混凝土双向板设计.docx

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混凝土双向板设计

*

丽水学院

课程设计

设计题目：

钢筋混凝土现浇楼盖设计

~

课程名称：

钢筋混凝土结构设计

院系：

_______工学院土木工程学系___

班级：

___土木092__

姓名学号：

____杨坚34___

组别成员：

__D组杨坚杨汉杨金龙

张波谢尚皂彭勃

*

设计时间：

2012年06月22日至07月03日共计2周

二0一二年七月三日

一、设计任务书

1、设计目的和方法

通过本设计对所学课程内容加深理解，并利用所学知识解决实际问题；培养学生正确的设计观点、设计方法和一定的计算、设计能力，使我们掌握钢筋混凝土现浇楼盖的设计方法和步骤；培养用图纸和设计计算书表达设计意图的能力，进一步掌握结构施工图的绘制方法。

根据某多层建筑平面图，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构的要求，并考虑支承结构的合理性确定支承梁的结构布置方案。

确定板的厚度和支承梁的截面尺寸及钢筋和混凝土强度等级。

分别按照塑性计算方法和弹性理论计算方法进行板、支承梁的内力和配筋的计算。

\

2、设计资料

（1）结构形式：

某多层工业厂房，采用现浇钢筋混凝土结构，内外墙厚度均为300mm，设计时只考虑竖向荷载作用，要求完成该钢筋混凝土整体现浇楼盖的设计，其平面如图1—1所示。

楼盖结构平面布置图1-1

（2）楼面做法：

20mm厚水泥砂浆底面，钢筋混凝土现浇板，15mm厚石灰砂浆抹底。

（3）荷载：

永久荷载主要为板、面层以及粉刷层自重，钢筋混凝土容重25kN/m3,水泥砂浆容重20kN/m3,石灰砂浆容重17kN/m3,分项系数Rg=，分项系数Rq=或。

（4）材料：

平面尺寸lx=，ly=。

楼面均布活荷载q=m。

混凝土强度等级为C30。

采用HRB335钢筋。

>

3、设计内容

（1）双向板肋梁楼盖结构布置：

确定板厚度，对板进行编号，绘制楼盖结构布置图。

（2）双向板设计：

[1]按弹性理论进行板的设计以及绘制板的配筋图。

[2]按塑性理论进行板的设计以及绘制板的配筋图。

（3）支承梁的设计。

4、设计任务

（1）设计书一份，包括封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计施工图、参考文献、设计心得、成绩评定表。

!

（2）施工图纸

[1]结构平面布置图

[2]板的配筋图

[3]支承梁的配筋图

5、设计要求

施工图要求做到布图合理，图面整洁，按比例作图并符合“建筑制图统一标准”中关于线型、符号、图例等各项规定；图中书写字体一律采用仿宋体；同一张施工图中各截面编号及钢筋编号均不得重复。

二、设计计算书

1结构布置及构件尺寸选择

~

双向板肋梁盖由板和支撑梁构成，支撑梁短边的跨度为4800mm，支撑梁长边的跨度为6600mm。

根据柱网布置，选取的结构平面布置方案如图1-2所示。

结构平面布置图1-2

板厚的确定：

连续双向板的厚度一般大于或等于l/50=4800/50=96mm，且双向板的厚度不宜小于80mm，故取板厚为100mm。

支撑梁截面尺寸：

根据经验，支撑梁的截面高度h=l/14~l/8,

长跨梁截面高度h=（6600/14~6600/8）=~825mm,故取h=600mm。

长跨梁截面宽b=h/3~h/2=（600/3~600/2）=200~300mm,故取b=250mm。

短跨梁截面高h=（4800/14~4800/8）mm=~600mm,故取h=500mm。

'

