钢筋混凝土楼盖课程设计(计算书-原创).doc

第一章 设计资料
一、 设计题目
某钢筋混凝土楼盖设计
二、 设计资料
(1) 楼层平面如任务书附图所示。墙体厚度370mm，结构横向长L1=18m，结构纵向长L2=30m。楼梯位于该层平面的外部，本设计不予考虑。楼盖采用整体式单向板肋形结构。
(2) 该建筑位于非地震区。
(3) 建筑物安全级别为二级。
(4) 结构环境类别为一级。
(5) 建筑材料等级：混凝土强度等级为梁、板为C25混凝土；钢筋：板中钢筋、梁中箍筋、构造钢筋为Ⅰ级；梁中受力钢筋为Ⅱ级。
(6) 荷载：钢筋混凝土容重为25kN/m3。楼面面层为20mm厚水泥砂浆抹面（容重为20kN/m3），梁板天花为15mm厚混合砂浆粉底容重为17kN/m3；楼面活荷载标准值为2.5kN/m3。
(7) 结构平面布置及初估尺寸：板的支承长度为120mm，梁的支承长度为240mm。主梁沿房屋的横（纵）向布置。
板厚h=60～120mm。
次梁：高h=(1/18～1/12)L m，宽b=(1/3.5～1/2)h mm，间距l1=2.0m。
主梁：高h=(1/14～1/8)L mm，宽b=(1/3.5～1/2)h mm，间距l2=6.0m。
柱：b×h=350mm×350mm，柱网尺寸为6.0m×6.0m。
(8) 使用要求：梁、板允许扰度、最大裂缝宽度允许值见书本附录。
(9) 采用的规范：水工混凝土结构设计规范（2008），建筑结构荷载设计规范。
三、 设计要求
在规定的时间内，独立完成以下成果：
（1） 设计计算书一份。包括：计算依据的资料，计算假定、计算简图；板、次梁、主梁的计算，并附有配筋草图。
a、结构平面布置图：柱网、主梁、次梁及板的布置
b、板的强度计算和配筋
c、次梁强度计算和配筋

d、主梁强度计算和配筋
计算书要求内容完整、数据正确、书写工整、装订成册。
（2） 施工图。包括：
a、结构平面布置图（1：200）
b、板的配筋图（1：50）
c、次梁的配筋图（1：50；1：25）
d、主梁的配筋图（1：50；1：25）及弯矩M、剪力V内力包络图及抵抗弯矩图。
e、钢筋明细表及图纸说明
图纸要求布局合理，线条粗细分明，字体工整，符号、尺寸、说明齐全，符合制图规范要求，图纸统一用A3。

第二章 设计计算书

一、平面结构布置
由查表得
C25混凝土：

由查表得
Ⅰ级钢筋：
Ⅱ级钢筋：
按弹性理论计算板、次梁和主梁。
1、主梁的跨度为6.0m,次梁的跨度为6.0m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.0m。
楼盖结构布置如图2.1.1所示。

图2.1.1

2、 确定板厚
根据构造要求，板厚，选取。
3、 确定次梁的截面尺寸
次梁截面高度应满足
取。
次梁截面宽度应满足
取。
4、 确定主梁的截面尺寸
主梁截面高度应满足
取。
主梁截面宽度应满足
取。

二、板的设计
该建筑物安全级别为Ⅱ级，结构重要性系数；按正常运行状况设计，设计
状况属持久状况，设计状况系数。
承载能力极限状态计算时的结构系数，根据《水工混凝土结构设计规范》取永久荷载分项系数，可变荷载分项系数。
1、计算简图的绘制。
（1）次梁截面尺寸为。
结构平面布置，板的几何尺寸如图2.2.1所示。

图2.2.1 板的剖面图（单位mm）

（2）取1m板宽作为计算单元，各跨的计算跨度为
中间跨：
边跨：
由以上数值得计算简图，如图2.2.2所示。
且边跨与中间跨相差：
故可按等跨连续梁计算。

图2.2.2 板的计算简图（单位mm）

2、荷载计算。取单宽的板带计算。
板自重：
楼面面层：
梁板天花：
恒荷载标准值：
恒荷载设计值：
活荷载标准值:
活荷载设计值：
设计总荷载：
折算恒荷载：
折算活荷载:
3、内力计算。
弯矩： 其中 由查表得出。
边跨：

