混凝土课程设计----------现浇单向板肋梁楼盖设计

1、一、设计任务与要求某多层工业厂房，采用钢筋混凝土内框架承重，外墙为370mm砖砌承重。设计时，只考虑竖向荷载作用，采用单向板肋梁楼盖，要求完成钢筋混凝土整体现浇楼盖的结构设计。设计任务每人一题，独立完成。采用A4纸打印或撰写，图纸采用AutoCAD绘制，统一封面格式见附件1。二、设计内容 1、结构布置 确定柱网尺寸，柱截面尺寸见表1，主次梁布置及截面尺寸，并进行编号，绘制楼盖结构布置图。 2、板设计 按塑性分析法计算内力，并绘制板配筋图。 3、次梁设计 按考虑塑性内力重分布的方法计算内力和正截面极限承载力，并绘制配筋图。 4、主梁设计3. 对比重为1520kN/m3的轻质混凝土结构，表中系数宜

2、乘以（1.65-0.03）且不小于1的系数。 按弹性方法计算主梁内力，绘制主梁的弯距、剪力包络图，根据包络图计算正截面、斜截面的承载力，并绘制主梁的抵抗弯矩图及配筋图。三、设计条件 1、建筑尺寸见图1和表2。 2、题号：按学号顺序从表1和表2确定。转专业同学的题号由教师指定。 3、楼面做法：20mm厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰砂浆抹灰。250120L1120120120L2250250电梯间楼梯间 4、荷载：永久荷载，包括梁、柱、板及构造层自重，钢筋混凝土容重25kN/m3，水泥砂浆容重20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，分项系数=1.2。可变荷载，楼面均布荷载标准

3、值见表1，分项系数=1.3。 图1 建筑平面尺寸表1 柱截面尺寸及混凝土强度等级班级柱截面尺寸（mm）混凝土强度等级A10土木1300×300C25A10土木2350×350C30表2 班级序号对应的题号、设计尺寸及可变荷载L1×L2（m）可变荷载（kN/m2）5.05.56.06.57.07.522.5×30.0181522293621.6×28.5291623303721.4×27.53101724313819.8×27.34111825323919.6×25.05121926334018.0×24.

4、86132027344117.1×24.071421283542 5、材料 梁、板混凝土强度等级见表1。 主梁、次梁受力钢筋采用HRB335级钢筋，其他均用HPB300级钢筋。四、进度安排 结构计算 3天 绘制结构配筋图 2天 计算书、图纸整理 1天合计教学周 1周 6天五、指导教师意见附件2评分标准 项目分档工作态度设计成果评分出勤率主动性计算书图纸A90以上B8090C7080D70以下一.设计资料设计使用年限50年,结构安全等级为二级,环境类别为一类.楼面做法：20mm厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰砂浆抹灰；荷载：永久荷载，包括梁、柱、板及构造层自重，钢筋混凝

5、土容重25kN/m3，水泥砂浆容重20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，分项系数rg=1.2。均布活荷载标准值q=5.0KN/m²，分项系数rq=1.3。材料：混凝土强度等级C25；主梁、次梁受力钢筋采用HRB335(300)级钢筋，其他均用HPB300(270)级钢筋。结构布置：二.结构布置1.柱网尺寸确定主梁跨度为6.534m，次梁跨度为5.0m，主梁每跨内布置两根次梁。即板跨2.178m。2.板厚确定（h） 根据高跨比,板厚取hl/40=2178/40=54.45mm。对于工业厂房的楼板，考虑到楼面可变荷载比较大取板厚h=100mm。3.次梁截面尺寸（b*h） 根据刚度要

6、求h=l/18-l/12=5000/185000/12=277416mm,所以取h=400mm，界面宽度b=h/3h/2之间，取b=180mm。即b*h=180*400。4.主梁截面尺寸（b*h） 根据刚度要求h=l/15-l/10=6534/156534/10=435.6653.4,所以取h=600mm,界面宽度b=h/3h/2之间，取b=250mm。即b*h=250*600。三.板的设计按考虑塑性内力重分布设计根据钢筋混凝土结构设计规范（GB50010-2010）规定，本设计中板区格长短边之比为5000/2178=2.3，介于2和3之间，可以按单向板计算。1.荷载计算恒荷载标准值20mm厚

7、水泥沙浆面层：0.02 ×20=0.4 KN/100mm厚钢筋混凝土板：0.10×25=2.5KN/15mm厚混合沙浆抹灰：0.015×17=0.255 KN/小计 3.155 KN/ 活荷载标准值： 5.0 KN/永久荷载分项系数=1.2；因为是工业建筑楼盖且楼面活荷载标准值大于，所以活荷载分项系数取=1.3，荷载设计总值： P=1.2*3.155+1.3*5.0=10.29KN/m。2.板的计算简图次梁的截面为180mm*400mm，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，班的计算跨度：边跨：l01=ln

8、1+h/2=(2178-120-180/2)+100/2=2018mm< L01=ln1+a/2=(2178-120-180/2)+120/2=2028mm所以去l01=2018mm。中间跨:l02=2178-180=1998mm。因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算，取五跨。以1m宽板作为计算单元，计算简图如下。板计算简图3.板的弯矩设计值板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=2.018l01=2.018l02=1.998l02=1.998(kN.m)1/11×10.

