钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖

1、钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计指导书水利水电工程 2011 级2013.12第一部分设计任务书一、设计目的钢筋混凝土结构课程设计是水工专业教学的重要内容， 通过课程设计一方面加深同学门对本课程所学内容的理解， 做到理论联系实际， 另一方面让同学们进行工程师的基本训练，为走向工作岗位打下一定基础。二、设计题目钢筋混凝土整体式单向板肋形楼盖设计三、设计资料某水电站生产副厂房为 3 级水工建筑物，采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖，其结构布置如图 1 所示：0D215000006C000000柱300*300681B00060A2502120588060006000600015880123456图

2、 1结构柱网楼盖设计条件如下：1）厂房按正常运行状况设计；2）楼面均布荷载标准值为6kN/m2；3）楼面层用 20mm 厚水泥砂浆抹面（重度为 20kN/m3），板底及梁用 15mm 厚混合砂浆粉底（重度为17kN/m 3）；4）混凝土强度等级为C20,钢筋除主梁和次梁的主筋采用HRB335 级钢筋外，其余均采用 HPB235 钢筋；5）结构环境类别为一类；6）使用要求：梁、板允许挠度如下：楼盖允许挠度（以计算跨度l 0 计算）当 l 0 <6m 时l0 /200( l 0 /250)当 6m< l 0 <12ml 0 /300( l 0 /350)当 l 0 >12m

3、 时l 0 /400( l 0 /450)注：表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件。最大裂缝宽度允许值如下:环境类别一二三四五最大裂缝宽0.40mm0.30mm0.25mm0.20mm0.15mm度限值7)采用的规范 : 水工混凝土结构设计规范(SL191 2008)。四、设计内容和要求（ 1）完成设计计算书一份。内容包括：1）板、主梁和次梁的截面尺寸的拟定；2）板、主梁和次梁的荷载计算、内力计算（按弹性体系方法）主梁的弯矩包络图和剪力包络图；3）构件截面配筋计算。（2）绘制楼盖结构施工图（2 号图纸）。内容包括：1）梁板结构布置图；2）板的模板图及配筋图；3）次梁的模板图及配筋

4、图；4）主梁模板图、配筋图及材料图；5）主梁钢筋表；6）设计说明，如混凝土强度等级、钢筋级别、混凝土保护层厚度、钢筋的制作及构件的抹面粉底等。1.厂房梁格布置及截面尺寸确定确定主梁的跨度是 6.0m,次梁的跨度是 6.0m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为 2.0m,厂房结构的平面布置图如图所示。按高跨比条件要求板的厚度要求是 h120mm ,所以去 h120mmhl / 40 =2000/40=50 ，对于水电站厂房的次梁截面高度应满足 (1/18 1/12) l =(1/18 1/12) ×6000=333 500mm，取h=500mm，截面宽 b=(1/3 1/2)h=(1/

5、3 1/2) ×500=167 250mm，取 b=200mm。主梁截面高度应满足 h=(1/15 1/10 )l =(1/15 1/10) ×6000=400600mm,取h=600mm，截面宽度 b=(1/3 1/2)h=(1/3 1/2) × 600=200 300mm,取 b=250mm。2.板的设计 -按考虑塑性内力重新分布设计（1）.荷载计算恒载标准值20mm 厚水泥砂浆面层：g10.02200.4KN / m2120mm 厚钢筋混凝土板： g20.12253KN / m215mm 厚混合砂浆粉底：g30.015 170.255KN / m2则恒载的大

6、小 :g4 g1g2g33.655KN / m2活载标准值 6KN / m2有查表可知恒载的分项系数为1.05，活载的分项系数为1.2则： 恒载的设计值g3.6551.05 3.83775KN / m2活载的设计值q61.27.2KN / m2荷载的总设计值 gq11.02775KN / m2此时取 11KN / m2（ 2） .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200mm,现浇板在墙上的支持长度 a=120mm,按塑性内力重分布设计， 板的计算跨度为：边跨按以下两项较小的那个即可：l0l nh / 22000100120601840mml0l na

