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《混凝土结构课程设计》

10土木工程（专升本）

混凝土结构课程设计计算书

——现浇单向板肋形楼盖设计

姓名：

学号：

完成日期：

混凝土结构课程设计

现浇单向板肋形楼盖设计

某多层工业建筑物平面如下图所示：

采用现浇钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。

一、设计资料

1）楼面构造层做法：

水泥砂浆地面（0.65KN/m2）

钢筋混凝土现浇板（25kN/m2）；

20mm厚石灰砂浆抹底（17kN/m2）；

2）可变荷载：

Pk=6.0kN/m2

3）永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数为1.4（当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2时,取1.3）；

4）材料选用：

混凝土：

采用C25；

钢筋：

梁纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余采用HPB235级钢筋；

5）本建筑物位于非地震区，建筑物安全级别为二级，结构环境类别为一类。

2、楼盖的结构平面布置

主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。

主梁的跨度为6.3m,次梁跨度为6.6m，主梁每跨内布置两跟次梁，板的跨度为2.1m,l02/l01=6.6/2.1=3.14,因此安单向板设计。

按跨高比条件，要求板厚h≥2200/40=55.0mm,对工业建筑的楼盖板，要求h≥80mm，取板厚h=100mm。

次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=6600/18~6600/12=366~550mm。

考虑到楼面活荷载比较大，取h=500mm。

截面宽度取为b=200mm。

框架梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm，取h=600mm。

截面宽度取为b=300mm。

楼盖结构平面布置图如下图所示：

3、板的设计

1）荷载

板的恒荷载标准值：

水泥砂浆地面（0.65KN/m2）=0.65kN/m2

钢筋混凝土现浇板：

0.1*25=2.5kN/m2

20mm厚石灰砂浆抹底：

0.020*17=0.34kN/m2

小计：

3.49kN/m2取3.5kN/m2

板的活荷载标准值：

60.0kN/m2

永久荷载分项系数为1.2，可变荷载分项系数为1.4，因当楼面可变荷载标准值≥4kN/m2,所以取1.3。

于是板的恒荷载设计值：

g=1.2*3.5=4.2kN/m2

活荷载设计值：

q=1.4*6.0=8.4kN/m2

荷载总设计值：

g+q=4.2+8.4=12.6kN/m2

1）计算简图

次梁截面为200*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。

按内力重分布设计，板的计算跨度：

边跨：

l=l0+h/2=2100-100-120+100/2=1930mm<1.025ln=1950mm，取l0=1950mm

中间跨：

l0=ln=2100-200=1900mm

因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。

取1m宽板带作为计算单元，计算简图如下图所示：

2）弯矩设计值

查表得，板的弯矩系数αm分别为：

边跨中：

1/11，离端第二支座：

-1/11，中跨中：

1/16，中间支座：

1/14。

故

M1=-Mb=（g+q）l012/11=12.6*1.952/11=4.36kN.m

Mc=-（g+q）l012/14=12.6*1.92/14=3.25kN.m

M2=（g+q）l012/16=12.6*1.92/16=2.85kN.m

3）正截面受弯承载力计算

板厚100mm，h0=100-20=80mm；板宽b=1000mm。

C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm2，fy=210N/mm2；板配筋计算的过程如下表：

板的配筋计算表

截面

弯矩设计值（kN.m）

4.36

-4.36

2.85

3.25

αs=M/a1fcbh02

0.065

0.03

0.034

ξ=1-（1-2αs）1/2

0.067

0.03

0.035

轴线

①~②，

⑤~⑥

计算配筋（mm2）AS=ξbh0fc/fy

304

136

159

实际配筋（mm2）

φ8@150As=335

φ8@180As=279

轴线

②~⑤

计算配筋（mm2）AS=ξbh0fc/fy

304

0.8*136=109

0.8*305=127

实际配筋（mm2）

φ8@150As=335

φ8@180As=279

计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=279/（1000*80）=0.34%，此值比0.45ft/fy=0.45*（1.43/210）=0.30%大，同时大于0.2%，符合要求。

