双向板肋梁楼盖设计全套计算成果

1、 课 程 设 计 设计题目： 双向板肋梁楼盖设计 学 院： 土木工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 2011级土木工程x班 姓 名： 学 号： 201127 指导教师： 职称： 完成日期： 2013 年 12 月 22 日目 录一、 设计任务11、题目12、目的要求1 3、设计条件1二、本梁板结构系统布置的优缺点评述21） 承重墙、柱网和梁格布置22） 结构布置23） 单向板和双向板肋形结构的区别2三、 板厚及梁系截面尺寸的确定21） 板的厚度22） 次梁的截面尺寸23） 主梁的截面尺寸2四、双向板设计3（1）板的荷载计算3（2）板的计算跨度l0的计算4（3）弯矩计算4（4）板的配筋6（5

2、）板的配筋图8五、次梁设计8（1）计算跨度8（2）荷载计算8（3）内力计算91） 弯矩计算92） 剪力计算11 （4） 正截面承载力计算13 （5） 斜截面承载力计算14 （6） 次梁构造15六、裂缝验算15七、挠度验算15八、楼梯设计16（1）梯段板设计16（2）平台板设计17 （3）平台梁设计18九、设计心得19 附页：图纸-20双向板肋梁楼盖设计计算书 1、 设计任务1、题目双向板肋梁楼盖2、目的要求钢筋混凝土与砌体结构课程设计是教学计划中的一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生房屋结构设计基本技能，学会运用技术规范和标准图册，掌握施工图的绘制方法，培养学生利用计算机软件绘图；启发学

3、生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识，培养学生综合运用所学知识分析与解决问题的能力、了解钢筋混凝土结构设计一般程序和内容，为毕业设计及今后从事实际工作奠定初步基础具有重要作用。21目的1）了解双向板肋梁楼盖的荷载传递关系及其计算简图的确定；2）掌握板厚及梁系截面尺寸的确定方法；3）通过板的计算，掌握弹性内力计算方法，熟悉按棋盘式布置活荷载考虑不利组合；4）通过主、次梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的计算方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法；5）掌握板、主次梁的配筋计算、冲切验算，了解并熟悉现浇梁板结构的有关构造要求；6）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方法、制图规定，进一步提高制图

4、的基本技能。22要求1）按弹性方法设计板、次梁、主梁。2）提交按规定格式书写的结构计算书一份，要求步骤清楚，计算正确，书写工整。3）绘制结构施工图，内容包括梁板结构平面布置图；板的配筋图；次梁配筋图；主梁弯矩包络图、抵抗弯矩图；及配筋断面详图。图纸折叠成A4规格，图签朝外。3、设计条件某多层厂房，采用钢筋混凝土现浇双向板肋梁楼盖，结构布置如附图所示。1）结构布置柱网尺寸及楼面活载大小详见“附图”；2）楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，容重20KN/m3，板底及梁用15mm厚混合砂浆抹面，容重17KN/m3；3）混凝土强度等级C25，钢筋除梁纵向主筋采用HRB335钢筋外，其余均采用HPB235

5、钢筋，钢筋混凝土容重25KN/m3。二、本梁板结构系统布置的优缺点评述在肋形楼盖结构中，结构布置包括柱网、承重墙、梁格和板的布置，需注意的问题如下：1） 承重墙、柱网和梁格布置应满足建筑使用要求柱网尺寸宜尽可能大，内柱在满足结构要求的情况下尽可能少设。2） 结构布置要合理、经济（1） 由于墙柱间距和柱网尺寸决定着主梁和次梁的宽度，因此，它们的间距不宜过大，根据设计经验，主梁的宽度一般为5m8m，次梁为4m6m。（2） 梁格布置力求规整，梁尽可能连续贯通，板厚和梁的截面尺寸尽可能统一。在较大孔洞的四周、非轻质隔墙下和较重的设备下应设置梁，以避免楼板直接承受集中荷载。（3） 由于板的混凝土用量占整

6、个楼盖的50%70%，因此，应使板厚尽可能接近构造要求的最小板厚。根据设计经验及经济效果，双向板的跨度（短向跨度）为5m左右。（4） 为增强横向刚度，主梁一般沿房屋横向布置，并与柱构成平面内框架，这样可使整个结构具有较大的侧向刚度。内框架与纵向的次梁形成空间结构，因此房屋整体刚度较好。当横向柱距大于纵向柱距较多时，也可沿纵向布置主梁。因为主梁承受的荷载较大，减少其跨度既可减少内力，又可增加房屋净高。3） 单向板和双向板肋形结构的区别若板的两个方向跨度比l2/l12时，按双向板肋形结构设计；若l2/l12，则按单向板肋形结构设计。三、 板厚及梁系截面尺寸的确定1） 板的厚度有相关设计资料可以得出

