双向板肋梁楼盖设计全套计算成果概要.docx
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双向板肋梁楼盖设计全套计算成果概要
课程设计
设计题目：
双向板肋梁楼盖设计
学院：
土木工程学院
专业：
土木工程
班级：
2011级土木工程x班
姓名：
学号：
201127
指导教师：
职称：
完成日期：
2013年12月22日
目录
一、设计任务1
1、题目1
2、目的要求1
3、设计条件1
二、本梁板结构系统布置的优缺点评述2
1）承重墙、柱网和梁格布置2
2）结构布置2
3）单向板和双向板肋形结构的区别2
三、板厚及梁系截面尺寸的确定2
1）板的厚度2
2）次梁的截面尺寸2
3）主梁的截面尺寸2
四、双向板设计3
（1）板的荷载计算3
（2）板的计算跨度l0的计算4
（3）弯矩计算4
（4）板的配筋6
（5）板的配筋图8
五、次梁设计8
（1）计算跨度8
（2）荷载计算8
（3）内力计算9
1）弯矩计算9
2）剪力计算11
（4）正截面承载力计算13
（5）斜截面承载力计算14
（6）次梁构造15
六、裂缝验算15
七、挠度验算15
八、楼梯设计16
（1）梯段板设计16
（2）平台板设计17
（3）平台梁设计18
九、设计心得19
附页：
图纸---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------20
双向板肋梁楼盖设计计算书
1、设计任务
1、题目
双向板肋梁楼盖
2、目的要求
钢筋混凝土与砌体结构课程设计是教学计划中的一个重要的实践性教学环节，对培养和提高学生房屋结构设计基本技能，学会运用技术规范和标准图册，掌握施工图的绘制方法，培养学生利用计算机软件绘图；启发学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识，培养学生综合运用所学知识分析与解决问题的能力、了解钢筋混凝土结构设计一般程序和内容，为毕业设计及今后从事实际工作奠定初步基础具有重要作用。
2．1目的
1）了解双向板肋梁楼盖的荷载传递关系及其计算简图的确定；
2）掌握板厚及梁系截面尺寸的确定方法；
3）通过板的计算，掌握弹性内力计算方法，熟悉按棋盘式布置活荷载考虑不利组合；
4）通过主、次梁的计算，掌握按弹性理论分析内力的计算方法，并熟悉内力包络图和材料图的绘制方法；
5）掌握板、主次梁的配筋计算、冲切验算，了解并熟悉现浇梁板结构的有关构造要求；
6）掌握钢筋混凝土结构施工图的表达方法、制图规定，进一步提高制图的基本技能。
2．2要求
1）按弹性方法设计板、次梁、主梁。
2）提交按规定格式书写的结构计算书一份，要求步骤清楚，计算正确，书写工整。
3）绘制结构施工图，内容包括梁板结构平面布置图；板的配筋图；次梁配筋图；主梁弯矩包络图、抵抗弯矩图；及配筋断面详图。
图纸折叠成A4规格，图签朝外。
3、设计条件
某多层厂房，采用钢筋混凝土现浇双向板肋梁楼盖，结构布置如附图所示。
1）结构布置柱网尺寸及楼面活载大小详见“附图”；
2）楼面面层用20mm厚水泥砂浆抹面，容重20KN/m3，板底及梁用15mm厚混合砂浆抹面，容重17KN/m3；
3）混凝土强度等级C25，钢筋除梁纵向主筋采用HRB335钢筋外，其余均采用HPB235钢筋，钢筋混凝土容重25KN/m3。
二、本梁板结构系统布置的优缺点评述
在肋形楼盖结构中，结构布置包括柱网、承重墙、梁格和板的布置，需注意的问题如下：
1）承重墙、柱网和梁格布置应满足建筑使用要求
柱网尺寸宜尽可能大，内柱在满足结构要求的情况下尽可能少设。
2）结构布置要合理、经济
（1）由于墙柱间距和柱网尺寸决定着主梁和次梁的宽度，因此，它们的间距不宜过大，根据设计经验，主梁的宽度一般为5m~8m，次梁为4m~6m。
（2）梁格布置力求规整，梁尽可能连续贯通，板厚和梁的截面尺寸尽可能统一。
在较大孔洞的四周、非轻质隔墙下和较重的设备下应设置梁，以避免楼板直接承受集中荷载。
（3）由于板的混凝土用量占整个楼盖的50%~70%，因此，应使板厚尽可能接近构造要求的最小板厚。
根据设计经验及经济效果，双向板的跨度（短向跨度）为5m左右。
（4）为增强横向刚度，主梁一般沿房屋横向布置，并与柱构成平面内框架，这样可使整个结构具有较大的侧向刚度。
