土木工程专业本科生课程设计-钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书

钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书一、设计材料题目某多层工业建筑（某生产车间）的中间楼面（采用现浇混凝土单向板肋梁楼盖）,墙厚240mm，壁柱截面尺寸500mm×500mm；中柱为钢筋混凝土柱，截面尺寸为400mm×400mm。楼盖面层做法：20mm厚水泥沙浆找平后做10mm厚水磨石面层，板底采用20mm厚混合沙浆天棚抹灰1.2已知条件题号50号题，L1×L2=37.2×22.5m；活荷载=4.5kN/m2荷载（标准值）eq\o\ac(○,1)楼面活荷载：4.5kN/m2,γQ=1.3eq\o\ac(○,2)钢筋混凝土容重：γ=25kN/m2eq\o\ac(○,3)楼盖面层：10mm水磨石地面0.65kN/m2，eq\o\ac(○,4)水泥沙浆容重：γ=20kN/m2，eq\o\ac(○,5)混合沙浆容重：γ=17kN/m2材料混凝土：C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，α=1.0，β=0.8；ftk=2.01N/mm2，Es=3.0×104N/mm2）钢筋：梁纵向受力筋采用HRB400级热轧钢筋（fy=360N/mm2,Es=2.0×105N/mm2），其余受力钢筋均采用HPB235级热轧钢筋（fy==210N/mm2,Es=2.1×105N/mm2）1.3设计内容结构平面布置图：柱网，板，次梁和主梁的布置板的强度计算（按塑形内力重分布计算）次梁的强度计算（按塑形内力重分布计算）主梁的强度计算（按弹性理论计算）绘制结构施工图eq\o\ac(○,1)结构平面布置图（1：100）eq\o\ac(○,2)板的配筋图（1：50）eq\o\ac(○,3)次梁的配筋图（1：50）eq\o\ac(○,4)主梁的配筋图（1：40）及弯矩M、剪力V的包络图eq\o\ac(○,5)钢筋明细表及图纸说明二、结构平面布置1)根据设计资料中50号题，L1×L2=37.2×22.5m;主梁横向布置，跨度为6200mm，间距为6200mm；次梁纵向布置，其跨度为7500mm，间距为2500mm,区格长边与短边之比为2.48，故按单向板考虑且在沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。其中板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入370mm。2)结构平面布置如图—附1所示三、板的设计根据最小板厚的要求，取板厚80mm(板按塑性内力重分布方法设计)3.1、荷载板自重：1.2×0.08×25=2.4kN/m2楼面面层：1.2×（0.02×20+0.01×25）=0.78kN/m2天棚抹灰：1.2×0.02×17=0.41kN/m2恒荷载：g=2.4+0.78+0.41=3.59kN/m2活荷载：q=1.3×4.5=5.85kN/m2总荷载：q+g=3.59+5.85=9.44kN/m23.2、计算简图a)次梁截面高度按（1/8~1/12）l初估，取h=500mm,截面宽按(1/3~1/2)h初估，取b=200mm结构平面布置，板的几何尺寸如图3.21所示。b)取1m板宽作为计算单元，各跨的计算跨度为：中间跨计算跨长：l0=ln=2.5-0.2=2.3m边跨计算跨长：l0=ln+h/2=2.5-0.12-0.2/2+0.08/2=2.32m边跨与中间跨相差：（2.32-2.3）/2.3×100%=0.87%<10%，故可按等跨连续梁计算，设计跨数为六，可按五跨计算。板的计算简图如图3.22所示图3.21板的剖面图图3.221B1B1A2C2B3C23202300230023002320板的计算简图g+q=9.44kN/m3.3、内力（弯矩）计算（见表3-1）表3-1内力（弯矩）计算截面位置1B2C3弯矩系数1/11-1/111/16-1/141/16M=(g+q)4.62-4.543.12-3.573.123.4、配筋计算板的截面有效高度h0=80-20=60mm配筋计算截面1B2C3在平面中位置eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)弯矩折减系数1.01.01.01.01.00.81.00.81.00.8M（kN.m）4.624.62-4.54-4.543.122.50-3.57-2.683.122.50αs=M/α1fcbh020.0900.0900.0880.0880.0610.0490.0690.0560.0610.049𝝃=𝟏−𝟏−𝟐𝛂𝐬0.0940.0940.0920.0920.0630.0500.0720.0580.0630.050AS=ξbh0α1fc/fy384384376376257204294237257204选配钢筋φ8@120φ8@120φ8@120φ8@120φ8@180φ8@200φ8@160φ8@200φ8@180φ8@200实配钢