现浇钢筋混凝土整体式肋梁楼盖结构-课程设计

一.设计题目现浇钢筋混凝土整体式肋梁楼盖结构二.设计目的1.掌握现浇混凝土单向板肋梁楼盖的一般设计过程；2.通过单向肋梁板、次梁的设计计算，掌握考虑塑性内力重分布的计算方法；通过主梁的设计计算，掌握按弹性理论分析内力的方法；3.通过双向板、次梁、主梁的设计计算，掌握按弹性理论分析内力的方法；4.熟悉现浇梁、板的构造要求；5.掌握钢筋混凝土施工图的表达方式、制图规范、提高绘图能力；6.学习绘制钢筋材料表。三.设计内容及要求1.进行结构选型、柱网布置，主、次梁布置；2.楼板、主梁及次梁截面尺寸的确定；3.混凝土、钢筋强度等级的选择；4.确定连续板、连续次梁及连续主梁的计算单元及计算简图；5.计算永久荷载(恒荷载)及可变荷载(活荷载);6.不同荷载下的连续板、连续次梁及连续主梁的内力计算：单向板：按考虑塑性内重分布的方法计算。次梁：按考虑塑性内重分布的方法计算。双向板及其主、次梁：按弹性理论方法计算。7.选取板、次梁及主梁控制截面内力，分别进行配筋设计及构造设计，并进行(二)绘制结构施工图及钢筋材料表：(1)楼盖结构布置图(楼板、次梁、主梁布置);(2)楼板配筋图及钢筋表；(3)次梁的配筋图及钢筋表；(4)主梁的抵抗弯矩图，配筋图及钢筋表。(三)完成成果要求：(1)设计计算书一份。(电子打印版、手写版都可，手写的需用统一的答题纸)(2)绘制结构施工图若干，包括楼盖结构布置图，楼板配筋图，次梁的配筋图，主梁的抵抗弯矩图，配筋图。打印的用A3图纸，手绘的用统一答题纸或四.设计原始资料1.设计参数见表1,其他参数自己根据实际情况确定。2.楼面做法：工业仓库：20-25mm厚水泥砂浆地面；钢筋混凝土现浇楼板；办公写字楼：地板砖地面，可根据相关图集由学生自己确定构造做法。钢筋混凝土现浇楼板；15-20mm厚石灰砂浆百货商场：大理石地面，可根据相关图集由学生自己确定构造做法。钢筋混凝土现浇楼板，15-20mm厚石灰砂浆抹底，3.材料：混凝土强度等级为C25-C40;主、次梁内纵向受力钢筋为HRB335或HRB400;板中钢筋及梁中箍筋为HPB300或HRB335。4.楼面活荷载查阅荷载规范确定。一.选用规范2.楼地面构造做法图集。3.相关参考资料(两层跨柱网：6.6m×6.6m楼面活荷载4.0kN/m²)2010年6月1.设计题目与设计条件 5 5 51.2.1结构类型：砌体结构 5 51.2.2.1屋面做法：(自上而下) 51.2.2.2楼面做法：(自上而下) 5 53.板的设计 63.1楼盖板的设计 63.1.1荷载 63.1.2计算简图 73.1.3弯矩计算值 73.1.4正截面受弯承载力计算 73.2屋面板的设计 83.2.1荷载 83.2.2计算简图 83.2.3弯矩计算值 93.2.4正截面受弯承载力计算 94.次梁设计 4.1荷载 4.2内力计算 4.3承载力计算 4.3.1正截面受弯承载力 4.3.2斜截面受剪承载力 5.主梁设计 5.1荷载设计值 5.2计算简图 5.3内力设计值及包络图 5.3.1弯矩设计值 5.3.2剪力设计值 5.3.3弯矩、剪力包络图 5.4承载力计算 5.4.1正面受弯承载力 5.4.2斜截面受剪承载力 6.绘制施工图 7.对主梁挠度与裂缝宽度的计算 7.1对主梁挠度的计算 7.1.1对支座B的配筋面积计算 7.1.2对第二跨中配筋面积计算 7.2对主梁裂缝宽度计算 7.2.1对支座B进行裂缝宽度计算 7.2.2对第一跨中进行裂缝计算 009900991.设计题目与设计条件009900991.1设计题目：广州市番禺区某工业厂房第一车间(两层)楼盖，采用现浇整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖形式。混凝土采用C30级，梁中的纵向受力钢筋采用HRB335,屋面为不上人屋面，屋面活荷载标准值为0.5kN/m²;设计时取楼面活荷载、横向及纵向的柱网尺寸为设计参数，其中：根据该工厂的使用要求，楼面活荷为4.0kN/m²,横向柱网尺寸取为：6.6m,纵向柱网尺寸与横向柱网相同。