混凝土课程设计楼盖设计计算书.docx

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混凝土课程设计楼盖设计计算书

福建农林大学交通学院

课程设计

课程名称　　房屋混凝土结构设计　

设计题目单向板肋梁楼盖设计

姓名

专业年级2010土木工程

学号

指导教师谢成新

成绩

日期2013年6月29日

评语

评阅人：

《房屋混凝土结构设计》

课程设计任务书

土木工程专业、2010级

一、设计目的

通过本课程的设计实践，使学生了解并熟悉有关钢筋混凝土现浇楼盖的设计方法和设计步骤，培养其独立完成设计和解决问题的能力，提高绘图能力。

二、设计资料

1.工程概况：

某内框架结构工业仓库，二层建筑平面如下图所示（楼面标高4.00m），墙厚370mm，混凝土柱300×300mm（第1组用）、350×350mm（第2组用）、400×400mm（第3组用）。

板伸入墙内120mm，次梁伸入墙内240mm，主梁伸入墙内370mm。

房屋的安全等级为二级，拟采用钢筋混凝土现浇单向板肋形楼盖。

2.板底做20mm厚石灰砂浆粉刷，板面按使用要求不同，分两种情况：

（1）20mm厚水泥砂浆楼面（第1、2组用）；

（2）30mm厚水磨石楼面（标准值0.65kN/m2）（第3组用）。

3.柱网尺寸和楼面活荷载标准值见附表。

4.材料：

混凝土强度等级采用C20（第1组用）；C25（第2、3组用），梁内受力主筋采用HRB400级钢筋，其余均采用HPB300级钢筋。

5.该厂房无特殊要求，楼梯位于楼盖外部的相邻部分。

本设计不考虑。

三、设计内容

1.确定结构平面布置；

2.板的设计（按塑性理论）；

3.次梁设计（按塑性理论）；

4.主梁设计（按弹性理论）；

5.绘制施工图，包括：

（1）结构平面布置图；

（2）板、次梁、主梁配筋图；

（3）主梁弯矩包络图及抵抗弯矩图；

（4）设计说明；

（5）次梁钢筋材料表。

四、成果要求

1.本课程设计在1周内完成。

2.计算书必须统一格式，并用钢笔抄写清楚（或打印）。

计算书（施工图）装订顺序：

封面、评语页、目录、任务书、设计说明、计算书正文和施工图。

3.施工图统一为A3图纸。

要求图面布局匀称、比例适当、线条流畅、整洁美观，严格按照建筑制图标准作图。

4.在完成上述设计任务后方可参加设计答辩及成绩评定。

五、参考资料

1.《混凝土结构设计》，梁兴文主编，中国建筑工业出版社

2.GB50010-2002，《混凝土结构设计规范》

3.GB50009-2001，《建筑荷载设计规范》

附表　柱网尺寸和楼面活荷载标准值

活载（kN/m2）

l1×l2（mm）

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

5100×6000

5100×6300

5400×6300

5400×6600

5700×6600

注：

1、第1组为点名册中序号1-45，从上表相应选取1-45对应的柱网尺寸和活荷载；

2、第2组为点名册中序号46-90，从上表相应选取1-45对应的柱网尺寸和活荷载；

3、第3组为点名册中序号91-135，从上表相应选取1-45对应的柱网尺寸和活荷载。

《房屋混凝土结构设计说明》

-------------设计说明

一、概述

本设计师根据福建农林大学交通学院土木工程专业课程设计的要求，设计某内框架结构工业仓库钢筋混凝土现浇楼盖，本设计由本人独立完成，导师辅导，设计中根据中华人民共和国行业标准，综合《混凝土结构及砌体结构》（上册）（第二版），《混凝土结构设计规范》和《建筑荷载设计规范》进行设计。

设计时间为1周

二、设计和施工相关说明

1、工程概况

结构体系：

内框架钢筋混凝土结构

计量单位：

长度“mm”

