单向板肋梁楼盖课程设计.docx

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单向板肋梁楼盖课程设计

单向板肋梁楼盖

课程设计

一、设计任务书…………………………………………………….………………….…………………………………………

（2）

（一）设计题目……………………………………………..……………….…………………………………………

（2）

（二）设计资料…………………………………………………..………….…………………………………………

（2）

（三）设计内容………………………………………………………..…….…………………………………………

（2）

二、楼盖的结构平面布置………………………….………………..……….……………..……………………………

（2）

三、内力计算…………………………………………….……………………………...…………………………………………（3）

（一）板的设计………………………….………………………..……………..……………………….………………（3）

（1）荷载………………….…………………………………………………………………...…..……………………………（3）

（2）计算简图………………….………………………………………………………..……...……………………………（4）

（3）内力计算………………….…………………………………..…………………………………………………………（4）

（4）正截面受弯承载力计算………………….………………..……………………..…..…………………………（4）

（5）斜截面受弯承载力计算……………...…….……………..……………………..…….……….………………（5）

（6）裂缝宽度验算…………………………………………………………………………………..….………………….（5）

（二）次梁的设计……………………………..………………………………………………….….…………………（5）

（1）荷载………………….…………………………………………………………,.………..…………….…………………（5）

（2）计算简图………………….……………………………………………..……………..……………….………………（5）

（3）内力计算………………….……………………………………………………………..………………………………（6）

（4）正截面受弯承载力计算………………….……………………………...………..……………….……………（6）

（5）斜截面受弯承载力计算………………….…………..…………………………..…………………..…………（7）

（6）裂缝宽度验算………………………………………………………………………………………………………….（7）

（三）主梁的设计………………………….………………….………………………………………………..………（8）

（1）荷载………………….……………………………………………………………………..………………………………（8）

（2）计算简图………………….…………………………………………………….……..………………………………..（8）

（3）内力计算及包络图….…………………………………………………….……..…………………………………（8）

（4）正截面受弯承载力计算………………….…………………………………..…..…………………..…………（9）

（5）斜截面受弯承载力计算………………….……………..……………………..………………………………（11）

（6）裂缝宽度验算…………………………………………………………………………………………………….….（12）

四、绘制施工图………………………….……………………………..………………………………………………………（12）

参考文献………………………….………………….…………………………..……………………………………………..……（14）

一、设计任务书

说明：

该课设所属此次课程设计统一编号55号。

（一）设计题目

单向板肋梁楼盖课程设计

（二）设计资料

某4层框架房屋，采用现浇钢筋混凝土楼盖。

现浇钢筋混凝土柱承重，柱截面尺寸400×400。

结构柱网平面布置如附图所示。

柱网轴线尺寸l1=6.6m，l2=7.8m。

其中2、3、4层楼面建筑标高分别为4.200m、8.400m、12.600m。

楼面均布活荷载标准值为6.5KN/m2。

楼面做法：

