钢筋混凝土现浇楼盖设计.docx
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钢筋混凝土现浇楼盖设计
钢筋混凝土现浇楼盖课程设计
计
算
书
陈卿世东
建工（3）092班
2011年6月
1.设计背景
（1）某多层工业建筑的楼盖平面，如图所示。
楼梯设置在旁边的附属房屋内。
外墙厚为240mm，钢筋混凝土柱截面尺寸为370mm×370mm，楼盖采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。
（2）楼面均布活荷载标准值为8KN/㎡。
（3）楼面做法：
20mm厚水泥砂浆面层，钢筋混凝土现浇板，天棚抹灰为20mm厚混凝砂浆。
（4）材料选用
混凝土：
采用C20级（
=9.6N/mm2，
=1.1N/mm2，
=1.0）；
钢筋：
梁中受力纵筋采用HRB335级（
=300N/mm2），其余钢筋均采用HPB235级（
=210N/mm2）。
图1楼盖平面图
2、楼盖结构平面布置及截面尺寸的确定
根据楼盖平面图可以确定：
主梁的跨度为6m
次梁的跨度为4.5m
板的跨度为2m
（主梁每跨内布置两根次梁，以使弯矩图较为平缓）
（1）确定板厚：
考虑刚度要求，板厚h≥1/40Lo=1/40×2000mm=50mm,考虑工业建筑楼板最小厚度为70mm，并且考虑到本工程的可变荷载较大，取h=80mm.
（2）确定次梁截面尺寸：
h=（1/18~1/12）Lo=250mm~375mm,取h=400mm，
b=（1/3~1/2）h=134mm~200mm,取b=200mm,
所以次梁的截面尺寸为：
b×h=200mm×400mm
（3）确定主梁截面尺寸：
h=（1/14~1/8）Lo=429mm~750mm,取h=600mm，
b=（1/3~1/2）h=200~300mm,取b=250mm,
所以主梁的截面尺寸为：
b×h=250mm×600mm.
3、板的设计
板的设计考虑塑性内力重分布方法计算，板在墙上的支承长度为120mm，板的实际支承情况如图2所示：
图2.板的实际支承情况
（1）荷载计算：
20mm厚水泥砂浆面层：
0.02×20=0.4KN/㎡
80mm厚钢筋混凝土现浇板：
0.08×25=2.0KN/㎡
20mm厚天棚抹灰砂浆：
0.02×17=0.34KN/㎡
恒荷载标准值：
gk=2.74KN/㎡
活荷载标准值：
qk=8.0KN/㎡
总荷载设计值：
1.2×gk+1.3qk=13.69KN/㎡
（2）内力计算：
计算跨度：
边跨：
Lo1=Ln+h/2=2000-100-120+80/2=1820mm
中间跨：
Lo2=Lo3=Ln=2000-200=1800mm
跨度差[（1820-1800）/1800]×100％=1.1％＜10％,故可按等跨连续板计算，计算简图如图所示：
图3.板计算简图
板的弯矩计算
截面
1（边跨中）
B（支座）
2、3（中间跨中）
C（中间支座）
弯矩系数α
1/11
-1/14
1/16
-1/16
M=α（g+q）Lo²
（KN·m）
4.12
-3.24
2.77
-2.77
（3）板的配筋计算：
取1m宽版带作为计算单元，b=1000mm,h=80mm,ho=80-20=60mm,钢筋采用HPB235级（fy=210N/mm2），混凝土采用C20（fc=9.6N/mm2）。
板的配筋计算
截面
1
B
2、3
C
①~②轴间
⑤~⑥轴间
②~⑤轴间
①~②轴间
⑤~⑥轴间
②~⑤轴间
弯矩M
（KN·m）
4.12
-3.24
2.77
0.8×2.77
-2.77
0.8×-2.77
ξ=1-（1-M/0.5α1fcbho²）½
≤ξb=0.614
0.127
0.099
0.083
0.066
0.083
0.066
As=α1fcbhoξ/fy
≥0.2%bh=160mm²（mm²）
348
272
228
181
228
181
实际配筋
（mm²）
Φ8@140
=359
Φ6/Φ8@140
