大工钢筋混凝土结构课.docx

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大工钢筋混凝土结构课

网络教育学院

《钢筋混凝土结构课程设计》

题目：

现浇单向板肋梁楼盖设计

学习中心：

内蒙古包头奥鹏学习中心

专业：

土木工程

年级：

2012年春季

学号：

121152303859

学生：

翁建新

指导教师：

代平

1基本情况

某多层工业建筑楼盖平面如下图采用钢筋混凝土现浇单向板肋梁楼盖

1.楼层平面如图所示，墙体厚度370mm,结构横向长L1=18m，结构纵向长L2=30m,板搁置长度：

120mm,次梁搁置长度：

240mm,主梁搁置长度：

240mm,楼梯位于该层平面的外部，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.结构环境类别一类。

5.建筑材料等级:

梁，板C25混凝土。

钢筋：

板中钢筋，梁中箍筋，构造钢筋Ⅰ级，梁中受力钢筋Ⅱ级。

6.荷载：

钢筋混凝土重力密度为25kN/m3,

楼面面层为水磨石，自重为0.65kN/m2,

梁板天花为混合砂浆抹灰15mm，重力密度为17kN/m3,

楼面活荷载标准值6kN/m2。

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，主梁的支承长度为240mm。

板厚：

h=100mm

次梁：

高h=450mm，宽b=220mm，间距l1=3.0m。

主梁：

高h=750mm，宽b=250mm，间距l2=6.6m。

柱：

bхh=350mmх350mm，柱网尺寸为6.0mх6.0m。

8.使用要求：

梁板的变形和裂缝宽度在本设计中均不考虑。

9.采用的规范：

水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96）,建筑结构荷载规范（GBJ9-87）.

2单向板结构设计

2.1板的设计

板按考虑塑性内力重分布方法计算。

板的尺寸及支承情况如图所示。

1.荷载计算

恒载标准值:

水磨石面层0.65kN/m2

板自重25х0.08=2.0kN/m2

板底抹灰17х0.015=0.255kN/m2

合计g=2.905kN/m2

恒载设计值:

2.905х1.2=3.486kN/m2

活载标准值：

6kN/m2

活载设计值:

q=1.3х6=9.6kN/m2

P=g+q=3.486+5.2=8.686kN/m2

2.内力计算

板厚h=80mm,次梁bхh=200mmх500mm

计算跨度:

边跨L01=Ln+h/2=2000-120-200/2+80/2=1820mm

L01=Ln+a/2=2000-120-200/2+120/2=1840mm

选其中较小者L01=1700mm

中跨L02=Ln=2000-200=1800mm

跨度差：

（L01-L02）/L02=（1820-1800）/1800=1.1%<10%，故按等跨连续板计算.

板的弯矩计算表:

连续板各截面弯矩计算

表1

截面

边跨跨中

离端第二支座

离端第二跨跨中及中间跨跨中

中间支座

弯矩计算系数

1/11

-1/11

1/16

-1/14

2.616

-2.616

1.759

-2.010

3截面承载力计算：

取a=20,b=1000mm,h=80mm,h0=h-a=80-20=60mm,fc=10N/mm2,fy=210N/mm2,各截面的配筋计算见表2

板的配筋计算

表2

板带部位

边区板带（①～②、⑤～⑥轴线间）

中间区板带（②～⑤轴线间）

板带部位截面

边跨跨中

离端第二支座

离端第二跨跨中及中间跨跨中

中间支座

边跨跨中

离端第二支座

离端第二跨跨中及中间跨跨中

中间支座

M/kN·m

2.616

-2.616

1.759

-2.101

2.616

-2.616

1.759х0.8=1.407

-2.010х0.8=1.608

0.073

0.049

0.056

0.073

0.039

0.045

ζ=1-√（1-2хαs）

0.076

0.050

0.057

0.076

0.040

0.046

As=fcbζh0/fy（mm2）

215.776

143.191

164.245

215.776

113.939

130.604

选配钢筋

ф6/8@180

ф6@180

ф6/8@180

ф6@180

实配钢筋面积（mm2）

218

157

218

157

中间板带②～⑤轴线间，其各区格板的四周与梁整体连接，故各跨跨中和中间支座考虑板的内拱作用，其弯矩降低20%。

表中ζ的最大值为0.076<ζb=0.614;

表中所选最小配筋面积As=157mm2;

