 2M1k 0.078g k 0.1qj010.078 5.155 0.1 2.0 2.0182.45KNm第一跨挠度最大，对于等跨连续梁板可只验

15、算该跨挠度。 永久荷载满布,可变荷载在1、3、5跨布置，于是挠度为:af5 Mql248 B6 25 2.45 102018481.6682 10116.23mm云1009mm （符合要求）所以钢筋延伸长度7. 绘制板的施工图板采用分离式配筋。5.0/3.155=1.28<30/4=2018/4=505,取550。分布钢筋采用6200 （ 141 2）大于受力钢筋的15% ;与主梁垂直的附加负筋采用6200，伸入板中的长度为0/4=2018/4=505,取550。长跨方向的墙边配置 6200,伸出墙边长度应满足lo/7=2O18/7=288,取300。短跨方向除了利用一部分跨内钢筋外,中

16、间板带配置6320，边板带配置6400，伸出墙边300。仃总与: 1 上一£11壮戈番 启聲G-.二冒主0B5四.次梁设计次梁的计算单元宽度为2.178m，按塑性内力重分布设计。根据楼盖的实际使用情况，楼盖次梁和主梁的可变荷载均不考虑从属面积的荷载折减。1.荷载设计值：恒荷载设计值板传来的荷载：3.155 X2.178=6.872次梁自重： 0.18 X(0.4-0.10 ) X25=1.35次梁粉刷： 2 X0.015 X(0.4-0.10 )X17=0.153小计8.375活荷载设计值:5 X2.178=10.89荷载总设计值:8.375 X1.2+10.89 X1.3=24.2

17、12.次梁计算简图由次梁实际结构图可知， 次梁在墙上的支承长度为 370mm ,主梁宽度为250mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：1012=(5000-120-250/2)+370/2=4940mm loiX(5000-120-250/2) =4873.9mm故边跨板的计算跨度取i=4873.9mm中间跨:l02 5000-250=4750mm24- 21Kh?i3.次梁正截面承载力计算因边跨和中间跨的计算跨度相差(4899.5-4800 ) /4800=2.1%小于10% ,可按等跨连续梁计算。由表可分别查得弯矩系数M和剪力系数V o次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：次梁的弯

18、矩设计值的计算截面位置1B2C边跨跨中离端第二支中间跨跨中中间支座座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)Io1 =4.874101 =4.874102=4.750102=4.7501/11X-1/11X1/16X-1/14X24.21X24.21X24.21XMm (g q)l：()4.87424.87424.75224.21 X4.75 239.02=52.2852.28=34.14次梁跨中截面按T形截面计算边跨：bfl°：3=4.874/3=1.62mbfb S°=0.18+1.97=2.15m取 bf =1.62m中间跨:bf i0 3 =

19、4.75/3=1.58mbf b So =0.2+1.97=2.17mK取 f =1.58m次梁计算表格截面1B2C弯矩设计值（kN m）52.28-52.2834.14-39.02bf 或 b()1620180158018052.28x10 6/(1x11.52.28x10 6/(1x11.34.14x10 6/(1x11.39.02x19999sM /(!fcbh20)x1620x365 2)=x180x365 2)=x1580x365 2)=x180x30.02040.1850.01360.1401 Ji 2 s0.02060.2063<0.350.01360.15150.0206

20、x1620x360.2063x1800.0136x1580x360.1515x选计算配筋(2)Abhfc/ fy(mm)5x365x11.9/3005x365x11.配x11.9/300=537.6x11.9/300=394.8钢=483.2=311.1筋实际配筋（2）2 0183 01620162 _016509303402402支座截面受压区高度系数均小于0.35，满足弯矩调幅要求；最少配筋率验算：（）=402心80x400）=0.56%最少配筋率（0.2% ， 45ft） 45ft45*1.27/270=0.212%，所以满足最少配筋率要求。4.次梁斜截面承载力计算次梁的剪力设计值的计算

