混凝土课程设计计算书

1、.河南工程学院钢筋混凝土结构课程设计某工业厂房现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计学生姓名：学 院：专业班级：专业课程：指导教师：2015 年 12 月 25 日资料.某工业厂房现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计一、设计资料1. 楼盖梁格布置楼盖梁格布置如图 1 所示（楼梯间在此平面外），主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主梁、次梁的跨度见表 1。图 1 楼盖梁格布置平面图表 1 楼面活荷载、主梁、次梁跨度楼面活荷载标准序号值（ kN/m 2）2）次梁跨度（ m m） 主梁跨度（ mm）8 6 6000 63002. 楼面做法水磨石，钢筋混凝土现浇板， 20mm混合砂浆抹底。3. 楼面荷载均布活荷载标

2、准值见表 1。资料.4. 材料混凝土强度等级 C30；梁钢筋采用 HRB400级钢筋，板钢筋采用 HPB300级钢筋。二、楼盖的结构平面布置主梁沿着横向布置， 次梁沿着纵向布置。 主梁跨度为 6.3m，次梁跨度为 6.0m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为6.3 / 3 2.1m , l02 /l 01= 6.0/ 2 .1= 2.85 , 2< 2.85< 3, 则板按照单向板设计，但应适当增加沿长跨方向的分布钢筋，以承担长跨方向的弯矩。按跨高比条件，要求板厚 h 2100/ 30 70m m，对工业建筑的楼盖板，要求h 70mm，从安全角度考虑，取板厚 h 80 mm。次梁截

3、面高度应满足： h l 0 /18 l 0/12 6000/ 18 6000/12 334 500mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取 h 400mm。次梁的截面宽度：b ，取b 200mm。h/3 h / 2 400/ 3 400/ 2 134 200mm主梁的截面高度应该满足：h 0 / 15 0 / 10 6300 / 15 6300 / 10 420 630 ，取h 500m m。主梁截面l l mm宽度取 b 300mm。楼盖结构平面布置图如图 2所示。资料.图 2 结构平面布置图三、板的设计1. 荷载板的永久荷载标准值2水磨石面层 0.65kN/m2 80mm钢筋混凝土板0.8 25

4、 2.0kN/m2 20mm混合砂浆0.2 ×17 = 0.34kN/m2 小计 0.65+2.0+0.34=2.99kN/m2板的可变荷载标准值6.0 kN/m永久荷载分项系数取 1.2 ；因楼面可变荷载标准值为2 4 .0 kN/m 26.0 kN/m ，所以可变荷载分项系数应取 1.3 。于是有板的2 永久荷载设计值 g=2.99 ×1.2=3.59kN/m资料.2 可变荷载设计值 q=6 ×1.3=7.8kN/m2 荷载总设计值 g+q=3.59+7.8=11.39kN/m2 近取 g+q=11.40kN/m2. 计算简图按塑性内力重分布设计。次梁截面为

5、200mm× 400mm，板的设计跨度为：边跨 l l mmn 2100 200/2 200 001中间跨 l02= ln = 2100- 200=1900mm因为跨度相差小于 10%，可按等跨连续板计算。取 1m宽板带作为计算单元，计算简图如图 3 所示。图 3 板的计算简图3. 弯矩设计值不考虑板拱作用截面弯矩的折减。由混凝土结构 - 中册表 11-1 可查得，板的弯矩系数m 分别为：端支座-1/16 ；边跨中， 1/14 ；离端第二支座， -1/11 ；离端第二跨跨中 1/16 ；中间支座-1/14 ；中跨中 1/16 。故有各弯矩值：2 2M (g q)l /16 11.40

6、 2.0 /16 2.85kN mA 012 2M 1 ( g q)l01 /14 11.4 2.0 /14 3.26kN m2 2M (g q)l /11 11.40 2.0 /11 4.16kN mB 012 2M (g q)l /14 11.4 1.9 /14 2.94kN mC 022 2M 2 M 3 (g q)l 02 /16 11.4 1.9 /16 2.57kN m资料.4. 正截面受弯承载力计算环境类别一类， C 30 混凝土， 板的最小保护层厚度 c 15mm。假定纵向钢筋直径 d 为 10mm板, 厚 80mm则, 截面有效高度：h0 h c d / 2 80 15 10

