混泥土结构课程设计钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构

1、湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书课程名称：水工混凝土结构设计课程设计 题目名称：钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构班 级：2010级水利水电工程专业一班姓 名：全泱杨学 号： 201041927129指导教师：汤峰评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 2012 年 月 日水工钢筋混凝土结构课程设计任务书一 内容钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖二 设计资料某多层工业建筑楼盖平面如图（附图1）采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖1楼层平面L1=18mL2=30m墙体厚度：370mm板搁置长度：120mm次梁搁置长度：240mm主梁搁置长度：240mm2.建筑位于非地震区3.结构安全级别为级4.结构环境

2、类别为一类5.建筑材料等级：混凝土：梁、板 C20/ C25钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋级、梁中受力筋级6.荷载：钢筋混凝土重力密度： 25kN/m3水磨石面层： 0.65kN/m2石灰砂浆抹面15mm：17kN/m3楼面活荷载： 4kN/m2（建议尺寸：柱=350mm350mm）三 设计要求板的设计：按考虑塑性内力重分布方法计算次梁的设计：按考虑塑性内力重分布方法计算主梁的设计：按弹性理论分析方法计算四 设计成果计算书 1份板的平面配筋图（比例自拟）次梁配筋图（比例自拟）主梁材料图与配筋图（比例自拟）五 要求参考现行设计规范，认真、独立、按时完成六 参考资料赵鲁光主编，水工钢筋混凝土结

3、构习题与课程设计，中国水利水电出版社，1998海河大学等合编，水工钢筋混凝土结构学，中国水利水电出版社，1996沈蒲生 主编，钢筋混凝图结构设计，高等教育出版社，2010七 设计时间一周图1 楼盖平面图Fig.1 floor systemplan钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖结构1.设计资料（1）楼面构造层做法：15mm石灰砂浆抹面，重力密度25kN/m3；水磨石面层荷载0.65kN/m2。（2）楼面活荷载：标准值4kN/m2。（3）永久荷载分项系数为1.05；活荷载分项系数为1.20。（4）混凝土结构构件承载力安全系数：K=1.20（4）材料选用： 混凝土 板采用C25(fc=11.9N/mm

4、2)，梁采用C20(fc=9.6N/mm2)。钢筋 板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋采用HPB235级(fy=210N/mm2); 梁中受力筋采用HPB335级（fy=300N/mm2)。 柱尺寸 350mm350mm（6）在图1中选着其中一种为楼面布置图，详细见图2。 图2 楼面梁、柱、板布置图2.板的计算 板按考虑塑性内力重分布方法计算。板的l2/l1=6000/2000=3,则按沿短边受力的单项板设计。短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。 板的厚度按构要造求取h=100mm(板的常用厚度为60120mm,且h/l2=100/2000=0.051/40)。次梁截面高

5、度去h=500mm(h/l2的高垮比在1/121/8范围内），截面宽度b=200(高宽比满足22.5的范围）。板尺寸及支承情况如图3所示。图3 板的尺寸 （1）荷载标准值 在正常使用时板承受的荷载标准值为： 均布永久荷载（材料重量）：gk=0.10m25kN/m3+0.1517kN/m3+0.65kN/m2=5.7kN/m2 均布可变荷载（楼面活荷载）：qk=4kN/m2恒载设计值：g=1.055.7kN/m2=5.99kN/m活载设计值：q=1.204kN/m2=4.8kN/m 合计：g+q=10.79kN/m (2)内力计算 计算跨度 边跨 ln+h/2=2m-0.12m-0.2m/2+0

6、.10/2=1.83m ln+a/2=2m-0.12m-0.2m/2+0.12/2=1.84m1.83m 取l0=1.83m 中间跨 l0=2m-0.2m=1.80m 计算跨度差（1.83m-1.80m）/1.80m=1.16%10%,说明可按等跨连续计算内力（为简化起见，统一取l0=1.83m）。取1m宽板作为计算单元，计算简图如图4所示。图4 板的计算简图 连续板各截面的弯矩计算见表1表1连续板各截面弯矩计算截面跨中弯矩支座弯矩M1M2M3MAMBMC弯矩计算系数mp1/111/161/160-1/11-1/14M=mp(g+q)l02/(kNm)3.282.262.260-3.28-2.