21、截面位置A边支座B（左）离端第二支座B（右）离端第二支座C中间支座剪力系数V0.450.60.550.55净跨度1=4.7551=4.7552=4.7502=4.750v v(g 机0.45x24.21x4.7550.6x24.21x4.7550.55x24.21x4.7500.55x24.21x4.75()=51.80=69.07=63.25=63.25复核截面尺寸：'365-100=265mm 且265/180=1.47<4,故截面尺寸按下式计算:>=69.43故截面尺寸满足要求次梁斜截面承载力计算见下表截面AB左B右CV (kN)51.8069.0763.2563.2

22、50.25 cfcbh0(kN)0.25 X1.0 X11.9 X180 X365=195.5>V截面满足要求Vc 0.7 ft bh (kN )0.7 X 27 X180 X365=58.4<V按计算配箍选用钢筋262620626AsvnAsv157575757s 1.0fyvAvho/(V Vc)526.51158.21158.2实配箍筋间距S20020020020086.48>V86.48>V86.48V86.48>V满足满足满足满足验算最小配箍率:弯矩调幅时要求的配箍率下线为-3，满足最少配箍率要求。0.3ft-3，实际配箍率 /()=57/(180*20

23、0)1.58*105. 次梁裂缝宽度验算g'kio2 gq kl0gk gk qk/4 8.375KN/m 10.89KN /m/4 11.098KN /mq'k 3qk /4 3 5KN / m/4 3.75KN / mM1k (0.078 11.098 0.1 3.75) 4.872 KN -m 29.42KNmMBk(0.105 11.098 0.119 3.75) 4.872KNm38.22KNmM2k(0.033 11.098 0.079 3.75) 4.752 KN -m 14.95KNmM(0.079 11.098 0.111 3.75) 4.752KNm29.1

24、7KNmM3k (0.046 11.098 0.085 3.75) 4.752KN*m 18.71KNm受弯构件的受力特征系数Cr=1.9，光面钢筋的相对粘结系数1.025混凝土抗拉强度指标1.782，保护层厚度25。计算过程如下表，裂缝宽度均小于一类环境规范允许值0.3截面1b2C3' 2 ' 2Mg g k1 0gq kl029.42-38.2214.95-29.1718.71As / m m 2509603402402402sk M /(0.87A；ho) / N/mm2182.01199.6117.1228.5146.6teAs / Ate0.010.010.010.0

25、10.011.10.65 ftk / ( te sk )0.6460.6860.3950.7390.537刃()18.016.016.016.016.01.9c + 0.08 p191.5175.5175.5175.5175.50.2040.2170.0730.2680.1256. 次梁的挠度验算Bs式中跨刚度连续梁计算边跨跨中挠度2.0 105 509 36521.150.21 3.5 f1.150.646 0.2 6 "A °.00771 3.5 2.191.38 1013e2.0*10 5/2.8*10 4=7.14(bf b)hf (1620 180) 100bho

26、180 3652.19509Asbh0180 3650.0077长期刚度:13BBs1.38 102.00.69 1013g kgk 1/ 4 qqk8.375KN /m0.8 10.89KN /m 10.533KN/m3q k 3/4 qqk0.8 5KN / m 3.0KN/m4Mik 0.078g k 0.1q k)l0i 0.078 10.533 0.1 3.04.874226.64KNm挠度:25 Mqlo af48 B625 26.64 104874石9.55mm480.69 10莎24.4mm (符合要求)7. 绘制次梁施工图无弯起筋配置。次梁腹板高度365-100=265<

27、;450,所以两侧不需要配置构造钢筋。次梁为等跨连续梁且相邻跨度相差不超过20%,又均布活荷载与均不恒载的比值10.89/8.375=1.3<3,支座截面第一批钢筋切断点离支座边为5+204874/5+20x16=1295, 取1500。第二批钢筋截断点离支座边缘为3=4875/3=1625, 取2000。支座截面的2 014通长，兼作架立筋,伸入支座长度(0.14x300/1.27)33529。下部纵向受力钢筋在中间支座的锚固长度1212x16=192 ，取200。配筋图如下：o_L0020DU:-50rlnpa五.主梁设计主梁计算单元宽度为5.0m，按弹性方法设计1. 荷载设计值为简

