钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计.doc

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钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书
一、 设计题目及目的
题目：设计某三层轻工厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。
目的：1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。
2、通过板及次梁的计算，掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。
3、通过主梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法。
4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。
5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式，制图规定，进一步提高制图的基本技能。
6、学会编制钢筋材料表。
二、 设计内容
1、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置
2、板的强度计算（按塑性内力重分布计算）
3、次梁强度计算（按塑性内力重分布计算）
4、主梁强度计算（按弹性理论计算）
5、绘制结构施工图
（1）、结构平面布置图（1：200）
（2）、板的配筋图（1：50）
（3）、次梁的配筋图（1：50；1：25）
（4）、主梁的配筋图（1：40；1：20）及弯矩M、剪力V的包络图
（5）、钢筋明细表及图纸说明
三、 设计资料
1、车间类别为三类金工车间，车间内无侵蚀性介质，结构平面及柱网布置如图。经查规范资料：板跨≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为16.0KN/㎡；板跨≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为10.0KN/㎡；次梁（肋梁）间距≥1.2m时，楼面的活荷载标准值为10.0KN/㎡；次梁（肋梁）间距≥2.0m时，楼面的活荷载标准值为8.0KN/㎡。数据：Lx=6000, Ly=6300。

2 楼面构造。采用20mm厚水泥砂浆抹面，15mm厚混合砂浆天棚抹灰。
3 屋面构造（计算柱内力用）。三毡四油防水层，20厚水泥砂浆找平层、150厚（平均）炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层、一毡二油隔气层、60厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆天棚抹灰。
4 梁、柱用15厚混合砂浆抹灰。
5 混凝土采用C25；主梁、次梁受力筋采用HRB335级钢筋，其他均采用HPB235级钢筋。
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书
1、楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为6.0m，次梁的跨度为6.3m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.0m。楼盖结构的平面布置图如图所示。

按高跨比条件要求板的厚度h≥l/40=2000/40=50㎜，对工业建筑的楼板，要求h≥80㎜，所以板厚取h=80㎜。
次梁截面高度应满足(1/18 ~ 1/12)l=(1/18 ~ 1/12)×6300=350 ~525mm，取h=500mm，截面宽b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×500=167 ~250mm，取b=200mm。
主梁截面高度应满足h=(1/14 ~ 1/8 )l=(1/14 ~ 1/8) ×6000=429~750mm,取h=650mm，截面宽度b=(1/3 ~ 1/2)h=(1/3 ~ 1/2) ×650=217 ~ 325mm,取b=300mm。
3、 板的设计——按考虑塑性内力重分布设计
（1）、荷载计算
恒荷载标准值
20mm厚水泥沙浆面层：0.02 ×20=0.4 KN/㎡
80mm厚钢筋混凝土板：0.08×25=2.0 KN/㎡
15mm厚混合沙浆天棚抹灰：0.015×17=0.255 KN/㎡

小计 2.655 KN/㎡

活荷载标准值： 10.0 KN/㎡
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，
恒荷载设计值：g=2.655×1.2=3.168 KN/㎡
活荷载设计值：q=10×1.3=13.0KN/㎡
荷载设计总值：g+q=16.186KN/㎡, 近似取16.2KN/㎡
（2）、计算简图
取1m板宽作为计算单元，板的实际结构如图所示，由图可知：次梁截面宽为b=200mm，现浇板在墙上的支承长度为a=，则按塑性内力重分布设计，板的计算跨度为：
边跨按以下二项较小值确定：
l01=ln+h/2=(2000-120-200/2)+80/2=1820mm
l011=ln+a/2=(2000-120-200/2)+120/2=1840mm
故边跨板的计算跨度取lo1=1820mm
中间跨： l02=ln=2000-200=1800mm
板的计算简图如图所示。

（3） 弯矩设计值
因边跨与中跨的计算跨度相差（1820-1800）/1800=1.1%小于10%，可按等跨连续板计算
由资料可查得：板的弯矩系数αM,，板的弯矩设计值计算过程见下表

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
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=1.82
l01=1.82
l02=1.80
l02=1.80

(kN.m)
16.2×1.82×1.82/11=4.88
-16.2×1.82×1.82/11=-4.88
16.2×1.80×1.80/16=3.28
-16.2×1.80×1.80/14=-3.75