=281
Φ6@120
=236
Φ6@150
=189
Φ6/Φ8@120
=236
Φ6@150
=189
（4）板的配筋图（详见结构平面图）：
在板的配筋图中，除按计算配置受力钢筋外，还应按照构造设置下列钢筋：
①、分布钢筋：
按规定选用Φ6@250；
②、板边构造钢筋：
选用Φ8@200，设置于板四周支撑墙的上部；
③、板面构造钢筋：
选用Φ8@200，垂直于主梁并布置于主梁顶部。
4、次梁设计
次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力。
次梁在砖墙上的支承长度取为240mm，实际支承情况如图所示：
图4.次梁的实际支承情况
（1）荷载计算：
板传来的恒荷载：
2.74×2.0=5.48KN/m
次梁自重：
0.2×（0.40-0.08）×25=1.6kN/m
梁侧抹灰：
0.015×（0.40-0.08）×17=0.38kN/m
恒载标准值：
7.46kN/m
活载标准值：
2×8=16kN/m
总荷载设计值：
1.2gk+1.3qk=29.75kN/m²
（2）内力计算：
计算跨度计算：
边跨：
Lo1=Ln+a/2=4500-120-125+120=4375mm﹥1.025Ln=4361mm
取两者中的较小值，Lo1=4360mm
中间跨：
Lo2=Lo3=Ln=4500-250=4250mm
跨度差：
[（4360-4250）/4360]×100％=2.52％﹤10％,故可按等跨连续次梁计算内力，计算简图如图所示：
图5.次梁计算简图
次梁弯矩计算
截面
1（边跨中）
B（支座）
2、3（中间跨中）
C（中间支座）
弯矩系数α
1/11
-1/11
1/16
-1/16
M=α（g+q）Lo²
（KN·m）
51.41
-51.41
33.58
-33.58
次梁剪力计算
截面
A支座
B支座（左）
B支座（右）
C支座
剪力系数β
0.4
0.6
0.5
0.5
V=β（g+q）Ln
（KN）
50.63
78.86
63.22
63.22
（3）配筋计算：
次梁的截面承载力计算，受力纵筋采用HRB335级（fy=300N/mm²），箍筋采用HPB235级（fy=210N/mm²），混凝土采用C20（fc=9.6N/mm2,ft=1.1N/mm²）。
①次梁跨中按T形截面进行正截面受弯计算，其翼缘计算宽度为：
边跨：
bf′=Lo/3=1418mm﹤b+Sn=2000mm
取bf′=1418mm
中间跨：
bf′=Lo/3=1416mm﹤b+Sn=2000mm
取bf′=1416mm
次梁截面尺寸为b×h=200mm×400mm,取ho=400-40=360mm，翼缘厚度hf′=80mm。
②判别T形截面类型：
α1fcbf′hf′（ho-hf′/2）=347.99kN·m﹥51.41kN·m（边跨中）
﹥33.58kN·m（中间跨中）
所以次梁各跨跨中截面属于第一类T形截面，次梁支座截面按矩形截面计算，各支座截面按一排纵筋布置，ho=400-40=360mm,不设弯起钢筋。
次梁正截面受弯配筋计算
截面
1
（T形）
B
（矩形）
2、3
（T形）
C
（矩形）
弯矩M
（KN·m）
51.41
-51.41
33.58
-33.58
b或bf′
（mm）
1418
200
1416
200
ξ=1-（1-M/0.5α1fcbho²）½
≤ξb=0.550
0.030
0.234
0.019
0.146
As=α1fcbhoξ/fy
≥0.2%bh=160mm²
（mm²）
490
539
310
336
实际配筋
（mm²）
2Φ18
=509
2Φ16+1Φ14
=556
3Φ12
=339
3Φ12
=339
次梁斜截面受剪配筋计算
截面
A支座
B支座（左）
B支座（右）
C支座
剪力V
（kN）
50.63
78.86
63.22
63.22
Vc=0.25βcfcbho
（kN）
172.8﹥V
172.8﹥V
172.8﹥V
172.8﹥V
