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混凝土楼盖课程设计

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2020年4月19日
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河南工程学院《混凝土结构》
课程设计

某工业厂房现浇混凝土
单向板肋梁楼盖设计

学生姓名： 邢海洋
学 院： 土木工程
专业班级： 土木1342
专业课程： 混凝土结构设计原理
指导教师： 陈庆丰

12月25日

某工业厂房现浇混凝土单向板肋梁楼盖设计
一、设计资料　
（一） 楼盖梁格布置
楼盖梁格布置如图1所示（楼梯间在此平面外），主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。

图1 楼盖梁格布置平面图
（二）楼面做法
25mm水泥砂浆面层（20 kN/m3），钢筋混凝土现浇板，25mm混合砂浆抹底。（三）楼面荷载
均布活荷载标准值为6kN/m2
（四）材料
混凝土强度等级C25；梁钢筋采用HRB400级钢筋，板钢筋采用HPB300级钢筋。
二、设计内容
(一)楼盖的结构平面布置
主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁的跨度为6.3m，次梁的跨度为6.3m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为，，因此按单向板设计。
按高跨比条件，对于两端连续的单向板，当h≥2100/30=70mm时，满足刚度要求，对于工业建筑的楼板，要求，取板厚。
次梁截面高度应满足h＝，取h=500mm。截面宽度b=，取b=200mm。
主梁的截面高度应满足mm取。
楼盖的结构平面布置图见图5-1所示。

图 5-1 结构平面布置图
(二)板的结构设计
1.荷载计算
板的永久荷载标准值
25㎜厚水泥砂浆面层： 0.025×20=0.50
80㎜厚现浇钢筋混凝土板： 0.08×25=2.00
25mm混合砂浆： 0.02517=0.43
小计： 0.50+2.00+0.43=2.93
板的可变荷载标准值： 6
永久荷载分项系数取1.2；因楼面可变荷载标准值大于4.0，因此可变荷载分项系数取1.3。于是板的
永久荷载设计值: 2.931.2=3.52
可变荷载设计值:
荷载设计总值: g+q=11.32,近似取为g+q=12.0
2.计算简图
按塑性内力重分布设计。次梁截面为200mm×500mm，板的计算跨度:
边跨:
中间跨:
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图5-2所示

图5-2板的计算简图
3.弯矩设计值
不考虑板拱作用截面弯矩的折减，用塑性内力重分布理论计算，查表可得系数分别为：边支座-1/16；边跨中，1/14；离端支座，-1/11；边跨中，1/16；中间支座，-1/14。故

4.正截面受弯承载力计算
环境类别为一类，C25混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。假定纵向钢筋直径d为10，板厚80，则截面的有效高度=60mm；板宽。C25混凝土，=1.0，11.9；HPB300钢筋 270N/mm2。板配筋计算的过程列于表1。
表1 板的配筋计算
截面
A
1
B
2
C
弯矩设计值
（）
-3.00
3.43
-4.36
2.71
-3.10

=0.070
=0.080

=0.102
=0.063
=0.072

0.073<0.35
0.083
0.108<0.35
0.065
0.075<0.35
计算配筋（）
193.0
219.5
285.6
171.9
198.3
实际配筋（）

计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；/bh=196/(100080)=0.25%，此值大于0.45=0.451.27/270=0.21%,同时大于0.2%，满足最小配筋要求。
（三）次梁的设计
1.荷载计算
由板传来的永久荷载：
次梁自重： 0.2(0.5-0.08)251.2=2.52
次梁粉刷重： 0.0252171.2=0.34
小计： g=10.25
可变荷载设计值： q=7.82.1=16.38
荷载总设计值： q+g=26.63
2.计算简图
按塑性内力重分布计算时，主梁截面300mm×600mm。其计算跨度：
边跨： ==6300-100-300/2=6050
中间跨： 6300-300=6000
因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算。次梁的计算简图见图5-3