9、29×2.0182=3.81-1/11×10.29×2.0182=-3.811/16×10.29×1.9982=2.57-1/14 ×10.29×1.9982=-2.934.板正截面受弯承载力计算对于一类环境，C25混凝土，保护层厚度为15mm，板厚100mm,有效高度为ho =100-20=80mm，C25混凝土 a1=1.0,fc=11.9N/ mm2，HPB300钢筋，fy=270 N/ mm2。对轴线间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。板配筋计

10、算过程见表。 板的配筋计算截面位置1B2C 弯矩设计值（）3.81-3.812.57-2.93s=M/1fcbh020.0500.0500.03370.0385 0.05130.0513<0.350.03430.0393<0.35轴线 计算配筋（mm2）AS=bh01fc/fy181<212取212181<212取212121<212取212138<212取212实际配筋（mm2）613061306130 6130 As=218As=218As=218As=218轴线计算配筋（mm2）AS=bh01fc/fy181<212取212181<212取

11、2120.8×121=96.8<212取212 0.8×138=110.4<212取212实际配筋（mm2）6130613061306130As=218As=218As=218As=218 配筋率验算pmin= 0.45ft/fy=0.45x1.27/270=0.212%P=As/bh =0.22%P=As/bh =0.22%P=As/bh =0.22%P=As/bh =0.22%注：对轴线间的板带，考虑起拱作用，其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%，为了方便，近似对钢筋面积折减20%。支座截面受压区高度系数均小于0.35,满足弯矩调幅要求

12、；pmin= (0.2%,0.45ft/fy)= 0.45ft/fy =0.45×1.27/270=0.212%最少配筋率 0.212%*1000*100=212mm²。板配筋图5.板裂缝宽度验算-按塑性内力重分布分析裂缝宽度验算属于正常使用极限状态，采用荷载标准组合。按弹性方法计算截面弯矩考虑可变荷载的最不利布置，有受弯构件的受力特征系数=1.9，光面钢筋的相对粘结系数v=0.7,C25混凝土抗拉强度指标ftk=1.78N/mm²：保护层厚度C=15<20，取C=20mm。计算过程如下表，裂缝宽度均小于一类环境规范允许值0.3mm.截面1B2C32.81-

13、3.631.53-2.891.89218218218218218185.20239.24100.84190.47124.570.010.010.010.010.010.4750.6160.2000.4930.200deq=nidi2/(nividi)/mm8.578.578.578.578.57lm=1.9c0.08 deq/te/mm106.56106.56106.56106.56106.56wmax=crlmsk/Es/mm0.08480.14210.01940.09050.02406.板的挠度验算界面短期刚度由下式确定式中,=Es/Ec=2.1*105/2.8*104=7.5,矩形截面=

14、0.各截面的短期刚度如下表所示。截面1B2C3As/mm²2182182182182180.4750.6160.2000.4930.200= As/bh00.00270.00270.00270.00270.0027Bs/1011N.mm3.37652.84495.31263.29785.31261.68821.42242.65631.64892.6563第一跨挠度最大，对于等跨连续梁板可只验算该跨挠度。永久荷载gk满布，可变荷载qk在1、3、5跨布置，于是挠度为：（符合要求）7.绘制板的施工图板采用分离式配筋。q/g=5.0/3.155=1.28<3，所以钢筋延伸长度a=l0/

15、4=2018/4=505mm,取a=550。分布钢筋采用6200（As=141mm²）大于受力钢筋的15%；与主梁垂直的附加负筋采用6200，伸入板中的长度为a=l0/4=2018/4=505mm,取a=550。长跨方向的墙边配置6200,伸出墙边长度应满足l0/7=2018/7=288,取300mm。短跨方向除了利用一部分跨内钢筋外，中间板带配置6320，边板带配置6400，伸出墙边300mm。四.次梁设计 次梁的计算单元宽度为2.178m，按塑性内力重分布设计。根据楼盖的实际使用情况，楼盖次梁和主梁的可变荷载均不考虑从属面积的荷载折减。1.荷载设计值：恒荷载设计值 板传来的荷载：