10mm水磨石面层；钢筋混凝土现浇板；20mm水泥砂浆抹底，60mm焦渣混凝土垫层。

顶棚做法：

V型轻钢龙骨吊顶（一层石膏板，无保温层）。

（0.12KN/m2）

隔墙：

150mm陶粒空心砌块（5~6KN/m2），20mm石灰砂浆双面抹灰。

每道处于轴线上的梁均按设置隔墙考虑。

材料：

混凝土强度等级C35；梁钢筋采用HRB400级钢筋，板采用HPB300级钢筋。

环境类别：

一类。

（三）设计内容

（1）确定结构布置方案，包括楼盖结构体系承重方式的确定，梁格布置，梁板截面尺寸的选定。

（2）按照选定的结构方案，用手算进行楼板设计，包括荷载计算、内力分析和配筋计算。

（3）按照选定的结构方案，用手算进行梁的设计，包括荷载计算、内力分析和配筋计算（包括正截面和斜截面）。

（4）绘制结构施工图。

图纸内容包括：

1、结构平面布置（包括梁、板、柱布置及编号）

2、楼板结构施工详图。

3、梁结构施工详图。

主梁要画出内力包络图和抵抗弯矩图，并以此确定钢筋的截断、弯起等布置。

（5）结构设计计算书一份（包括必要的文字说明在内）。

装订顺序：

任务书，目录，正文，参考文献，（自选）软件分析结果

（6）课设总结：

包括收获、体会、创新点和建议等。

二、楼盖的结构平面设置

主梁沿横向布置，纵梁沿纵向布置。

主梁的跨度为6.6m，次梁的跨度为7.8m，主梁每

跨内布置两根次梁，板的跨度为2.2m，l02/l01=3.55>3，因此按单向板设计。

为了保证刚度，单向板的厚度应不小于跨度的1/30，即要求板厚h≥2200/30=73mm，同时对于工业建筑，板厚不宜小于70mm，故取板厚为80mm。

次梁截面高度应满足h=l0/18~l0/12=7800/18~7800/12=434~650mm。

考虑到楼面荷载比较大，取h=550mm。

截面宽度取为b=200mm。

主梁截面高度应满足h=l0/15~l0/10=6600/15~6600/10=440~660mm，同时考虑到梁柱的线刚度比值大于4时主梁近似按连续梁计算，取截面高度h=850mm，截面宽度取为b=300mm。

构件

宽（m）

高（m）

Fcu（N/mm2）

EC（KN/mm2）

L（m）

Ic=bh3/12（m4）

ic=ECIc/l

（103xKN.m）

梁

0.3

0.85

C35

31.5

6.6

15.35x10-3

73.28

柱

0.4

0.4

C35

31.5

4.2

2.133x10-3

16.00

此时ic梁/ic柱=4.58>4，满足要求。

楼盖的结构平面设置图见图1：

图1楼盖的平面布置示意图

三、内力计算

（一）板的设计

（1）荷载

板的永久荷载标准值

10mm水磨石层（20mm水泥砂浆打底）0.65KN/m2

60mm焦渣混凝土垫层0.06X16.5=0.99KN/m2

80mm钢筋混凝土板0.08X25=2.0KN/m2

吊顶0.12KN/m2

小计3.76KN/m2

可变荷载标准值6.50KN/m2

永久荷载分项系数取1.2或1.3；因楼面可变荷载标准值大于4.0KN/m2，所以可变荷载分项系数应取1.3。

于是板

由可变荷载控制的组合：

1.2X3.76+1.3X6.5=12.962KN/m2

由恒荷载控制的组合：

1.35X3.76+1.3X0.7X6.5=10.991KN/m2<12.962KN/m2

因此按由可变荷载控制的组合设计，则板的

永久荷载设计值g=3.76X1.2=4.512KN/m2

可变荷载设计值q=6.50X1.3=8.45KN/m2

荷载总设计值g+q=4.512+8.45=12.962KN/m2

近似取g+q=13.0KN/m2

（2）计算简图

按塑性内力重分布设计。

次梁截面为200mmX550mm，

板的两端与梁整体连接，根据教材表11-4可得板的计算跨度：

边跨：

l01=ln=2200-200/2=2100mm

中间跨：

l02=ln=2200-200=2000mm

因跨度相差（2100-2000）/2000X100%=5%<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：

（3）内力计算

由教材中表11-1可查得，连续单向板考虑塑性重分布的弯矩计算系数αm分别为：

边支座1/16；边跨中1/11；离端第二支座1/11；中跨中1/16；中间支座1/14。

同时为了考虑四边与梁整体连接的中间区格单向板拱作用的有利因素，对中间区格的单向板，其中间跨的跨中截面弯矩及支座截面弯矩可各折减20%，但边跨的跨中截面弯矩及第一支座截面弯矩则不折减。

