钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计.docx
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钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖课程设计任务书
一、设计题目及目的
题目:
设计某三层轻工厂房车间的整体式钢筋混凝土单向板肋梁楼盖。
目的:
1、了解单向板肋梁盖的荷载传递关系及其计算简图的确定。
2、通过板及次梁的计算,掌握考虑塑性内力重分布的计算方法。
3、通过主梁的计算,掌握按弹性理论分析内力的方法,并熟悉内力包络图和材料图的
绘制方法。
4、了解并熟悉现浇梁板的有关构造要求。
5、掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方式,制图规定,进一步提高制图的基本技能。
6、学会编制钢筋材料表。
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、车间类别为三类金工车间,车间内无侵蚀性介质,结构平面及柱网布置如图。
经查规范
资料:
板跨》1.2m时,楼面的活荷载标准值为16.0KN/怦;板跨》2.0m时,楼面的活荷载
标准值为10.0KN/叱次梁(肋梁)间距》1.2m时,楼面的活荷载标准值为10.0KN/叱次
梁(肋梁)间距》2.0m时,楼面的活荷载标准值为8.0KN/m2o数据:
Lx=6000,Ly=6300。
1
L
J
-
I
■
■
11
L
L
1
1
c
id
T
■
1
1
1
I
wl
L
L
L
1
L
1
II
—
7
~1
2楼面构造。
采用20mm厚水泥砂浆抹面,15mm厚混合砂浆天棚抹灰。
3屋面构造(计算柱内力用)。
三毡四油防水层,20厚水泥砂浆找平层、150厚(平均)炉渣找坡层、120厚水泥珍珠岩制品保温层、一毡二油隔气层、60厚钢筋混凝土屋面板、15
厚混合砂浆天棚抹灰。
4梁、柱用15厚混合砂浆抹灰。
5混凝土采用C25;主梁、次梁受力筋采用HRB335级钢筋,其他均采用HPB235级钢筋。
钢筋混凝土单向板肋梁楼盖设计计算书
1楼盖梁格布置及截面尺寸确定
确定主梁的跨度为6.0m,次梁的跨度为6.3m,主梁每跨内布置两根次梁,板的跨度为2.0m。
楼盖结构的平面布置图如图所示。
楼納构半■置
按高跨比条件要求板的厚度h>1/40=2000/40=50伽,对工业建筑的楼板,要求h>80
伽,所以板厚取h=80mmo
次梁截面高度应满足(1/18~1/12)1=(1/18~1/12)X6300=350~525mm,取h=500mm,截面宽b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)X500=167~250mm,取b=200mm。
主梁截面高度应满足h=(1/14~1/8)1=(1/14~1/8)X6000=429~750mm,取h=650mm,截面宽度b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)X650=217~325mm,取b=300mm。
3、板的设计一一按考虑塑性内力重分布设计
(1)、荷载计算
恒荷载标准值
20mm厚水泥沙浆面层:
0.02X20=0.4KN/m
80mm厚钢筋混凝土板:
0.08X25=2.0KN/m
15mm厚混合沙浆天棚抹灰:
0.015X17=0.255KN/m
中间跨:
Io2=In=2000-200=1800mm板的计算简图如图所示。
板的计算简图
(3)弯矩设计值
因边跨与中跨的计算跨度相差(1820-1800)/1800=1.1%小于10%,可按等跨连续板计算由资料可查得:
板的弯矩系数am,,板的弯矩设计值计算过程见下表
板的弯矩设计值的计算
截面位置
1
边跨跨中
B
离端第一支座
2
中间跨跨中
C
中间支座
弯矩系数M
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度lo(m)
101=1.82
101=1.82
102=1.80
102=1.80
2
MM(gq)lo
(kN.m)
16.2X1.82X
1.82/11=4.88
-16.2X1.82X
1.82/11=-4.88
16.2X1.80X
1.80/16=3.28
-16.2X1.80X
1.80/14=-3.75
(4)配筋计算一一正截面受弯承载力计算
板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,HPB235钢筋,fy=210N/mm2。
对轴线②~⑤间的板带,考虑起拱作用,其跨内2截面和支座C截面的弯矩设计值可折减20%,为了方便,近似对钢筋面积折减20%。
板配筋计算过程见表。
板的配筋计算
截面位置
1
B
2
C
弯矩设计值(kNm)
4.88
-4.88
3.28
-3.75
as=M/a1fcbh02
0.114
-0.114
0.077
-0.088
E1J12s
0.121
0.1<-0.121<0.3
5
0.08
0.1<-0.092<0.3
5
轴线
①~②⑤~
⑥
计算配筋(mm2)
As=Ebh0a1fc/fy
411
-411
272
313
实际配筋
(mm2)
申10@190
+10@190
*8@180
中8@160
As=413
As=413
As=279
As=314
计算配筋(mm)
As=Ebha1fc/fy
411
411
0.8X72=218
0.8313=250
实际配筋(mm2)
中10@1901
+10@190
申8@180
申8@180
As=413