16、3.155×2.178=6.872KN/m次梁自重： 0.18×（0.4-0.10）×25=1.35 KN/m次梁粉刷： 2×0.015×（0.4-0.10）×17=0.153 KN/m小计 g=8.375 KN/m活荷载设计值： q=5×2.178=10.89 KN/m荷载总设计值： q+g=8.375×1.2+10.89×1.3=24.21 KN/m 2.次梁计算简图由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=370mm，主梁宽度为b=250mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定： l0

17、1=ln+a/2=(5000-120-250/2)+370/2=4940mm l01=1.025ln=1.025×(5000-120-250/2) =4873.9mm故边跨板的计算跨度取lo1=4873.9mm中间跨: l02=ln=5000-250=4750mm3.次梁正截面承载力计算因边跨和中间跨的计算跨度相差（4899.5-4800）/4800=2.1%小于10%，可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨

18、度l0(m)l01=4.874l01=4.874l02=4.750l02=4.750(kN.m)1/11×24.21×4.874²=52.28-1/11×24.21×4.874²=-52.281/16×24.21×4.75²=34.14-1/14×24.21×4.75²=-39.02次梁跨中截面按T形截面计算边跨：=4.874/3=1.62m =0.18+1.97=2.15m 取=1.62m中间跨：=4.75/3=1.58m =0.2+1.97=2.17m 取=1.58m截面

19、1B2C 弯矩设计值（）52.28-52.2834.14-39.02或(mm)1620180158018052.28x106/(1x11.9x1620x3652)=0.020452.28x106/(1x11.9x180x3652)=0.18534.14x106/(1x11.9x1580x3652)=0.013639.02x106/(1x11.9x180x3652)=0.1400.02060.2063<0.350.01360.1515<0.35选配钢筋计算配筋（mm2）0.0206x1620x365x11.9/300=483.20.2063x180 x365x11.9/300=537

20、.60.0136x1580x365x11.9/300=311.10.1515x180 x365x11.9/300=394.8实际配筋（mm2）218316216216As=509As=603As=402As=402次梁计算表格支座截面受压区高度系数均小于0.35，满足弯矩调幅要求；最少配筋率验算： As/(bh)=402/(180x400)=0.56%>最少配筋率（0.2%，45ft/fy）max=45 ft/fy=45*1.27/270=0.212%，所以满足最少配筋率要求。4.次梁斜截面承载力计算次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座 B(左) 离端第二支座B(右) 离端第二支座C中

21、间支座剪力系数 0.450.60.550.55净跨度lnln1=4.755ln1=4.755ln2=4.750ln2=4.750(kN)0.45x24.21x4.755=51.80KN0.6x24.21x4.755=69.07KN0.55x24.21x4.750=63.25KN0.55x24.21x4.750=63.25KN复核截面尺寸： hw =ho-hf=365-100=265mm且hw/b=265/180=1.47<4,故截面尺寸按下式计算：0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x180x365=195.5KN > Vmax =69.43KN故截面尺寸满足要求次梁

22、斜截面承载力计算见下表截 面ACV51.8069.0763.2563.250.25×1.0×11.9×180×365=195.5kN>V 截面满足要求0.7×1.27×180×365=58.4kN<V 按计算配箍选用钢筋2626262657575757526.51158.21158.2实配箍筋间距S20020020020086.48>V满足86.48>V满足86.48V满足86.48>V满足验算最小配箍率：弯矩调幅时要求的配箍率下线为0.3ft/fyv=0.3*1.27/270=1.14*10-

23、3，实际配箍率psv=Asv/(bs)=57/(180*200)1.58*10-3,满足最少配箍率要求。5.次梁裂缝宽度验算受弯构件的受力特征系数=1.9，光面钢筋的相对粘结系数v=1.0,C25混凝土抗拉强度指标ftk=1.78N/mm²，保护层厚度C=25。计算过程如下表，裂缝宽度均小于一类环境规范允许值0.3mm。截面1B2C329.42-38.2214.95-29.1718.71509603402402402182.01199.6117.1228.5146.60.010.010.010.010.010.6460.6860.3950.7390.537deq=nidi2/(niv

24、idi)/mm18.016.016.016.016.0lm=1.9c0.08 deq/te/mm191.5175.5175.5175.5175.5wmax=crlmsk/Es/mm0.2040.2170.0730.2680.1256.次梁的挠度验算按等跨刚度连续梁计算边跨跨中挠度。短期刚度 ：式中,=Es/Ec=2.0*105/2.8*104=7.14长期刚度： 挠度：（符合要求）7.绘制次梁施工图 无弯起筋配置。次梁腹板高度hw=365-100=265450mm,所以两侧不需要配置构造钢筋。次梁为等跨连续梁且相邻跨度相差不超过20%,又均布活荷载与均不恒载的比值10.89/8.375=1.3