Vc=0.7ftbho
（kN）
55.44﹥V
55.44﹤V
55.44﹤V
55.44﹤V
选用箍筋
按构造配筋
2Φ6
2Φ6
2Φ6
Asv=nAsv1
（mm²）
按构造配置
56.6
56.6
56.6
（mm）
按构造配置
228
687
687
实配箍筋间距
（mm）
180
180
180
180
Vcs=0.7ftbho+
1.25fyvAsvho/S
（kN）
85.16﹥V
85.16﹥V
85.16﹥V
85.16﹥V
配箍率ρsv=Asv/bs
Ρsv,min=0.24ft/fyv
=0.13%
0.15%
0.15%
0.15%
0.15%
箍筋采用2Φ6@180，沿全长均匀布置。
（4）次梁配筋图（详见结构平面图）
5、主梁设计
主梁按弹性理论计算内力，主梁的实际支承情况及计算简图如图所示：
图6.主梁实际支承情况
（1）荷载计算：
为简化计算，主梁自重按集中荷载考虑。
次梁传来的集中恒荷载：
7.05×4.5=31.73kN
主梁自重（折算为集中荷载）：
0.25×（0.6-0.08）×25×2=6.5kN
梁侧抹灰（折算为集中荷载）：
0.015×（0.6-0.08）×17×2×2=0.53kN
恒荷载标准值：
Gk=38.75kN,活荷载标准值：
Qk=16×4.5=72kN
恒荷载设计值：
Gk=1.2×38.75=46.5kN
活荷载设计值：
Qk=1.3×72=93.6kN
总荷载设计值=G+Q=140.1kN
（2）内力计算：
计算跨度：
Lo=Lc=6000mm＜1.025LN+0.5b=6024mm
取上述较小者，即Lo=6000mm
图7.主梁计算简图
按照弹性计算方法，主梁的跨中和支座界面的最大弯矩及剪力按下式计算：
M=K1GLo+K2QLo
V=K3G+K4Q
主梁在各种荷载不利布置作用下的弯矩计算及不利内力组合结果见下表：
项次
荷载简图
跨内最大弯矩
支座弯矩
K
K
K
K
M1
M2
MB
MC
1
0.244
0.067
-0.267
-0.267
68.08
18.69
-74.49
-74.49
2
0.289
-
-0.133
-0.133
162.30
-74.69
-74.69
-74.69
3
-
0.200
-0.133
-0.133
-24.71
112.32
-74.69
-74.69
4
0.229
0.170
-0.311
-0.089
128.60
95.47
-174.66
-49.98
5
0.229
0.17
-0.089
-0.311
49.98
174.66
-95.47
-128.60
最不利内力组合
①+②组合值
230.38
-56.00
-149.19
-149.19
①+③组合值
43.37
131.01
-149.19
-149.19
①+④组合值
196.68
114.17
-249.15
-124.48
①+⑤组合值
196.68
114.17
-124.48
-249.15
图8.主梁的弯矩包络图
主梁在各种荷载不利布置作用下的剪力计算及不利内力组合结果见下表：
项次
荷载简图
横向剪力
K
K
K
K
K
K
VA
VB左
VB右
VC左
VC右
VD
1
0.733
-1.267
1
-1
1.267
-0.733
68.61
-118.59
93.6
-93.6
118.59
-68.61
2
0.866
-1.134
0
0
1.134
-0.866
81.06
-106.14
0
0
106.14
-81.06
3
0.689
-1.311
1.222
-0.778
0.089
0.089
64.49
-122.71
114.38
-72.82
8.33
8.33
4
-0.089
-0.089
0.778
-1.222
1.311
-0.689
-8.33
-8.33
72.82
-114.38
122.71
-64.49
最不利内力组合
①+②
组合值
115.14
-165.06
46.50
-46.50
165.06