筋/mm24194194194192792513142512792513.5、单向板的配筋示意图如图—附2所示四、次梁的设计4.1荷载板传来的恒荷载：3.59×2.5=8.975kN/m次梁自重：1.2×25×0.2×（0.5-0.08）=2.52kN/m次梁梁侧抹灰：1.2×17×0.02×2×（0.5-0.08）=0.34kN/m恒荷载：g=8.975+2.52+0.34=11.84kN/m活荷载：q=1.3×4.5×2.5=14.625kN/m总荷载：g+q=11.84+14.625=26.47kN/m4.2计算简图a)做法同板的设计中，取h=80mm,次梁高h=500mm,次梁宽b=200mm,几何尺寸如图4.21所示b)主梁截面高度应满足h=(1/15~1/8)l,取h=650mm，截面宽度b=(1/3~1/2)h,取b=300mm。中间跨计算跨长：l0=ln=5.9m边跨计算跨长：l0=ln+a/2=5.93+0.25/2=6.055<1.025ln=6.08m跨度相差：6.055-5.9故可按等跨连续梁计算，其计算简图如图4.22所示图4.21图4.221B1B1A2B3C60555900590059006055次梁计算简图g+q=26.47kN/m2C4.3内力计算a)弯矩计算（见表3-2）表3-2弯矩计算截面1B2C3弯矩系数1/11-1/111/16-1/141/16M=(g+q)88.22-83.7757.59-65.8257.59b)次梁剪力计算（见表3-3）表3-3次梁剪力计算截面AB(左)B(右)C(左)C(右)剪力系数0.450.600.550.550.55V=(g+q)70.6494.1885.9085.9085.904.4配筋计算次梁跨中截面按T形界面进行承载力计算，其翼缘下面较小值：b’f=l0/3=5.9/3=1.97mbf’=b+s0=0.2+2.3=2.5m取bf’=1.97m梁高h=500mm，h0=500-35=465mm，h’f=80mm判断T形截面：a1b′fh′ffc(h0-h′f/2)=14.3×1970×80×（465-80/2）=957.81kN.m大于表3-2中任一弯矩值，故各跨中截面为第一类型T形截面，支座为矩形截面。次梁正截面承载力计算见表3-4，次梁斜截面承载力计算见表3-5。表3-4次梁正截面承载力计算截面位置1B2C3M（kN.m）88.2283.7757.5965.8257.59αs=M/α1fcbh02(b′f)0.01440.1350.00950.1060.0095ξ0.01450.1460.00950.1120.0095AS=ξbh0α1fc/fy(b′f)528539346413346选配钢筋414414114+212314114+212实配钢筋（mm2）615615380461380表3-5次梁斜截面承载力计算截面AB(左)B(右)C(左)C(右)V（kN）70.6494.1885.9085.9085.900.25β332.5>v332.5>v332.5>v332.5>v332.5>vV93.1>v93.1<v93.1>v93.1>v93.1>v箍筋肢数、直径2φ82φ82φ82φ82φ8A101101101101101S=1.25ASvh0fyv/(V-0.7)ftbh0—————实配箍筋间距3002003003003004.5次梁的配筋示意图如图—附3所示五、主梁的设计（按弹性理论计算）由题目已知柱的截面尺寸为400mm×400mm，主梁的几何尺寸及支承情况如图5.11所示。图5.11主梁的几何尺寸及支承情况5.1荷载由次梁传来的集中荷载：11.84×6.2=73.41kN主梁自重：次梁间距为2.5m，可将主梁每2.5m为一段折算成集中荷载计算：1.2×25×（0.65-0.08）×0.3×2.5=12.83kN梁侧抹灰：1.2×17×2×（0.65-0.08）×2.5×0.02=1.16kN每个恒荷载：G=73.41+12.83+1.16=87.4kN每个活荷载：Q=14.625×6.2=90.68kN总荷载：Q+G=87.4+90.68=171.08kN5.2计算简图由于主梁线刚度较柱刚度大得多，故主梁中间支座按铰支撑考虑。主梁支撑在砖墙上，支撑长度为370mm，计算跨度分别为：中间跨计算跨长：l0=lc=7.5m边跨计算跨长：l0=1.025ln+b/2=1.025×7.18+0.4/2=7.5595ml0=7.5<1.025ln+b/2=7.5595m故取l0=7.5m主梁的计算简图如图5.21所示：图5.21主梁按弹性方法的计算简图5.3内力计算1）主梁弯矩计算：M=Gl0=87.4×7.5=655.5kNQl0=90.68×7.5=680.1kN主梁的弯矩计算表如表3-6所示2）主梁剪力计算：V=主梁各截面的剪力计算见表3-7表3-6主梁弯矩计算项次荷载简图αm/M1αm/MBαm/M2αm/Mceq\o\ac(○,1)GGGGGGG0.244-0.2670.067-0.267eq\o\ac(○,2)0.289-0.133-0.133-0.133eq\o\ac(○,3)-0.045-0.1330.200-0.133eq