7、，本设计是多跨连续板。板厚：hl0/50=90mm。 h取h=100mm2） 次梁的截面尺寸h=（1/181/12）l=（1/181/12）×4500，按建筑模数h=350mmB=（1/31/2）h=（1/31/2）×250，按建筑模数b=150mm3） 主梁的截面尺寸h=（1/141/8）l=（1/141/8）×6000，按建筑模数h=6000mmB=（1/31/2）h=（1/31/2）×720，按建筑模数b=300mm4）、绘制平面布置及区格划分、标注图（如图1.图2.）B图2.区格板标注图图1.双向板肋梁楼盖结构平面布置及区格板划分图图2.区格板标

8、注图 四、双向板设计（1）板的荷载计算活载取活载的分项系数为1.4，则q=1.4×4.0=5.6KN/m2恒载取恒载的分项系数为1.2，则面层 20mm厚水泥砂浆面层 0.02×20=0.400KN/m2板 100mm厚现浇板自重 0.1×25=2.500KN/m2板底抹灰 15mm厚板底抹灰 0.015×17=0.255KN/m2小计 3.786KN/m2所以：g+q=5.6+3.786=9.386KN/m2 g+q/2=3.786+5.6/2=6.586KN/m2 q/2=5.6/2=2.8KN/m2（2）板的计算跨度l0的计算(1) 内跨：l0=l

9、c，lc为轴线间距；(2) 边跨：l0=ln+b，ln为板的净跨，b为梁宽。（3）弯矩计算跨中最大正弯矩发生在活载为棋盘式布置时，它可以简化为，当内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩与内支座铰支时±q作用下的跨中弯矩值两者之和。支座负弯矩可以近似按活荷载满布时求得，即为内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。在上述各种情况中，周边梁对板的作用视为铰支座，如图3.所示。+图3.连续双向板计算简图计算弯矩时考虑泊桑比的影响，取1/6或0.2，在计算中取0.2。A区格板：l01/l02=4.5/6=0.75查表，并按计算板的跨中正弯矩；板的支座负弯矩按g+q作用计算。 m1=（0.0296+

10、0.2×0.0130）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52 =8.16KN·m/ m m2=（0.0130+0.2×0.0296）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52 =5.02KN·m/ m m1'=m1"=-0.0701×9.386×4.52=-13.3KN·m/m m2'=m2"=-0.0565&#

11、215;9.386×4.52=-10.7KN·m/mB区格板：l01/l02=4.5/6=0.75 m1=（0.0331+0.2×0.0109）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52 =8.58KN·m/ m m2=（0.0109+0.2×0.0331）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52 =4.833KN·m/ m m1'=m1"=

12、-0.0750×9.386×4.52=-14.3KN·m/m m2'=0，m2"=-0.0572×9.386×4.52=-10.87KN·m/mC区格板：l01/l02=4.5/6=0.75 m1=（0.0109+0.2×0.0331）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52 =6.2KN·m/ m m2=（0.0331+0.2×0.0109）×6.586×4.52+（0.031

13、7+0.2×0.0620）×2.8×4.52 =7.208KN·m/ m m1'=m1"=-0.0572×9.386×4.52=-10.87KN·m/m m2'=0，m2"=-0.0750×9.386×4.52=-14.3KN·m/mD区格板：l01/l02=4.5/6=0.75 m1=（0.0390+0.2×0.0189）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.5

14、2 =9.58KN·m/ m m2=（0.0189+0.2×0.0390）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52 =6.061KN·m/ m m1'=0，m1"=-0.0938×9.386×4.52=-17.8KN·m/m m2'=0，m2"=-0.0760×9.386×4.52=-14.4KN·m/m表1按弹性理论计算弯矩值区格编号ABCD计算简图计算跨度（mm）lo14500

15、450045004500lo26000600060006000lo1/lo20.750.750.750.75跨中弯矩（kNm）lo18.168.586.29.58lo25.024.8337.2086.061支座弯矩（kNm）m1'13.314.300m1"13.314.310.8717.8m2'10.7014.30m2"10.710.8714.314.4（4）板的配筋截面有效高度：l01（短跨）方向跨中截面的h01=100-20=80mm，l02（长跨）方向跨中截面高度h02=120-30=70mm。支座处截面处均为80mm。计算配筋时，近似取内力臂系数s=