内框架与纵向的次梁形成空间结构，因此房屋整体刚度较好。
当横向柱距大于纵向柱距较多时，也可沿纵向布置主梁。
因为主梁承受的荷载较大，减少其跨度既可减少内力，又可增加房屋净高。
3）单向板和双向板肋形结构的区别
若板的两个方向跨度比l2/l1≤2时，按双向板肋形结构设计；若l2/l1＞2，则按单向板肋形结构设计。
三、板厚及梁系截面尺寸的确定
1）板的厚度
有相关设计资料可以得出，本设计是多跨连续板。
板厚：
h≥l0/50=90mm。
h取h=100mm
2）次梁的截面尺寸
h=（1/18~1/12）l=（1/18~1/12）×4500，按建筑模数h=350mm
B=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×250，按建筑模数b=150mm
3）主梁的截面尺寸
h=（1/14~1/8）l=（1/14~1/8）×6000，按建筑模数h=6000mm
B=（1/3~1/2）h=（1/3~1/2）×720，按建筑模数b=300mm
4）、绘制平面布置及区格划分、标注图（如图1.图2.）
B
图2.区格板标注图
图1.双向板肋梁楼盖结构平面布置及区格板划分图
图2.区格板标注图
四、双向板设计
（1）板的荷载计算
活载
取活载的分项系数为1.4，则
q=1.4×4.0=5.6KN/m2
恒载
取恒载的分项系数为1.2，则
面层20mm厚水泥砂浆面层0.02×20=0.400KN/m2
板100mm厚现浇板自重0.1×25=2.500KN/m2
板底抹灰15mm厚板底抹灰0.015×17=0.255KN/m2
小计3.786KN/m2
所以：
g+q=5.6+3.786=9.386KN/m2
g+q/2=3.786+5.6/2=6.586KN/m2
q/2=5.6/2=2.8KN/m2
（2）板的计算跨度l0的计算
（1）内跨：
l0=lc，lc为轴线间距；
（2）边跨：
l0=ln+b，ln为板的净跨，b为梁宽。
（3）弯矩计算
跨中最大正弯矩发生在活载为棋盘式布置时，它可以简化为，当内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩与内支座铰支时±q作用下的跨中弯矩值两者之和。
支座负弯矩可以近似按活荷载满布时求得，即为内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。
在上述各种情况中，周边梁对板的作用视为铰支座，如图3..所示。
+
图3.连续双向板计算简图
计算弯矩时考虑泊桑比的影响，取1/6或0.2，在计算中取0.2。
A区格板：
l01/l02=4.5/6=0.75查表，并按
计算板的跨中正弯矩；板的支座负弯矩按g+q作用计算。
m1=（0.0296+0.2×0.0130）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52
=8.16KN·m/m
m2=（0.0130+0.2×0.0296）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52
=5.02KN·m/m
m1'=m1"=-0.0701×9.386×4.52=-13.3KN·m/m
m2'=m2"=-0.0565×9.386×4.52=-10.7KN·m/m
B区格板：
l01/l02=4.5/6=0.75
m1=（0.0331+0.2×0.0109）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52
=8.58KN·m/m
m2=（0.0109+0.2×0.0331）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52
=4.833KN·m/m
m1'=m1"=-0.0750×9.386×4.52=-14.3KN·m/m
m2'=0，m2"=-0.0572×9.386×4.52=-10.87KN·m/m
C区格板：
l01/l02=4.5/6=0.75
m1=（0.0109+0.2×0.0331）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52
=6.2KN·m/m