\o\ac(○,4)0.229-0.3110.170-0.089Mmin组合项次①+③①+④①+②①+②组合值129.34-386.23-46.53-265.47Mmax组合项次①+②①+②①+③①+④组合值356.49-265.74179.94-235.55表3-7主梁剪力计算项次荷载简图αm/VAαm/VB（左）αm/VB（右）eq\o\ac(○,1)GGGGGGG0.733-1.00eq\o\ac(○,2)QQQ0.866-0eq\o\ac(○,3)0.689-1.222Vmin组合值126.54-229.6287.4Vmax组合值142.59-213.57198.215.4截面配筋计算主梁跨中截面在正弯矩的作用下按T形截面计算，其翼缘宽度取下列值较小值：b′f=l0/3=7.5/3=2.5mb′f=b+sn=0.3+5.9=6.2m故取b′f=2.5m，取h0=650-35=615mm判断各跨中截面T形截面类型：a1fcb′fh′f(h0-h′f/2)=14.3×2500×80×（615-80/2）=1644.5kN.m大于表3-6中任一弯矩值，故属于第一类T形截面。主梁支座截面及在负弯矩作用下的跨中截面按矩形截面来计算，取h0=650-70=580mm主梁正截面及斜截面配筋计算分别见表3-8和表3-9。主梁包络图如图5.4所示：表3-8主梁正截面配筋计算截面位置1B2M（kN.m）356.49-386.23179.94Vbb/2—34.22—Mcal=M0-Vbb/2356.49-352.01179.94αs=Mcal/α1fcbh020.02630.21690.0133ξ0.02670.24750.0134AS=ξbh0α1fc/fy16311814818选配钢筋422+218422+218418实配钢筋面积（mm2）202820281016表3-9主梁斜截面配筋计算截面AB(左)B(右)V(kN)142.59229.62198.210.25659.6>V622.06>V622.06>VV184.7>V174.2<V174.2<V箍筋肢数、直径2φ82φ82φ8A101101101每道弯起筋直径—118118每道弯起筋面积/mm2—314.2314.2Vb=0.8fyAsbsin45o—63.99KN63.99KNS=1.25fyvAsvh0/(V-Vc-Vb)———实配箍筋间距350250250图5.4主梁包络图5.5主梁吊筋计算由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值：F=G*+Q=73.41+90.68=164.09KN式中*表示G仅为次梁传来的恒载则AS=吊筋选用220（628mm2）5.6.主梁配筋示意图见图—附4所示六、裂缝宽度验算6.1板的裂缝宽度验算板的裂缝宽度验算表。板的裂缝宽度验算如表3-10所示表3-10板的裂缝宽度验算表项次1B2C3在平面中位置eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,A)~eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)~eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,B)~eq\o\ac(○,C)Mk=αm(gk+qk)l023.58-3.492.41.92-2.75-2.22.41.92As419419279251314251279251deq88888888Ate=0.5bh4000040000400004000040000400004000040000ρte=As0.01050.01050.00700.00630.00790.00630.00700.0063σsk=M163.68159.57164.79146.54167.78167.91164.79146.54φ0.33980.3200.3070.2080.3210.3220.3070.208lm=1.9c+0.08deq9999102102102102102102ωmax=2.1φσsk0.0580.0530.0540.0330.0580.0580.0540.033注:1)取保护层厚度c=20mm。2)当ρte<0.01时,取ρte=0.01计算。3)板中钢筋均为HPB235,故Es=2.1×105N/mm2。4)ωlim规范规定一般情况下为0.3mm。由表3-10可知，ωmax<ωlim，符合要求。6.2次梁裂缝宽度验算次梁的裂缝宽度验算表。次梁的裂缝宽度验算如表3-11所示表3-11考虑塑性内力重分布时次梁的内力验算项次12CMk=αm(gk+qk)l0267.2244.3050.63As615380461deq1412.714Ate=0.5bh5000050000—Ate=0.5bh+(b’f-b)h’f——234000ρte=As0.01230.00760.00197σsk=M272.75288.17271.48φ0.7110.6470.619lm=1.9c+0.08deq129140150ωmax=2.1φσsk0.2630.2740