7、/ 2 60mm；板宽b 1000mm。C30 混凝土， 1 1.0 ，2fc 14.3kN / mm ；HPB300钢筋，2fy 270N / mm ,2ft 1.43 N / mm 。板配筋计算的过程见表 2。表 2 板的配筋计算截 面 A 1 B 2 C弯矩设计值（ kN m）2.85 3.26 -4.16 2.57 -2.94sM2/( fcbh1 0)0.55 0.063 0.081 0.050 0.0570.56 0.07 0.084 0.052 0.0591- 1- 2 s2计算配筋(mm)As bh f / f0 1 c y190.7 222.4 270.1 165.2 187

8、.48200 8200 8200 8200 8200 实际配筋As 251 As 251 As 251 As 251（mm 2）2）As=251计算结果表明， 支座截面的 均小于 0.35，符合塑性内力重分布的原则； 且As/bh= 201 1000 80 0 221 0 45 0 .45 127 270 0 212 0 2 , 满足最小/( × )= . %> . ft/fy= ×. / = . %> . %配筋率的要求。资料.四、次梁设计根据本车间楼盖的实际使用情况， 楼盖的次梁和主梁的可变荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。1. 荷载设计值永久荷载设计值板传来

9、的永久荷载 3.59 2.1 7.54kN / m次梁自重 0.2 ( 0.4 0.0 8) 25 1. 2 1.92kN/ m次梁粉刷 0.02 (0.4 0.0 8) 2 17 1.2 0.26kN/ m小计 g 7.54 1.92 0.26 9.72kN / m可变荷载设计设计值q 7.8 2.1 16 .38kN / m荷载总设计值g q 9.72 16 .38 26. 1kN / m2. 计算简图按塑性内力重分布设计。主梁截面为 300mm×500mm。计算跨度：边跨: l ln 6000 100 300 / 2 5750mm01中间跨: l02 ln 6000 300 5

10、700mm因跨度相差小于 10%可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图如图 4 所示。图 4 次梁计算简图资料.3. 内力计算由混凝土结构 - 中册表 11-1，表11-3 可查得， 板的弯矩系数 m 分别为：端支座-1/24 ；边跨中 1/14 ；离端第二支座 -1/11 ；离端第二跨跨中 1/16 ；中间支座-1/14 ；中跨中 1/16。剪力系数a 分别为： A支座内侧 Ain ：0.50; 离端第二v支座外侧 Bex ：0.55；离端第二支座内侧 Bin ：0.55 ；中间支座外侧 Cex ：0.55 ；中间支座内侧C ：0.55 。故有弯矩设计值：in22M A (g q)l /24 2

11、6.1 5.75 /24 36.0kN01m2 2M (g q)l /14 26.1 5.75 /14 61.64kN1 01m2 2MB (g q)l /11 26.1 5.75 /11 78.45kN01m2 2M (g q)l /16 26.1 5.7 /16 53.0kN2 02m2 2MC (g )l /14 26.1 5.7 /14 60.57q kN02mM 3 M 2 53.0kN m剪力设计值：VA 0.50( g q)ln1 0.5 0 2 6.1 5.75 75.04kNVBl 0.55( g q)ln1 0.5 5 26.1 5.75 82.54kNVBr 0.55(

12、g q)ln2 0.5 5 2 6.1 5.7 0 81.82kNVC VBr 81.82kN4. 承载力计算1）正截面受弯承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按 T 形截面计算，翼缘宽度取bf /3 6300/ 3 2100 ，b b s mml mm f 200 1900 2100 ，nbf 12 200 12 80 1160 mm三者中的较小值， 故取bf 1160mm。所有b hf截面钢筋均布置一排。资料.环境类别一级， C 30 混凝土，梁的最小保护层厚度 c 20mm 。假定箍筋直径10mm, 纵向钢筋直径 20mm，则一排纵向钢筋 h 400 20 10 20/ 2 360mm0