短跨梁截面宽b=h/3~h/2=~250mm,故取b=250mm。

2荷载设计值

由于活荷载标准值等于4kN/m2，则取rQ=。

20mm原水泥砂浆底面×20kN/m3=m2

120mm原钢筋砼现浇板×25kN/m3=m2

15mm原石灰砂浆抹底×17kN/m3=m2

gK=+3+=m2

恒荷载设计值：

g=rGgK=×gK=m2

；

活荷载设计值：

q=rQqK=×=m2

g+q/2=kN/m2q/2=kN/m2g+q=kN/m2

荷载布置图

g+q

g

g+q

g

^

g+q

g

g+q

g

g+q

g

g+q

g

）

g+q

g

g+q

=

g+q/2

g+q/2

g+q/2

g+q/2

}

g+q/2

g+q/2

g+q/2

g+q/2

g+q/2

g+q/2

g+q/2

g+q/2

—

g+q/2

g+q/2

g+q/2

+

q/2

-q/2

q/2

-q/2

$

q/2

-q/2

q/2

-q/2

q/2

-q/2

q/2

-q/2

/

q/2

-q/2

q/2

3板的计算

（一）按弹性理论

计算由于现浇板均嵌固在四周的梁件，lox=4800mm,loy=6600mm。

（1）弯矩计算

~

区格板A

跨中弯矩

本区格为四边固定板，则其跨中弯矩M=M1+M2。

M1是在（g+q/2）荷载作用下按四边固定计算出跨中弯矩，M2是在q/2荷载作用下按四边简支情况下计算的跨中弯矩。

因lx/ly=4800/6600=，l0=lx=4800mm，查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得

lx/ly

mx

my

mx'

—

my'

四边固定

四边简支

《

-

-

MX=MX1+MX2=mx1（g+q/2）l02+mx2

l02=

（+×）××+（+×）××

=My=My1+My2=my1（g+q/2）l02+my2

l02=

|

（+×）××+（+×）××

=支座弯矩

A-AMXa=mx'（g+q）l02=××=Myb=mY'（g+q）l02=××=跨中截面h0x=100-20=80mm（短跨方向），h0y=100-30=70mm（长跨方向）；A区格板，考虑到该板四周与梁整浇在一起，整块板内存在穹顶作用，使板内弯矩大大减小，故其弯矩设计值应乘以折减系数，近似取rs为，fy=300N/mm2。

跨中配筋计算

Asx=rsh0fy=××106/（300××80）=308mm2Asy=rsh0fy=××106/（300××70）=201mm2

支座配筋计算

A-AAs=’/rsh0xfy=××106/（300××80）=542mm2

A-BAs=’/rsh0yfy=××106/（300××70）=491mm2

（

区格板B

中间跨：

lx=

边跨：

ly=lx/ly==

2）跨中弯矩。

B区格板是边区格板，在g+q/2作用下，按三边固定一边简支板计算；查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得

lx/ly

mx

;

my

mx'

my'

三边固定，一边简支

}

四边简支

-

-

Mx=Mx1+Mx2=（mx1+（g+q/2）lx2+（mx2+（q/2）lx2

·

=+×××++×××

=My=My1+My2=（my1+（g+q/2）lx2+（my2+（q/2）lx2

=+×××++×××

=3）支座弯矩。

B-BMx’=mx'（g+q）lx2=××=My’=my'（g+q）lx2=××=4）配筋计算。

跨中截面h0x=100-20=80mm（短跨方向），h0y=100-30=70mm（长跨方向）；沿y方向lb/l==<,故折减系数取近似取rs为，fy=300N/mm2

跨中正弯矩配筋计算：

Asx=rsh0xfy=××106/（300××80）=347mm2

，

Asy=rsh0yfy=××106/（300××70）=220mm2

支座截面配筋计算：

B-AAs=’/rsh0xfy=××106/（300××70）=655mm2

B-BAs=’/rsh0yfy=××106/（300××80）=434mm2

区格板C

1）计算跨度。

边跨：

lx=ln+h/2+b/2=中间跨：

ly=

lx/ly==

…

2）跨中弯矩。

B区格板是边区格板，在g+q/2作用下，按三边固定一边简支板计算；

查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得

lx/ly

mx

my

mx'

；

my'

三边固定一边简支

四边简支

】

-

-

Mx=Mx1+Mx2=（mx1+（g+q/2）lx2+（mx2+（q/2）lx2

=+×××++×××

=My=My1+My2=（my1+（g+q/2）lx2+（my2+（q/2）lx2

…

=+×××++×××

=3）支座弯矩。

C-AMx’=mx'（g+q）lx2=××=My’=my'（g+q）lx2=××=4）配筋计算。

跨中截面h0x=100-20=80mm（短跨方向），h0y=100-30=70mm（长跨方向）；

沿x方向lb/l==<,故折减系数取

近似取rs为，fy=300N/mm2

跨中正弯矩配筋计算：

Asx=rsh0fy=××106/（300××80）=345mm2

"