1.2.1结构类型：砌体结构1.2.2建筑材料：1.2.2.1屋面做法：(自上而下)1:2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板40mm厚(重度不大于14kN/mm³);陶粒混凝土找坡(坡度2%,最薄处20mm厚、重度不大于14kN/mm²)1:2.5水凝砂浆找平20mm厚(重度20kN/m³)现浇钢筋混凝土板，板底抹灰15mm厚(重度17kN/m³)1.2.2.2楼面做法：(自上而下)10mm厚耐磨地砖(重度22kN/m³);1:3水泥砂浆找平20mm厚现浇钢筋混凝土楼板，板底混合砂浆抹灰20mm\混凝土柱■邑66006600660066006600楼盖建筑平面主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁跨度为6.6m,次梁的跨度为6.6m,主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m,l₂/l=6.6/2.2=3,因此按单向300×650300×650次梁截面高度应满足h=l。/18～l。/12=6600/18～6600/12=367～550mm。考虑L1B1L2B2L3B3L2B2L1B16600h=80医L2(次梁)200X500图6600L4B4L5B5图L6B6图3.600L5B5L4B4660033000图图6600L1B1L2B2400混凝土柱图L3B3L2B2L1B16600DCB楼盖板结构平面布置图3.1楼盖板的设计已如前述，轴线①~②、⑤~⑥的板属于端区格单向板；轴线②~⑤的板属于中间区格单向板。3.1.1荷载20mml:3水泥砂浆找平永久荷载分项系数取1.2或1.35,因楼面可变荷载标准值等于4.0kN/m²,所以可变荷载分项系数应取1.4。于是板的荷载总计算值①q=Ycgk+φYoqk=1.35×2.96+0.7×1.4×4=7.916kN/m'②q=Yagx+Y₀q=1.2×2.96+1.4×4=9.152kN/m²由于②>①,所以取②q=9.152kN/m²,近似取q=9kN/m²3.1.2计算简图次梁截面为200mm×500mm,现浇板在墙上的支承长度不小于100mm,取板在墙上的支承长度为120mm。按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：因跨度相差小于10%,可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为A1B2C3.C2计算单元，计算简图如图所示202020002000200020203.1.3弯矩计算值由表11-1可查得，板的弯矩系数am分别为：边跨中，1/11;离端第二支座，-1/11;中跨中，1/16;中间支Mc=0.8×-2.57=-2.06kN·m;M₂=0.8×2.25=1.3.1.4正截面受弯承载力计算环境类别为一级，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。板厚80mm,a₁=1.0,f₂=14.3kN/m²;HPB2351BC弯矩设计值(kN·m)①~②、⑤~⑥计算配筋(mm²)实际配筋(mm²)A₅=314.0A、=314.0A、=246.0A、=246.0②~⑤计算配筋(mm²)A.=ξbh₀a₁fe/fy实际配筋(mm²)A₅=314.0A、=314.0A、=246.0A、=246.0*对轴线②~⑤间的板带，其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值都可折减20%。为了方便，近似对钢筋面积乘以0.8.300×650计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35,符合塑性内力重分布的原则；A/bh=246/(1000×80)=0.308%,此值大于0.45f/fy=0.45×1.43/210=0.306%,同时大于0.2%,满足最小配筋率。W1B1W2B2W3B3W2B2W1B16600200X5006600W4B4W5B5W6B6W5B5W4B46600330006600W1B1W2B2W3B3W2B2W1B16600屋面板结构平面布置图3.2屋面板的设计3.2.1荷载板的永久荷载标准值40mml:2.5水泥砂浆砌膨胀珍珠岩单拱隔热板0.04×14=0.56kN/m²≥20mm陶粒混凝土找坡(0.02+0.02+0.02×19.8/2)×1/2×14=1.666kN/m²20mml:2.5水泥砂浆找平80mm钢筋混凝土板15mm板底混合砂浆抹灰0.08×25=2kN/m²0.015×17=0.255kN/m²板的可变荷载标准值0.5kN/m²荷载总计算值①q=Y₆gx+WY₀qk=1.35×4.881+0.7×1.4×0