2、设计依据：

《混凝土结构设计规范》（上册）（第二版）

《混凝土结构设计规范》

《建筑荷载设计规范》

3、材料

楼盖采用C25强度等级的混凝土

梁内受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余采用HRB300级钢筋

板面做法：

30mm厚水磨石楼面（标准值0.65kN/m2）

钢筋混凝土现浇板

板底做法：

20mm厚石灰砂浆粉刷

4、构造要求：

纵向受拉钢筋最小锚固长度满足03G101的要求

钢筋的连接采用绑扎连接

（未详尽的要求，严格按照国家和地区规范的要求）

计算书

1.设计资料：

某内框架工业仓库，才用钢筋混凝土肋形楼面，楼盖梁板布置如下：

图1楼盖结构平面布置图

（1）板面做法：

30mm厚水磨石楼面（标准值0.65kN/m2）

板底做法：

20mm厚石灰砂浆粉刷

（2）活载标准值为：

3.5KN/m2

（3）恒载分项系数为1.2；活载分项系数为1.4（因工业厂房楼盖楼面活载标准值不大于4KN/m2）

（4）材料选用：

混凝土采用C25（fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2）

钢筋：

梁中受力筋采用HRB400级（fy=360N/mm2）

其余用HPB300级（fy=270N/mm2）

2、板的计算

板按考虑塑性内力重分布计算。

板的l1/l2=5400/2100=2.57>2.0但3.0，宜按双向板设计，当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。

本设计按单向板设计。

板的厚度按构造要求取h≥l/30=2100/30=70mm<80mm,故取板厚h=80mm。

（1）荷载计算

恒载标准值

30mm厚水磨石楼面0.65KN/m³=0.65KN/㎡

80mm厚钢筋混凝土板0.08m×25KN/m³=2.00KN/㎡

20mm厚石灰砂浆粉刷0.02m×17KN/m³=0.34KN/㎡

故

恒荷载标准值gk=2.99KN/㎡

活荷载标准值3.5KN/m2

总荷载设计值

由可变荷载效应控制的组合g+q=（1.2×2.99+1.4×3.5）×1.0=8.49KN/m

由永久荷载效应控制的组合g+q=（1.35×2.99+0.7×1.4×3.5）×1.0

=7.47KN/m

可见，对板而言，由可变荷载效应控制的组合所得到的荷载设计值较大，所以板内力计算时取g+q=8.49KN/m。

（1）计算简图

次梁的截面高度取h=（1/18~1/12）×5400=（300~450）mm，可取h=350mm，截面宽度b=（1/3~1/2）×350=（117~175）mm，取b=150mm