（4） 配筋计算——正截面受弯承载力计算
板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土 a1=1.0,fc=11.9N/ mm2，HPB235钢筋，fy=210 N/ mm2。 对轴线②~⑤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%。板配筋计算过程见表。
板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值（）
4.88
-4.88
3.28
-3.75
αs=M/α1fcbh02
0.114
-0.114
0.077
-0.088

0.121
0.1<-0.121<0.35
0.08
0.1<-0.092<0.35
轴线
①~② ⑤~⑥
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
411
-411
272
313
实际配筋（mm2）　
10@190
10@190
8@180
8@160
As=413
As=413
As=279
As=314
轴线②~⑤
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
411
411
0.8×272=218
0.8×313=250
实际配筋（mm2）
10@190
10@190
8@180
8@180
As=413
As=413
As=279
As=279

配筋率验算pmin= 0.45ft/fy=0.45×1.27/210=0.27%

P=As/bh =0.52%
P=As/bh =0.52%
P=As/bh =0.47%
P=As/bh =0.47%

（5）板的配筋图绘制
板中除配置计算钢筋外，还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。板的配筋图如图所示。

4、次梁设计——按考虑塑性内力重分布设计
（1）荷载设计值：
恒荷载设计值
板传来的荷载：3.186×2.0=6.372KN/m
次梁自重： 0.2×（0.5-0.08）×25×1.2=2.52 KN/m
次梁粉刷： 2×0.015×（0.5-0.08）×17×1.2=0.257 KN/m

小计 g=9.149 KN/m
活荷载设计值： q=13×2.0=26 KN/m
荷载总设计值： q+g=26+9.149=35.149 KN/m 近似取荷载35.15 KN/m
（2）、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=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定：
l01=ln+h/2=(6300-120-300/2)+240/2=6150mm
l011=1.025ln=1.025×6300=6181mm
故边跨板的计算跨度取lo1=6150mm
中间跨： l02=ln=6300-300=6000mm
计算简图如图所示。

（3） 弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差（6150-6000）/6000=2.5%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
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
l01=6.15
l01=6.15
l02=6.0
l02=6.0
(kN.m)
35.15×6.152/11=120.86
-35.15×6.152/11=-120.86
35.15×6.02/16=79.1
-35.15×6.02/14=-90.4

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
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=6.03
ln1=6.03
ln2=6.0
ln2=6.0

(kN)
0.45x35.15x6.03
=95.38KN
0.6x25.15x6.03
=127.17KN
0.55x25.15x6.0
=116KN
0.55x25.15x6.0
=116KN

（4）配筋计算
①正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：
b’f=lo/3=6000/3=2000mm
b’f=b+Sn=200+2000-2000=2000mm
故取b’f＝2000mm
C25混凝土 a1=1.0, fc=11.9 N/ mm2, ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋采用HRB335，fy=300 N/ mm2 , 箍筋采用HPB235，fyv=210 N/ mm2 ,ho=500-35=465mm。 判别跨中截面属于哪一
支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。

截面
1
B
2
C
弯矩设计值（）
120.86
-120.86
79.1
-90.4
αs=M/α1fcbh02
120.86x106/(1x11.9
x2000x4652)=
0.023
120.86x106/(1x11.9
x200x4652)=
0.235
79.1x106/(1x11.9
x2000x4652)=
0.0154
90.4x106/(1x11.9
x2000x4652)=
0.176

0.023
0.1<0.272<0.35
0.0155
0.1<0.195<0.35
选
配
钢
筋
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
0.023x2000x465
x1x11.9/300
=848.5
0.272x200x465
x1x11.9/300
=1003.4
0.0155x2000x465
x1x11.9/300
=571.8
0.195x2000x465
x1x11.9/300
=719.4

实际配筋（mm2）
2Ф18+1Ф22
2Ф22+1Ф18
1Ф22+ 2Ф12
2Ф20+1Ф12
As=889.1
As=1014.5
As=606.1
As=741.1
次梁正截面受弯承载力计算

②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸：
hw =ho- b’f=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算：
0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7KN > Vmax =127.17KN
故截面尺寸满足要求
次梁斜截面承载力计算见下表：
截 面
A