13、。C 混凝土， 1 1.0， c 1，302fc 14.3N/ mm ，2ft 1.43N/ mm ；纵向钢筋采用 HRB400钢，2fy 360N/ mm ，2fyv 360N/mm 。fcbf hf (h0 hf / 2) 1.0 14.3 1160 80 (360 80/ 2) 265kN m M max 78kN m 1截面均属于第一类 T 形截面。正截面承载力计算过程见表 3。表 3 次梁正截面受弯承载力计算截 面 A 1 B 2 C弯矩设计值（kN -36 61.64 -78.45 53.0 -60.57m）2M /(f bh)36106s1c 0或 1 14. 3 200 360

14、2161. 6414. 31061160360216 =078. 45 1014. 3 200 3602153.14. 301061160316026 0. 571 4. 31062003602M /(s 1f bcfh02)=0.097 =0.029 .212 =0.025 =0.1631 0. 102 0. 35 0.029 0. 241 0. 35 0.025 0. 173 0. 35- 1-2sAsbh0f / f1 c y291.72 481.10 689.26 414.70 494.80或Asbfh0f / f1 c y选配钢筋 2 18 2 18 3 18 3 14 2 182(

15、mm)As=509 As=509 As=763 As=461 As=509计算结果表明支座截面的 均小于 0.35，符合塑性内力重分布的原则， 并且有： As /(bh) 308/(200 400) 0. 39% 0. 2% 0.45 ft / fy 0.45 1.43/ 360 0.18%。及同时大于 0.2%，即次梁配筋满足最小配筋率的要求。资料.2）斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包括： 截面尺寸的复核、 腹筋计算和最小配箍率验算。0.7 ftbh 0= 0.7×1 43 400 360 144 14 max 82 54 应配箍筋：. × = . kN>V&

16、#215; = .kN。验算截面尺寸：hw h0 hf 360 80 280mm，因hw /b 280/ 200 1.4 4，故截面尺寸按照下式验算：30.25 c fcbh 0.25 1 14.3 200 360 257.40 10 N Vmax 82.540kN0截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用 C6双肢箍筋，计算 B支座左侧截面。因Vcs 0.7 ftbh0 f Asv* h /s，得到箍筋间距。yv 0S= fy v Asv h0 /(Vbc- 0.7 f tbh0 )=700mm调幅后受剪承载力应加强， 梁局部范围内将计算的箍筋面积增加 20%或者箍筋的间距减小 20%。现调整箍

17、筋间距， s 0. 8 700 560mm，由混凝土结构 -上册表 4-1 查得，当0.7 ftbh V ，梁高300 h 500 时，梁中箍筋最大间距0 max为 200mm。最后取箍筋间距 s 20 0mm。验算配箍率下限值：上面已经算出配箍率的下限值 , 0 .3 ft / f 0 .12 % sv ，而次梁中实际m in y v配箍率 A /( bs) 56.6/(200 200) 0.14% 0 .12%sv ，配箍率下限值满足要求。sv五、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。次梁传来的永久荷载 9.72 6.0 58.32kN资料.主梁

18、重 （0.5 - 0.08）0.3 2.1 25 1.2 9.828kN主梁粉刷 0.02 ( 0.50 0.08 ) 2 2.1 17 1.2 0.89 kN永久荷载设计值 G 58.32 9.828 0.8 9 69.04kN可变荷载设计值 Q 16.38 6.0 103.20kN2. 计算简图因主梁的线性刚度与柱线刚度之比大于 5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离， l 6600mm0 。主梁的计算简图如图 5 所示。可利用混凝土结构 - 中册表 6-2 计算内力。G G G G G GA 1 B 2 C 3 D6300 6300 630

19、0主梁计算简图3. 内力设计值及包络图1）弯矩设计值弯矩M k1Gl k Ql ，式中系数 k1,k2 由混凝土结构 - 中册表 6-2 相应0 2 0栏内查得。M 0.244 69.04 6.3 0.289 103.20 6.3 294.02kN1,maxmM B,max 0.267 69.04 6.3 ( 0.311 103.20 6.3) 318.33kN mM 2,max 0.067 69.04 6.3 0. 200 103. 20 6.3 159.17kN m2）剪力设计值资料.剪力V k3G k Q，式中系数 k3,k4 由混凝土结构 - 中册表 6-2 相应栏内4查得。VA, m