木板尺寸及支承情况如图2（a）。

（a）

（b）

图2板的计算简图

板的计算跨度为：

中间跨l0=ln=2100-150=1950mm

边跨l0=ln+h/2=（2100-75-120）+80/2=1945mm≤ln+a/2=1905+120/2=1965mm

故边跨取l0=1945mm。

边跨与中间跨的跨度差（1920-1900）/1900=1.05%<10%,故可按等跨连续板计算内力。

取1m宽板带作为计算单元，板的计算简图如图2（b）所示。

（3）弯矩设计值计算

对于图中的1-1板带，板各控制截面的弯矩设计值按公式计算，即

M1=1/11（g+q）

=1/11×8.49×1.9452=2.92KN·m

MB=－1/11（g+q）

=－1/11×8.49×1.952=－2.93KN·m

MC=－1/14（g+q）

=－1/14×8.49×1.952=－2.31KN·m

M2=1/16（g+q）

=1/16×8.49×1.952=2.02KN·m

（4）截面配筋计算

板截面有效高度h0=80-20=60mm。

因中间板带的内区格四周与梁整体连接，故M2、M3和MC值可降低20%。

板截面配筋计算过程见表1

板截面配筋计算表1

截面

2，3

M/（kN·m）

2.92

-2.93

2.02（1.62）

-2.31（-1.85）

αs=M/（α1fcbh02）

0.068

0.047（0.038）

0.054（0.043）

§=1-

0.070

0.070<0.1,

取0.1

0.048（0.039）

0.056<0.1,取0.1

（0.044<0.1,

取0.1）

As=α1fcbh0§/fy

（mm2）

185

264

127（103）

264（264）

实配钢筋

（mm2）

边板带

φ6@150

As=226

φ8@150

As=335

φ6@150

As=189

φ8@150

As=335

中间板带

φ6@150

As=226

φ8@150

As=335

φ6@150

As=189

φ8@150

As=335

（5）板截面受剪承载力验算

板截面剪力设计计算，最大剪力设计值发生在内支座，其值为

V=0.55×8.49×1.95=9.11KN

对于不配箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：

V≤0.7βhftbh0

本计算中，h0=60mm<800mm,故βh=1.0；b=1000mm，ft=1.27N/mm2，带入上式得

0.7βhftbh0=0.7×1.0×1.27×1000×60=53.34KN>V=9.11KN

故板的斜截面受剪承载力满足要求。

3、次梁计算

主梁截面高度h=（1/14~1/8）×6300=（450~786）mm,取h=600mm，主梁宽度取b=250mm。

次梁的几何尺寸及支撑情况如图3（a）所示。

（a）

（b）

图3次梁的计算简图

（1）荷载计算

板传来的恒荷载2.99×2.1=6.28KN/m

次梁自重25×0.2×（0.35-0.08）=1.35KN/m

次梁粉刷17×0.015×（0.35-0.08）×2=0.14KN/m

故

恒荷载标准值gk=7.77KN/m

活荷载标准值3.5×2.1=7.35KN/m

总荷载设计值

由可变荷载效应控制的组合g+q=1.2×7.77+1.4×7.35=19.61KN/m

由永久荷载效应控制的组合g+q=1.35×7.77+0.7×1.4×7.35=17.69KN/m

所以，次梁内力计算时取g+q=19.61KN/m。

（2）计算简图

次梁按考虑塑性内力重分布方法计算内力，故由表2-4可得次梁的计算跨度，即

中间跨l0=ln=5400－250=5150mm

边跨l0=1.025ln=5284>ln+a/2=（5400－250/2－120）＋240/2=5275mm，

所以，取l0=5275mm

边跨与中间跨的计算跨度相差（5275－5150）/5150=2.9%<10%,故可按等跨连续梁计算内力。

计算简图如下图3（b）所示。

（3）内力计算

次梁各控制截面的弯矩设计值和剪力设计值分别按式（2-18）和式（2-20）计算，即

弯矩设计值：

M1=－MB=1/11（g+q）l02=1/11×19.61×5.2752=49.61KN·m

Mc=－1/14（g+q）l02=－1/14×19.61×5.152=－37.15KN·m

M2=M3=1/16（g+q）l02=1/16×19.61×5.152=32.51KN·m

剪力设计值：

VAin=0.45（g+q）ln=0.45×19.61×5.155=45.49KN

VBex=0.6（g+q）ln=0.6×19.61×5.155=60.65KN

VBin=VCex=VCin=0.55（g+q）ln=0.55×19.61×5.15=55.55KN

（4）截面配筋计算

次梁跨中截面按T形截面进行正截面受弯承载力计算。

翼缘计算宽度，边跨及中间跨均按下面的较小值采用。

b’f=l0/3=5150/3=1717mm，b’f=b+S0=150+1950=2100mm,故取b’f=1717mm。

跨中及支座截面均按一排钢筋考虑，故取h0=310mm，翼缘厚度h’f=80mm。

a1fcb’fh’f（h0－h’f/2）=1.0×11.9×1717×80×（310－80/2）=441.34KN·m，此值大于跨中弯矩设计值M1,M2,M3,故各跨跨中均属第一类T形截面。