As=413
As=279
As=279
配筋率验算pmin=
0.45ft/fy=0.45
P=As/bh
P=As/bh
P=As/bh
P=As/bh
X
=0.52%
=0.52%
=0.47%
=0.47%
1.27/210=0.27%
轴线②~⑤
(5)板的配筋图绘制
板中除配置计算钢筋外,还应配置构造钢筋如分布钢筋和嵌入墙内的板的附加钢筋。
板的配筋图如图所示。
4、次梁设计一一按考虑塑性内力重分布设计
(1)荷载设计值:
恒荷载设计值
板传来的荷载:
3.186X2.0=6.372KN/m
次梁自重:
0.2X(0.5-0.08)X25X1.2=2.52KN/m
次梁粉刷:
2X0.015X(0.5-0.08)X17X1.2=0.257KN/m
计算简图如图所示。
w
(T
300
1—
300
斷0
ESt®
ns
~%s
(3)弯矩设计值和剪力设计值的计算
因边跨和中间跨的计算跨度相差(6150-6000)/6000=2.5%小于10%,可按等跨连续梁
计算。
由表可分别查得弯矩系数m和剪力系数V。
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
弯矩系数M
1/11
-1/11
1/16
-1/14
计算跨度l0(m)
101=6.15
心=6.15
102=6.0
102=6.0
2
MM(gq)l0(kN.m)
35.15X
2
6.15/11=120.86
-35.15X
2
6.15/11=-120.86
35.15X
2
6.0/16=79.1
-35.15X
2
6.0/14=-90.4
次梁的剪力设计值的计算
截面位置
A
边支座
B(左)
离端第二支座
B(右)
离端第二支座
C
中间支座
剪力系数V
0.45
0.6
0.55
0.55
净跨度ln
ln1=6.03
ln1=6.03
ln2=6.0
ln2=6.0
Vv(gq)ln
0.45x35.15x6.03
0.6x25.15x6.03
0.55x25.15x6.0
0.55x25.15x6.0
(kN)
=95.38KN
=127.17KN
=116KN
=116KN
(4)配筋计算
①正截面抗弯承载力计算
次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算,其翼缘宽度取下面二项的较小值:
bf=lo/3=6000/3=2000mm
bf=b+Sn=200+2000-2000=2000mm
故取bf=2000mm
C25混凝土a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋采用HRB335,fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2,ho=500-35=465mm。
判别跨中截面属于哪一支座截面按矩形截面计算,正截面承载力计算过程列于表。
次梁正截面受弯承载力计算
截面
1
B
2
C
弯矩设计值(kNm)
120.86
-120.86
79.1
-90.4
as=M/a1fcbh02
120.86x106/(1x11.9x2000x4652)=0.023
120.86x106/(1x11.9x200x4652)=0.235
79.1x106/(1x11.9x2000x4652)=
0.0154
90.4x106/(1x11.9x2000x4652)=0.176
E1J12s
0.023
0.1<0.272<0.35
0.0155
0.1<0.195<0.35
选配钢筋
计算配筋(mm2)
As=Ebh0a1fc/fy
0.023x2000x465x1x11.9/300=848.5
0.272x200x465x1x11.9/300=1003.4
0.0155x2000x465
x1x11.9/300
=571.8
0.195x2000x465
x1x11.9/300
=719.4
实际配筋(mm2)
2①18+1①22
2①22+1①18
1①22+2①12
2①20+1①12
As=889.1
As=1014.5
As=606.1
As=741.1
②斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)。
复核截面尺寸:
hw=ho-bf=465-80=385mm且hw/b=465/200=1.93<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x200x465=276.7KN>Vmax=127.17KN
故截面尺寸满足要求
次梁斜截面承载力计算见下表
截面
A
B左
B右
C
V(kN)
95.38
127.17
116
116
0.25cfcbh°(kN)
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
276.7>V
截面满足
Vc0.7ftbh0(kN)
82.7需配箍筋
82.7需配箍筋
82.7需配箍筋
82.7需配箍筋
选用钢筋
2①8
2①8
2①8
2①8
AsvnAsv1
100.6
100.6
100.6
100.6
s1.25fyvASvh0/(VVc)
968.4
276.1
368.8
368.8
实配箍筋间距
200
200
200
200
Asv
144.1>V
144.1>V
144.1>V
144.1>V
VcsVc1.25fyv亠h。
s
满足
满足
满足
满足
(5)施工图的绘制
次梁配筋图如图所示,其中次梁纵筋锚固长度确定:
伸入墙支座时,梁顶面纵筋的锚固长度按下式确定:
l=la=afyd/ft=0.14X300X22/1.27=727.6,取750mm.