20、ax 0.733 69 .04 0 .866 103. 20 139.98kNVBl,max 1.267 69.04 ( 1.311) 103.20 222.77kNVBr , max 1 69. 04 1 .222 103 .20 195 .15 kN3）弯矩包络图第 1、3 跨有可变荷载，第二跨没有可变荷载由混凝土结构 - 中册表 6-2 可知，支座 B 或者支座 C的弯矩值为：M B MC 0.267 69.04 6.3 0.133 103.20 6.3 202.60kN m在第 1 跨内：以支座弯矩 MA 0, MB 202. 60kN m的连线为基线，作G 69. 04kN , Q

21、103. 20kN 的简支梁弯矩图， 得第 1 个集中荷载和第 2 个集中荷载作用点处弯矩值分别为：13(G Q)lM 1 202.600 B 294.07 （与前面计算的( 69.04 103.20) 6.3 kN m3 3 3M 1 294.02 接近）kN m ,max13(G Q)l02M31 2 202.60B 226.64 ( 69.04 103.20) 6.3 kN3 3m在第 2 跨内：以支座弯矩 M B 202.60kN m ，MC 202.60kN m的连线为基线，作G 69. 04kN, Q 0的简支梁弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：13Gl10 。M B 69.04

22、 6.3 202.60 57.601kN m3第 1、2 跨内有可变荷载，第 3 跨内没有可变荷载在第 1 跨内：以支座弯矩 M M kN m A 0, 308.33 的连线为基线，作BG 69. 04kN,Q 103. 20kN 的简支梁弯矩图，得第 1 个集中荷载和第 2 个集中荷载作用点处弯矩值分别为：13(GQ )l0M 1 318.33B 255 .59 ( 69. 04 103.20) 6.3 kN3 3 3资料.13(GQ)l02M31 2 308.33B 149.48 ( 69.04 103.20) 6.6 kN3 3m在第 2 跨内： MC 0.267 69.04 6.3 0

23、.089 103.20 6.3 174.00kN m。以支座弯矩 M B 318.33kN m，MC 174.00kN m的连线为基线，作G 69.04kN,Q 103.20kN的简支梁弯矩图，得第 1 个集中荷载和第 2 个集中荷载作用点处的弯矩值分别为：13(G2Q)l0 M C (M B M C 3)13(69.04103.20 )6. 3174.02+ ( 318 .33 174 ) 91 .484 KN m313(G1Q)l0 M C (M B M C 3)13( 69.04103.20 )6.3174.023( 318.33 174) 139.594 KN m第 2 跨有可变荷载，

24、第 1、3 跨没有可变荷载MB M 0.267 69.04 6.3 0.133 103.20 6.3 202.60CkNm第 2 跨两集中荷载作用点处的弯矩为：13(G1Q)l0 M KN m （与前面计算的B ( 69.04 103.20) 6.3 202.60 159.103M 2,max 15 9.1 7k N m接近）第 1、3 跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：1 1 1 1Gl MB 69.04 6.3 202.60 77.4 5k N03 3 3 3m1 2 1 2Gl MB 69.04 6.3 202.60 9.917kN03 3 3 3m弯矩包络图如图 6 所示。资料.图 6

25、 主梁弯矩包络图4. 承载力计算1）正截面受弯承载力跨内按 T 形截面计算， 因跨内设有间距小于主梁间距的次梁， 翼缘计算宽度按b l m b b s mmf / 3 6.0 / 3 2.0 ， 300 5400 5700 。取较小值：f nbf 2.0m。主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁， 支座截面因存在板、 次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠， 截面有效高度的计算方法有所不同。混凝土保护层厚度 15mm、板上部纵筋直径 10mm、次梁上部纵筋直径 18mm。假定主梁上部纵筋直径 22mm，则一排钢筋时， h0 600 54 546mm；两排钢筋时，h0 546 25

26、 520m m。纵向受力钢筋均设置为 1 排。由1fc bf hf (h0 hf /2 ) 1.0 1 4.3 5700 80 (546 80/ 2) 869kN m M max 318kN m判别跨内截面均属于第一类 T 形截面。 B支座边的弯矩设计值MB ,max V0b/ 2 318.33 1172.24 0.4 / 2 283.88 m。正截面受弯承载力的计M kNB算过程见表 4。主梁纵向钢筋的弯起和切断按抵抗弯矩图确定。表 4 主梁正截面受弯承载力计算资料.截 面 1 B 2弯矩设计值（kN m） 294.02 -283.88 159.17 -57.62s或sMM/(/(112f