C
V
95.38
127.17
116
116

276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足

82.7<V
需配箍筋
82.7<V
需配箍筋
82.7<V
需配箍筋
82.7<V
需配箍筋
选用钢筋
2Ф8
2Ф8
2Ф8
2Ф8

100.6
100.6
100.6
100.6

968.4
276.1
368.8
368.8
实配箍筋间距
200
200
200
200

144.1>V
满足
144.1>V
满足
144.1>V
满足
144.1>V
满足

（5）施工图的绘制
次梁配筋图如图所示，其中次梁纵筋锚固长度确定：
伸入墙支座时，梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定：l=la =a fy d/ft=0.14×300×22/1.27=727.6,取750mm.
伸入墙支座时，梁底面纵筋的锚固长度按确定：l=12d=1218=216mm,取250mm.
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=264mm，取300mm.
纵筋的截断点距支座的距离: l=ln/5+20d=6022/5+20x22=1644.4mm, 取1650mm.

5、主梁设计——主梁内力按弹性理论设计：
（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： 9.149×6.3=57.64KN
主梁自重（含粉刷）：[（0.65-0.08）×0.3×2.0×25+2×（0.65-0.08）×0.015×17×2.0] ×1.2 =10.958KN

恒荷载设计值： G=57.64+10.958=68.6KN
活荷载设计值： Q=26×100.86.3=163.8 KN
（2）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400mm×400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:
边跨: lo1= ln+a/2+b/2=(6000-200-120)+400/2+400/2=6080mm
Lo1=1.025ln+b/2=(600-200-120)+200=6022mm
故lo1取6022mm
中跨 lo2=6000mm
计算简图如图所示。

（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。
①弯矩值计算：
，式中k1和k2由附表1查得

主梁的弯矩设计值计算（）
项次
荷载简图

弯矩图示意图
1
恒载

0.244
————
100.8
-0.2674
————
-110.3
0.067
————
27.6
-0.2674
————
-110.3

2
活载

0.289
————
285.1
-0.133
————
-130.95
-0.133
————
-130.7
-0.133
————
-130.95

3
活载

-0.044
————
-43.4
-0.133
————
-130.95
0.200
————
196.6
-0.133
————
-130.95

4
活载

0.229
————
225.9
-0.311
————
-306.2
0.096
————
94.3
-0.089
————
-87.6

5
活载

-0.089/3
————
-29.3
-0.089
————
-87.6
0.17
————
167.1
-0.311
————
-306.2

组合项次
Mmin(kN·m)
①+③
57.4
①+④
-416.5
①+②
-103.1
①+⑤
-416.5

组合项次
Mmax(kN·m)
①+②
385.9
①+⑤
　-197.9
①+③
224.2
　①+④
-197.9

②、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

①
恒载

0.733
50.3
-1.267
-86.9
1.00
68.6
②
活载

0.866
141.9
-1.134
-185.7
0
0
④
活载

0.689
112.9
-1.311
-214.7
1.222
200.2
⑤
活载

-0.089
-14.6
-0.089
-14.6
0.788
127.4
组合项次
Vmax(kN)
①+②
192.2
①+⑤
-101.5
①+④
268.8
组合项次
Vmin(kN)
①+⑤
35.7
①+④
-301.6
①+②
68.6
③弯矩、剪力包络图绘制
荷载组合①+②时，出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩，此时，MA=0， MB=-110.3-130.95=-241.25 KN . m，以这两个支座的弯矩值的连线为基线，叠加边跨载集中荷载G+Q=68.6+163.8=232.4KN作用下的简支梁弯矩图：
则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q) l01 -1/3×MB=386.1 KN . m≈ Mmax ,
第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q) l01 -2/3×MB=305.7 KN·m。
中间跨跨中弯矩最小时，两个支座弯矩值均为－241.25KN·m，以此支座弯矩连线叠加集中荷载。则集中荷载处的弯矩值为1/3 G l02 － MB =-104.05 KN·m.
荷载组合①+④时支座最大负弯矩MB=-416.5 KN·m其它两个支座的弯矩为MA=0， MC=-197.9 KN·m，在这三个支座弯矩间连线，以此连线为基线，于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图：
则集中荷载处的弯矩值依次为327.7kN·m，188.8kN·m。同理，当最大时，集中荷载下的弯矩倒位排列。
荷载组合①+③时，出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。此时MB= MC=-241.25 KN·m，，第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为857.3KN·m，
-23.1kN·m,第二跨在集中荷载Ｇ＋Ｑ作用下的弯矩值为224.2 KN·m
①+5情况的弯矩按此方法计算。
所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异，是因为计算跨度并非严格等跨所致。主梁的弯矩包络图见下图。
荷载组合①+②时，VAmax=192.2KN，至第二跨荷载处剪力降为192.2-232.4=－40.2kN；至第二集中荷载处剪力降为 ―40.2―232.4=－272.6 kN，荷载组合①+④时，最大，其VBl=-301.6 KN，则第一跨中集中荷载处剪力顺次为（从左到右）163.2KN,－69.2KN,其余剪力值可按此计算。主梁的剪力包络图见图。