-115.14
①+③
组合值
98.57
-181.63
160.88
-119.32
67.25
-25.75
①+④
组合值
25.75
-67.25
119.32
-160.88
181.63
-98.57
图9.主梁剪力包络图
（3）截面配筋计算：
受力纵筋采用HRB335级（fy=300N/mm²），箍筋采用HPB235级（fy=210N/mm²），混凝土采用C20（fc=9.6N/mm²,ft=1.1N/mm²）。
1、正截面受弯承载力计算：
主梁跨中截面在正弯矩作用下按T形截面梁计算，其翼缘计算宽度为：
bf′=Lo/3=2000mm＜b+Sn=4500mm,取bf′=2000mm、hf′=80mm,并取ho=600-40=560mm。
主梁跨中正截面在负弯矩作用下按矩形截面梁计算。
判别T形梁截面类型：
α1fcbf′hf′（ho-hf′/2）=798.72kN·m﹥M1=230.38kN·m（边跨中）
﹥M2=131.01kN·m（中间跨中）
所以为第一类T形截面梁。
支座截面在负弯矩作用下按矩形截面梁计算，取ho=600-70=530mm。
因为主梁中间支座是整体与柱浇筑，柱的宽度为b=370mm,所以支座边缘的计算弯矩Mb′=Mb-Vob/2=230.24kN·m=Mc′。
主梁的正截面受弯配筋计算
截面
边跨中
（T形）
B、C支座
（矩形）
中间跨中
（T形）
中间跨中
（矩形）
弯矩M
（KN·m）
230.38
-230.24
131.01
-56
b或bf′
（mm）
2000
250
2000
250
ho
（mm）
560
530
560
560
ξ=1-（1-M/0.5α1fcbho²）½
≤ξb=0.550
0.039
0.437
0.022
0.077
As=α1fcbhoξ/fy
≥0.2%bh=300mm²
（mm²）
1398
1853
788
345
实际配筋
（mm²）
2Φ20
3Φ18
As=1391
3Φ22
2Φ18
As=1903
2Φ20
1Φ16
As=829
2Φ16
As=402
支座截面在受剪作用下按矩形截面梁计算，取b=250mm,ho=600-70=530mm。
主梁的斜截面抗剪配筋计算
截面
A支座
B支座（左）
B支座（右）
剪力V
（KN）
115.14
181.63
160.88
Vc=0.25βcfcbho
（kN）
318﹥V
318﹥V
318﹥V
Vc=0.7ftbho
（kN）
102.03﹤V
102.03﹤V
102.03﹤V
选用箍筋
2Φ8
2Φ8
2Φ8
Asv=nAsv1
（mm²）
100.6
100.6
100.6
（mm）
按构造配置
176
238
实配箍筋间距
（mm）
200
200
200
Vcs=0.7ftbho+
1.25fyvAsvho/S
（kN）
172.01﹥V
172.01＜V
（应配弯起钢筋）
172.01﹥V
Asb=（V-Vcs）/0.8fysin45°
（mm²）
—
58.68
—
配箍率ρsv=Asv/bs
Ρsv,min=0.24ft/fyv
=0.13%
0.2%
0.2%
0.2%
选择将1Φ18钢筋弯起45°，As=254.5mm²﹥Asb=58.68mm²,所以能够满足要求，因为主梁剪力图呈矩形，所以在B支座左边布置2道弯起钢筋，即先后弯起2Φ18。
（4）横向附加钢筋计算：
由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为：
F=1.2×31.73+1.3×72=131.68kN
主梁内支撑次梁处需要配置附加吊筋，弯起角度为45°，钢筋为HPB235级，附加吊筋截面面积：
As=F/（2fysin45°）=443mm²
在次梁支承处，附加吊筋选用2Φ18，As=509mm²﹥443mm²,满足要求。
（5）主梁配筋图（详见结构平面图）
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