7、58(3) 截面承载力计算 板宽b=1000mm；板厚h=100mm；板的保护层厚度c=20,按薄板考虑，则a=c+5=25,所以有效计算厚度h0=75，连续板各截面的配筋计算见表2。表2 连续板正截面配筋计算板带部位截面边区板带M1M2M3MAMBMCM/( KNm)3.282.262.260-3.28-2.58KM/( KNm)3.9362.7122.7120-3.936-3.096s=KM/fcbh020.0590.0410.04100.0590.0460.0610.0420.04200.0610.047As=fcbh0/fy/(mm2)2591791790259200选配钢筋61006

8、1406140061006140实配钢筋面积/(mm2)2832022020283202板带部位截面中间区板带M1M2M3MAMBMCM/( KNm)3.282.2680%=1.812.2680%=1.810-3.28-2.5880%=-2.06KM/( KNm)3.9362.1722.1720-3.936-2.472s=KM/fcbh020.0590.0320.03200.0590.0370.0610.0330.03300.0610.038As=fcbh0/fy/(mm2)2591401400259162选配钢筋610061406140061006140实配钢筋面积/(mm2)2832022

9、020283202由于各内区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨内和中间支座考虑板的内拱作用，计算弯矩可降低20%。并且对于普通薄板，由于其截面高度甚小，承载力主要取决于正截面受弯。因此斜截面受剪不会发生问题，故不做验算。连续板的部分配筋示意图如图5所示。 图5 板的局部配筋示意图（a)边区板带；（b）中间区板带3.次梁的计算 次梁按考虑塑性内力重分布方法计算。 取主梁的梁高h=700mm(高垮比符合1/151/10的范围），梁宽b=300mm(高宽比符合23.5的范围）。次梁有关尺寸及支承情况如图6所示。图6 次梁尺寸（1）荷载 由板传来 5.99kN/m22m=11.98kN/m 次梁自重 1

10、.0520kN/m30.2m0.5m=2.10kN/m 恒载设计值 g=11.98kN/m+2.10kN/m=14.08kN/m 由板传来 4.8kN/m22m=9.6kN/m 活载设计值 q=9.6kN/m 合计 g+q=23.68kN/m（2）内力计算 计算跨度： 边跨（一端与梁或柱整体连接，另一端搁支在墩墙上） lnln+a/2=5.61m+0.24/2=5.76m l0=1.025ln=1.0255.61m=5.75m ( l0 ln+a/2)则取l0=5.75m 中间跨 l0=ln=6.0m-0.3m=5.7m跨度差 （5.75m-5.7m）/ 5.7m=0.9% 10%说明可按等跨

11、连续梁计算内力。计算简图如图7所示。图7 计算简图连续次梁各截面弯矩计算见表3.表3 连续次梁弯矩计算截面跨中弯矩支座弯矩M1M2M3MAMBMC弯矩计算系数mb1/111/161/160-1/11-1/14M=mb(g+q)l02/(kNm)72.08 48.6948.69 0-72.08-55.65连续梁各截面剪力计算见表4。表4 连续次梁剪力计算截面支座剪力QAQlBQrBQlCQrC剪力计算系数vb0.450.550.550.550.55V=vb(g+q)ln/(KN)60.5473.9973.9973.9973.99（3）截面承载力计算次梁跨内截面按T形截面计算，翼缘计算宽度为边跨b

12、f=l0/3=5750mm/3=1917mmb+S0=250mm+1800mm=2050mm第二跨和中间跨bf= l0/3=5700mm/3=1900mm梁高h=500mm，h0=500mm-40mm=460mm翼缘厚hf=80mm 判别T形截面类型：由于结构安全级别为级，故K=1.20 KM=1.2072.08kN/m=86.496kN/mfcbfhf(h0-hf/2)=9.6N/mm21900mm80mm(460mm-80mm/2) =620.16kN/m KMfcbfhf(h0-hf/2) 属于第一种T形截面，由于取中间垮bf=1900mm以及中跨最大弯矩M1=72.08kN/m进行计算

13、，则边跨同样满足，故各跨内截面均属于第一种截面类型。 支座截面按矩形截面计算，所有支座统一按一排纵筋考虑，取h0=500mm-40mm=460mm，b=200mm。 连续次梁正截面承载力计算见表5。表5 连续次梁正截面配筋计算截面跨中弯矩支座弯矩M1M2M3MAMBMCM/( KNm)72.08 48.69 48.690-72.08-55.65KM/( KNm)86.49658.42858.4280-86.496-66.78s=KM/fcbh02(b=bf)0.0210.0150.01500.2130.1570.0210.0150.01500.2420.172As=fcbh0/fy/(mm2)