支座按矩形截面计算。

次梁正截面受弯承载力计算结果见表2。

次梁正截面受弯承载力计算表2

截面

2,3

M（KN·m）

49.61

－49.61

32.51

－37.15

b或b’f（mm）

1717

200

1717

200

αs=M/（α1fcbh02）

0.025

0.216

0.017

0.162

§=1-

0.025

0.246<0.35

>0.1

0.017

0.178<0.35

>0.1

As=α1fcbh0§/fy（mm2）

440

504

299

365

实配钢筋AS（mm2）

216（直）

112（弯）

（515）

216（直）

112（弯）

（515）

212（直）

112（弯）

（339）

214（直）

112（弯）

（421）

次梁斜截面受剪承载力计算见表3。

按规定，考虑塑性内力重分布时，箍筋数量应增大20%，故计算时将Asv/s乘以1.2；配箍筋

sv应大于或等于0.36ft/fyv=0.0022，各截面均满足要求。

次梁斜截面受剪承载力表3

截面

Ain

Bex

BinCexCin

V（kN）

45.49

60.65

55.55

（kN）

243.950>V

（kN）

72.898>V

按构造配置箍筋

φ8@200

由于次梁的q/g=7.35/7.77=0.95<3,且跨度相差小于20%，故可按图2-20所示构造要求确定纵向受力钢筋的弯起和截断。

3.主梁设计

主梁按弹性理论计算内力。

设柱截面尺寸为400mm×400mm，主梁几何尺寸及支撑情况如图4（a）所示

（1）荷载计算

为简化计算，主梁自重按集中荷载考虑。

次梁传来的恒载7.77×5.4=41.96KN

主梁自重25×0.25×（0.6-0.08）×2.1=6.83KN

主梁粉刷17×0.015×（0.6-0.08）×2×2.1=0.56KN

恒荷载标准值49.35KN

活荷载标准值3.5×5.4×2.1=39.69KN

恒载设计值G=1.2×49.35=59.22KN或G=1.35×49.35=66.62KN

活载设计值Q=1.4×39.69=55.57KN或Q=0.7×1.4×39.69=38.90KN

（2）计算简图

由于主梁线刚度较柱线刚度大很多，故中间支座按铰支座考虑。

主梁的支撑长度为370mm。

计算跨度为

中间跨l0=6300mm

边跨l0=1.025ln+b/2=1.025×（6300-120-400/2）+400/2=6330mm

l0=ln+a/2+b/2=（6300-120-400/2）+370/2+400/2=6365mm

故边跨的计算跨度取l0=6330mm。

边跨与中间跨的平均跨度为l0=（6330+6300）/2=6315mm。

边跨与中间跨的计算跨度相差（6330-6300）/6300=0.5%<10%，故计算时可采用等跨连续的弯矩和剪力系数。

计算简图如下图所示。

（a）

（b）

图4主梁的计算简图

（3）内力计算

上图所示的三跨连续梁，可采用附表所示内力系数计算各控制截面内力，即

弯矩M=k1Gl0+k2Ql0剪力V=k3G+k4Q

其中k1、k2、k3、k4为内力计算系数。

主梁按弹性理论进行计算，结果如下表。

主梁弯矩和剪力计算表4

项次

计算简图

弯矩（KN·m）

边跨跨内

中间支座

中间跨跨中

①

0.244

91.47

-0.267

-99.85

0.067

25.00

②

0.289

101.66

-0.133

-46.67

-0.133

-46.56

③

-0.044

-15.48

-0.133

-46.67

0.200

70.02

④

0.229

80.55

-0.311（-0.089）

-109.14（-31.23）

0.170

59.52

⑤

-10.44

-0.089（-0.311）

-31.23（-109.14）

0.170

59.52

内力不利组合

①+②

193.13

-146.52

-21.56

①+③

75.99

-146.52

95.02

①+④

172.02

-208.99（-131.08）

84.52

①+⑤

81.03

-131.08（-208.99）

84.52

项次

计算简图

剪力（KN）

端支座

中间支座

①

0.733

43.41

-1.267

-75.03

1.000

59.22

②

0.866

48.12

-1.134

-63.02

④

0.689

38.29

-1.311

-72.85

1.222

67.91

⑤

-0.089

-4.95

-0.089

-4.95

0.778

43.23

内力不利组合

①+②

91.53

-138.05

59.22

①+④

81.70

-147.88

127.13

①+⑤

38.46

-79.98

102.45

（4）配筋计算

在正弯矩作用下主梁跨中截面按T形截面计算配筋，边跨及中间跨的翼缘宽度均按下列两者中的较小值采用，即

/3=6330/3=2110mm,

=b+

=250+5150=5400mm,故取

=2110mm，并取h0=600-40=560mm。

因为α1fc

（h0-

/2）=1.0×11.9×2110×80×（560-80/2）=1044.53KN·m此值大于跨中弯矩设计值M1和M2，故各跨跨中截面均属于第一类T形截。

主梁支座截面及负弯矩作用下的跨中截面按矩形截面计算，故取h0=600-80=520mm。

支座B边缘截面弯矩按式（2-9）计算，即

MB=208.99-114.79×0.4/2=186.03KN·m

其中支座剪力V0=G+Q=59.22+55.57=114.79KN。

主梁正截面及斜截面承载力计算结果分别见表5和表6

主梁正截面受弯承载力计算表5

截面

边跨跨中

B支座

中间跨跨中

M/（kN·m）

193.13

186.03

95.02

-21.56

b或b’f（mm）

2110

250

2110

250

αs=M/（α1fcbh02）

0.025

0.231

0.012

0.027

§=1-

0.025

0.267

0.012

0.027

As=α1fcbh0§/fy（mm2）

976

1147

469

116

实配钢筋As（mm2）

222（直）

120（弯）

（1074）

222（直）

220（弯）

（1388）

220（直）

（628）

220（直）

（628）

主梁斜截面受剪承载力计算表6

截面

边支座A

B支座（左）

B支座（右）

V（kN）

91.53

147.88

127.13

（kN）

416.50>V

386.75>V

（kN）

124.46>V

115.57

选用箍筋

双肢φ8@200

－

实配弯起钢筋

－

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