四、次梁设计

按考虑内力重分布设计。

根据本车间楼盖的实际使用情况，楼盖的次梁和主梁的活荷载不考虑梁从属面积的荷载折减。

1）荷载设计值

恒荷载设计值：

板传来恒荷载：

4.2*2.1=8.82kN/m

次梁自重：

0.2*（0.5-0.1）*25*1.2=2.4kN/m

次梁粉刷：

0.02*（0.5-0.1）*2*17*1.2=0.32kN/m

小计：

11.6kN/m

活荷载设计值：

q=6*2.1*1.4=17.64kN/m

荷载总设计值：

g+q=29.3kN/m

2）计算简图

次梁在砖墙上的支承长度为270mm。

主梁截面为250*650mm。

计算跨度：

边跨：

l=l0+a/2=6600-120-250/2+240/2=6475mm<1.025ln=6508mm，取l0=6475mm

中间跨：

l0=ln=6600-250=6350mm

因跨度相差小于10%，可按等跨连续梁计算，次梁计算简图如下图所示：

3）内力计算

弯矩设计值：

M1=-Mb=（g+q）l02/11=29.3*6.4752/11=111.68kN.m2

Mc=-（g+q）ln2/14=29.3*6.3502/14=85.05kN.m2

M2=（g+q）l012/16=29.3*6.3502/16=73.85kN.m2

剪力设计值：

VA=0.45*（g+q）l01=0.45*29.3*6.475=86.3kN.m

VBL=0.60*（g+q）l01=0.6*29.3*6.475=115.06kN.m

VBR=0.55*（g+q）l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m

VC=0.55*（g+q）l01=0.55*29.3*6.350=102.33kN.m

4）承载力计算

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b'f=l/3=6600/3=2200mm，又b'f=b+sn=300+2000=2200mm，故b'f=2200mm。

除支座B截面纵向钢筋按两排布置外，其余截面均布置一排。

C25混凝土，α1=1.0，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，纵向钢筋采用HRB400钢，fy=360N/mm2，箍筋采用HPB235钢，fyv=210N/m2。

经判别跨内截面均属于第一类T形截面。

次梁正截面受弯承载力计算

截面

弯矩设计值（kN.m）

111.68

-111.68

73.85

85.05

αs=M/α1fcbh02或αs=M/α1fcb'fh02

0.0122

0.008

0.009

ξ=1-（1-2αs）1/2

0.012

0.008

0.009

As=ξb'fh0fc/fyAs=ξbh0fc/fy

529

353

397

选配配筋（mm2）

3φ18

As=763

3φ18As=763

3φ16

As=603

3φ16As=603

计算结果表明，ξ均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则；As/bh=762/（200*500）=0.762%，此值比0.45ft/fy=0.45*（1.43/360）=0.1787%大，同时大于0.2%，满足要求。

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：

hw=h0-h'f=465-100=365mm，hw/b=365/200=1.8<4，截面尺寸按下式验算：

0.25βcfcbh0=0.25*1*9.6*200*465=223.2kN>Vmax=115.06kN。

故截面尺寸满足要求。

0.7ftbh0=0.7*1.27*200*465=82.7kN>VA=73.34kN。

仅需按造配置箍筋，选配φ8@200，ρSV=2*50.24/（250*150）=0.26%>0.3*ft/fyv=0.3*1.27/210=0.18%，满足要求。

5、主梁设计

主梁按弹性方法设计

1、荷载设计值

为简化计算，将主梁自重等效为集中荷载。

恒荷载：

次梁传来恒荷载：

11.6*6.6=76.6kN

主梁自重：

0.3*（0.60-0.1）*25*1.2*6.3=28.35kN

主梁粉刷：

0.02*（0.6-0.1）*2*17*1.2*6.3=2.142kN

小计：

取106.55kN

活荷载：

17.64*6.6=116.45kN取152.0kN

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400*400mm的混凝土柱子上，其计算跨度

边跨：

ln=6300-120-200=5980mm，因1.025ln=150mm

弯矩M=k1Gl0+k2Ql0公式中系数k1，k2查表得

M1，max=0.244*106.55*6.3+0.289*155*6.3=446kN.m

MB，max=-0.267*106.55*6.3-0.311*155*6.3=-483kN.m

M2，max=0.067*106.55*6+0.200*155*6=229kN.m

B）剪力设计值

剪力V=k3G+k4Q公式中系数k3，k4查表得

VA，max=0.733*106.55+0.822*155=210kN

VBL，max=-1.267*106.55-1.311*155=-338kN

VBR，max=1.0*106.55+1.222*155=296kN

C）弯矩、剪力包络图

①第1、3跨有活荷载，第2跨没有活荷载

由附表19知，支座B或C的弯矩值为

MB=MC=-0.267*106.55*6.64-0.133*155*6.64=-287kN.m

在第1跨内以支座弯矩MA=0，MB=-287kN.m的连线为基线，作G=86kN，Q=152kN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：

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