图 5-3 次梁的计算简图
3.内力计算
由表11-1、表11-3可分别查得弯矩系数和剪力系数。
弯矩设计值：

剪力设计值：

4.承载力计算
(1)正截面受弯承载力
正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度取
mm、，
三者的较小者，故取。
环境类别为一类，C25混凝土，梁的最小保护层厚度c=20mm。设箍筋直径10mm，纵向钢筋直径，则一排纵向钢筋， C25混凝土，，，；纵向钢筋采用HRB400钢，。正截面承载力计算过程列于表2中。经判别跨内截面均属于第一类T型截面。
表2 次梁正截面受弯承载力计算
截面
A
1
B
2
C
弯矩设计值（）
-40.61
69.62
-88.61
59.92
-68.48
或

=0.081

=0.024

=0.176

=0.021

=0.136

0.085<0.35
0.024
0.195
0.021
0.147
或

258.5
423.3
593.0
370.4
447.0
选配钢筋（）
214

314

414

216

314

计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；，此值大于=0.45×1.27/360=0.16%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。
（2）斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸：
，因，截面尺寸按下式验算：
截面尺寸满足要求。
（3）计算所需腹筋：
采用6双肢箍筋，计算支座B左侧截面。由，可得到箍筋间距

调幅后受剪承载力应加强，梁局部范围内将计算的箍筋面积增加20%或箍筋间距减小20%。现调整箍筋间距,截面高度在300～500mm的梁，最大箍筋间距200mm最后取箍筋间距s=200mm。为方便施工沿梁长不变。
（4）验算配箍率下限值：
弯矩调幅时要求的配箍率下限为：，实际配箍率，满足要求。
（四）主梁设计
主梁按弾性方法设计。
1. 荷载设计值
为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。
次梁传来的永久荷载：
主梁自重（含粉刷）：

永久荷载设计值：
可变荷载设计值：
2.计算简图
因主梁的线刚度与柱刚度之比大于5，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离，。主梁的计算简图见图5-4。

图5-4 主梁的计算简图
3.内力设计值及包络图
（1）弯矩设计值
由得

（2）剪力设计值
由得

（3）弯矩包络图
①第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载
支座B或C的弯矩值为：

在第1跨内：以支座弯矩的连线为基线，作的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

在第2跨内：以支座弯矩的连线为基线，作的简支弯矩图，得集中作用点处的弯矩值：

②第1、2有可变荷载，第3跨没有可变荷载
第1跨内：在第1跨内以支座弯矩的连线为基线，作的简支梁弯矩图，得第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

在第2跨内：。
以支座弯矩的连线为基线，作的简支梁弯矩图，的第1个集中荷载和第2个集中荷载作用点处弯矩值分别为：

=
=94.10

=
=142.20
③第2跨有可变荷载，第1、3跨没有可变荷载

第2跨两集中荷载作用点处的弯矩为：

第1、3跨两集中荷载作用点的弯矩分别为：

弯矩包络图如图5-5所示

图 5-5弯矩包络图

图 5-6 弯矩抵抗图
4.承载力计算
（1）正截面受弯承载力
跨内按T形截面计算，因跨内设有间距小于主梁间距的次梁，翼缘计算宽度按和中较小值确定，取。
主梁混凝土保护层厚度的要求以及跨内截面有效高度的计算方法同次梁，支座截面因存在板、次梁、主梁上部钢筋的交叉重叠，截面有效高度的计算方法有所不同。板混凝土保护层厚度15mm、板上部纵筋10mm、次梁上部纵筋直径14mm。假定主梁上部纵筋直径25mm，钢筋为，，取550mm。
跨内截面经判别都属于第一类T形截面。B支座边的弯矩设计值。正截面受弯承载力的计算过程列于表3。

表3 主梁正截面承载力计算
截面
1
B
2

弯矩设计值（）
303.63
-293.14
161.80
-55.00
或
=0.040
=0.271
=0.021
=0.051

0.980
0.838
0.989
0.974

1564.8
1766.7
826.3
285.2
选配钢筋（）
420+125

425

320

220

主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。
（2）斜截面受剪承载力
验算截面尺寸：
，因，截面尺寸按下式验算：
截面尺寸满足要求。
（3）计算所需腹筋：
采用10@200双肢箍筋，