验算最小配筋率ρ=As/（bh0）=157/（1000х60）=0.26%>ρmin=0.15%满足要求。

2.2次梁的设计

本节内容是根据已知的荷载条件对次梁进行配筋设计，按塑性理论进行计算。

次梁按塑性内力重分布方法计算，有关尺寸及计算简图如图所示。

1．荷载计算

恒载板传递荷载3.486х2=6.972kN/m

次梁自重1.2х25х0.2х（0.50-0.08）=2.52kN/m

梁侧抹灰1.2х17х0.015х（0.50-0.08）х2=0.257kN/m

合计g=9.749kN/m

活荷载：

由板传来q=5.2х2=10.4kN/m

总荷载p=g+q=9.749+10.4=20.149kN/m

2.内力计算

计算跨度：

边跨Ln=6000-240-300/2=5610mm

L01=（6000-240-300/2）х1.025=5750mm

L01=Ln+a/2=5610+240/2=5730mm

故取较小者L01=5730mm

中跨L02=6000-300=5700mm

跨度差：

（5730-5700）/5700=0.52%<10%,按等跨连续梁计算。

次梁弯矩计算表（M=αmbpL02）

次梁弯矩计算

表3

截面

边跨跨中

离端第二支座

离端第二跨跨中及中间跨

中间支座

弯矩计算系数

1/11

-1/11

1/16

1/14

60.141

-60.141

40.915

46.760

次梁简力计算表（V=αvbpLn）

次梁剪力计算

表4

截面

端支座右侧

离端第二支座左侧

离端第二支座右侧

中间支座左侧、右侧

剪力计算系数

0.45

0.6

0.55

50.866

67.822

63.167

3.配筋计算

（1）次梁正截面抗弯计算

跨中截面按T形截面计算，翼缘宽度为

边跨bf＇=L01/3=5730/3=1910mm

中跨bf＇=L02/3=5700/3=1900mm

hf＇=80mm，h=500mm，a=35mm，h0=500-35=465mm

判别T形截面类型：

αfcbf＇hf＇（h0—hf＇/2）=10х1900х80х（465-80/2）х10-6=646kN·m

αfcbf＇hf＇（h0-hf＇/2）>Mmax，故次梁跨中截面均按第一类T形截面计算，支座处按矩形截面计算。

h0=465。

b=200mmfc=10N/mm2fy=310N/mm2次梁正截面承载力计算见表5。

次梁正截面承载力计算

表5

截面

边跨跨中

离端第二支座

离端第二跨跨中及中间跨跨中

中间支座

M/kN·m

60.141

-60.141

40.915

46.760

b或bf＇

1910

200

1900

200

αs=M/（fcbh02）

0.016

0.139

0.010

0.108

ζ=1-√（1-2хαs）

0.016

0.150

0.010

0.100

As=fcbf＇ζh0/fy（mm2）

458.4

451.131

285

344.121

选配钢筋

2ф12+2ф14

2ф14

2ф14+1ф10

实际钢筋面积

（mm2）

524

308

383

其中ζ=x/h0均小于0.35，符合塑性内力重分布条件

次梁斜截面承载力计算分别见表6.

次梁斜截面承载力计算

表6

截面

边跨跨中

离端第二支座左侧

离端第二支座右侧

中间支座

V（kN）

50.866

67.822

63.167

0.25fcbh0

（N）

232500>V

Vc=0.7ftbh0

（N）

71600>V

配筋方法

构造配筋

选用箍筋

双肢箍ф6

Asv=nAsv1（mm2）

实际钢筋间距S（mm）

200

表中所选最小配筋面积As=57mm2;

验算最小配筋率ρ=As/（bхs）=57/（200х200）=0.143%>ρmin=0.125%满足要求。

2.3主梁的设计

主梁按按弹性理论计算，有关尺寸及计算简图如图所示。

1．荷载计算

恒载次梁传递荷载：

9.749х6=58.494kN

主梁自重:

1.2х25х0.3х（0.7-0.08）х2=11.16kN

主梁抹灰:

1.2х17х0.015х（0.7-0.08）х2х2=0.759kN

合计g=70.413kN

活载q=10.4х6=62.4kN

总荷载p=g+q=70.413+62.4=132.813kN

2.内力计算

计算跨度边跨ln=6000-240-350/2=5585mm

l0=ln+a/2+b/2=5585+240/2+350/2=5880mm

l0=1.025хln+b/2=1.025х5585+350/2=5900

取较小者l0=5880mm

中跨l0=ln+b=6000mm

平均跨度：

（6000-5880）/2=5940mm

跨度差：

（6000-5880）/5880=2.04%<10%,可按等跨连续梁计算。

由于主梁线刚度较柱的线刚度大得多，故主梁可视为铰支柱顶上的连续梁。

在各种不同分布的荷载作用下的内力计算可采用等跨连续梁的内力系数表进行，跨中和支座截面最大弯矩及剪力按下列公式计算，则：

M=K1Gl0+K2Ql0；

V=K1G+K2Q；

式中系数K值由查表的，具体计算结果以及最不利内力组合见表7。

表7

项次

荷载简图

弯矩（

）

剪力

边跨跨中

B支座

中间跨跨中

A支座

B支座

①

0.244

0.155

-0.267

0.067

0.733

-1.267

1.000

102.200

61.484

-113.801

28.306

51.613

-89.213

70.413

②

0.289

0.244

-0.133

0.866

-1.134

103.201

89.014

-50.935

-52.261

54.038

-70.762

③

-0.044

-0.089

-0.133

0.200

-0.133

1.000

-19.293

-33.299

-50.935

72.584

-8.299

62.4

④

0.229

0.125

-0.311

0.096

0.170

0.689

-1.311

1.222

81.463

47.530

-161.38

37.801

65.229

42.994

-81.806

76.253

内

力

不

利

组

合

①+②

205.401

150.498

-164.736

-23.91

105.651

-159.975

70.413

①+③

83.907

28.185

-113.147

100.890

100.89

43.314

-97.513

132.813

①+④

184.663

109.014

-226.948

66.107

93.535

94.607

-171.019

146.666

内力包络图及弯矩包络图（上）

3配筋计算

（1）正截面抗弯承载力计算

跨中截面按T形梁计算,翼板宽度为:

中跨:

bf＇=l0/3=6000/3=2000mm

边跨:

bf＇=l0/3=5880/3=1960mm

hf＇=80mm,h0=700-35=665mm

中跨：

fcbf＇hf＇（h0-hf’/2）=10х2000х80х（665-80/2）=1024kN·m

>M=100.890kN·m

边跨：

fcbf＇hf＇（h0-hf’/2）=10х1960х80х（665-80/2）=1004kN·m

>M=205.401kN·m

故按跨中截面第一类T形截面计算,支座处按矩形截面计算，取h0=700-80=620mm（因支座弯矩较大考虑布置两排纵筋，并布置在次梁主筋下面）。

b=300mm,fc=10.0N/mm2,fy=310N/mm

因为梁与支座整体连接,所以支座B的计算弯矩为:

MB=┃MB┃-b/2х┃VBR┃=┃-226.948┃-0.3/2х┃132.813┃=203.706kN·m

主梁正截面及斜截面承载力计算分别见表9及表10。

主梁正截面承载计算

表9

截面

边跨跨中

中间支座

中间跨跨中

M/kN·m

205.401

-226.948

100.890

b/2х┃VBR┃kN·m

132.813х0.30/2

M-b/2х┃VBR┃kN·m

203.706

b/bf＇

1960

300

2000

αs=M/（fcbf＇bh02）

或αs=M/（fcbh02）

0.024

0.197

0.011

ζ=1-√（1-2хαs）

0.024

0.221

0.011

As=fcbf＇ζh0/fy（mm2）

1008.461

1327.687

492.225

选配钢筋

2ф16+2ф20

2ф20+2ф22

2ф12+2ф14

实际钢筋面积

（mm2）

1030

1388

534

表中ζ的最大值为0.221<ζb=0.614;

表中所选最小配筋面积As=1388mm2;

验算最小配筋率ρ=As/（bh0）=1388/（300х665）=0.70%>ρmin=0.15%满足要求。

主梁斜截面承载力计算

表10

截面

支座A

支座Bl

支座Br

V（kN·m）

105.651

171.019

146.666

0.25fcbh0

（N）

498750>V

465000>V

Vc=0.7ftbh0

（N）

153615>V

143220

选用箍筋

2ф8

Asv=nAsv1（mm2）

101

S=1.25fyvAsvh0/（V-0.7ftbh0）

366.129

588.965

4751.204

实际箍筋间距S（mm）

250

Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsvh0/S

223859>V

208711>V

实际钢筋面积（mm2）

101

表中所选最小配筋面积As=101mm2;

验算最小配筋率ρ=As/（bхs）=101/（300х250）=0.135%>ρmin=0.125%满足要求。

3配筋图

3.1板的配筋图

3.2次梁的配筋图

3.3主梁的配筋图

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