14、(b=bf)6344624620712517选配钢筋218+116216+112216+1120218+116216+112实配钢筋面积/(mm2)710.1515.1515.10710.1515.1 取hw=h0=460mm，则hw/b=2.34.0，因此计算KV0.25fcbh0，再计算Vc=0.7ftbh0,Vc查表可得S=200。连续次梁正截面承载力计算见表6。表6 连续次梁斜截面配筋计算截面支座剪力QAQlBQrBQlCQrCV60.5473.9973.9973.9973.99KV72.64888.78888.78888.78888.7880.25fcbh0/225.6kv225.6

15、kv225.6kv225.6kv225.6kv/72.38kv72.38kv72.38kv72.38kv72.38kv选用箍筋(双肢）2626262626/(mm2)5757575757S=1.25fyvAsvh0/(KV-Vc)/(mm)26240475475475475实配箍筋间距S/(mm)200200200200200Vc+Vsv=0.7ftbh0+1.25fyuAsvh0/S/kN86.8786.8786.8786.87Asb=（KV-Vc+Vsv）/fysin450/（mm2）9999选配弯筋116116116116实配弯筋面积/(mm2)254.5254.5201.1201.1

16、由于端支座QA所计算的钢筋间隔距离S过大，不宜计算弯起钢筋，则端支座的弯起钢筋直接由边跨纵筋直接弯起，用以克服受剪承载力。 因此次梁局部配筋示意图见图8。图8 次梁局部配筋示意图 4.主梁计算 主梁按弹性理论分析方法计算。 柱的截面尺寸为350mm350mm。主梁的尺寸如图9所示。图9 主梁尺寸 （1） 荷载 主梁自重 (均布荷载） g=1.0520kN/m30.3m0.7m=4.41kN/m 次梁传来（集中荷载) 14.08kN/m6.0m=84.48kN 恒载设计值 G=84.48kN 由次梁传来(集中荷载） 9.6kN/m6.0m=57.6kN 活载设计值 Q=57.6kN (2)内力计

17、算 对于梁，当两端搁支在墩墙上时，取l0=1.05ln，且l0lc；当一端与梁或柱整体连接，另一端搁支在墩墙上时，取l0=1.025ln，且l0ln+a/2。 则边跨 ln l0=1.025ln+0.35/2=5.90m l0ln+a/2+b/2=5.585m+0.24/2+0.35/2=5.90m 中间跨 l0=6.0m 跨度差 （6.0m-5.90m)/6.0=1.7%10%，则可按等跨连续梁计算。 主梁的计算简图如图10所示。图10 主梁计算简图均布荷载作用下的内力计算在均布恒荷载作用下的弯矩值和剪力值，可查找水工钢筋混凝土结构学附录6得到相应系数进行计算，再与集中荷载作用下的弯矩值和剪

18、力值组合。弯矩值计算公式 M= gl02=158.76kNm剪力值计算公式 V = gln =26.46kN计算结果列入表7。 表7 主梁均布荷载弯矩、剪力计算跨中、支座弯矩设计值（kNm)支座剪力(kN)M1M2MBMCVAVlBVrB0.0800.025-0.100-0.1000.400-0.6000.500弯矩、剪力计算12.703.97-15.88-15.8810.58-15.8813.23集中荷载作用下的内力计算 主梁上作用的集中活荷载Q与集中恒荷载G，Q和G都作用在梁跨度三等分点上。恒荷载只有一种作用方式，而活荷载则要考虑各种可能的不利布置方式。参考水工钢筋混凝土结构学附录8，查找

19、相应系数进行弯矩值和剪力值的计算，进行组合计算出最不利荷载组合，得出各截面最大值与最小值，在与均布荷载作用下的弯矩值与剪力值相叠加。 弯矩值计算公式 M=Gl0=506.88kNm； M=Ql0=345.6kNm剪力值计算公式 V=G=84.48kN ； V=Q=57.6kN （3)最不利内力组合 各截面的最不利内力，是由集中荷载和均布荷载产生的最不利内力相叠加后而得。查找附录8找到力所在截面经过3次内插便可得到系数，值，具体系数值见表8。表8 计算系数力所在截面截面弯矩系数支座剪力系数3.33356.667B13.33315VAVlBVrB3.3330.17010.12750.0588-0.