.5=7.079kN/m²②q=Ygk+Y₀qx=1.2×4.881+1.4×0.5=6.557kN/m²由于①>②,所以取①q=7.079kN/m²,近似取q=7kN/m²3.2.2计算简图次梁截面为200mm×500mm,现浇板在墙上的支承长度不小于100mm,取板在计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示g+q=7kN/m^2屋面板的计算简图21203.2.3弯矩计算值由表11-1可查得，板的弯矩系k,k₂故M₁=0.078×6.589×2.12²+0.100×0.49×2.12²=2.53kN·mM,=0.033×6.589×2.2²+0.079×0.49×2.2²=1.24kN·mM₃=0.046×6.589×2.2²+0.085×0.49×2.2²=1.67kN·mMg=-0.105×6.589×2.12²-0.119×0.49×2.12²=-3.39kN·mMc=-0.079×6.589×2.2²-0.111×0.49×2.2²=-2.78kN·m3.2.4正截面受弯承载力计算h₀=80-25=55mm;板宽b=1000mm。C30混凝土，a₁=1.0,fe=14.3N/mm²;HPB2351B2C3弯矩设计值(kN·m)①~⑥计算配筋实际配筋A₀=246.0A、=314.0A₄=246.0A₄=314.0A、=246.0计算结果表明，支座截面的ξ均小于0.35;A,/bh=246/(1000×80)=0.308%,此值大于0.45f:/f₁=0.45×1.43/210=0.306%,同时大于0.2%,满足最小配筋4.次梁设计按考虑塑性内力重分布设计。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和在不考虑梁从属面积的荷载折减。4.1荷载永久荷载设计值板传来永久荷载次梁自重次梁粉刷3.522×2.2=7.81kN/m0.2×(0.5-0.08)×25×1.2=2.52kN/m0.02×(0.5-0.08)×2×17×1.2=0.34kN/m可变荷载设计值荷载总设计值4.1.2计算简图q=5.6×2.2=12.32kN/m次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm×650mm。计算跨度：因跨度相差小于10%,可按等跨连续梁计算。次梁计算简图如图所示。4.2内力计算由表11-1、表11-3可分表查得弯矩系数和剪力系数。g+q=22.99kN/mM₁=-Mg=(g+q)lδ/11=22.99×6.45²/11Mc=-(g+q)l⁶/14=-22.99×6.3²/14=-65.18kN·mM₂=(g+q)l₀/16=22.99×6.3²/16=57.03kN·mV₄=0.45(g+q)l=0.45×22.99×6.33=65.49kNV=0.60(g+q)I=0.60×22.99×6.33=87.32kNVr=Vc=0.55(g+q)l₂=0.55×22.99×6.3=79.66kN4.3承载力计算4.3.1正截面受弯承载力面纵向钢筋排两排布置外。其余截面均布置一排。环境类别为一级，C30混凝土，梁的最小保护厚度c=25mm,一排纵向钢筋过程列于下表。经判别跨内截面均属于第一类T形截面。1B2Ca₄=M/(a₁f₂bh³)或a,=M/(a₁f.b,hó)86.95×10⁶86.95×10⁶A,=ξbh₀a₁f./fy或A,=ξb,h₀a₁fe/fy选配钢筋A、=622.9A、=421.1A、=515.14.3.2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、腹筋计算和最小配筋率验算。验算截面尺寸：0.25β.fbh。=0.25×1×14.3×200×465=332.48×10³N>Vmax=87.32×10³N,截面满足要求。验算是否需要按计算配置箍筋筋，选用φ6@160采用φ6双支箍筋，计算支座B左侧截面。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%或箍筋间距减小20%。现调整箍筋间距s=0.8×160=128mm最后取箍筋间距s=130mm。为了方便施工，沿梁长度不变。5.