m2=（0.0331+0.2×0.0109）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52
=7.208KN·m/m
m1'=m1"=-0.0572×9.386×4.52=-10.87KN·m/m
m2'=0，m2"=-0.0750×9.386×4.52=-14.3KN·m/m
D区格板：
l01/l02=4.5/6=0.75
m1=（0.0390+0.2×0.0189）×6.586×4.52+（0.0620+0.2×0.0317）×2.8×4.52
=9.58KN·m/m
m2=（0.0189+0.2×0.0390）×6.586×4.52+（0.0317+0.2×0.0620）×2.8×4.52
=6.061KN·m/m
m1'=0，m1"=-0.0938×9.386×4.52=-17.8KN·m/m
m2'=0，m2"=-0.0760×9.386×4.52=-14.4KN·m/m
表1按弹性理论计算弯矩值
区格编号
A
B
C
D
计算简图
计算跨度（mm）
lo1
4500
4500
4500
4500
lo2
6000
6000
6000
6000
lo1/lo2
0.75
0.75
0.75
0.75
跨中弯矩（kN∙m）
lo1
8.16
8.58
6.2
9.58
lo2
5.02
4.833
7.208
6.061
支座弯矩（kN∙m）
m1'
－13.3
－14.3
0
0
m1"
－13.3
－14.3
－10.87
－17.8
m2'
－10.7
0
－14.3
0
m2"
－10.7
－10.87
－14.3
－14.4
（4）板的配筋
截面有效高度：
l01（短跨）方向跨中截面的h01=100-20=80mm，l02（长跨）方向跨中截面高度h02=120-30=70mm。
支座处截面处均为80mm。
计算配筋时，近似取内力臂系数γs=0.95，As=m/（0.95h0fy）。
截面配筋计算结果及实际配筋见表2.
表2.截面配筋计算结果及实际配筋表
截面
h0
（mm）
m
（KN·m/m）
As
（mm2/m）
配筋
实配
As（mm2/m）
跨
中
A区格
l01方向
80
8.17
398.1
10@150
523.0
l02方向
70
5.02
279.6
10@150
523.0
B区格
l01方向
80
8.58
418.1
10@150
523.0
l02方向
70
4.83
269
10@150
523.0
C区格
l01方向
80
6.21
302.6
10@150
523.0
l02方向
70
7.21
401.6
10@150
523.0
D区格
l01方向
80
9.58
466.9
10@150
523.0
l02方向
70
6.06
337.5
10@150
523.0
支
座
g-h（g'-h'、k-l、k'-l'）
80
-17.83
868.9
12@120
942.0
h-i（h'-i'、i'-g'、i-g、g-k、g'-k'）
80
-14.26
694.9
12@150
754.0
b-h（b'-h'、e'-k'、e-k）
80
-14.45
704.2
12@150
754.0
a-g（a'-g'、f-l、f'-l'）
80
0
0.0
12@150
754.0
g-g'（l-l'）
80
0
0.0
12@150
754.0
c-i（c'-i'、d-j、d'-j'）
80
-10.57
529.7
12@150
754.0
i-i'（j-j'）
80
-10.74
523.4
12@150
754.0
h-h'（k-k'）
80
-14.26
694.9
12@150
754.0
b-c（b'-c'、d-e、d'-e'、c-d、c'-d'）
80
0
0.0
12@150
754.0
a-b（a'-b'、e-f、e'-f'）
80
0
0.0
12@150
754.0
（5）板的配筋图（图4.）
图4.双向板结构布置图及配筋图
五、次梁设计
（1）计算跨度
边跨：
l0=ln+（a+b）/2=（4.5-0.15-0.12）+（0.2+0.25）/2=4.455m
l0=1.025ln+b/2=1.025×（4.5-0.15-0.12）+0.2/2=4.436m
取小值：
l0=4.436m
中跨：
去支撑中心线的距离，l0=4.5m