则

MA=-（g+q）l01/16=-13.0X2.12/16=-3.58KN.m

M1=（g+q）l01/14=-13.0X2.12/14=4.10KN.m

MB=-（g+q）l01/11=-13.0X2.12/11=-5.21KN.m

MC=-0.8X（g+q）l02/14=-0.8x13.0X2.02/14=-2.97KN.m

M2=M3=0.8X（g+q）l02/16=-0.8x13.0X2.02/16=2.60KN.m

（4）正截面受弯承载力计算

环境类别为一类，C35混凝土，板的最小保护层厚度为c=15mm。

假定纵向钢筋的直径d为10mm，板厚80mm，则截面的有效高度h0=h-c-d/2=80-15-5=60mm；板宽b=1000mm。

C35混凝土，α1=1.0，fc=16.7N/mm2；ft=1.57N/mm2；ftk=2.20；

HPB300钢筋，fy=270N/mm2。

塑性铰的转动能力与该截面的配筋率有关，为保证调幅20%的内力重分布，则规定

0.1≤ξ≤0.35；跨中正截面受弯承载力最小配筋率为ρ=max{0.45ft/fy,0.2%}=0.26%。

则跨中配筋最小截面积为：

As=0.26%×1000×80=210mm2。

板的配筋计算过程见如下表：

板的配筋计算

截面

A

1

B

2

C

弯矩设计值

-3.58

4.10

-5.21

2.60

-2.97

0.060

0.068

0.087

0.043

0.050

0.062<0.35

0.070<0.576

0.091<0.35

0.044<0.576

0.051<0.35

计算配筋（mm2）

231

260

338

164

190

构造配筋（mm2）

371

210

371

210

371

实际配筋（mm2）

A10@200

As=393

A8@190

As=265

A10@200

As=393

A8@200

As=251

A10@200

As=393

以上实际配筋显然满足正截面受弯承载力的配筋率要求。

（5）在相同荷载作用下，由于板的跨度远远大于截面高度，决定了板的弯曲破坏一定先于剪切破坏，即在满足了正截面受弯承载力的条件下，板的斜截面受剪承载力一般不需再计算即可满足。

（6）裂缝宽度验算

根据《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012）中附录D.0.1内容，取工业建筑楼面

活荷载的准永久值系数ψq=0.85，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中条例3.4.5得一类环境下钢筋混凝土结构，裂缝控制等级为三级，板底的裂缝宽度控制值为0.4mm。