主梁设计主梁按弹性方法设计5.1荷载设计值为了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10.67×6.6=70.42kN主梁自重(含粉刷)[(0.65-0.08)×0.3×2.2×25+0.02×(0.65-0.08)可变荷载设计值G=70.42+12.31=82.73kNQ=12.31×6.6=81.31kN5.2计算简图边跨l₁=6600-200-120=6280mm因0.025l=157mm<a/2=185mm,主梁的计算简图如下，因跨度相差不超过10%,故可利用附表6-2计算内力A1B2D5.3.1弯矩设计值M₁mx=0.244×83×6.64+0.289×81×6.64=134.47+155.44=289.91kN·mM₈max=-0.267×83×6.64-0.311×81×6.64=-147.15-167.27=-314.42kN·mM₂mx=0.067×83×6.60+0.200×81×6.64=36.70+107.57=144.27kN·m5.3.2剪力设计值VAmax=0.733×83+0.866×81=60.84+70.15=130.99kNVmax=-1.267×83-1.311×81=-105.16-106.19=-211.35kNVamax=1.0×83+1.222×81=83+98.98=181.98kN5.3.3弯矩、剪力包络图①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载。由附表6-2知支座B或C的弯矩值为Ma=Mc=-0.267×83×6.64-0.133×81×6.64=-218.68kN·m在第1跨内以支座弯矩M₄=0,Ma=-218.68kN·m的连线为基线。作G=83kN,Q=81kN的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点弯矩值分别为：基线，作G=83kN,Q=0的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：②第1、2跨有可变荷载，第3跨没有可变荷载(-314.42+195.02)=88.37kN·m(-314.42+195.02)=128.17kN·m③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载M。=Mc=-0.267×83×6.64-0.133×81×6.64=-218.68kN·m第2跨两集中荷载作用点处可变弯矩分别为：第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：④在第1跨内有可变荷载，在第2、3跨内没有可变荷载由附表6-2知支座B或C的弯矩值M=-0.267×83×6.64-0.178×81×6.64=-242.88kN·mM=-0.267×83×6.64+0.044×81×6.64=-123.48kN·m在第2跨内以支座弯矩Mg=-242.88kN·m,M。=-123.48kN·m的连线作为基线，作G=83kN,Q=0的简支梁弯矩图，得第1个和第2个集中荷载作用点处弯-123.48=-20.48kN·m-123.48=-19.32kN·m弯矩包络图如下(a)所示。①第1跨Vmax=130.99kN;过第1个集中荷载后为130.99-83-81=-33.01kN;过第2个集中荷载后为-33.01-83-81=-197.01kNVg/max=-211.35kN;过第1个集中荷载后为-211.35+83+81=-47.35kN;过第2个集中荷载后为-47.35+83+81=116.65kN②第2跨Vgmax=181.98kN;过第1个集中荷载后为181.98-83=98.98kN。当可变荷载仅作用在第2跨时Vm=1.0×83+1.0×81=164kN;过第1个集中荷载后为164-83-81=0。剪力包络图如下(b)所示-314.42-218.68-36.08-20.48AB88.37258.18290.0937.92201.07-33.03-47.35-197.0198.980-211.355.4承载力计算5.4.1正面受弯承载力0.4/2=-347.22kN·m。纵向受力钢筋除B支座截面为2排外，其余均1排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。1B2弯矩设计值(kN·m)a,=M/(a₁f.bh₂)或289.91×10⁶36.08×10⁶选配钢筋220+322弯A、=1768320+322弯A₄=208122