Asy=rsh0fy=××106/（300××70）=205mm2

支座截面配筋计算：

C-AAsxa=’/rsh0xfy=××106/（300××80）=556mm2

C-DAsy=’/rsh0yfy=××106/（300××70）=594mm2

D区格板计算

1）计算跨度。

lx=（同C区格）

ly=（同B区格）

（

2）跨中弯矩。

D区格板是角区格板，在g+q/2作用下，按两邻边固定两邻边简支板计算；查混凝土结构设计附表2且考虑泊松比得

lx/ly

mx

my

mx'

my'

%

两邻边固定，两邻边简支

四边简支

;

-

-

Mx=Mx1+Mx2

=（mx1+（g+q/2）lx2+（mx2+（q/2）lx2

=+×××++×××

=My=My1+My2

&

=（my1+（g+q/2）lx2+（my2+（q/2）lx2

=+×××++×××

=支座弯矩。

D-BMx’=mx'（g+q）lx2=××=My’=my'（g+q）lx2=××=配筋计算。

角区格，不折减，近似取rs为，fy=300N/mm2，h0x=800mm，h0y=700mm。

跨中正弯矩配筋计算：

Asx=Mx/rsh0xfy=×106/（300××80=481mm2

Asy=My/rsh0yfy=×106/（300××70）=325mm2

：

支座截面配筋计算：

D-BAs=Mx’/rsh0xfy=×106/（300××80）=882mm2

D-CAs=Mx’/rsh0yfy=×106/（300××70）=796mm2

/

截面配筋计算

截面

h0

（mm2）

As（mm2）

配筋（mm2）

]

实配（mm2）

跨

中

A区格

lx

80

336

Φ10@200

~

393

ly

70

226

Φ8@200

251

B区格

lx

80

347

Φ10@200

393

ly

70

220

Φ8@200

251

C区格

@

lx

80

345

Φ10@200

393

ly

？

70

205

Φ8@200

251

D区格

lx

80

|

481

Φ10@160

491

ly

70

325

&

Φ10@200

393

支

座

A—A

80

542

Φ12@200

;

565

A—B

70

655

Φ12@170

665

￥

A—C

70

556

Φ12@200

565

B边支座

80

~

796

Φ14@180

855

B—B

80

434

Φ10@180

>

436

B—D

80

796

Φ14@150

890

\

C边支座

70

882

Φ14@150

890

C—D

80

~

594

Φ14@180

855

D边支座lx

80

882

Φ14@150

}

890

D边支座ly

70

796

Φ14@150

890

！

（二）按塑性理论计算

（1）将楼盖划分为A、B、C、D四种区格板，每区格板均取

mx=αmyα=（lx/ly）2βx'=βx''=βy'=βy''=

其中ly为长跨跨长ly=，lx为短跨跨长lx=将跨内正弯矩区钢筋在离支座边ly/4处截断一半，则跨内正塑性铰线上的总弯矩MX,My应按下列计算：

Mx=（ly-lx/4）mx同理:

My=（lx-lx/4）my

作用于板面上的荷载设计值为P=+=m2

即α=（）2=mx=αmy=

弯矩计算

跨内正塑性铰线上的总弯矩：

MX=（ly-lx/4）mx=（）mx==

My=（lx-lx/4）my=3/4××my=

支座边负塑性铰线上的总弯矩:

Mx'=Mx''=βmxly=2××=

—

My'=My''=βmylx=2×my×=

根据虚功原理得：

MX+My+

（Mx'+Mx''+My'+My''）=1/24plx2（3ly-lx）

++1/2×2+×2）=1/24××（3×）

解得my=·m/m所以mx=αmy==×=·m/m

my'=my”=βmy=2×=·m/m

mx'=mx''=βmx=2××=·m/m

其他板区格B、C、D均属于四边固定板，且长短边的比值均为，故区格B、C、D的弯矩与区格A相等。

。

（2）配筋计算

截面有效高度h0：

短边方向跨中截面hox=800mm

长边方向跨中截面hoy=70mm座截面h0=80mm

As=m/rsh0fyrs取fy=300N/mm2（HRB335）

中央区格A

由于A区隔板四周均有整浇梁支撑，故其跨中及支座截面弯矩应予以折减，取折减系数，

x方向跨中As=rsh0xfy=××106/×80×300）=169mm2

x方向支座As=mx'/rsh0xfy=××106/×80×300）=338mm2

}

y方向跨中As=rsh0yfy=××106/×70×300）=94mm2

y方向支座As=’/rsh0yfy=××106/×70×300）=188mm2

区格B

B区格板四周均有梁支承，其跨中和支座截面弯矩均可折减，沿y方向lb/l==<,故折减系数取

y方向跨中As=94mm2（与区格A相同）

y方向边支座，不应折减

As=my’/rsh0yfy=×106/×70×300）=235mm2

x方向跨中As=169mm2（与区格A相同）

）

x方向B-B板共界支座

As=’/rsh0xfy=××106/×80×300）=338mm2

x方向B-D板共界支座，因D区格属于角区格，不应折减。

As=mx’’/rsh0xfy=×106/×80×300）=423mm2

区格C

C区格板四周均有梁支承，其跨中和支座截面弯矩均可折减，沿y方向lb/l==<,故折减系数取

y方向跨中As=94mm2（与区格A相同）

y方向边支座，不应折减

/

As=my’/rsh0yfy=×106/×70×300）=235mm2

x方向跨中As=rsh0xfy=××106/×80×300）=169mm2

x方向支座As=mx’/rsh0xfy=××106/×180×300）=338mm2

区格D

D区格为角区格，可不进行折减

y方向跨中As=my/rsh0yfy=×106/×70×300）=124mm2

y方向边支座As=my’/rsh0yfy=×106/×70×300）=248mm2

x方向跨中As=mx/rsh0xfy=×106/×80×300）=211m2

'

x方向支座As=’/rsh0xfy=×106/×80×300）=423mm2

截面

h0

（mm2）

！

As（mm2）

配筋（mm2）

实配（mm2）

跨

中

A区格

lx

80

】

169

Φ8@200

251

ly

70

94

]

Φ8@200

251

B区格

lx

80

169

Φ8@200

#

251

ly

70

94

Φ8@200

251

C区格

lx

80

169

Φ8@200

251

ly

70

94

Φ8@

200

251

{

D区格

lx

80

211

Φ8@200

251

^

ly

70

124

Φ8@200

251

支

座

A—A

}

80

338

Φ10@200

393

A—B

70

188

/

Φ8@200

251

B边支座

70

235

Φ8@200

251

B—B

80

338

Φ10@200

393

B—D

[

80

423

Φ10@180

436

70

90

235

Φ8@200

251

C—D

70

248

Φ8@200

251

D边支座lx

80

423

Φ10@180

436

D边支座ly

）

248

241

Φ8@200

251

:

4、梁的计算

（1）支座弯矩

按弹性理论设计计算梁的支座弯矩时，可按支座弯矩等效原则，按下式将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载Pe。

/

三角形荷载作用时：

（lx方向）：

Pe=5/8P'

梯形荷载作用时：

（ly方向）：

Pe=（1-2α12+α13）P'