平均跨度：
（4.436+4.5）/2=4.468m
跨度差：
（4.5-4.436）/4.436=1.44%<10%，可按等跨连续梁计算。
（2）荷载计算
恒载：
板传来的荷载2.655×4.5=11.9475kN/m
板传来的等效均布荷载11.9475×5/8=7.467kN/m
次梁自重（0.35-0.1）×0.15×25=0.9375kN/m
次梁底及两侧粉刷自重[（0.35-0.1）×2+0.15]×17×0.015=0.1658kN/m
小计7.63kN/m
g=1.2×7.63=9.16kN/m
活载：
板传来的活荷载5.6×4.5=25.2kN/m
板传来的等效均布活荷载25.2×5/8=15.75kN/m
q=15.75×1.4=22.05kN/m
（3）内力计算（计算简图如图5.）
图5.内力计算简图
1）弯矩计算：
M=k1glo2+k2g'lo2+k3q'lo2（k值可以查表得到）
边跨：
glo2=（0.9375+0.1658）×4.4362=21.71kN·m
g'lo2=11.9475×4.4362=235.1kN·m
q'lo2=25.2×4.4362=495.9kN·m
中间跨：
glo2=（0.9375+0.1658）×4.52=22.34kN·m
g'lo2=11.9475×4.52=241.94kN·m
q'lo2=25.2×4.52=510.3kN·m
平均跨：
（计算支座弯矩时取用）glo2=（0.9375+0.1658）×4.4682=22.03kN·m
g'lo2=11.9475×4.4682=238.5kN·m
q'lo2=25.2×4.4682=503.07kN·m
次梁弯矩计算如表3
表3.次梁弯矩计算
项次
荷载简图
K
M1
K
MB
K
M2
KMC
KM3
1
恒载
0.078
-0.105
0.033
-0.079
0.046
1.693
-2.313
0.737
-1.74
1.028
2
恒载
0.053
-0.066
0.026
-0.049
0.034
12.46
-15.74
6.29
-11.69
8.226
3
活载
0.067
-0.033
0
-0.025
0.059
33.225
-16.60
-12.577
30.108
4
活载
0
-0.033
0.055
-0.025
0
-16.60
28.067
-12.557
5
活载
0.040
-0.075
0.041
-0.014
0
19.836
-37.73
20.922
-7.043
6
活载
0
-0.022
0.039
-0.070
0.044
-11.068
19.902
-35.21
22.453
内
力
组
合
1+2+3
47.38
-34.65
7.03
-26.01
39.36
1+2+4
14.15
-34.65
35.09
-26.01
9.254
1+2+5
33.99
-55.78
27.95
-20.47
9.254
1+2+6
14.15
-29.12
26.93
-48.64
31.71
最
不
利
内
力
Mmin组合项次
1+2+4
（1+2+6）
1+2+6
1+2+3
1+2+5
1+2+4
（1+2+5）
Mmin组合值（kN·m）
14.15
-29.12
7.03
-20.47
9.254
最
不
利
内
力
Mmax组合项次
1+2+3
1+2+5
1+2+4
1+2+6
1+2+3
Mmax组合值（kN·m）
47.38
-55.78
35.09
-48.64
39.36
2）剪力计算：
V=k1glo+k2g'lo+k3q'lo（k值可以查表得到）
边跨：
glo=（0.9375+0.1658）×4.436=4.89kN·m
g'lo=11.9475×4.436=53.0kN·m
q'lo=25.2×4.436=111.79kN·m
中间跨：
glo=（0.9375+0.1658）×4.5=4.965kN·m
g'lo=11.9475×4.5=53.76kN·m
q'lo=25.2×4.5=113.4kN·m
平均跨：
（计算支座剪力时取用）glo=（0.9375+0.1658）×4.468=4.93kN·m
g'lo=11.9475×4.468=53.38kN·m
q'lo=25.2×4.468=112.6kN·m
3）次梁剪力计算如表4.