Mq=k1gl02+ψqk2ql02

σsq=Mq/（Asηh0）

ρte=As/Ate,若ρte<0.01,则取ρte=0.01

ψ=1.1-0.65ftk/（ρteσsq）且0.2<ψ<1.0

ωmax=αcrψσsq（1.9cs+0.08deq/ρte）/Es

截面

K1

K2

Mq（KN.m）

σsq

ρte

ψ

ωmax

ωlim>ωmax

边跨中

0.078

0.100

4.72

340.9

0.01

0.68

0.24

满足

B支座

-0.105

-0.119

-5.85

285．3

0.01

0.60

0.18

满足

中间跨中

0.046

0.085

3.27

249.6

0.01

0.53

0.14

满足

中间支座

-0.079

-0.111

-4.61

224.8

0.01

0.46

0.11

满足

即板的裂缝宽度验算满足要求。

另外，由于板的厚度h=80>l/35=63mm，根据规范可不作挠度验算，即认为该板厚已满足挠度要求。

（二）次梁设计

根据楼盖的实际使用情况，楼盖的主梁和次梁的可变荷载不考虑从属面积的荷载折减。

（1）荷载设计值

板传来永久荷载4.512X2.2=9.926KN/m

次梁自重0.2X（0.55-0.08）X25X1.2=2.4KN/m

次梁粉刷0.02X（0.55-0.08）X2X17X1.2=0.384KN/m

小计g=12.71KN/m

可变荷载设计值q=8.45x2.2=18.59KN/m

荷载设计总值g+q=31.30N/m

（2）计算简图

按塑性内力重分布设计。

主梁截面为300mmX850mm，计算跨度为：

边跨：

l01=ln=7800-100-300/2=7550mm

中间跨：

l02=ln=7800-300=7500mm

因跨度差：

（7550-7000）/7000X100%=0.71%<10%，可按等跨连续梁计算。

次梁的计算简图如下：

（3）内力计算

由教材上的表11-1、11-3可查得弯矩系数和剪力系数，

弯矩设计值：

MA=-（g+q）l01/24=-31.3X7.552/24=-74.34KN.m

M1=（g+q）l01/14=31.3X7.552/14=127.44KN.m

MB=-（g+q）l01/11=-31.3X7.552/11=-162.2KN.m

M2=M3=（g+q）l02/16=31.3X7.502/16=110.04KN.m

MC=-（g+q）l02/14=-31.3X7.502/14=-125.76KN.m

剪力设计值：

VA=0.50（g+q）l01=0.5X31.3X7.55=118.16KN

VBl=0.55（g+q）l01=0.55X31.3X7.55=129.97KN

VBr=VC=0.55（g+q）l02=0.55X31.3X7.5=129.11KN

（4）正截面受弯承载力

正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，根据教材表4-9，翼缘宽度

bf’=l0/3=7500/3=2500mm，

bf’=b+sn=200+2000=2200mm，

bf’=b+12hf’=200+12x80=1160mm，

取三者中较小值，则bf’=1160mm。

除支座B截面处纵向钢筋按两排布置，其余截面按一排布置。

环境类别为一类，C35混凝土，梁的最小保护层厚度取c=20mm。

取箍筋直径为10mm，纵向钢筋直径为20mm，则一排纵向钢筋h0=550-20-10-20/2=510mm，两排纵向钢筋h0=550-20-10-25-20/2=485mm。

C35混凝土，α1=1.0，fc=16.7N/mm2，βc=1，ft=1.57N/mm2；纵向钢筋采用HRB400级，fy=360N/mm2，fyv=360N/mm2。