16、0.95，As=m/（0.95h0fy）。截面配筋计算结果及实际配筋见表2. 表2. 截面配筋计算结果及实际配筋表截面h0（mm）m（KN·m/m）As(mm2/m)配筋实配As(mm2/m)跨中A区格l01方向80 8.17 398.1 ,10150523.0l02方向705.02 279.6 ,10150523.0B区格l01方向808.58 418.1 ,10150523.0l02方向70 4.83 269 ,10150523.0C区格l01方向80 6.21 302.6 ,10150523.0l02方向707.21 401.6 ,10150523.0D区格l01方向80 9.

17、58 466.9 ,10150523.0l02方向 706.06 337.5 ,10150523.0支座g-h(g'-h'、k-l、k'-l')80-17.83 868.9 ,12120942.0h-i(h'-i'、i'-g'、i-g、g-k、g'-k')80 -14.26 694.9 ,12150754.0b-h（b'-h'、e'-k'、e-k）80 -14.45 704.2 ,12150754.0a-g(a'-g'、f-l、f'-l')80 0 0

18、.0 ,12150754.0g-g'(l-l')8000.0 ,12150754.0c-i（c'-i'、d-j、d'-j'）80 -10.57529.7,12150754.0i-i'(j-j')80-10.74523.4,12150754.0h-h'(k-k')80-14.26 694.9,12150754.0b-c(b'-c'、d-e、d'-e'、c-d、c'-d')80 00.0 ,12150754.0a-b（a'-b'、e-f、e'-f&

19、#39;)80 00.0 ,12150754.0（5）板的配筋图（图4.）图4.双向板结构布置图及配筋图五、次梁设计（1） 计算跨度边跨：l0=ln+（a+b）/2=（）+（0.2+0.25)/2=4.455m l0=1.025ln+b/2=1.025×（）+0.2/2=4.436m取小值：l0=4.436m中跨：去支撑中心线的距离，l0=4.5m平均跨度：（4.436+4.5）/2=4.468m跨度差：（）/4.436=1.44%<10%，可按等跨连续梁计算。（2）荷载计算恒载：板传来的荷载 2.655×4.5=11.9475kN/m板传来的等效均布荷载 11.94

20、75×5/8=7.467kN/m次梁自重 （）×0.15×25=0.9375kN/m次梁底及两侧粉刷自重 （0.35-0.1)×2+0.15×17×0.015=0.1658kN/m小计 7.63kN/mg=1.2×7.63=9.16kN/m活载：板传来的活荷载5.6×4.5=25.2kN/m板传来的等效均布活荷载25.2×5/8=15.75kN/mq=15.75×1.4=22.05kN/m（3） 内力计算（计算简图如图5.）图 5.内力计算简图1） 弯矩计算：M=k1glo2+k2g'l

21、o2+k3q'lo2（k值可以查表得到）边跨：glo2=（0.9375+0.1658）×4.4362=21.71kN·m g'lo2=11.9475×4.4362=235.1kN·m q'lo2=25.2×4.4362=495.9kN·m中间跨：glo2=（0.9375+0.1658）×4.52=22.34kN·m g'lo2=11.9475×4.52=241.94kN·m q'lo2=25.2×4.52=510.3kN·m平均跨：（计

22、算支座弯矩时取用）glo2=（0.9375+0.1658）×4.4682=22.03kN·m g'lo2=11.9475×4.4682=238.5kN·m q'lo2=25.2×4.4682=503.07kN·m次梁弯矩计算如表3 表3.次梁弯矩计算项次荷载简图 K M1 K MB K M2 K MC K M31恒 载0.078-0.1050.033-0.0790.0461.693-2.3130.737-1.741.0282恒载0.053-0.0660.026-0.0490.03412.46-15.746.29-11.