中间跨：

B支座：

板的弯矩计算如表2.2.1所示。

表2.2.1 板的弯矩计算
项次
计算简图

①

②

－
－
－

③

－
－

－
－
④

－

－
－
－
⑤

－
－
－

－

组合值
－
-2.42
－
-2.03
－

组合值
1.77
－
1.04
－
1.30

4、截面设计及配筋。
，取。板的配筋计算如表2.2.2所示。
考虑支座的影响：

表2.2.2 板的配筋计算
截面
1
B
2
C
3
平面图中的位置
A~D
A~D
A~D
A~D
A~D

－
0.58
－
0.58
－

1.77
-1.84
1.04
-1.45
1.30

0.050
0.052
0.029
0.041
0.036

0.051
0.053
0.029
0.042
0.037

173.4
180.2
98.6
142.8
125.8
选配钢筋

实用钢筋
236
236
101
157
151

5、确定各种构造钢筋。
（1）与受力钢筋垂直的分布钢筋

分布钢筋放在受力筋的内侧，以保证受力钢筋有足够的有效高度。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15％，且每米长度内不少于3根，直径不宜小于5mm。因此选用分布钢筋。
（2）与主梁垂直的附加负筋
板与主梁梁肋连接处实际上也会产生一定的负弯矩，计算时却没有考虑。板的受力钢筋又与主梁平行布置，故应在与主梁连接处板的顶面，沿与主梁垂直方向配置附加钢筋。其数量在每米板宽内不少于5根直径5根直径6mm以上的钢筋，也不少于板中受力钢筋面积的1/3，这种钢筋伸过主梁边缘的距离不小于板跨度的1/4。即实际选配构造钢筋为，伸过主梁边缘>,选为550mm。
（3）与承重墙垂直的附加负筋
板边嵌固于砖墙内的板，计算时按简支考虑，但实际上在支承处的板顶面应增设附加钢筋，其数量是每米宽度内配置5根直径6mm的钢筋（包括弯起钢筋在内），伸出支座边界的长度不小于，取伸出长度为300mm。
（4）板角区域内的附加负筋
在墙角附近，板顶面常发生于墙大约成45°角的裂缝，故在跨度范围内，板顶面应配置构造钢筋网，直径为。

三、次梁设计
1、计算简图的绘制。
（1）主梁截面尺寸为：
结构平面布置，次梁的几何尺寸如图2.3.1所示。

图2.3.1 次梁的几何尺寸与支承情况（单位mm）

（2）各跨的计算跨度为
中间跨计算跨长：
边跨计算跨长：
取，跨长相等，按等跨连续梁计算。
计算简图如图2.3.2所示。

图2.3.2 次梁的计算简图（单位mm）

2、荷载计算。
板传来的恒荷载标准值：
次梁自重标准值：
次梁梁侧抹灰标准值：
恒荷载标准值：
恒荷载设计值：
活荷载标准值:
活荷载设计值：
设计总荷载：
折算恒荷载：
折算活荷载：
3、内力计算。
（1）弯矩计算。
其中 由查表得出。

次梁弯矩计算如表2.3.1所示。

表2.3.1 次梁弯矩计算表
项次
计算简图

①

②

－
－
－

③

－
－

－
－
④

－

－
－
－
⑤

－
－
－

－

组合值
－
-54.13
－
-44.20
－

组合值
42.09
－
23.75
－
29.04

再考虑支座的影响：

（3） 剪力计算。
其中由查表得出。
A支座：

B支座：

C支座：

剪力计算见表2.3.2.

表2.3.2 次梁剪力计算表
项次
计算简图

①

②

－
－

－
－
③

－

－
－
④

－
－
－

组合值
－
-48.28
－
-40.11
－

组合值
32.49
－
43.46
－
41.81

4、截面设计及配筋。
（1）正截面受弯承载力计算。
次梁跨中截面按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面两者的较小值：

故取

判别各跨中T形截面的类型：

大于表中各弯矩值，故各跨中截面均按第一类T形截面计算，；支座处截面按矩形截面计算，；支座与跨中截面均按一排钢筋考虑，取。
次梁的正截面承载力计算如表2.3.3所示；
表2.3.3 次梁的正截面承载力计算
截面
1
B
2
C
3

42.09
-54.13
23.75
-44.20
29.04

0.012
0.158
0.007
0.129
0.009

0.012
0.173
0.007
0.139
0.009

395.08
569.57
230.46
457.63
296.31
选配钢筋
2φ18
3φ18
2φ16
3φ16
2φ16
实用钢筋
509
763
402
603
402