（4）配筋计算承载力计算
C25混凝土，a1=1.0, fc=11.9N/ mm2 , ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋HRB335 ，其中fy=300 N/ mm2 ,箍筋采用HPB235 ，fyv=210 N/ mm2 .
①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算
跨中正弯矩按Ｔ形截面计算，因
翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m，中较小值确定，取b’f=2000mmＢ支座处的弯矩设计值：
。MB= Mmax-Vob/2=-413.5+232.4x0.4/2=-370.02 KN·m
判别跨中截面属于哪一类T形截面
a1fcb’fh’f(ho-h’f/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8KN .m > M1 >M2 .
属于第一类T形截面.
正截面受弯承载力的计算过程如下:

表1-15 主梁正截面受弯承载力及配筋计算
截面
1
B
2
弯矩设计值（kN.m）
385.9
－370
224.2
－103.1
αs=M/α1fcbh02
0.047
0.308
0.025
0.08

0.048<0.518
0.380<0.518
0.025<0.518
0.083<0.518
选配
钢筋
计算配筋（mm2）
AS=ξbh0α1fc/fy
2246.7
3622.8
1219.8
592.6
实际配筋(mm2)
6Ф22
6Ф22
1Ф20
4Ф20
2Ф20
As=2281
As=2595.2
As=1256
As=628

②箍筋计算——斜截面受剪承载力计算
验算截面尺寸：
hw =ho- b’f=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算：
0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x500=446.25KN > Vmax =301.6KN
故截面尺寸满足要求
斜截面配筋计算：

截 面
A

V
192.2
-301.6
368.8

548.9>V
截面满足
517.7>V
截面满足
517.7>V
截面满足

164.02<V
需配箍筋
254.69<V
需配箍筋
254.69<V
需配箍筋
箍筋肢数、直径
28
28
28

100.6
100.6
100.6
Vcs=+1.25
fyv Asv ho/s
272.3>V
256.8<V
307.85>V
实配箍筋间距
150
150
100

_____
264
_____
选配弯起钢筋
_____
120 (As=314.2)
_____
验算最小配筋率
Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224>0.24 ft/fyv=0.00145,满足要求
说明
为了施工方便，除加密区箍筋间距一律为150
5、两侧附加横向钢筋的计算：
由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为:
F=1.2x57.64+1.3x10x2x6.3=232.97KN
所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为:
As=F/2fysina=232970/(2x300xsin45°)=549.2 mm2
选用220 (As=628)
（5）主梁正截面抗弯承载力图（材料图）、纵筋的弯起和截断
① 按比列绘出主梁的弯矩包络图
②按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图（材料图），并满足以下构造要求：
弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距Smax；钢筋的弯起点距充分利用点的距离应大于等于h0/2。
按课本所述的方法绘材料图，并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的交点，确定钢筋的理论截断点（即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面）。
当时，且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于h0或20d，钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。
若按以上方法确定的实际截断点仍位于负弯矩的受拉区，其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于1.3h0或20d。钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。

主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定：
梁顶面纵筋的锚固长度：
l=la =a fy d/ft=0.14×300×22/1.27取880mm.
梁底面纵筋的锚固长度：12d=1222=264mm，取300mm
③检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。
主梁的材料图和实际配筋图如图所示。

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