伸入墙支座时,梁底面纵筋的锚固长度按确定:
l=12d=1218=216mm,取250mm.
梁底面纵筋伸入中间支座的长度应满足l>12d=1222=264mm,取300mm.
纵筋的截断点距支座的距离:
l=ln/5+20d=6022/5+20x22=1644.4mm,取1650mm.
次梁的配筋图
5、主梁设计一一主梁内力按弹性理论设计:
(1)荷载设计值。
(为简化计算,将主梁的自重等效为集中荷载)
次梁传来的荷载:
9.149X6.3=57.64KN
主梁自重(含粉刷):
[(0.65-0.08)X0.3X2.0X25+2X(0.65-0.08)X0.015X17X2.0]X1.2=10.958KN
恒荷载设计值:
G=57.64+10.958=68.6KN
活荷载设计值:
Q=26X100.86.3=163.8KN
(2)计算简图
主梁的实际结构如图所示,主梁端部支承在墙上的支承长度a=370mm中间支承在400mm
X400mm的混凝土柱上,其计算跨度按以下方法确定:
边跨:
Io仁In+a/2+b/2=(6000-200-120)+400/2+400/2=6080mm
Lo1=1.025ln+b/2=(600-200-120)+200=6022mm
故lo1取6022mm
中跨lo2=6000mm
计算简图如图所示。
400
2SCiL1120
匕梁的实际结构
(3)、内力设计值计算及包络图绘制因跨度相差不超过10%,可按等跨连续梁计算。
1弯矩值计算:
弯矩:
Mk1Glk2Ql,式中k1和k2由附表1查得
弯矩图示意图
组合项次
①+②
①+⑤
①+③
①+④
Mmax(kN•m)
385.9
-197.9
224.2
-197.9
2、剪力设计值:
剪力:
Vk3GK4Q,式中系数k3,k4,由附录1中查到,不同截面的剪力值经过计算如表所示。
主梁的剪力计算(kN)
项次
荷载简图
k
兀
k
VBl
k
VBr
①恒载
ABdD
0.733
-1.267
1.00
50.3
-86.9
68.6
②活载
卩i°片[Q
▲Jh#;1鼻
ABC0
0.866
-1.134
0
141.9
-185.7
0
④活载
^3fjJLa
ABCD
0.689
-1.311
1.222
112.9
-214.7
200.2
⑤活载
钉]Q
為]j丄TTcT
-0.089
-0.089
0.788
-14.6
-14.6
127.4
组合项次
Vmax(kN)
①+②
192.2
①+⑤
-101.5
①+④
268.8
组合项次
Vmin(kN)
①+⑤
35.7
①+④
-301.6
①+②
68.6
③弯矩、剪力包络图绘制
荷载组合①+②时,出现第一跨跨内最大弯矩和第二跨跨内最小弯矩,此时,Ma=O,
Mb=-110.3-130.95=-241.25KN.m,以这两个支座的弯矩值的连线为基线,叠加边跨载集中荷载G+Q=68.6+163.8=232.4KN作用下的简支梁弯矩图:
则第一个集中荷载下的弯矩值为1/3(G+Q)I01-1/3XMb=386.1KN.m^Mmax,
第二集中荷载作用下弯矩值为1/3(G+Q)l01-2/3XMb=305.7KN•m。
中间跨跨中弯矩最小时,两个支座弯矩值均为—241.25KN•m,以此支座弯矩连线叠
加集中荷载。
则集中荷载处的弯矩值为1/3GIo2—Mb=-104.05KN•m.
荷载组合①+④时支座最大负弯矩Mb=-416.5KN•m其它两个支座的弯矩为Ma=0,
Mc=-197.9KN•m,在这三个支座弯矩间连线,以此连线为基线,于第一跨、第二跨分别叠加集中荷在G+Q时的简支梁弯矩图:
则集中荷载处的弯矩值依次为327.7kN•m,188.8kN•m。
同理,当Mc最大时,
集中荷载下的弯矩倒位排列。
荷载组合①+③时,出现边跨跨内弯矩最小与中间跨跨中弯矩最大。
此时Mb=
Mc=-241.25KN•m,,第一跨在集中荷载G作用下的弯矩值分别为857.3KN•m,
-23.1kN•m,第二跨在集中荷载G+Q作用下的弯矩值为224.2KN•m
①+5情况的弯矩按此方法计算。
所计算的跨内最大弯矩与表中有少量的差异,是因为计算跨度并非严格等跨所致。
主梁
的弯矩包络图见下图。
荷载组合①+②时,VAmax=192.2KN,至第二跨荷载处剪力降为192.2-232.4=—40.2kN;
Vbi=-301.6KN,则第一跨中集中荷载处剪力顺次为(从左到右)163.2KN,—69.2KN,其余剪力值可按此计算。
主梁的剪力包络图见图。
主梁剪力包络图单位:
n.m
(4)配筋计算承载力计算
C25混凝土,a1=1.0,fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2;纵向钢筋HRB335,其中
fy=300N/mm2,箍筋采用HPB235,fyv=210N/mm2.