（2）斜截面受剪承载力计算。
t =1.27 N / mm2。
腹筋仅配置箍筋，次梁的斜截面承载力计算如表2.3.4所示。

表2.3.4 次梁的斜截面承载力计算
截面
A
B左
B右
C左
C右

38.99
-57.94
52.15
-48.13
50.17

246.93>
246.93>
246.93>
246.93>
246.93>

73.79>
73.79>
73.79>
73.79>
73.79>
选用箍筋（双肢）

57
57
57
57
57

0.19%
0.19%
0.19%
0.19%
0.19%

115.18>
115.18>
115.18>
115.18>
115.18>

5、 确定各种构造钢筋

次梁的跨度为6m，按构造规定，当梁跨度为4～6m时，架立钢筋的直径不宜小于8mm，因此选用架立钢筋。
四、主梁设计
1、 计算简图的绘制
（1）柱的截面尺寸为。
结构平面布置，主梁的几何尺寸如图2.4.1所示。

图2.4.1 主梁的几何尺寸及支承情况（单位mm）

（2）由于主梁线刚度较刚度大得多，故主梁中间支座按铰支承考虑。主梁支承在砖墙上，支承长度为240mm。计算跨度分别为：
中跨：
边跨
故取小值 。
计算简图如图2.4.2所示。

图2.4.2 主梁计算简图（单位mm）

2、 荷载计算
由次梁传来的集中荷载：
主梁自重：次梁间距2.0m，可将主梁每2.0m为一段折算成集中荷载计算：

梁侧抹灰：
恒荷载标准值：
恒荷载设计值：
活荷载标准值：
活荷载设计值：
设计总荷载：
3、 内力计算
（1）主梁弯矩计算：
其中 由查表得出。

主梁弯矩计算如表2.4.1所示。
表2.4.1 主梁弯矩计算表
项次
计算简图

①

0.155/
49.83

②

0.245/
52.85

③

-0.245/
-52.99

④

0.125/
26.93

组合值
88.10
-3.16
-153.19
-7.15

组合值
141.02
102.68
-114.74
64.78

（2）主梁剪力计算： 其中由表查出。
主梁剪力计算表如表2.4.2所示。

表2.4.2 主梁剪力计算表

项次
计算简图

①

②

③

组合值
64.15
-115.23
53.69

组合值
70.53
-108.85
97.68

主梁的弯矩包络图2.4.3和剪力包络图2.4.4。

图2.4.3 主梁弯矩包络图（单位kN.m）

图2.4.4 主梁的剪力包络图（单位kN）

4、 截面设计
主梁跨中截面在正弯矩作用下按T形截面计算，其翼缘宽度取下列值的较小值：

故取，并取。
判断跨中截面T形截面的类型：

大于表中任一弯矩值，故属于第一类T形截面。
主梁支座截面及在负弯矩作用下的跨中截面按矩形截面来计算。
取
主梁正截面及斜截面配筋计算分别如表2.4.3和表2.4.4所示。

表2.4.3 主梁的正截面承载力计算
截面
1
B
2

141.02
-153.19
64.78

－
15.17
－

141.02
－138.02
64.78

0.0253
0.0248
0.0116

0.0256
0.0251
0.0117

1076
1055
492
选配钢筋
2φ22＋2φ18
2φ22＋2φ18
2φ18
实用钢筋
1269
1269
509

,端部支座A取，B支座负筋为双排，取。
表2.4.4 主梁的斜截面承载力计算
截面
A
B（左）
B（右）

84.636
-138.276
117.216

420.22>
394.19>
394.19>

117.67>
110.37<
110.37<
选用箍筋（双肢）

101
101
101

0.202%
0.202%
0.202%

224.67>
210.74>
210.74>

选配弯起钢筋

实配弯起钢筋面积

5、 构造配筋确定
主梁的跨度为6.0m，当梁的跨度>6m时，架立筋直径不宜小于10mm，故设置主梁架立筋选用。
梁高600mm，为防止由于温度变形及混凝土收缩等原因在梁中部产生竖向裂缝，在梁的两侧设置一根直径为12mm的腰筋。两侧腰筋之间用拉筋连系起来，拉筋选用。
在主梁与次梁交接处，主梁的两侧承受次梁传来的集中荷载，因而可能在主梁的中下部发生斜向裂缝。为防止破坏，集中荷载应全部由附加横向钢筋来承担。
由次梁传给主梁的全部集中荷载设计值为：