其中：

P'=P×lx=（g+q）lx=×=m

α1=（lx/2）/ly=（2×=

即Pe=5/8P=5/8×=m

Pe'=（1-2×+×=m

纵向支承梁L-1设计：

横向支承梁L-1的计算简图如图所示

】

图1-5纵向支承梁L-1的计算简图

①计算跨度：

边跨：

l1=ln1+（a+b）/2=（+）/2=

+b/2=×

取小值l1=

*

中间跨：

l2=

平均跨度：

（+）/2=

跨度差：

（）/=%,可按等跨连续梁计算。

②荷载计算：

梁自重：

×（）×25=kN/m

梁粉刷抹灰自重：

×2×（）×17=kN/m

梁自重及抹灰产生的均布荷载设计值g=×（+）=m

将三角形荷载折算成均布荷载后，作用在梁上的荷载设计值：

|

Pe+q=+=kN/m

跨内最大弯矩

由于是只考虑均布荷载，所以查混凝土结构设计附表1-4五跨梁中：

M1系数为：

，M2系数为，M3系数为，

M1—2==××=·m

M2—3==××=·m

M3—4==××=kN·m

M4—5=kN·mM5—6=kN·m

~

支座弯矩

支座弯矩系数M2=M5为：

，M3=M4为：

M1=M6=0

M2=M5==××=·m

M3=M4==××=·m

为了安全弯矩值都乘以：

M1—2=×=·m

M2—3=×=·m

—

M3—4=×=kN·m

M4—5=·m

M5—6=·m

M2=M5=×=·m

M3=M4=×=·m

横向支承梁L-2设计

横向支承梁L-2的计算简图如图所示

、

…

图1-6横向支承梁L-2的计算简图

①计算跨度：

边跨：

l1=ln1+（a+b）/2=+b/2=×

|

取小值l1=

中间跨：

l2=

平均跨度：

（+）/2=

跨度差：

（）/=%,可按等跨连续梁计算。

②荷载计算：

梁自重：

×（）×25=m

梁粉刷抹灰自重：

×2×（）×17=m

梁自重及抹灰产生的均布荷载设计值g=×（+）=m

]

作用在梁上的荷载设计值：

Pe+q=+=kN/m

跨中最大弯矩：

由于是只考虑均布荷载，所以查附表1-2三跨梁中：

跨内最大弯矩系数：

M1为，M2为

MA—B='ly2=××=·m

MB—C='ly2=××=kN·m

MC—D=·m

支座弯矩：

）

支座弯矩系数：

Mb为，Mc为

MA=MD=0

MB=MC='ly2=××=·m

为了安全弯矩值都乘以：

MA—B=×=·m

MB—C=×=kN·m

MC—D=·m

MB=MC=×=·m

[

（2）剪力计算

纵向支承梁L-1：

查附表1-4五跨梁中

剪力系数

V1=V2L=V2R=V3L=V3R=

V4L=V4R=V5L=V5R=V6=

剪力为

V1==××=

V2L==××=

￥

V2R==××=

V3L==××=

V3R==××=

V4L==

V4R==

V5L==

V5R==V6==

横向支承梁L-2：

查附表1-2：

}

剪力系数

V1=VBL=VBR=

VCL=VCR=VD=

VA='ly=××=

VBL='ly=××=kN

VBR='ly=××=

VCL='ly=

VCR='ly=VD='ly=

！

（3）配筋计算

C30混凝土：

α1=1;fc=mm2;ft=kN/mm2

HRB335钢筋：

fy=300KN/mm2

截面尺寸如图

验算截面尺寸：

纵梁：

b=250mm,h0=h-40=460mm,hw=h0=460mm

-

hw/b=460/250=<4,取βC=

βCfcbh0=×××250×460=>Vmax=

横梁：

b=250mm,h0=h-40=560mm,hw=h0=560mm

hw/b=560/250=<4,取βC=

βCfcbh0=×××250×560=>Vmax=

正截面受弯承载力计算

根据题意，HRB335钢筋，取ξb=受弯承载力计算过程见表1—5。

计算截面

）

计算过程

跨中A-B

E-F

跨中B-C

D-E

跨中C-D

支座B、E

/

支座C、D

lx

M（kN·m）

αs=M/α1fcbh02

（

ξ=1-

<ξb=

<ξb=

<ξb=

<ξb=

<ξb=

As=α1fcbh0ξ/fy

<

（mm2）

493

214

291

691

510

选配钢筋

。

2Φ20

2Φ14

2Φ14

2Φ22

2Φ20

实配As（mm2）

628

】

308

308

760

628

计算截面

计算过程

跨中A—B

%

C—D

跨中B—C

支座B、C

ly

M

αs

ξ

<ξb=

<ξb=

ξb=

As

848

261

1074

选配钢筋

4Φ20

2Φ14

4Φ20

实配As（mm2）

1256

308

1256

（5）斜截面受剪承载力计算

lx:

=××250×460=115