23、698.2263活载0.067-0.0330-0.0250.05933.225-16.60-12.57730.1084活 载0-0.0330.055-0.0250-16.6028.067-12.5575活载0.040-0.0750.041-0.014019.836-37.7320.922-7.0436活载0-0.0220.039-0.0700.044-11.06819.902-35.2122.453内力组合1+2+347.38-34.657.03-26.0139.361+2+414.15-34.6535.09-26.019.2541+2+533.99-55.7827.95-20.479.254

24、1+2+614.15-29.1226.93-48.6431.71最不利内力Mmin组合项次 1+2+4(1+2+6) 1+2+6 1+2+3 1+2+5 1+2+4(1+2+5)Mmin组合值（kN·m）14.15-29.127.03-20.479.254最不利内力Mmax组合项次 1+2+3 1+2+5 1+2+4 1+2+6 1+2+3Mmax组合值（kN·m）47.38-55.7835.09-48.6439.362） 剪力计算：V=k1glo+k2g'lo+k3q'lo（k值可以查表得到）边跨：glo=（0.9375+0.1658）×4.43

25、6=4.89kN·m g'lo=11.9475×4.436=53.0kN·m q'lo=25.2×4.436=111.79kN·m中间跨：glo=（0.9375+0.1658）×4.5=4.965kN·m g'lo=11.9475×4.5=53.76kN·m q'lo=25.2×4.5=113.4kN·m平均跨：（计算支座剪力时取用）glo=（0.9375+0.1658）×4.468=4.93kN·m g'lo=11.9475

26、×4.468=53.38kN·m q'lo=25.2×4.468=112.6kN·m3)次梁剪力计算 如表4. 表4. 次梁剪力计算项次荷载简图 K VA K VBL K VBR K VCL K VCR1恒载0.394-0.6060.526-0.4740.5001.942-2.9632.612-2.3532.4832恒载0.184-0.3160.266-0.2340.2509.82216.7514.30-12.5813.443活载0.2170.2830.0080.0080.25024.43431.6370.9072-0.907213.444活载0

27、.033-0.0330.258-0.24203.716-3.68929.257-27.44205活载0.1750.3250.311-0.189-0.01419.70536.33235.267-21.43-1.5886活载-0.022-0.0220.202-0.2980.307-2.477-2.45922.907-33.79334.814 内 力组合1+2+336.211.9217.82-15.8429.3631+2+415.48-23.446.17-42.37515.9231+2+531.4716.6252.18-36.3614.341+2+69.287-22.1739.82-48.7350.

28、74最不利内力Vmin组合项次1+2+61+2+31+2+31+2+31+2+5Vmin组合值（kN）9.28711.9217.82-15.8414.34最不利内力Vmax组合项次1+2+31+2+41+2+51+2+61+2+6Vmax组合值（kN）36.2-23.452.18-48.7350.74（4） 正截面承载力计算1） 确定翼缘宽度（跨截面按T形截面计算）根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第条规定，翼缘宽度取较小值。边跨：bf'=l0/3=4.436/3=1.479m bf'=b+Sn=0.15+(4.5-0.12-0.1)=4.43m去较小值bf'

29、;=1.479m中间跨：bf'=l0/3=1.5m bf'=b+Sn=0.15+（）=4.43m去较小值：bf'=1.5m支座截面仍按矩形截面计算。2） 判断截面类型在主次梁交接处，由于板、主梁及次梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，短跨方向（次梁）的钢筋一般均在长跨（主梁）钢筋的下面，梁的有效高度减小。因此，进行次梁支座截面承载力计算时，应根据其钢筋的实际位置来确定界面的有效高度h0。一般取值为：单排钢筋时，h0=h-（5060mm）；双排钢筋时，h0=h-（7080mm）。取h0=300mm（跨中），h0=280mm（支座）。选用混凝土C25。1fcbf'hf

30、9;(h0-hf'/2)=1.0×11.9×1479×100×（300-100/2）=440kN·m120.29kN·m属于第一类T形截面。3） 正截面承载力计算按弹性理论计算连续梁内力时，中间跨的计算长度取为中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。次梁正截面承载力计算见表4.受力钢筋选用HPB300级，箍筋选用HPB300级。根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋

31、率为0.2%和0.45ft/fy中的较大值，即0.2%。表中的配筋满足要求。配筋形式采用分离式。表5.次梁正截面承载力计算表 截面边跨中B支座C支座中间跨中M（kN·m）47.38-55.78-48.6435.0939.36截面类型第一类T形矩形矩形第一类T形第一类T形0.0300.3470.3030.0220.0250.030.4470.3720.0220.0250.9850.7770.810.9890.988593.8886.3737.7438491.8选用钢筋2B222B22+1B202B18+1B202B182B20实际配筋面积/mm27601074823509628(5)