28、化计算，将主梁的自重等效为集中荷载。次梁传来的荷载：8.375 X5.0=41.88主梁自重(含粉刷)：(0.60-0.10 ) X0.250 X2.178 X252 X( 0.60-0.10 )X0.015 X2.178 X17 =7.36恒荷载设计值:活荷载设计值:41.88+7.36=49.2410.89 X5.0=54.452. 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370,中间支承在300 X300的混凝土柱上，其计算跨度按以下方法确定:边跨:101 = 22=(6534-150-120)+370/2+300/2=6599mmlo1=1.0252=1.025

29、(6534-150-120)+300/2=6420.6mm故 1=6420.6mm中跨 2=6534-150+150=6534mm计算简图如下图：24.21KN/mcibi、 6O54”1874.0|4750|37504750|4871.03. 内力设计值计算与包络图绘制因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。弯矩值计算弯矩：M kQI k2Q|，式中k1和k2由附表1查得序号荷载简图kM 1kMakMbk m2kMbkMc仝f 1# f/4儿0cD(m)223.91169.6-143.118.3118.3-143.9528852剪力设计值：剪力：V ksG K4Q,式中系数k3，k4,由

30、附录仲查到，不同截面的剪力值经过计算 如表所示。主梁的剪力计算（）项次荷载简图k 匸kVBlkVBr恒载厶门H皿丄ABCP0.733-1.2671.0036.09-62.3949.24活载f 2Q| 卩0.866-1.134047.15-61.750活载ABcT0.689-1.3111.22237.52-71.3866.54活载Q|射叫IQ 1-0.089-0.0890.778-4.85-4.8542.36内 力 组 合1.2 +1.3 104.60-155.1459.091.2 +1.3 92.08-167.66145.591.2 +1.3 37.00-81.17114.16最不利荷载组合项

31、次+()104.60-167.66145.59弯矩、剪力包络图绘制4.主梁正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算，翼缘计算宽度lo/3=642O.6/3=214O.2mm，和12(250+12*100)1450mm。中较少值，故 1450mm.B支座的设计弯矩：X49.24+1.3 X54.45 X0.3/2224.95纵向受力钢筋除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，正截面受弯承载力计算过程如下表：主梁正截面受弯承载力与配筋计算截面1B2弯矩设计值()223.91224.95118.38-35.64b和h14505402505401450565250 565

32、sM/（!fcbh20）0.0450.2590.02150.03750.97690.84710.98910.9809选配钢筋计算配筋(2)2A (M / sfyh0) / mm1414.81639.2706.1214.4实际配筋(2)4 ©225 ©222 ©222 ©2215201900760760最少配筋率验算:()=760/(250x600)=0.51%最少配筋率(0.2%，45ft)0.2%，所以满足最少配筋率要求。5. 主梁斜截面受剪承载力计算(1 )截面尺寸验算：hw h0 h'f 540mm-100440440/250=1.76&l

33、t;4,属于一般梁,截面尺寸按下式验算：0.25 cfcbh00.25 X1.0 X11.9 X250 X540401.6>167.66截面满足要求。(2)计算所需腹筋采用 8200双肢箍：Vcs 0.7ftbho 1.0fyvh0Asv/s =0.7 X 1.27 X 250 X 5401.0 X 270 X 540 X101/200193.6102.36< , 所以不需要配置弯起筋。(3)验算最少配箍率弯矩调幅时要求的配箍率下线为0.24f 024x1.27/270=1.13*10-3，实际配箍率/()=101/(250x200)=2.02x10-3,满足最少配箍率要求。6. 主梁裂缝宽度验算受弯构件的受力特征系数cr=1.9，光面钢筋的相对粘结系数1.025混凝土抗拉强度指标1.78 2，保护层厚度25。计算过程如下表，裂缝宽度均小于一类环境规范允许值0.3截面1B2Mg 9 k1 0gq kl0178.17-179.0