α1fcbf’hf’（h0-hf’/2）=16.7x1160x80x（485-40）x10-6=689.643KN.m>Mmax=127.44KN.m

而当h0=510mm时，显然上述不等式关系依然成立，即经判断跨内截面均属于第一类T形截面。

支座处需满足0.1≤ξ≤0.35；跨中正截面受弯承载力最小配筋率为ρ=max{0.45ft/fy,0.2%}=0.2%,则跨中配筋最小截面积为：

As=0.2%x200x550=220mm2。

正截面计算过程见下表：

截面位置

A

1

B

2

C

弯矩设计值（KN.m）

-74.34

127.44

-162.2

110.04

-125.76

0.0856

0.0253

0.2065

0.0218

0.1448

0.090<0.35

0.026<0.518

0.234<0.35

0.022<0.518

0.157<0.35

计算配筋（mm2）

425.85

713.54

1052.94

603.76

742.87

构造配筋（mm2）

473.2

220

450.0

220

473.2

实际配筋（mm2）

2C18

As=509mm2

3C18

As=763mm2

3C16+2C18

As=1112mm2

3C16

As=603mm2

4C16

As=804mm2

以上实际配筋显然满足正截面配筋率要求。

（5）斜截面受剪承载力

斜截面受剪承载力计算包括：

截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配筋率的验算。

hw=h0-hf’=485-80=405mm。

截面高度在500~800mm的梁，最大箍筋间距为250mm。

截面

支座A

支座B（左）

支座B（右）

支座C

剪力V（KN）

118.16

129.97

129.11

129.11

hw/b

510/200=2.55<4

485/200=2.43<4

485/200=2.43<4

510/200=2.55<4

0.25βcfcbh0

=404.975KN

>V

>V

>V

>V

截面尺寸符合要求

0.7ftbh0（KN）

112.1

106.6

106.6

112.1

箍筋肢数，直径

2，6

2，6

2，6

2，6

S=

fyvAsvh0/（V-0.7ftbh0）

1714

422.9

439.1

610.8

实配箍筋

C6@200

C6@200

C6@200

C6@200

验算配箍率下限值：

弯矩调幅时要求的配箍率下限值为：

0.3ft/fyv=0.3x1.57/360=0.13%,而实际配箍率为

ρyv=Asv/bs=56.6/（200x200）=0.14%>0.13%,满足要求。

（6）裂缝宽度验算

根据《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012）中附录D.0.1内容，取工业建筑活

荷载的准永久值系数ψq=0.85，裂缝宽度控制值为0.4mm，则：

Mq=k1gl02+ψqk2ql02

σsq=Mq/（Asηh0）

ρte=As/Ate,若ρte<0.01,则取ρte=0.01

ψ=1.1-0.65ftk/（ρteσsq）且0.2<ψ<1.0

ωmax=αcrψσsq（1.9cs+0.08deq/ρte）/Es

截面

K1

K2

Mq（KN.m）

σsq

ρte

ψ

ωmax

ωlim>ωmax

边跨中

0.078

0.100

146.5

432.8

0.014

0.86

0.56

不满足

B支座

-0.105

-0.119

-183.2

390．4

0.021

0.93

0.42

不满足

中间跨中

0.046

0.085

108.4

405.2

0.011

0.78

0.51

不满足

中间支座

-0.079

-0.111

-155.1

434.8

0.01

0.77

0.58

不满足

由于该工业建筑次梁跨度非常大，以至于达到了7.8m，且工业建筑考虑动荷载等诸多不利因素取准永久值系数ψq=0.85，较一般民用建筑ψq=0.4明显偏高，又考虑到次梁截面不变，且如今钢材成本较低，所以考虑适当调整配筋，实配筋如下：

截面位置

A

1

B

2

C

实际配筋

（mm2）

2C20

As=628mm2

3C22

As=1140mm2

5C20

As=1570mm2

1C16+2C22

As=961mm2

2C20+1C25

As=1251mm2

裂缝宽度验算：

截面

K1

K2

Mq（KN.m）

σsq

ρte

ψ

ωmax

ωlim>ωmax

边跨中

0.078

0.100

144.6

346.0

0.017

0.86

0.32

满足

B支座

-0.105

-0.119

-180.8

273.0

0.029

0.92

0.26

满足

中间跨中

0.046

0.085

108.4

254.3

0.017

0.76

0.28

满足

中间支座

-0.079

-0.111

-155.1

279.5

0.022

0.87

0.31

满足

表中单位：

Mq—KN.m，σsq—MPa，ρte和ψ单位均为1，ωmax—mm。

即次梁的裂缝宽度验算满足要求。

另外，当梁的高度h=550>l/20=390时，可不验算梁的挠度。

（三）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。

次梁传来的永久荷载12.71X7.8=99.138KN

主梁自重（含粉刷）[（0.85-0.08）X0.3X2.2X25+2X（0.85-0.08）X0.02X2.2X17]X1.2=16.84KN

隔墙自重[（4.2-0.85-0.03-0.06）x0.15x6+（4.2-0.85-0.03-0.06）x0.02x17x2]x2.2x1.2=13.60KN

永久荷载设计值G=99.138+16.84+13.60=129.58KN

可变荷载设计值Q=18.59X7.8=145.0KN

（2）计算简图

因梁的线刚度与柱的线刚度之比大于4，竖向荷载下主梁内力近似按连续梁计算，按弹性理论设计，计算跨度取支承中心线之间的距离，l0=6600mm。

主梁的计算简图如下：

利用书上附表6-2计算内力。

将1.2G看成G+0.2G的叠加。

（3）内力计算及包络图

1）弯矩设计值

弯矩M=k1Gl0+k2Ql0+0.2k10Gl0，由最不利组合和系数查表可得，则组合值为：

M1,max=0.244X129.58X6.6+0.289X145.0X6.6=485.2KN.m

MB,max=-0.267X129.58X6.6-0.311X145.0X6.6-0.133x0.2x129.58X6.6=-548.7KN.m

M2,max=0.067X129.58X6.6