32、斜截面承载力计算次梁斜截面受剪承载力计算见表6.。根据混凝土设计规范（GB50010-2002）第条的规定，该梁中箍筋最大间距为200mm。表6.次梁斜截面承载力计算表截面位置边支座QA第一内支座QBl第一内支座QBr中间支座QCl中间支座QCr剪力设计值V(kN)36.2-23.452.18-48.7350.740.25fcbh00.25×11.9×150×300=133.875kN>V 截面满足要求0.7ftbh00.7×1.27×150×300=40.005kN箍筋用量82008200820082008200fyvh0As

33、v/s(kN)42.7842.7842.7842.7842.780.7fcbh0+fyvh0Asv/s(kN)82.785>V82.785>V82.7859>V82.785>V82.785>VV=ASV=/（bs）0.00140.00140.00140.00140.0014Vmin=0.24ft/fyv0.00113（6） 次梁构造次梁的构造应满足：次梁的构造应符合受弯构件的所有构造要求；2次梁深入墙内的长度不小于240mm；3当截面尺寸满足规范要求时，一般可以不做使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。 次梁配筋图见图6.六.裂缝验算 混凝土等级为C25，ftk=1.78

34、N/mm2 该构件允许出现裂缝，按三级抗裂计算， 在中间支座边缘处 Mk= 165.29kN.m 钢筋应力为 有效配筋率 纵向应变不均匀系数 换算钢筋直径 满足抗裂要求七.挠度验算 （混凝土等级为C25 ，Ec=2.8×104N/mm2） （1）短期刚度BS （2）挠度增大系数 当,=0时，取=2.0 （3）受弯构件的刚度B荷载标准值 Mk= 165.29kN.m 荷载准永久值Mq=64.97 kN.m （4）跨中挠度，符合要求。八、楼梯设计 梯段板设计 梯段板数据初步确定踏步宽为290mm，踏步高h=4200/28=150，楼梯踏步尺寸为150mm×290mm。板倾斜角t

35、an=150/290=0.517，=27.3°，cos=0.889，取1m宽板带进行计算。梯段水平方向跨度l=14×290=4060mm。梯段板厚取h=（1/301/25）l=135162mm荷载计算表7 梯段板荷载计算表荷 载 种 类荷载标准值（kN/m²）荷载分项系数荷载设计值（kN/m²）永 久荷 载20mm厚水泥砂浆面层（0.29+0.15）×0.02×20/0.29=0.611.20.73140mm厚楼梯踏步板0.14×25/0.889=3.941.24.73踏步自重1/2×0.29×0.15&

36、#215;25/0.29=1.881.22.2515mm厚板底抹灰0.015×17/0.889=0.291.20.35小 计（g）6.72-8.06可变荷载（q）2.51.43.50总荷载（g+q）9.13-11.56 内力计算跨中弯矩Mmax=1/10（g+q）ln2=1/10×11.56×4.062=19.06kN/m配筋计算h0=140-20=120mm，选配A12200，As=628mm2平台板设计确定板宽板厚取h=100mm，取1m宽板带进行计算。板跨度l0=1940-120-200+100/2+200=1770mm。荷载计算表8 平台板荷载计算表荷 载

37、 种 类荷载标准值（kN/m²）荷载分项系数荷载设计值（kN/m²）永 久荷 载20mm厚水泥砂浆面层0.02×20/=0.41.20.48100mm厚平台板0.1×25=2.51.23.0015mm厚板底抹灰0.015×17=0.2551.20.306小 计（g）3.155-3.786可变荷载（q）2.51.43.50总荷载（g+q）5.655-7.286 内力计算跨中弯矩Mmax=1/8（g+q）l02=1/8×7.286×1.772=2.853kN/m配筋计算h0=100-20=80mm，选配A8200，As=251m

38、m2平台梁设计荷载计算初定平台梁尺寸b×h=200×350mm表9 平台梁荷载计算表荷 载 种 类荷载标准值（kN/m²）荷载分项系数荷载设计值（kN/m²）永久荷载梯段板传来荷载0.02×20/=0.41.20.48平台板传来荷载0.1×25=2.51.23.00平台梁自重0.2×（）×25=1.2515mm厚梁抹灰0.015×0.2+（）×2×17=0.1791.20.306小 计（g）3.155-3.786可变荷载梯段板传来荷载平台板传来荷载2.51.43.50小计总荷载（g+q）5.655-7.286 截面设计 平台梁计算跨度l0=（3600-120-125）+250/2+240/2=3600mm弯矩设计值Mmax=1/8ql02=1/8×32.551×3.62=52.733kN/mh0=h-35=350-35=315mmbf=b+5hf=200+