表4.次梁剪力计算
项次
荷载简图
K
VA
K
VBL
K
VBR
K
VCL
K
VCR
1
恒载
0.394
-0.606
0.526
-0.474
0.500
1.942
-2.963
2.612
-2.353
2.483
2
恒载
0.184
-0.316
0.266
-0.234
0.250
9.822
16.75
14.30
-12.58
13.44
3
活载
0.217
0.283
0.008
0.008
0.250
24.434
31.637
0.9072
-0.9072
13.44
4
活载
0.033
-0.033
0.258
-0.242
0
3.716
-3.689
29.257
-27.442
0
5
活载
0.175
0.325
0.311
-0.189
-0.014
19.705
36.332
35.267
-21.43
-1.588
6
活载
-0.022
-0.022
0.202
-0.298
0.307
-2.477
-2.459
22.907
-33.793
34.814
内
力
组
合
1+2+3
36.2
11.92
17.82
-15.84
29.363
1+2+4
15.48
-23.4
46.17
-42.375
15.923
1+2+5
31.47
16.62
52.18
-36.36
14.34
1+2+6
9.287
-22.17
39.82
-48.73
50.74
最
不
利
内
力
Vmin组合项次
1+2+6
1+2+3
1+2+3
1+2+3
1+2+5
Vmin组合值（kN）
9.287
11.92
17.82
-15.84
14.34
最
不
利
内
力
Vmax组合项次
1+2+3
1+2+4
1+2+5
1+2+6
1+2+6
Vmax组合值（kN）
36.2
-23.4
52.18
-48.73
50.74
（4）正截面承载力计算
1）确定翼缘宽度（跨截面按T形截面计算）
根据《混凝土设计规范》（GB50010-2002）第7.2.3条规定，翼缘宽度取较小值。
边跨：
bf'=l0/3=4.436/3=1.479m
bf'=b+Sn=0.15+（4.5-0.12-0.1）=4.43m
去较小值bf'=1.479m
中间跨：
bf'=l0/3=1.5m
bf'=b+Sn=0.15+（4.5-0.12-0.1）=4.43m
去较小值：
bf'=1.5m
支座截面仍按矩形截面计算。
2）判断截面类型
在主次梁交接处，由于板、主梁及次梁的负弯矩钢筋相互交叉重叠，短跨方向（次梁）的钢筋一般均在长跨（主梁）钢筋的下面，梁的有效高度减小。
因此，进行次梁支座截面承载力计算时，应根据其钢筋的实际位置来确定界面的有效高度h0。
一般取值为：
单排钢筋时，h0=h-（50~60mm）；双排钢筋时，h0=h-（70~80mm）。
取h0=300mm（跨中），h0=280mm（支座）。
选用混凝土C25。
α1fcbf'hf'（h0-hf'/2）=1.0×11.9×1479×100×（300-100/2）=440kN·m＞120.29kN·m
属于第一类T形截面。
3）正截面承载力计算
按弹性理论计算连续梁内力时，中间跨的计算长度取为中心线间的距离，故所求的支座弯矩和支座剪力都是指支座中心线的。
而实际上正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的控制截面在支座边缘，所以计算配筋时，将其换算到截面边缘。
次梁正截面承载力计算见表4.受力钢筋选用HPB300级，箍筋选用HPB300级。
根据《混凝土设计规范》（GB50010-2002）第9.5.1条的规定，纵向受力钢筋的最小配筋率为0.2%和0.45ft/fy中的较大值，即0.2%。
表中的配筋满足要求。
配筋形式采用分离式。
表5.次梁正截面承载力计算表
截面
边跨中
B支座
C支座
中间跨中
M（kN·m）
47.38
-55.78
-48.64
35.09
39.36
截面类型
第一类T形
矩形
矩形
第一类T形
第一类T形
0.030
0.347
0.303
0.022
0.025
0.03
0.447
0.372
0.022
0.025
0.985
0.777
0.81
0.9
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