25、<3，支座截面第一批钢筋切断点离支座边为ln/5+20d=4874/5+20x16=1295mm,取1500mm。第二批钢筋截断点离支座边缘为ln/3=4875/3=1625mm,取2000mm。支座截面的214通长，兼作架立筋，伸入支座长度la=(0.14x300/1.27)d=33d=529mm。下部纵向受力钢筋在中间支座的锚固长度las12d=12x16=192mm，取200mm。配筋图如下：五.主梁设计主梁计算单元宽度为5.0m，按弹性方法设计。1.荷载设计值为简化计算，将主梁的自重等效为集中荷载。次梁传来的荷载： 8.375×5.0=41.88KN主梁自重（含粉刷）：

26、（0.60-0.10）×0.250×2.178×25KN+2×（0.60-0.10）×0.015×2.178×17KN =7.36KN恒荷载设计值： G=41.88+7.36=49.24KN活荷载设计值： Q=10.89×5.0=54.45KN2.主梁计算简图主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm,中间支承在300mm×300mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:边跨: l01= ln+a/2+b/2=(6534-150-120)+370/2+300/2=6599mm l

27、01=1.025ln+b/2=1.025(6534-150-120)+300/2=6420.6mm故lo1=6420.6mm中跨 lo2=6534-150+150=6534mm计算简图如下图：3.内力设计值计算及包络图绘制因跨度相差不超过10%，可按等跨连续梁计算。弯矩值计算，式中k1和k2由附表1查得 序号荷载简图  内力基本组合1.2+1.3223.91169.69-163.53-35.64-35.64-163.531.2+1.372.5718.36-163.53118.38118.38-163.531.2+1.3196.65116.07-244.4370.2

28、7104.50-143.521.2+1.379.0931.98-143.52104.5070.27-244.43·最不利内力组合项次+Mmin(kN·m)72.5718.36-244.43-35.64-35.64-244.43组合项次+Mmax(kN·m)223.91169.69-143.52118.38118.38-143.52剪力设计值：不同截面的剪力值经过计算如表所示。 主梁的剪力计算（kN）项次荷载简图 恒载0.73336.09-1.267-62.391.0049.24活载0.86647.15-1.134-61.7500活载0.68937.52-1.311

29、-71.381.22266.54活载-0.089-4.85-0.089-4.850.77842.36内力组合1.2+1.3104.60-155.1459.091.2+1.392.08-167.66145.591.2+1.337.00-81.17114.16最不利荷载组合项次 +Vmax(kN)104.60-167.66145.59弯矩、剪力包络图绘制4.主梁正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算，翼缘计算宽度l0/3=6420.6/3=2140.2mm，和b+12hf=(250+12*100)mm=1450mm。中较少值，故bf=1450mm. B支座的设计弯矩：MB=-244.43KN.m+

30、1.2×49.24+1.3×54.45×0.3/2KN/m=-224.95kn.m纵向受力钢筋除B支座截面为两排外，其余均为一排。跨内截面经判别都属于第一类T形截面，正截面受弯承载力计算过程如下表： 主梁正截面受弯承载力及配筋计算截面1B2弯矩设计值（kN.m）223.91224.95118.38-35.64b和h1450 540250 5401450 565250 5650.045 0.2590.02150.03750.97690.84710.98910.9809选配钢筋计算配筋（mm2）1414.81639.2706.1214.4实际配筋(mm2)422 52

31、222222215201900760760最少配筋率验算： As/(bh)=760/(250x600)=0.51%>最少配筋率（0.2%，45ft/fy）max=0.2%，所以满足最少配筋率要求。 5.主梁斜截面受剪承载力计算（1）截面尺寸验算：=540mm-100mm=440mm,hw/b=440/250=1.76<4,属于一般梁,截面尺寸按下式验算：0.25×1.0×11.9×250×540N=401.6KN>Vmax=167.66KN截面满足要求。（2）计算所需腹筋采用8200双肢箍：=0.7×1.27×250×540N+1.0×270×540×101/200N=193.6KNVA=102.36<VCS，VBL=167.66<VCS,VBR=145.59<VCS,所以不需要配置弯起筋。 (3)验算最少配箍率弯矩调幅时要求的配箍率下线为0.24ft/fyv=0.24x1.27/270=1.13*10-3，实际配箍率psv=Asv/(bs)=101/(250x200)=2.02x10-3,满足最少配箍率要求。6.主