，不需要配置弯起钢筋。
验算最小配箍率：
，满足要求。
（4）次梁两侧附加横向钢筋的计算：
次梁传来的集中力，，附加箍筋布置范围。取附加箍筋10@200双肢，则在长度s内可布置附加箍筋的排数，排，次梁两侧各布置三排。由式，满足要求。
因主梁腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且间距不大于200mm。现每侧配置214, ，满足要求。
三、绘制施工图
（一）施工说明
1.本工程设计使用年限50年，结构安全等级为二级，环境类别为一类。
2.采用下列规范：
（1）《混凝土结构设计规范》GB 50010-1010；
（2）《建筑结构荷载规范》GB 50009- 。
3.荷载取值：楼面可变荷载标准值。
4.混凝土强度等级C25；梁内钢筋采用HRB400级，用表示；板内钢筋采用HPB300级，用表示。
5.板纵向钢筋的混凝土保护层厚度15mm；梁最外层钢筋的混凝土保护层厚度20mm。
（二）结构平面布置图
楼板的平面布置图见图5-1，图中柱、主梁、次梁、板的代号分别用“Z”,“KL”、“L”和“B”表示，主、次梁的跨数写在括号内。
（三）板配筋图
板配筋图采用分离式，板面钢筋从支座边伸出长度。板配筋图见附图
（四）次梁配筋图
次梁支座截面上部钢筋的第一批截断点要求离支座边=6000/5+
20×18=1560mm现取1600mm；切断面积要求小于总面积的二分之一，B支座切断114，，C支座切断114，，均满足要求，B支座第二批切断114，离支座边=6000/3= mm；剩余214兼做架立筋。端支座上部钢筋伸入主梁长度。下部纵向钢筋在中间支座的锚固长度。次梁配筋见附图
（五）主梁配筋图
主梁纵向钢筋的弯起和切断需按弯矩包络图确定。底部纵向钢筋全部伸入支座，不配置弯起钢筋，因此仅需确定B支座上部钢筋的切断点。截取负弯矩的弯矩包络图如图5-5。将B支座的③、④号筋按钢筋面积比确定各自的抵抗弯矩，④号筋（225，=982）抵抗弯矩为。刚进的充分利用点和不需要点的位置可按几何关系求得，见图5-6。拟截断④号筋（225），因截断点位于受拉区，离该钢筋充分利用点的距离应大于=1.2×（35.2×25）+1.7×550=1991mm；截断点距该钢筋不需要点的距离应大于1.3（715mm）和20d（500mm）。④号筋截断点离B支座中心线的距离:按第一个条件时1991+128=2119mm；按第二个条件时715+707=1422mm，由第一个条件控制。
主梁计算简图取为连续梁，忽略了柱对主梁弯曲转动的约束作用，梁柱的线刚度比越大，这种约束作用越小。内支座因节点不平衡弯矩较小，约束作用较小，可忽略：边支座的约束作用不可忽略。
主梁边跨的固端弯矩：
梁、柱线刚度比5.36，则梁端的最终弯矩：

将③号筋贯通，可承受158.17，满足要求。
因主梁的腹板高度，需在梁的两侧配置纵向构造钢筋。现每侧配置214，配筋率308/（300×470）=0.22%>0.1%，满足要求。 主梁配筋见附图。
四、参考文献
（1）建筑制图标准（GB/T 50104- ）[S].北京：中国建筑工业出版社, .
（2）建筑结构可靠度设计统一标准（GB 50068- ）[S].北京：中国建筑工业出版社, .
（3）建筑结构荷载规范（GB 50009- ）[S].北京：中国建筑工业出版社, .
（4）混凝土结构设计规范（GB 50010- ）[S].北京：中国建筑工业出版社, .
（5）国家建筑标准设计图集.
（6）程文瀼等.混凝土结构（上册）—混凝土结构设计原理（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社, .
（7）程文瀼等.混凝土结构（中册）—混凝土结构与砌体结构设计（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社, .