27、bh )c 0f bcf2h0)1294.14. 302106200025601283.1 4. 38810630025201159.14. 317 10620002560157.6214. 31063002560=0.033 =0.245 =0.018 =0.043S( s1 1-2 )/20.984 0.857 0.991 0.978A 1482.1 1769.5 796.7 292.2M /( sf yh)s 0选配钢筋 4 224 18+2 22 3 22 2 222(mm)A1s520A A1777s s1140As7602）斜截面受剪承载力验算截面尺寸： hw h0 hf 520

28、80 440mm，因hw/ b 440/ 300 1.4 7 4，0.7 ftbh0 = 0.7 1.43 520 300× × × = 156.156kN > Vmax = 222.77kN需配箍筋：截面尺寸按照下式验算：30.25 c fc bh0 0.25 1 14.3 300 520 557.7 10 N Vmax 222.77kN，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用 C10200双肢箍筋，VcsAsv0.7 f bh0 f h0t yvs0.7 1.43 300 520 360157200520=303.108KN>Vma，x 不需要配置弯

29、起钢筋。A 157 f 1.43sv t验算最小配箍率： 0.1 0%0.26 % 0. 24 0.24sv fbs 300 200 360yv，配箍率满足要求。次梁两侧附加横向钢筋的计算：次梁传来的集中力 fl 58.32 103.20 161.52kN，h 600 400 200mm 1 ，附加箍资料.筋布置范围 s 2 h1 3b 2 200 3 200 1000mm。取附加箍筋 C10200双肢，则在长度 s 内可以布置附加箍筋的排数 m 1000 / 200 1 6 排，次梁两侧各布置 3 排。由混凝土结构 - 中册式（11-22），m nf A kN f kN yv 1 6 2 3

30、60 78. 5 33 9.1 2 161.52 ，sv l满足要求。因主梁的腹板高度大于 450mm，需要在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的 0.1%，且其间距不大于 200mm。现每侧配置2C14纵向构造钢筋，则有： 308/(300 480) 0.21% 0.1%，满足要求。六、绘制施工图楼盖施工图包括施工说明、 结构平面布置图、 板配筋图、 次梁和主梁配筋图。1. 施工说明本设计施工说明详见结构施工图 1。2. 结构平面布置图结构平面布置图见图 2。3. 板配筋图板配筋采用分离式，板面钢筋从支座边伸出长度a l n / 4 1900 / 4 475 mm

31、 500 mm 。板配筋图详见结构施工图 1。4. 次梁配筋图次梁支座截面上部钢筋的第一批切断点要求离支座边ln ，现取 1500；切断面积要求小于总面积的二分/ 5 20d 5700/ 5 20 18 1500之一，B支座切断 1C18，切断面积小于总面积的二分之一， B支座剩余两根做架立筋，满足要求。端支座上部钢筋伸入主梁长度la (0.14 360 / 1.43)d ( 0.14 360 /1.43) 18 635mm。下部纵向钢筋在中间支座的锚固长度 l d mmas 12 12 18 216 。次梁配筋图详见结构施工图 2。资料.5. 主梁配筋图主梁纵向钢筋的弯起和切断需按弯矩包络图

32、确定。底部纵向钢筋伸入支座，不配置弯起钢筋，下部纵向钢筋在中间支座处的锚固长度 l d mmas 12 264 。确定 B支座上部钢筋的切断点： 截取负弯矩的抵抗弯矩图如图 7 所示。将 B支座的、号钢筋按钢筋面积比确定各自抵抗的弯矩：号钢筋（ 2C18，A 507）抵抗弯矩为 283. 88 507 /1769.5 81. 34kN m；s号钢筋（ 2C18，As 5 07 ）的抵抗弯矩为； 283.88 507/1769.5 81.34kN m号钢筋（ 2C22，As 760）的抵抗弯矩为 283.88 760/1769.5 121.93kN m。钢筋的充分利用点和不需要点的位置可按几何关系求得，见计算书图 6。第一批拟截断号钢筋（ 2C22），因截