厂房单向板设计计算书.doc

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《钢筋混凝土结构课程设计》

题 目：华联厂房单向板设计

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专 业：
年 级： 年 春/秋 季
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学 生：
指导教师：

1 基本情况

一、 设计题目
单向板肋梁楼盖设计
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、楼面的活荷载标准值为9.0kN/m2
2、楼面面层水磨石自重为0.65kN/m2
3、材料选用：
（1）、混凝土：C25
（2）、钢筋：主梁及次梁受力筋用HRB400级钢筋，板内及梁内的其它钢筋可以采用HPB300级。

2 单向板结构设计
2.1 板的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对板进行配筋设计，按塑性理论进行计算。
1．设计资料

1、 荷载
楼面面层 （0.65kN/m2）；
楼面可变荷载标准值 q=9kN/m2；
平顶粉刷 （0.25kN/m2）。
2、 材料：混凝土： C25；钢筋：主梁、次梁、板受力钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋、板中分布筋采用HRB400级钢筋。
3、 板伸入墙内120mm，次梁及主梁伸入墙内240mm，柱的截面尺寸b×h=500 mm×500mm
4、
L1（m）
L2（m）
可变荷载
18.0
42.6
9kN/m2

2．楼盖的结构平面布置

主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。主梁跨度为6m，次梁的跨度为6.1m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2m。
板：/=6.1/2=3.052，因此按单向板设计。按跨高比条件，要求板厚h2000/40=50mm，对工业建筑的楼盖板，要求h70mm，取板厚h=80mm。
次梁：次梁截面高度应满足h=（/18～/12）=（6100/18～6100/12）=（339～508）mm。考虑到楼面可变荷载比较大，取h=500mm。截面宽度取b=（1/3～1/2）h =（169～254）mm，故取b=200mm。
主梁：主梁截面高度应满足h=（/15～/10）=（6000/15～6000/10）=（429～750）mm。取h=650mm。截面宽度取b=（1/3～1/2）h =（169～254）mm，故取b=300mm。

3．板的设计

3.1荷载

永久荷载标准值：
钢筋混凝土板 0.08×25=2 kN/
楼面面层 0.65 kN/
平顶粉刷 0.25 kN/

小计 2.9 kN/
可变标准荷载值 9 kN/
永久荷载分项系数取1.2，因楼面可变荷载标准值等于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的
永久荷载设计值 g=2.9×1.2=3.48 kN/
可变荷载设计值 q=8×1.3=11.7 kN/
荷载总设计值 g+q=3.48+11.7=15.18 kN/

3.2计算简图（按塑性内力重分布设计）

次梁截面为200mm×500mm，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，板的计算跨度：
边跨 =+h/2=2000-100-120+80/2=1820mm ＜ 1.025=1824mm，取=1820mm
中跨 ==2000-200=1800mm
跨度差=（1820-1800）/1820=1.1% ＜ 10%，可按等跨连续板计算。板为多跨连续板，对于跨数超过五跨的等截面连续板，其各跨受荷载相同，且跨差不超过10% 时，均可以按五跨等跨度计算。计算简图如下：

取1m宽板带作为计算单元，计算简图如图所示
g+q=15.18kN/m

楼盖板计算简图

3.3弯矩计算值
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

1/11
-1/11
1/16
-1/14
(m)
l01=1.82
l01=1.82
l02=1.80
l02=1.80

(kN.m)
15.18×1.82×1.82/11=4.571
-15.18×1.82×1.82/11=-4.571
15.18×1.80×1.80/16=3.074
-15.18×1.80×1.80/14=-3.513
这是对端区单向板而言的，对于中间区格单向板，其和应乘以0.8。

3.4正截面受弯承载力计算

环境类别为一级，C25混凝土，板厚80mm，=80-15-5=60mm；板宽b=1000mm。C25混凝土，=1.0，=11.9N/；HRB400钢筋，=360N/。板配筋计算的过程于下表。

楼面板的配筋计算
截 面
1
B
2
C

4.571
-4.571
3.074
-3.513

0.107
0.107
0.072
0.082

0.113
0.113
0.075
0.086
轴 线
1～2、
6～7
计算配筋（）

224.1
224.1
148.8
170.6
实际配筋（）
8@200
=251
8@200
=251
8@200
=251
8@200
=251
轴 线
2～6
计算配筋（）

224.1×0.8
=179.3
224.1×0.8
=179.3
148.8×0.8
=119.0
170.6×0.8
=136.5
实际配筋（）
8@200
=251
8@200
=251
8@200
=251
8@200
=251