7、 / 22000100120601840mm此时 l0l n 1840mm故 l 01840mm中间跨度 l01800mm板的计算简图如图所示。（3）.弯矩设计值因为跨中弯矩与跨边弯矩的差值（1840-1800）/1800=2.2%小于 10%，故可以按等跨连续板进行计算： 板的弯矩系数为M，板的弯矩设计值计算过程见下表：截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/16M截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/16计算跨度l 0 1.84l 0 1.84l01.8l01.8MM (gq)l 0211 1.

8、841.84111.841.84111.81.811 1.81.8（）1/113.39-1/11-3.391/ 162.23（- 1/ 16） -2.23考虑中间拱起作用3.39-3.391.784-1.784（ 4） .配筋计算板厚 120mm,由于工作环境是一类，则保护层厚度为20mm,故板的有效高度 h012020100mm，C20混凝土，fc9.6N / mm2 ， HPB235钢筋，f y210N / mm2。配筋计算过程如下表截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩设计值3.39-3.391.784-1.784（ KNm）s KM / fcbh020.0420.0420.

9、02280.02281-1- 2 s0.0430.0430.0230.023计算配筋（ mm2 ） 196.6196.6105.1105.1Asbh0 fc / f y选用配筋面积8240824062606260（ mm2 ）209209109109最小配筋率0.240.240.240.24构造要求8170817081708170钢筋实际面积（ mm2 )288288288288有此时 q / g3故 aln / 4（ 5） .板的配筋图如图所示（其中除了有计算钢筋以外还有部分构造钢筋）。3. 次梁的计算（考虑塑性内力重分布的方法计算）（1）.荷载的计算板传来的恒载：3.655 27.31KN

10、 / m次梁的自重：250.2（0.5 - 0.1） 2KN / m次梁粉刷抹灰： 170.015 （0.5 - 0.1） 1.8 0.1836KN / m恒载的标准值：7.312 0.1836 9.4936 KN / m 取 9.5KN / m活载的标准值：6 212KN / m故荷载的效应组合： 1.059.5121.224.375KN / m取 24.4KN / m（ 2）计算简图各跨的跨长：中间跨： l 0l n 6000 250 5750mm边跨： l0l na / 26000 125 120 60 5815mml01.025l n5893.75mm故：取最小值 5815mm又：跨度

11、差（ 5815-5750）/5815=1%<10%故还是可以按照等跨进行计算。次梁的计算简图如下图所示：（3）内力计算弯矩的计算截面位置边跨跨中离端第二支 中间跨跨中座中间支座弯矩系数M1/11-1/111/16-1/16MM (gq)l 021/11 24.4- 1/ 11 24.41/16 24.4- 1/16 24.45.8152755.8152-755.75250.45.752-50.4（ KN m）剪力的计算截面位置墙支座第一支座左第一支座右中间支座建立系数0.450.60.550.55Vql n0.45 24.45.815 0.624.4 5.8150.55 24.45.81

12、5 0.55 24.4 5.815（KN）63.885.17878（ 4）正截面强度计算1.次梁跨中截面按T 形截面计算对边梁： bf ,5815/ 31938mm1.94mbf ,bSn0.22.02.2m故： bf ,1.94m,对中间跨： bf5750 / 31916mm1.92mbf ,bSn0.22.02.2m故： bf ,1.92m支座截面按矩形截面计算。2. 判断截面的类型已知 h0h35 465mm ， f y300N/ mm2 ，则：,hf / 2) 9.6 1920120(465 60) 895.8KN m > 75KNmfcbf hf (h0因此跨中截面属于第一类