①正截面受弯承载力计算及纵筋的计算
跨中正弯矩按T形截面计算,因
hf/h080/6150.1300.10
取b'=2000mm
翼缘计算宽度按lo/3=6.0/3=2.0m和b+Sn=0.3+6-0.3=6.0m,中较小值确定,
E支座处的弯矩设计值:
。
Mb=Mmax-Vob/2=-413.5+232.4x0.4/2=-370.02KN•m
判别跨中截面属于哪一类T形截面
a1fcbfhf(ho-hf/2)=1.0x11.9x2000x80x(615-40)=1094.8KN.m>M1>M2.属于第一类T形截面.
正截面受弯承载力的计算过程如下:
表1-15主梁正截面受弯承载力及配筋计算
截面
1
B
2
弯矩设计值(kN.m)
385.9
—370
224.2
—103.1
2
as=M/a1fcbh0
0.047
0.308
0.025
0.08
1J12s
0.048<0.518
0.380<0.518
0.025<0.518
0.083<0.518
选配
钢筋
计算配筋(mm2)
As=Ebh0a1fc/fy
2246.7
3622.8
1219.8
592.6
实际配筋(mm2)
6①22
6①22
1①20
4①20
2①20
As=2281
As=2595.2
As=1256
As=628
②箍筋计算一一斜截面受剪承载力计算
验算截面尺寸:
hw=ho-bf=580-80=500mm且hw/b=500/300=1.7<4,故截面尺寸按下式计算:
0.25bcfcbho=0.25x1.0x11.9x300x500=446.25KN>Vmax=301.6KN
故截面尺寸满足要求
斜截面配筋计算:
截面
A
B左
B右
V(kN)
192.2
-301.6
368.8
0.25cfcbh0(kN)
548.9>V
截面满足
517.7>V
截面满足
517.7>V
截面满足
Vc0.7ftbh0(kN)
164.02需配箍筋
254.69需配箍筋
254.69需配箍筋
箍筋肢数、直径
2^8
2^8
2中8
AsvnAsv1
100.6
100.6
100.6
Vcs=Vc0.7ftbh0+1.25
fyvAsvho/s
272.3>V
256.8307.85>V
实配箍筋间距
150
150
100
AVVcs
Asb
0.8fySina
264
选配弯起钢筋
1©20
(As=314.2)
验算最小配筋率
Psv=Asv/bs=100.6/300x150=0.00224〉0.24ft/fyv=0.00145,
满足要求
说明
为了施工方便,除加密区箍筋间距一律为150mm
5、两侧附加横向钢筋的计算:
由次梁传递给主梁的全部集中荷载设计值为
F=1.2x57.64+1.3x10x2x6.3=232.97KN
所需主梁内支撑次梁处附加吊筋面积为:
As=F/2fysina=232970/(2x300xsin45°)=549.2mm2
选用220(As=628)
(5)主梁正截面抗弯承载力图(材料图)、纵筋的弯起和截断
1按比列绘出主梁的弯矩包络图
2按同样比列绘出主梁的抗弯承载力图(材料图),并满足以下构造要求:
弯起钢筋之间的间距不超过箍筋的最大容许间距Smax;钢筋的弯起点距充分利用点的
距离应大于等于h°/2。
按课本所述的方法绘材料图,并用每根钢筋的正截面抗弯承载力直线与弯矩包络图的
交点,确定钢筋的理论截断点(即按正截面抗弯承载力计算不需要该钢筋的截面)。
当VcO.7ftbho时,且其实际截断点到理论截断点的距离不应小于等于ho或20d,
钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于1.21ho。
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
的距离不应小于等于1.3ho或20d。
钢筋的实际截断点到充分利用点的距离应大于等于
1.2l1.7h0
。
C
主梁纵筋的伸入墙中的锚固长度的确定:
梁顶面纵筋的锚固长度:
1=1a=afyd/ft=0・14X300x22/1.27取880mm.
梁底面纵筋的锚固长度:
12d=1222=264mm,取300mm
3检查正截面抗弯承载力图是否包住弯矩包络图和是否满足构造要求。