对轴线2～6间的板带，其跨内截面2、3和支座截面的弯矩设计值都可折减20%。为了方便，近似对钢筋面积乘以0.8。
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；
，同时大于0.2%，
满足最小配筋率。

3.5施工图绘制
（1）分布钢筋选用6@200。
（2）嵌入墙内的板面附加钢筋选用8@200。，取300mm。
（3）垂直于主梁的板面附加钢筋选用8@200。取500mm。
（4）板角构造钢筋:选用8@200,双向配置板四角的上部。取500mm。
2.2 次梁的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对次梁进行配筋设计，按塑性理论进行计算。
根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的可变和在不考虑梁从属面积的荷载折减。

2.2.1荷载设计值

永久荷载标准值
由板传来的恒载： 2.9×2.0 = 5.8 kN/m
次梁自重： 25×0.2×（0.5-0.08）= 2.1 kN/m
平顶粉刷： 0.25×（0.5-0.08）×2 = 0.21 kN/m

小计
永久荷载设计值：
可变荷载标准值
可变荷载设计值
荷载总计算值 g+q = 33.132 kN/m

2.2.2计算简图
次梁在砖墙上的支承长度为240mm。主梁截面为300mm×650mm，计算跨度：
边跨 =+a/2=5660+120=5780mm ＜ 1.025=1.025×5660=5802mm，故取=5780 mm
中跨 ==5800mm
跨度差 （5800-5780）/5800=0.35%＜10%，可按等跨连续板计算。计算简图如图所示：

次梁跨度

g+q = 33.132 kN/m

次梁的计算简图

2.2.3内力计算
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

1/11
-1/11
1/16
-1/14

l01=5.78
l01=5.78
l02=5.8
l02=5.8

(kN.m)
33.132×5.782/11
-33.132×5.782/11
33.132×5.82/16
-33.132×5.82/14
=100.63
=-100.63
=69.66
=-79.61

次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座

离端第二支座

离端第二支座
C
中间支座

0.45
0.6
0.55
0.55

ln1=5.78
ln1=5.78
ln2=5.8
ln2=5.8

(kN)
0.45×33.132×5.78
0.6×33.132
×5.78
0.55×33.132
×5.8
0.55×33.132
×5.8
=86.18
=114.9
=105.69
=105.69

2.2.4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，翼缘宽度去=/3=5800/3=1933mm；又=b+=200+1800=2000。故取=1933mm。近似取=1950mm。环境类别为一级，C25混凝土，梁的最小保护厚度c=20mm，一排纵向钢筋=500-40=460mm。
C25混凝土，=1.0，=11.9N/，=1.27N/；纵向钢筋采用HRB400钢，=360N/，箍筋采用HRB400钢，=360N/。
又因为：

跨内截面均属于第一类T形截面。
正截面承载力计算过程列于下表。
截 面
1
B
2
C
弯矩设计值（kN·m）
100.63
-100.63
69.66
-79.61

=0.0205

=0.1998
=0.0142
=0.1581

0.0207
0.2252＜0.35
0.0143
0.1731＜0.35
或
613.8
684.9
424.0
503.5
选配钢筋
（）
318
=763
318
=763
218
=509
218+112
=622.1

次梁正截面受弯承载力计算

计算结果表明，支座截面的均小于0.35；
，同时大于0.2%，满足最小配筋率。

2.2.5斜截面受剪承载力
斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。
验算截面尺寸：
=-=460-80=380mm，因/b=380/200=1.9＜4，截面按下式验算：
截面满足要求。
验算是否需要按计算配置箍筋：

需要按计算配筋, 采用8双肢箍筋，计算支座B左侧截面。
其中，，
所以

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%。最后取箍筋间距s=200mm。为了方便施工，沿梁长度不变。此时

验算配筋率下限值：
弯矩弯矩调幅时要求的配筋率下限为：,
实际配筋率
满足要求。
2.2.6施工图的绘制
次梁配筋图如1-8所示，其中次梁锚固长度确定：
深入墙支座时，梁顶面纵向钢筋的锚固长度按下式确定：
，取750mm。由于超过截面高度在锚固末端加焊接钢板，故取440mm。
伸入墙支座时，梁底纵向筋伸入纵筋的锚固长度：，取230mm。
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足：，取230mm。
纵筋的截面断点距支座的距离：，取1550mm。
2.3 主梁的设计
本节内容是根据已知的荷载条件对主梁进行配筋设计，按弹性理论进行设计。
主梁按弹性方法设计