则附加钢筋的布置范围：
钢筋数量
吊筋选用。

6、 裂缝开展宽度和变形验算
,
（1）由短期荷载作用下计算主梁的内力，计算如表2.45所示。

表2.4.5 荷载效应短期组合作用下主梁的内力计算表
控制截面
组合值

（考虑支座影响）
1

－
126.87
B

14.20
-123.69
2

－
56.55

主梁的短期效应裂缝宽度验算表，如表2.4.6所示。

表2.4.6 主梁的短期效应裂缝宽度验算表
项次
1
B
2

126.87
-123.69
56.55

1269
1269
509

19.8
19.8
18

42000
42000
21000

0.030
0.030
0.024

216.8
211.4
240.9

0.168
0.164
0.149

由表2.4.6可知，符合要求。
（2）由长期荷载作用下计算主梁的内力，计算如表2.4.7所示。

表2.4.7 荷载效应长期组合作用下主梁的内力计算表
控制截面
组合值

（考虑支座影响）
1

－
100.86kN
B

14.20
-95.70
2

－
38.55kN

主梁的长期效应裂缝宽度验算表，如表2.4.8所示。

表2.4.8 主梁的长期效应裂缝宽度验算表
项次
1
B
2

100.86
-95.70
38.55

1269

1269
509

19.8
19.8
18

42000
42000
21000

0.030
0.030
0.024

172.4
-163.6
164.3

0.151
0.142
0.110

由表2.4.8可知，符合要求。
（3）主梁挠度验算
主梁荷载效应短期组合与长期组合各组合值如表2.4.5及表2.4.7所示。
主梁的刚度计算表如表2.4.9所示。

表2.4.9 主梁的刚度计算表
项次
1
B
2

7.14
7.14
7.14

0.00798
0.00798
0.00320
短期刚度
756×1013
7.56×1013
6.60×1013
对应于荷载效应短期组合
8.69×1013
8.69×1013
7.40×1013
对应于荷载效应长期组合
5.65×1013
5.65×1013
4.81×1013

主梁挠度验算表如表2.4.10所示。

表2.4.10 主梁挠度验算表
项次
1
B
2

5.47
5.34
2.87

6.69
6.35
3.01

由规范可知，在荷载效应短期组合下，；在荷载效应长期组合下，。
表2.4.10中数值均小于规范最大允许值，故主梁变形验算满足要求。

五、关于计算书及图纸的几点说明
1、本层楼面混凝土强度等级为C25，经验算各截面的尺寸、最小配筋率均可满足要求。
2、根据计算结果绘制结构平面布置图、板、次梁、主梁配筋图及弯矩M、剪力V内力包络图及抵抗弯矩图。由于楼盖采用对称布置，荷载均对称，故板的配筋图只画1/4，次梁、主梁的配筋图画1/2。图纸采用A3图纸，4张。
3、根据计算结果，汇总钢筋明细表，采用1张A3图纸。
4、结构平面布置图：比例1：100。
5、板的配筋图：比例1：50
⑴、板中钢筋均为一级钢筋。
⑵、分布筋选用：。
⑶、与主梁垂直的附加负筋选用：，深入板中的长度为600mm。
⑷、与承重砌体墙垂直的附加负筋选用：，伸出墙边长度为300mm。

⑸、板角附加短钢筋双向布置，每一方向伸出墙边的长度为500mm。
4、次梁的配筋图：比例1：50、细部详图1：25
⑴、梁中箍筋、构造钢筋均为一级钢筋，受力钢筋为二级钢筋。
⑵、箍筋选用：通长布置。
⑶、架立钢筋选用。
⑷、③号、⑥号钢筋距支座边缘1600mm处截断。
6、主梁的配筋图：比例1：50、细部详图1：25
⑴、梁中箍筋、构造钢筋均为一级钢筋，受力钢筋为二级钢筋。
⑵、箍筋选用：，通长布置。
⑶、架立钢筋选用。
⑷、梁中部腰筋选用，拉筋选用，通长布置。
⑸、在次梁与主梁交界处设置附加横向钢筋，选用吊筋，吊筋布置在1100mm范围内。
⑹、中间支座负钢筋的弯起，上弯点距支座边缘为195mm。
⑺、⑥号钢筋距支座边缘2896mm处截断，⑦号钢筋距支座边缘2296mm处截断。
⑻、其余钢筋截断详见配筋图。

六、参考资料
1、ISBN 978－7－80124－140－5 水工钢筋混凝土结构学/河海大学等编. －3版. －北京：中国水利水电出版社，2007.
2、ISBN 978－7－80124－606－6 水工钢筋混凝土结构习题与课程设计/赵鲁光主编. 北京：中国水利水电出版社，1998（2007重印）
3、ISBN 7－5084-3362-9 钢筋混凝土及砌体结构课程设计指南/周俐俐等编著. 北京：中国水利水电出版社：知识产权出版社，2005
4、ISBN7-114-05890-X 混凝土结构设计/段敬民等主编. －北京：人民交通出版社，2005.12
5、水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96）
6、建筑结构荷载设计规范（GB 50009-2001）2006年版