20、0784-0.0468-0.02940.5883-0.41170.09806.6670.07850.11790.1350-0.0976-0.0569-0.03660.2357-0.76430.122013.333-0.0260-0.0390-0.0526-0.07600.13000.1007-0.0780-0.07800.690716.667-0.0180-0.0270-0.0360-0.05410.04910.1007-0.0540-0.05400.309323.3330.00810.01220.01630.0244-0.0163-0.03660.02440.0244-0.122026.66

21、70.00650.00980.01300.0203-0.0130-0.02940.01960.0196-0.0980 计算出相应系数，则可对主梁进行弯矩计算，并考虑各种最不利情况，具体集中荷载情况如表9所示。表9主梁弯矩、剪力计算序号计算简图弯矩值（kNm）剪力值（kN)系数系数3.33356.667B13.33315VAVlBVrB0.2192506.88=111.110.2014506.88=102.090.1345506.88=68.18-0.2614506.88=-132.500.0461506.88=23.370.0694506.88=35.180.73684.48=62.18-1.

22、26484.48=-106.781.00084.48=84.480.2632345.6=90.960.2674345.6=90.410.2231345.6=77.10-0.1313345.6=-45.38-0.133345.6=-45.96-0.132345.6=-45.620.86857.6=50.00-1.13257.6=-65.20057.6=0-0.044345.6=-15.21 -0.066345.6= -22.81-0.0886345.6=-30.62-0.1301345.6=-44.960.1791345.6=61.900.2014345.6=69.60-0.13257.6=-7

23、.60-0.13257.6=-7.601.00057.6=57.60.2046345.6=70.710.1794345.6=62.000.1052345.6=36.36-0.3061345.6=-105.790.0754345.6=26.060.1354345.6=46.790.69257.6=39.86-1.30857.6=-75.341.2257.6=70.27最不利荷载Mmax+=202.07+=192.5+=145.28+=-177.88+=85.27+=104.78+=112.18+=-114.38+=154.75Mmim+=95.9+=79.28+=37.56+=-238.29+=

24、-22.59+=-10.44+=54.58+=-182.12+=87.48 计算出集中荷载作用下弯矩与剪力的最不利荷载值，与均布荷载下的弯矩及剪力值对应叠加，得出总的最不利荷载值，具体数值如表10所示。表10最不利内力设计值组合表序号计算简图计算截面弯矩设计值（kNm）支座截面剪力设计值（kN)3.33356.667B13.33315VAVlBVrB由均布荷载产生的内力M12.7012.7012.70-15.883.973.9710.58-15.8813.23由集中荷载产生的内力Mmax202.07192.5145.28-177.8885.27104.78112.18-114.38154.75

25、Mmim95.979.2837.56-238.29-22.59-10.4454.58-182.1287.48总的最不利内力Mmax214.77205.2157.98-193.7689.24108.75122.76-130.26167.98Mmim95.979.2837.56-238.29-22.59-10.4454.58-182.1287.48弯矩包络图与剪力包络图可根据表8各截面的最大、最小弯矩和剪力设计值绘制而得，如图11，图12所示。图11 弯矩包络图图12 剪力包络图 (4)截面承载力计算 主梁跨内截面按T形截面计算，其翼缘计算宽度为bf=l0/3=6000mm/3=2000mm；估计

26、截面受压区的翼缘高度hf=80m;由于结构环境为一类，因此保护层厚度C=30mm,考虑布置一层纵筋，则a=c+10=40mm，所以截面有效计算高度h0=700mm-40mm=660mm。 判别T形截面类型： 跨取截面最大弯矩Mmax=214.33kN/mfcbfhf(h0-hf/2)=9.6N/mm22000mm80mm(635mm-80mm/2) =913.92kN/m KMfcbfhf(h0-hf/2) 属于第一种T形截面，由于跨中最大弯矩M=238.29kN/m进行计算，则中跨同样满足，故各跨内截面均属于第一种截面类型。 支座截面按矩形截面计算，因到弯矩较大，考虑布置两层纵筋。跨内截面在负弯矩作用下按矩形截面计算，两者截面有效高度h0=700mm-65mm=635mm。则主梁正截面承载力如表11所示。表11主梁正截面承载力计算截面M1MBM2M/( kNm)214.77-238.29108.75-22.59MB=0.025lnVrB/( kNm)25.20M-MB/( kNm)213.09kM/( kNm)257.724255.708130.5-27.108s=kM/fcbh02/mm2(b=bf)0.0310.2200.0160.0230.0310.2520.0160.023As=fcbh0/fy/mm2(b=bf)1309153