2.3.1荷载设计值

为了简化计算将主梁自重等效为集中荷载。
永久荷载标准值
次梁传来的永久荷载值 8.11×6.1 = 49.47kN
主梁自重 （0.65-0.08）×2.0×0.3×25 = 8.55kN
平顶粉刷 （0.65-0.08）×2×0.25 = 0.285kN
小计
永久荷载设计值G 取G=70kN
可变荷载标准值
可变荷载设计值Q 取Q=145kN
荷载总的设计值 G+Q = 215kN

2.3.2计算简图

主梁按连续梁计算，端部支承在砖墙上，支承长度为370mm，中间支承在500mm×500mm的混凝土柱上，其计算跨度:

边跨 =6000-250-120-250 =5380mm
又1.025+b/2=5765mm ＜ +b/2+a/2=5815mm，
取=5765mm
中跨 =6000mm
跨度差 =(6000-5765)/6000 =3.91%＜ 10%，故可利用附表6-2计算内力：

主梁计算跨度

主梁计算跨度简图

2.3.3弯矩设计值

弯矩式中系数与由附表6-2相应栏内查得

2.3.4剪力设计值

剪力式中系数与由附表6-2相应栏内查得

2.3.5弯矩、剪力包络图

弯矩包络图：
第1、3跨有可变荷载，第2跨没有可变荷载。
由附表6-2知支座B或C的弯矩值为

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个集中荷载作用点弯矩值分别为：

第2跨内：
内以支座弯矩，的连线作为基线，作，的简支弯矩图，得集中荷载作用点处的弯矩值：

②第1、2跨有可变荷载，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个集中荷载作用点弯矩值分别为：

第2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个集中荷载作用点弯矩值分别为：

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可变弯矩分别为：

第1、3跨两集中荷载作用点处的弯矩分别为：

剪力包络图：
①第1跨
；
过第1个集中荷载后为176.88-70-145=-38.12kN；
过第2个集中荷载后为-38.12-70-145=-253.12kN
；
过第1个集中荷载后为-287.78+70+145 = -63.78kN；
过第2个集中荷载后为-63.78+70+145=151.22kN
②第2跨

过第1个集中荷载后为247.2-70 = 177.2kN。
当可变荷载仅作用在第2跨时
=1.0×70+1.0×145=215kN；
过第1个集中荷载后为215-70-145=0。

弯矩包络图

剪力包络图

2.3.6正面受弯承载力

主梁跨中按T形截面计算，T形截面的翼缘宽度,因。翼缘计算宽度按=6/3=2mm和b+=6m中较小值确定取，
主梁跨中按T形截面计算，T形截面的翼缘宽度，按
梁高： （边跨），（中间跨）
翼缘厚：

判定T形截面类型：

故各跨中截面属于第一类T形截面。

B支座边的弯矩设计值。跨内截面经判别都属于第一类T形截面。正截面受弯承载力的计算过程列于下表。
截 面
1
B
2
弯矩设计值（kN·m）
353.86
-350.46
202.14
-87.85

=0.0400

=0.2918
=0.0228
=0.0599

0.0408
0.3547
0.0231
0.0618
或
1645.37
2040.12
931.57
373.84
选配钢筋
（）
222+320（弯起）
=1702
322+320（弯起）
=2082
220+120（弯起）
=942
222
=760

计算结果表明，ξ均小于0.550，满足要求；取中间跨跨中截面验算其承担负弯矩时的最小配筋率，
，同时大于0.2%，满足最小配筋率。主梁纵向钢筋的弯起和切断按弯矩包络图确定。

2.3.7斜截面受剪承载力

斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率验算。
验算截面尺寸：
=-=580-80=500mm，因/b=500/300=1.67＜4，截面按下式验算：
截面满足要求。
验算是否需要按计算配置箍筋：

需要按计算配筋, 采用10双肢箍筋，计算支座B左侧截面。

其中，，
所以

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%。最后取箍筋间距s=200mm。为了方便施工，沿梁长度不变。此时

验算配筋率下限值：
满足要求。
因主梁的腹板高度大于450mm，需在梁侧设置纵向构造筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不小于腹板面积的0.1%，且其间距不大于200mm。现每侧配置214，308/（300×580）=0.18%＞0.1%，满足要求

2.3.8主梁施工图

按比例绘出主梁的弯矩包络图
按同样比例绘出主梁的抗弯矩承载力图（材料图），并满足一下构造要求：
弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距；钢筋的弯起点距充分利用点的距离大于等于。
当时，且实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于或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小于等于1.3或20d.钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于。
主梁纵筋伸入强中的锚固长度的确定：,取820mm。梁底面纵筋的锚固长度：12d=12×22=264mm,取270mm。主梁的材料图和实际配筋图如图所示。

3 配筋图
3.1 板的配筋图

3.2 次梁的配筋图

3.3 主梁的配筋图