13、T形截面，同样跨中截面也是属于第一类T 形截面。次梁正截面强度计算如下图所示：截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中中间支座弯矩设计值（ kN75-7550.4-50.4m ）s KM / f cbh01.275106 /(9.61.275106 /(9.61.250.4106 /(9.61.250.42106 /(9.6220.2162004652 )0.2162004652 )0.144200465 )0.144200 465 ) 112s0.2460.2460.160.16计算配筋（mm2 ）选 Abhf/ f0.2462004650.2462004650.162004650.16200

14、465cys09.6 / 300732.19.6 / 300732.19.6 / 300476.29.6 / 300476.2配钢筋2222222 18218实际配筋（ mm2）As=603As=603As=509As=509As /bh 509/ 2005000.51%又最小配筋率：min(0.45 1.1) / 300 0.165%此时： 0.51%>0.165%故满足最小配筋率的要求。（5） .斜截面强度验算,hwh0hf465 120345mm又 hw / b345 / 2001.7254故斜截面强度验算可以按下表进行计算：截面位置边跨支座离端第二支座左离端第二支座右中间支座V(

15、KN )63.885.178780.25 fc bh0 ( KN )223.2 >KV截面满足Vc0.7 ft bh0(KN )71.6<KV需配箍筋选用钢筋2 62 62 62 6AsvnAsv156.656.656.656.6s1.25 f yv Asv h0 /( KVVC )1390.35225.9314314实配箍筋间距200200200200此时箍筋的配筋率56.6 /(200200)0.142%0.15%故此时箍筋的配筋不合理，可以采用2 8. 其他参数不变。（ 6）根据计算结果及构造要求，绘制次梁的配筋图如图所示。4. 主梁的计算（按弹性理论进行计算）（1）. 荷载

16、的计算恒载的计算次梁传来的恒载：9.5 6 57KN主梁的自重： 250.25 （0.6- 0.12） 2 6KN抹灰的重量： 170.015 22（0.6 - 0.12） 0.4896KN恒载的设计值：G1.05 （576 0.4896） 63.66KN可取 66.7KN活载的计算：次梁传来的活载的标准值：12672 KN活载的设计值： Q1.27286.4KN（2）. 计算简图各跨的跨度计算如下：中间跨 l0l c6000mm边跨： l0lna / 2b / 2580060150 6010mml0lb/ 25945150mm1.025 n6095取较小值 l06010mm又跨度差（6010

17、 - 6000）/ 60000.17% 10%故可以按等跨进行计算。主梁的计算简图如图所（3）. 内力的计算1. 集中荷载作用下的内力计算由上面的计算过程可知， 在此题的计算过程中就只有集中荷载 G和 Q的作用的计算，可以把梁每跨等分为十份，此时恒载作用的点可以认为是 点的分布如下图所示。序号37支座13V1V2V315荷 载类型18547.3-92.318.449.934.467.718.4恒载2活载135.113.-65.3-65.75.5-97.30-65.39433活载-19.-45.-65.390.2-10.-10.986.490.26794活载109.48.8-152.35.861

18、-111.104.57.584855最不利设计=V=V=V =MmaxMmaxMmaxMmaxmaxmaxmaxMmax值220.160.-157.108.125.23.1172.108.5275642Mmin=Mmin= Mmin=Mmin=Vmin=Vmin=Vmin=Mmin=65.41.6-244.-46.39-77.467.7-46.979弯矩和剪力的计算公式如下：M1M GK2MQKV1VGK2VQK此时 ： VGKGVQKQ此时 MGKGl063.7 6 382.2KN mM QKQl 086.46 518.4KN m其中1212 可以通过查表的到。其系数如下：其中支座是指离端的

19、第二个支座， V1 端上制作处的剪力， V2 是指离端第二个支座左边的剪力， V3是指离端第二个支座右边处的剪力。1 号恒载作用时的系数 ：3 号点是7 号点是支座处13 号点是15 号点是V1 的系数V2 的系数V3 的系数111111110.18820.0614- 0.0231- 0.01470.0071 0.00360.22250.0390.1434- 0.0539 - 0.03430.01670.01270.1236-0.0728- 0.0952- 0.077 - 0.0490.02380.0182-0.252-0.0455- 0.05950.14140.0326- 0.0119 -

20、0.00910.048-0.0273- 0.03570.0870.087- 0.0357 - 0.02730.0480.62720.2048 - 0.077- 0.0490.02380.01820.748-0.3728- 0.7952 - 0.077 - 0.0490.02380.0182-0.50640.0910.1190.7280.272 - 0.119- 0.09112 号活载作用时3 号点是2 0.18820.06140.00710.00550.26227 号点是20.0390.14340.01670.01270.2188支座处2-0.0728- 0.0952 0.0238 0.018

21、2-0.12613 号点是2 -0.0455- 0.0595- 0.0119 - 0.0091-0.12615 号点是2-0.0273- 0.0357- 0.0357- 0.0273-0.126V1 的系数20.62720.20480.02380.01820.874V2 的系数V3 的系数22-0.3728- 0.79520.02380.0182-1.1260.0910.1190.1190.09103 号活载作用时3 号点是7 号点是支座处13 号点15 号点是V1 的系数V2 的系数2222222-0.0231- 0.0147-0.0378-0.0539- 0.0343-0.0882- 0.

22、077 - 0.049 -0.1260.1414 0.0326 0.1740.0870.0870.174-0.077 - 0.049-0.126-0.077 - 0.049-0.126V3 的系数20.7280.27214 号活载作用时3 号点时7 号点是220.18820.0614 - 0.0231- 0.01470.21180.0390.1434 - 0.0539- 0.03430.0942支座处2 -0.0728 - 0.0952- 0.077 - 0.049 -0.29413 号点是15 号点是V1 的系数V2 的系数2-0.0455-0.0595 0.1414 0.0326 0.06

23、92-0.0273- 0.0357 0.087 0.0870.11120.62720.2048 - 0.077- 0.0490.7062-0.3728- 0.7952 - 0.077 - 0.049-1.294V3 的系数2 0.091 0.119 0.728 0.272 1.21其弯矩包络图和剪力包络图如下图所示：（4）正截面强度计算1.主梁跨中截面按T 形截面计算,6010/ 3取对边梁： bf2003mm 2mbf,b Sn0.2 6 6.2m,2m故： bf对中间跨： bf,6000/ 3 2000mm 2m,bfbSn0.266.2m故： bf ,2m支座截面按矩形截面计算。2. 判

24、断截面的类型主梁可能考虑是上下都得配筋，可能是双筋配筋。已知 h0h70530mm， f y300N / mm2 ，则：fcbf , hf , (h0hf / 2)9.62000 120 (53060)1082.88KNm > 244.7KNm因此跨中截面属于第一类T 形截面，同样跨中截面也是属于第一类T 形截面。此时中间支座的间支计算的支座设计值V0GQ66.786.4153.1KN其中中间支座的弯矩设计值：MM maxV0b / 2244.7153.1 0.32221.7KN截面位置边跨跨中离端第二支座中间跨跨中弯矩设计值（ kN m ）220.2-221.7108.6-46.91.

25、2220.2106/(9.61.2221.7106 /(9.61.2108.66/(9.61.246.9106/(9.625020.39510s KM / f cbh02505302 )0.392530 )2505302 )0.1942505302 )0.0832 11 2 s0.535>0.4680.542 >0.4680.2180.087计算配筋 （ mm2）选 Asbh0 fc / f y0.2182505300.0872505309.6 / 300924.39.6 / 300368.9配钢筋320216实际配筋 （ mm2）As=942As=402对于边跨跨中和离端第二个支座要用双筋配筋, 故其配筋过程如下。对于 HRB335 级钢筋，受压钢筋考虑受压为单层，故可以取a,45mm对于边跨跨中：As, KM,21069.6 250 5302f cbh01.2 2